納米碳纖維獨特的物理化學(xué)性質(zhì)使其在水處理領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)異性能。其水處理過濾工作原理基于吸附、催化氧化和膜過濾三種機(jī)制協(xié)同作用 。

納米碳纖維具有很高的比表面積，每克材料可達(dá)幾百至上千平方米的比表面積，提供大量吸附位點。表面存在豐富的官能團(tuán)，如羥基、羧基等，這些官能團(tuán)增強(qiáng)了對水中污染物的親和力。水中有機(jī)污染物、重金屬離子等通過范德華力、靜電作用和化學(xué)鍵合等方式被吸附到納米碳纖維表面。以重金屬離子為例，其與納米碳纖維表面官能團(tuán)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，從而實現(xiàn)從水中去除。

納米碳纖維可作為催化劑或催化劑載體參與催化氧化反應(yīng)。其良好的導(dǎo)電性和獨特的電子結(jié)構(gòu)，能夠促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移，加速催化反應(yīng)進(jìn)程。在芬頓反應(yīng)體系中，負(fù)載鐵基催化劑的納米碳纖維，可促使過氧化氫分解產(chǎn)生大量具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基，這些自由基能無選擇性地將水中難降解有機(jī)物氧化分解為二氧化碳和水，顯著提升水處理效率。

將納米碳纖維制成濾膜用于膜過濾時，其納米級的纖維直徑和孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)揮關(guān)鍵作用。納米纖維相互交織形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)建出豐富的微孔通道。這些微孔可截留水中懸浮物、膠體顆粒等污染物，根據(jù)纖維排列和孔隙調(diào)控，實現(xiàn)對不同粒徑污染物的過濾 。同時，納米纖維濾膜具有較高的孔隙率，保障水流暢通，降低過濾阻力，維持有效的水通量。

三種作用機(jī)制相互配合，納米碳纖維從吸附去除污染物，到催化氧化分解難降解物質(zhì)，再通過膜過濾實現(xiàn)固液分離，在水處理過濾中形成完整的凈化流程，為水質(zhì)改善提供有效解決方案。