下载文档原格式
碳纤维是什么材料碳纤维是一种由碳元素纤维化制成的高强度材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐高温等优良特性。
它被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材、建筑材料等领域，成为现代工业中不可或缺的材料之一。
首先，碳纤维是由有机聚合物纤维经过高温碳化而成的。
其主要原料为聚丙烯、聚丙烯腈等有机合成纤维，经过特殊工艺处理后，形成具有高度结晶度和完整结构的碳纤维。
这种材料具有非常高的比表面积和优异的机械性能，可以承受较大的拉伸和压缩力，同时重量却非常轻，是传统金属材料的数倍甚至数十倍。
其次，碳纤维的应用领域非常广泛。
在航空航天领域，碳纤维被广泛应用于飞机、导弹、卫星等航空器的结构材料中，因为其轻质高强的特性可以大幅减轻飞行器的自重，提高燃料利用率和飞行性能。
在汽车制造领域，碳纤维被用于制造汽车车身、底盘等部件，可以减轻汽车自重，提高燃油经济性和行驶稳定性。
在体育器材领域，碳纤维被用于制造高尔夫球杆、网球拍、自行车等，因为其高强度和轻质可以提高运动器材的性能。
在建筑材料领域，碳纤维被用于加固混凝土结构、制造建筑外墙板等，可以提高建筑材料的耐久性和安全性。
最后，随着科技的不断进步，碳纤维的应用前景将更加广阔。
随着碳纤维制造工艺的不断改进和成本的不断降低，碳纤维将会在更多领域得到应用，比如医疗器械、船舶制造、新能源领域等。
同时，碳纤维的再生利用和环保性能也将成为未来发展的重要方向，推动碳纤维材料行业的持续发展。
综上所述，碳纤维作为一种具有优异性能的材料，在现代工业中扮演着越来越重要的角色。
它的轻质、高强、耐腐蚀、耐高温等特性，使其在航空航天、汽车制造、体育器材、建筑材料等领域得到广泛应用，并且在未来有着更加广阔的发展前景。
碳纤维的发展将会推动相关产业的发展，为人类社会的进步做出更大的贡献。
碳纤维工艺简介1 概要所谓碳纤维是指碳的重量含量占90%以上的纤维状碳材料。
由于碳在各种溶剂中不溶解，在隔绝空气的惰性气氛中(常压下)，碳在高温时也不会熔融。
只有在10MPa、3000K以上高温条件下，才不经液相直接升华。
所以不能通过常规熔融纺丝和溶液纺丝的方法来制备碳纤维。
一般通过有机纤维有在惰性气体中高温碳化而制得。
有机化合物在惰性气体中加热到1000——3000℃时，所有非碳原子将逐步被驱除，碳含量逐步增加，固相间发生一系列脱氢、环化、交联和缩聚等化学反应，最终形成了碳纤维。
制造碳纤维所用的有机纤维应具有含碳量高、强度大、工艺性能好、在转化成碳纤维过程中不熔化等特点。
根据碳纤维的性能与用途，一般有三种分类方法：1)按照所采用的原料不同，可分为聚丙烯睛(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛树脂基碳纤维、聚酞亚胺基碳纤维、其他有机纤维基碳纤维等。
目前各国生产的高强度、高模量的碳纤维所用原丝主要以PAN纤维为主。
2)按照制造条件和方法的不同，可分为碳纤维、石墨纤维、氧化纤维、活性碳纤维、气相生长碳纤维等。
3)按力学性能分类，可分为通用级碳纤维和高性能碳纤维，其中高性能碳纤维又细分为中强型、高强型、中模型、高模型、超高模型。
2 聚丙烯腈基碳纤维的原料丝PAN原丝BASF的新的PAN原丝生产工艺是在52℃，一个大气压下用氧化还原性催化剂，在无离子水中进行连续悬浮聚合制得丙烯腈，甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的共聚体。
产物从反应器中连续排出，未反应单体和部分水被从产物中分离，经冷凝后回反应器。
脱气后的产物浆液经真空过滤后水洗，生成含水50WT%的料块。
湿料块先与少量的表面活性剂和润滑剂混合，然后挤压成1/8英寸的粒子，再干燥到含水2wt%。
之后再喷洒乙腈水溶液增塑成可熔融挤出的塑料粒子。
最终的复合粒子含聚合物72.7wt%，丙酮腈13.9wt%和水13.4wt%。
含有增塑剂、表面活性剂和润滑剂的复合聚合物粒子在174℃的电加热挤压机中均匀熔融，熔体经过组件的过滤，从孔径为55m的6000孔喷丝板挤出，再牵伸至单丝纤度为9旦的共6K丝束，再经上油以抗凝结和抗静电，干燥以去除丙烯腈和水。
简述碳纤维材料的特点和应用
碳纤维是一种由碳纤维纤维组成的高强度材料，具有以下特点：
1. 轻质高强：碳纤维比钢轻四倍，比铝轻一半，但强度却比钢高五倍以上，比铝高两倍以上。
这使得碳纤维成为制造轻量化产品的理想材料。
2. 高刚性：碳纤维具有优异的刚性和弹性模量，可以有效抵抗变形和破裂。
这使得碳纤维成为高性能结构材料的首选。
3. 耐腐蚀性：碳纤维具有良好的耐腐蚀性，对酸碱和盐类等腐蚀介质具有较好的稳定性。
这使得碳纤维在化工、海洋等领域的应用得到了广泛推广。
4. 耐高温性：碳纤维可以耐受高温环境，能够在1200°C以上
的高温下稳定工作。
这使得碳纤维在航空航天、能源等领域的高温应用具有重要意义。
碳纤维材料广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面：
1. 航空航天领域：碳纤维的轻质高强特性使其成为制造航空航天器、导弹和卫星等高性能结构件的重要材料。
2. 汽车工业：碳纤维的轻量化特性能够有效降低汽车整体重量，提高燃油经济性和减少尾气排放，因此在汽车制造领域得到广泛应用。
3. 体育器材领域：碳纤维制成的运动器材如高尔夫球杆、自行车、滑雪板等具有较轻的重量和高强度，能够提供更好的运动性能和驾驶体验。
4. 建筑领域：碳纤维可以用于加固和修复混凝土结构，提高建筑物的抗震性能和耐久性。
5. 医疗、医药领域：碳纤维可以制成医疗器械、人工骨骼等，具有良好的生物相容性和医用效果。
总之，碳纤维材料具有轻质高强、高刚性、耐腐蚀、耐高温等特点，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑、医疗等多个领域。
碳素纤维又称碳纤维（Carbon Fiber，简称CF）。
在国际上被誉为“黑色黄金”，它继石器和钢铁等金属后，被国际上称之为“第三代材料”，因为用碳纤维制成的复合材料具有极高的强度，且超轻、耐高温高压。
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90％以上。
碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。
碳纤维比重小，因此有很高的比强度。
1880年美国爱迪生首先将竹子纤维碳化丝，作为电灯泡内之发光灯丝，开启了碳纤维（Carbon Fiber，简称CF）之纪元。
碳纤维用在结构材料，首先问世者，则以美国Union Carbide公司（U.C.C.）为代表，并于1959年将嫘萦纤维为原料，经过数千百度之高温碳化后，得到弹性率约40GPa，强度约为0.7GPa之碳纤维；尔后，1965年该公司又用相同原料于3000℃高温下延伸，开发出丝状高弹性率石墨化纤维，弹性率约500GPa，强度约为2.8GPa。
另外，于日本大阪工业技术试验所之进藤博士，则以Polyacrylonitrile（简称PAN）聚丙烯腈为原料，经过氧化与数千度之碳化工程后，得到弹性率为160GPa，强度为0.7GPa之碳纤维。
1962年日本碳化公司（Nippon Carbon Co.）则用PAN为原料，制得低弹性系数（L.M.）之碳纤维。
东丽公司亦以PAN纤维为原料，开发了高强度之CF，弹性率约为230GPa，强度约为2.8GPa，并于1966年起有每月量产1吨之规模；同时亦开发了碳化温度2000℃以上之高弹性率CF，弹性率约400GPa，强度约为2.0GPa。
于1965年，群马大学大谷教授，利用加热氯乙烯（Vinyl Chloride）得到之沥青（Pitch），经过熔融纺丝、不融化与碳化工程处理后，得到普通级碳纤维；大谷教授亦可利用木质素（Lignin）为原料制作碳纤维。
碳纤维生产核心技术
碳纤维的生产核心技术包括以下几个方面：
1. 原材料的选择与处理：碳纤维的原材料主要是聚丙烯腈（PAN）纤维，其它还包括煤沥青、纤维素等。
原材料的选择需要考虑其纯度、强度、成本等因素。
在处理过程中，需要进行纤维的预处理、脱水、氧化等步骤，以达到生产碳纤维的要求。
2. 碳化反应：碳化反应是将PAN纤维转化为碳纤维的关键步骤。
在高温下，PAN纤维经过氧化、热解等反应，形成碳化物，再经过石墨化反应，最终生成碳纤维。
碳化反应需要控制温度、气氛、反应时间等参数，以获得高质量的碳纤维。
3. 纤维拉伸与热处理：碳纤维的性能与其拉伸时的力学性能密切相关。
因此，生产过程中需要进行纤维的拉伸和热处理，以获得高强度、高模量的碳纤维。
4. 表面处理：碳纤维的表面处理可以增强其与基体的结合力，提高复合材料的性能。
表面处理的方法包括物理处理、化学处理等。
5. 检测与质量控制：生产过程中需要对碳纤维进行各种检测，以确保其质量符合要求。
检测项目包括纤维的强度、模量、密度等物理性能，以及表面形貌、化学成分等。
同时，需要建立完善的质量控制体系，确保生产出的碳纤维质量稳定、可靠。
碳纤维是什么材料碳纤维是一种由碳元素组成的纤维材料。
它具有轻量、高强度、高刚性和优良的耐腐蚀性能，因此被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑和体育用品等领域。
下面将详细介绍碳纤维的制备方法、特性及应用。
碳纤维的制备方法主要有两种：气相法和胶纤法。
气相法是通过将有机物在高温条件下裂解而生成碳纤维，其制备过程包括纺丝、热解、碳化和石墨化等环节。
胶纤法则是将聚丙烯腈作为原料，在特定溶剂中溶解后形成原丝，经过拉伸、热固化、炭化等工艺制得碳纤维。
碳纤维的特性主要体现在以下几个方面：1. 高强度和高刚性：碳纤维的强度比钢高5-10倍，刚性比钢高3-5倍，具有出色的承载能力和抗震性能。
2. 低密度：碳纤维比重轻，约为钢的1/4，有助于减轻结构重量，提高整体效能。
3. 耐腐蚀性好：碳纤维不受大气、水、酸碱等常见介质的腐蚀，寿命较长。
4. 电导率高：碳纤维具有优异的导电性能，可用于制作电极材料和导电部件。
5. 良好的耐久性和耐疲劳性：碳纤维具有较长的使用寿命和耐久性，且不易发生疲劳破坏。
碳纤维的应用领域广泛：1. 航空航天领域：碳纤维被广泛应用于航空器的机体、翼面、航空附件等部位，可以减轻飞机重量，提高飞行性能。
2. 汽车工业：碳纤维制品在汽车行业的应用十分广泛，如车身、底盘、发动机罩、内饰件等，有助于提高汽车的安全性和燃油经济性。
3. 建筑领域：碳纤维可以用于加固和修复建筑物结构，提高其抗震能力和耐久性。
4. 体育用品：碳纤维材料轻便且强度高，被广泛应用于高尔夫球杆、自行车、滑雪板等体育用品中，提供更好的使用体验和性能。
虽然碳纤维具有许多优点，但是也存在一些缺点，如制造成本高、产业链发展不完善等。
随着技术的进步和应用领域的不断拓展，相信碳纤维将在未来得到更广泛的应用和发展。
碳纤维材料介绍
碳纤维（CarbonFiber），又称碳素纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维材料，是一种由碳元素组成的具有石墨结构的碳原子组成的有机纤维。
它具有轻质高强、耐高温、耐腐蚀等优点，可作高强度结构材料，已广泛用于航空航天、体育用品、汽车工业等领域。
1.碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维材料。
根据碳纤维成分的不同，其力学性能也有很大差异。
石墨结构的碳纤维强度可达300Mpa以上，弹性模量在2000GPa左右。
2.碳纤维密度为1.8g/cm3,仅为钢的1/4;强度却是钢的3倍以上。
是目前世界上强度最高的纤维，因此在航空航天工业上具有广泛应用前景。
碳纤维已在军事、汽车、体育用品等领域获得广泛应用。
3.碳纤维具有高比强度和比模量、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等特点，并可制成各种形状复杂的复合材料制品，如航空航天中用于制造结构件的高强高模复合材料；体育用品中用于制造运动鞋和运动器械；汽车工业中用于制造车身、底盘等。
—— 1 —1 —。
碳纤维及其工艺概述12概述碳纤维：carbon fibre顾名思义，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3 倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。
有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH 溶液中，时间已过去20多年，它至今仍保持纤维形态。
碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。
因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。
材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景，综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料)的优异性能，不少人预料，人类在材料应用上正从钢铁时代进入到1一个复合材料广泛应用的时代。
碳纤维是含碳量高于90％的无机高分子纤维。
其中含碳量高于99％的称石墨纤维。
碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。
但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。
因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。
碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；按状态分为长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型。
通用型碳纤维强度为1000兆帕（MPa）、模量为100GPa左右。
高性能型碳纤维又分为高强型（强度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。
碳纤维材料对生活的影响碳纤维简介碳纤维（carbon fiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。
碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构，在沿纤维轴方向表现出很高的强度。
碳纤维具有强度高、重量轻等特点，是一种力学性能优异且具有诸多特殊功能的新材料。
由于碳纤维及其复合材料优异的综合性能及高附加值，被人们称作是二十一世纪的“黑色黄金”，被列入国家“十三五”规划，作为国家重点发展的战略新兴产业。
二十世纪四、五十年代，美国人首次通过牵引人造丝的方法，制备得到了碳纤维符合材料(CFRP)。
此后美国人在该技术方面领跑世界近20年。
1969年，日本东丽公司研制成功高比强度和高比模量的碳纤维。
目前，以日本东丽、东邦和三菱人造丝三家日本公司的碳纤维材料产量占据世界70%以上的高性能碳纤维生产份额。
我国的碳纤维产业发展和国外存在着较大差距，无论是碳纤维的生产和下游的应用。
以碳纤维为例，2017年，全球碳纤维理论产能为147,100吨，而中国为2,6000吨。
差距已经较大，但在实际产量上，差距就更明显。
2016年全球碳纤维产量在84000吨左右，约为产能的60%，但中国的实际产量7400吨（有说5400），不到产能的30%（中国碳纤维2017年需求约24800吨，自给率30%）。
同时国外如东丽可以批量生产T300、T700、T800、T1000、M40、M55、M60等级别的碳纤维，而国内T300、T700可以满足一定的需求，其他级别产品在市场上还没形成规模化供应。
碳纤维的发展目前的碳纤维制备技术已经能制备出比强度比钢高十几倍，密度是一般金属的0.5 倍左右，疲劳极限是拉伸强度的70%~80%，在400摄氏度的高温下强度和弹性模量无变化，易于大面积整体成型。
由于国外碳纤维材料发展较早，除了应用于宇航、航空之外，在汽车、船舶、建筑、车辆、化工设备乃至文娱体育用品都得到了充分的应用。
碳纤维的技术及应用碳纤维是由有机母体纤维（例如粘胶丝、PAN聚丙烯腈或沥青）采用高温分解法在1000～3000度高温的惰性气体下制成的。
其结果是除碳以外的所有元素都予以去除。
碳纤维是一种含碳量高于99%的无机高分子纤维，其含碳量随种类不同而异，其中含碳量高于99%的称石墨纤维。
碳纤维呈黑色，坚硬，具有强度高、重量轻等特点，是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500MPa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000MPa亦高于钢。
因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000MPa/（g/cm3）以上，而A3钢的比强度仅为59MPa/（g/cm3）左右，其比模量也比钢高。
根据原料不同，碳纤维可分为粘胶基碳纤维、PAN基碳纤维和沥青基碳纤维。
其中，粘胶基碳纤维主要用于耐烧蚀材料，PAN基碳纤维主要用于生产高强度纤维，沥青基碳纤维主要用于生产高模量纤维。
沥青基碳纤维根据沥青的结晶状态，可分类为等方性和中间相2种，等方性耐热性和耐药品性、滑动性优异，中间相具有高强度、高模量等机械特性。
根据碳纤维的机械强度与模量的高低，可分为5级性能，分类如下表：表1 碳纤维分类根据炭化温度不同，分为三种类型。
（1）普通型（A型）碳纤维：在900～1200℃下炭化得到的碳纤维。
强度和弹性模量都较低。
一般强度小于107.7cN/tex,模量小于13462cN/tex。
（2）高强度型（Ⅱ型或C型）碳纤维：在1300～1700℃下炭化得到的碳纤维。
强度很高，可达138.4～166.1cN/tex，模量约为13842～16610cN/tex。
（3）高模量型（Ⅰ型或B型）碳纤维：又称石墨纤维。
在炭化后再经2500℃以上高温石墨化处理得到的碳纤维。
强度较高，约为97.8～122.2cN/tex。
模量很高，一般可达17107cN/tex以上，有的甚至可达31786cN/tex。
1炭素纤维技术介绍
1.1炭素纤维生态草处理技术简介
炭素纤维生态草是用于净化受污染水域，修复水环境生态的优良选择，其实现了对环境的零负荷与完全的生物安全。
炭素纤维生态草具有极高的吸附性与生物亲和性，太阳光照射，炭素纤维生态草发出超音波，吸引微生物菌群。
这些菌群在其表面形成粘着性活性生物膜。
这些微生物以有机污染物为食，通过自身的新陈代谢作用分解水体中的有机污染物。
同时很重要的是，以微生物为食的小鱼等其他小生物会聚集在炭素纤维生态草的周围，炭素纤维生态草成为鱼类及其他高级水生动物的优良卵床与养育空间。
水体中的生物链，食物链修复回健康状态。
水体恢复生命。
利用炭素纤维治理水，构建水下森林，给水生生物搭建栖息地，以微生物、小虾小鱼、大鱼为基础的循环生态链逐步建立。
在日本，利用炭纤维技术，成功的修复了受污染的榛名湖，挽救了面临灭绝的当地独有的公鱼以及当地的传统旅游业。
在其他240个案例与实验中，炭纤维的这些特性，是都得到证明的。
在中国海南三亚市、江苏省苏州市景观河湖水质改善及生态修复项目上得到应用。
项目水质指标均达到设计要求，水体生物多样性得到有效改善。
1.2炭素纤维生态草技术特征
a) 高生物附着比表面积
炭素纤维生态草比表面积1000m2/g.利用此特性，其能高效吸收、吸附、截留水中溶解态和悬浮态的污染物，提高水体的透明度，并为各类微生物、藻类和微型动物的生长、繁殖提供良好的着生、附着或穴居条件，最终在炭素纤维上形成薄层的具有很强净化活性功能的“生物膜”。
炭素纤维生态草与其它载体生物附着比表面积的比较
b) 生物膜结构
在炭素纤维表面形成的生物膜一个断面上，由外及里形成了好氧、兼性厌氧和厌氧三种反应区。
在好氧区，好氧菌将氨氮转化为硝基氮，并把小分子有机物转化为二氧化炭和水（把可溶的无机磷转化为细胞体内的ATP），在厌氧区，厌氧菌将硝基氮转化为氮气和氧气（把难分解的大分子有机物分解为可降解的小分子有机物）。
最终污染基团就被分解转化成逸出水体的N2、CO2和H2O。
附着在炭素纤维上的大量微生物群，微生物群难以脱落，其上黏附的污染物难以溶出及扩散，抑制了环境的恶化。
在水流的影响下，产生收缩运动，从而促进了污染物质的分解。
c) 专利编织技术，平铺、垂立安装设计
炭纤维人工草场的专利编织组合方式，可以促进海藻及生物类的着床同时形成水体珊瑚礁功能，更有利于孵化、养鱼幼鱼及其他水生动物，躲避大鱼的袭击。
平铺形式的西阵带织物状，可以有效的消减底泥污染，抑制底泥内源污染物的释放。
悬挂水中放置形式，解决了水体中间层微生物的载体问题。
（水表面好氧菌活跃层、底层厌氧菌在底泥内部活跃，水体中间因缺乏微生物载体而微生物活动性不强）。
安装设置容易结合景观文化设计，可利用生物浮岛等配合进行景观的绿化与文化内涵的结合。
d) 基于声波效应特性与材料特性基础上的生物亲和性
炭素纤维生态草，经太阳光等射线照射后，发出声波，其波段与微生物感知波段吻合，形成呼应，促使微生物迅速聚集在炭纤维周围。
其发出的声波一方面激活微生物，提高微生物膜的活性，提高污染物分解速度；另一方面，通过声波吸引鱼虾贝类，聚集在其周围，形成具有生产者、消费者、分解者的完整生态链。
同时炭素纤维柔软且表面形成黏着性的生物膜，是鱼、虾、贝类等水生生物优良的产卵、生息的繁殖场所，经过科学实验观察，其生物卵床功能甚至优于真实水
草。
e) 材料特性
炭素纤维强度高、超轻、耐腐蚀、耐高温、水中不溶解，使用寿命长、维护费用低。
具有高环境安全性与生态亲和性。
不存在物种侵害之忧。
1.3有机污染物的去除机理
a) 对BOD5的去除原理
炭素纤维生态草具有巨大比表面积，形成高效的黏着性生物膜。
污水和炭素纤维表面生物膜的接触过程中，通过对有机营养物的吸附、生物氧化等环节，对水体中的溶解性有机污染物进行降解。
有机物一部分被微生物分解和转化，最终形成各种代谢产物（CO2、H2O、矿化物等），同时为微生物的生长和代谢提供能量；另一部分被微生物同化，形成新的微生物组分。
最终高效去除水体中的BOD5。
b) 对氮的去除原理
在炭素纤维表面形成的生物膜一个断面上，由外及里形成了好氧、兼性厌氧和厌氧三种反应区。
从而为硝化、反硝化作用的细菌群落繁殖以及藻类生长创造适宜的条件，这种特征是非常重要的。
氮在自然界以各种形态进行着循环转换，其上生长的藻类能利用水中多种无机氮，在光合过程以及随后的同化过程中，逐步形成各种含氮有机物，有机氮如蛋白质经水解为氨基酸。
在微生物作用下分解为氨氮，氨氮在硝化细菌作用下转化为亚硝酸氮和硝酸盐氮。
另外，亚硝酸氮和硝酸盐氮在厌氧条件下在脱氮菌作用下转化为氮气逸到大气中；一部分被藻类吸收，而藻类又会被底栖动物及鱼类食用，从而达到高效的去除总氮的目的。
c) 对磷的去除原理
在水生态系统中，水体中磷可通过两条途径去除。
一方面磷被细菌、藻类和水生植物吸收，细菌和藻类又被底栖动物或鱼类所摄食，最后鱼类的捕捞将磷从水中去除；另一方面，炭素纤维生态草上的微生物（如高效聚磷菌）过量摄取水体中的磷并将其同化为自身结构或转化为稳定的矿化组织，沉积在底泥中，抑制其再释放至水体中。
d) 对悬浮物的去除原理
悬浮物分为有机组分与无机组分。
通过碳素纤维生态草生物接触氧化，去除小颗粒无机组分及有机组分：炭素纤维水下散开树状结构，有效增加了与水体的接触面积，营造了平缓的水力环境，增加了颗粒物与生物膜的接触。
另外炭素纤维具有很好的粘附与吸附作用，悬浮物中的有机组分被活性生物膜粘附，通过微生物的作用进行分解转化，从而得到去除。
系统中的原后生动物（变形虫、鞭毛虫、游动型纤毛虫、匍匐型纤毛虫、吸管虫、线虫、蠕虫、轮虫等）通过吞噬悬浮细菌可以控制微生物数量，保持膜活性，表观上的特征就是增加了水体透明度。
大型水生生物以原后生动物和藻类为食，作为该系统的最高级，对于控制藻类的过度繁殖、膜的更新有决定性作用。
生态草产生的生物量还可以供给鱼类食物。
1.4功能比较
a) 炭素纤维生态草功能特点
✧利用微生物的活动及水生物链系统分解有机污染物
✧通过改善生境来恢复自然健康生态系统
✧生物膜法处理高效拦截、去除悬浮物、分解污染物
✧生物亲和性，吸附激活微生物鱼类卵床与生物栖息地，营造水体生命链
✧原位处理系统、河道内放置、同等负荷条件下综合占地较小
✧材料本身无环境条件限制、具有永久性，生命载体而非生命体，依靠水体原
生态生物实现水体净化
✧根据污染负荷进行系统调控
✧无死亡问题，无二次污染
✧可与植物浮岛景观作用相结合，进行景观效果与系统处理能力的双重结合
b) 活性炭净水与生态草修复区别。
