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什么是碳素纤维？ |
碳素纤维是几乎全是由碳素做成的纤维，将丙烯树脂、石油、石炭中提取的沥青等有机物纤维化，经特殊热加工而制成的“微细黑铅结晶构造的纤维状碳素物质”。被誉为“轻而强，且不腐蚀”的先端机能材料的碳素纤维，它轻而优的机能性和只有碳素才具有的优异特性并合，在许多领域被广泛应用。
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水利用（作为接触材料）的碳素纤维 |
作为水质净化材料主要用于接触材料的碳素纤维，与ＰＡＮ系（将聚丙烯腈纤维碳素化制成）的纤维的一般工业的不同，为能可以在水中散开而经过了特殊上浆处理。现在的水质净化材料是使用集１２０００根７微米的细丝做成的束而做成的。
 注意
面向水利用的被上浆处理的碳素纤维产品与将一般工业用碳素纤维用于水质净化而销售的东西截然不同，请注意。
作为水利用的表面处理过的碳素纤维在水中上浆剂会溶开，纤维会1根1根散开。而一般工业用碳素纤维因为是使用环氧系的上浆剂，所以在水中无法溶开，其效果大不相同。 |
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利用碳素纤维进行水净化是对环境无负担、经济（便宜）且有效果的方法。
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由于碳素纤维的高生物亲和性而形成活性生物膜，利用微生物的活动来捕获和分解污染物。
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另外碳素纤维招引鱼类，作为产卵和幼鱼的养育环境的藻场发挥其机能。 |
→碳素纤维使用上的注意事项
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碳素纤维的工作 |
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水质净化的结构 |
利用碳素纤维进行水质净化是利用碳素纤维的微细的丝所持有的巨大表面积的污染物质捕捉能力和附着的有用微生物群所形成的微生物膜来分解污染物质。这个原理是被叫做生物膜处理法的一种排水处理方法将碳素纤维作为接触材料来进行的。
碳素纤维放入水中后纤维会一根根松软的展开。
↓
水中的污染物质和微生物的附着。
↓
附着的微生物会形成活性生物膜，分解污浊物质。
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| 碳素纤维使微生物活性化，招引鱼类，成为产卵和幼鱼养育环境的藻场。 |
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如果放入水中，水溶性上胶剂便溶解、扩散。
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在大表面积上吸附污浊物质，粘合微生物。
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微生物膜
( 活性污泥) |
微生物群
(显微镜的照片) |
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碳素纤维的摆动 |
在水中，由于碳素纤维的摆动，污浊物质和微生物膜会更多地接触，分解处理也会更有效率。另外，碳素纤维具有高弹性，在水中一边摇动一边进行重复的往复泵运动，微生物膜内的物质移动会变得更活跃。
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| 摇摆的碳素纤维可以分解污浊物 |
微生物膜里的微生物的主要营养物质（污浊物）和代谢物 |
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水质净化的原理 |
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有机物的分解 |
微生物群存在着需氧菌（喜欢氧气的细菌）和厌氧菌（喜欢无氧的细菌）的很好的分散状态。有氧状态下需氧菌会将有机物分解成二氧化碳和水等等，缺氧条件下厌氧菌会将有机物分解成甲烷、二氧化碳等等。
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| 有氧·无氧条件下的有机物分解 |
利用生物膜分解有机物 |
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营养盐类（氮·磷）的除去 |
微生物群中存在脱氮菌，将通过硝化反应形成的硝酸性氮分解为氮气扩散到大气中。另外，由于微生物将磷酸离子作为聚磷酸蓄积，水中磷也被更好的除去。碳素纤维里有使铁离子溶出的动作，铁离子和磷酸离子反应形成磷酸铁被固定化。
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| 生物学上的氮的去除 |
生物·化学上的磷的去除 |
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注意
利用碳素纤维进行水质净化不仅有碳素纤维自身的吸附效果，而且由于有定着在纤维上的微生物膜的作用，所以在不能形成微生物膜的环境下，水质净化效果会难以展现。另外，在本来就没有微生物的环境或缺氧状态（溶存氧ＤＯ不足）、完全不流动的状态下要呈现效果需要很长时间。
因此，要得到更好的水质净化效果，微生物环境的建立很重要。（对策：氧供给、循环等）
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碳素纤维的水质净化效果 |
采用碳素纤维净化水质可在短时间改善透视度（ＳＳ），也显著地减低ＣＯＤ及ＢＯＤ。 总氮及总磷也得到了很大的改善，到达净化水质的效果。
采用碳素纤维净化水质各项目的清除率（％）
| 项 目 |
河 流 |
湖泊・池 |
排 水 |
| ＢＯＤ 生物化学的氧气需求量 |
50～70 |
20～90 |
90～95 |
| ＳＳ 浮游性悬浊物 |
50～70 |
20～90 |
90～95 |
| ＴＮ 总氮 |
10～30 |
10～30 |
30～70 |
| ＴＰ 总磷 |
10～50 |
30～90 |
30～50 |
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专利 |
碳素纤维的水利用（水质净化和藻场形成）已成为专利技术。
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【专利 ３３３１３７２】 碳素纤维人工藻场以及多类型碳素纤维人工藻组合的碳素纤维人工藻场系统
【专利 ３３２８７００】 排水净化方法
【专利 ３０８０５６７】 人工藻场
【专利 ２９５４５０９】 接触氧化式水净化装置方面的接触过滤材
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碳素纤维水利用工法研究会对以水利用为目的而开发出的碳素纤维水质净化材制品及其水质净化工法、藻场造成工法为对象进行了认定。
详情请看ＣＦＭＡ认定制度
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