本发明公开了一种碳纤维阳极氧化表面处理装置和表面处理方法，装置包括碳纤维阳极氧化表面处理的电解单元和电解后废气处理单元。装置能够灵活调整电解槽中浸渍辊的间距，控制电解时间，每根单丝氧化均匀，电解氧化处理效果好，碳纤维表面引入含氧、含氮等活性官能团，碳纤维复合材料层间剪切强度提高显著；设备制造成本低；操作简便，易于处理股数数量多的碳纤维丝束，适合批量化生产；电解装置安装进口吸风罩、出口吸风罩、移动式盖板，且用风机抽取电解装置产生的氨气废气，至装有折叠式盖板的电解后废气处理装置发生酸碱反应，有效地阻隔废气逸出，减少环境污染，避免在操作过程中伤害操作人员的健康，确保安全生产。