用活性炭改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的機理

時間：2020-01-05作者：昆山信弘凈化設(shè)備工程有限公司瀏覽：383

摘 要： 活性炭吸附材料對室內(nèi)氣態(tài)污染物具有優(yōu)秀的吸附性能,活性炭 過濾器 逐漸應(yīng)用于民用建筑空調(diào)系統(tǒng)中。本文簡要介紹了活性 炭的發(fā)展歷史、分類、結(jié)構(gòu)、性質(zhì),以及活性炭吸附室內(nèi)污染物的物理和化學(xué)作用機理；同時對活性炭所去除的污染物種類也作了簡要概括。

關(guān)鍵詞： 活性炭 空氣品質(zhì) 物理吸附 化學(xué)吸附

1 室內(nèi)空氣品質(zhì)

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類在生活居室環(huán)境方面獲得了巨大的改善?？照{(diào)的廣泛使用給人們創(chuàng)造了一個以溫濕度為主的舒適性環(huán)境，但同時也帶來了室內(nèi)空氣品質(zhì)問題，尤其是無新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)房間，導(dǎo)致了“病態(tài)建筑綜合癥”、“建筑相關(guān)病”和多種化學(xué)物過敏癥?！安B(tài)建筑綜合癥”的常見癥狀主要有頭痛、神經(jīng)疲勞、皮膚干燥、鼻塞、流鼻涕、流淚、眼癢等等?！敖ㄖ嚓P(guān)病”是指由空氣中的某種成分直接引起的病癥，比較嚴重的有“軍團病”、“**敏性肺炎”等，有時甚至能帶來生命危險。

所謂室內(nèi)空氣品質(zhì)，一般是指在某個具體的環(huán)境內(nèi)，空氣中的某些要素對人群工作、生活的適宜程度，是反映了人們的具體要求而形成的一種概念。這種概念是建立在“以人為本”的基礎(chǔ)上的。顯然，人們不僅要求適宜的室內(nèi)溫濕度，而且人們還要求室內(nèi)空氣是新鮮的，無污染的，從而引發(fā)了對室內(nèi)空氣品質(zhì)的廣泛研究。

室內(nèi)空氣基本污染物與污染源如下：

表一 室內(nèi)主要污染物及其來源




總的來說，當(dāng)某一吸附質(zhì)與吸附劑的表面接觸時，究竟是發(fā)生物理吸附還是化學(xué)吸附，要取決于吸附劑表面的反應(yīng)性、吸附質(zhì)的性質(zhì)、溫度和其他因素。其實這兩種吸附不是截然分開的，需看分子力和化學(xué)鍵誰是主要的。

在動態(tài)條件下，完成對蒸汽的脫除，要求活性炭不僅要有一定的吸附容量，而且還要有一定的吸附速度。如果只有大的吸附容量而無一定的吸附速度，當(dāng)蒸氣與其短暫接觸時就來不及被吸附而穿透活性炭層，反之，若只有大的吸附速度，而無一定的吸附量，脫除量也是很小的。通常認為，活性炭脫除空氣中的蒸氣包括以下一個或多個階段：

（1）外擴散?？諝庵械臍怏w或蒸氣向顆粒的整個表面擴散；

（2）內(nèi)擴散。氣體或蒸氣分子向活性炭大孔內(nèi)部（或沿大孔表面）的擴散；

（3）顆粒內(nèi)表面對分子的吸附；

（4）被吸附的蒸氣與活性炭或被吸附氧、水或浸漬劑之間的反應(yīng)。

上述四個階段中每個階段的相對重要性，可能隨著發(fā)生脫除的特殊條件而有顯著的不同。擔(dān)相對地受溫度影響較小。在空隙內(nèi)擴散的重要性由諸如顆粒大小、孔隙結(jié)構(gòu)特征、系統(tǒng)的某種擴散性和內(nèi)表面上反應(yīng)速度的因素而定。接觸表面的吸附速率決定于表面的本性和延伸范圍，以及吸附某種所研究蒸氣或氣體的活化能。根據(jù)表面的特性也能測定出化學(xué)反應(yīng)，因為在*（3）和*（4）階段中會出現(xiàn)大量的活化能，所以這個階段對溫度非常敏感。

在通常情況下，在這幾個階段內(nèi)，每階段的擴散速率是不相同的，因此，擴散阻力大的和擴散速率慢的步驟控制總的傳播速率，為此，要提高整個過程的吸附速率，就要強化該擴散控制區(qū)內(nèi)擴散阻力大或擴散系數(shù)較小的過程，使該吸附設(shè)備的吸附效率提高。

5 活性炭對室內(nèi)氣體的吸附和過濾

活性炭能有效的吸附揮發(fā)性**物。芳族化合物能與活性炭間形成給受復(fù)體，活性炭中的羧基氧為電子給體，芳環(huán)為電子受體。當(dāng)芳族中有—NO2類取代基時，給受作用還會加強。在活性炭表面加入某些金屬離子，非極性的鏈烷類化合物也能很好的被吸附。

活性炭能有效的消除室內(nèi)的煙味。在煙的成分中，70%是吸煙時從周圍吸入的空氣，另外，隨著燃燒生成的蒸氣、CO2、CO構(gòu)成煙氣，約達90%。香煙霧粒子大部分是由香煙顆粒分解后形成的蒸氣成分凝結(jié)而成，故通常稱為液滴。另外還有一些微小顆粒。活性炭對香煙粒子有很好的捕集作用?；钚蕴渴潜缺砻娣e很大的物質(zhì)，微小 粒子 可通過慣性作用和其他作用被阻留在活性炭的大孔或中孔中，而且其阻力隨集塵增加不大。煙氣中的有害氣體，有的由于濃度差而被吸附，另外一些可以通過在活性炭中添加離子來去除。

活性炭對CO、NO2、SO2等無機化合物也具有很強的吸附作用。據(jù)實驗證明，SO2在活性炭中能被氧化并與水結(jié)合生成H2SO4，同理CO、NO2也能被除去。另外活性炭對臭氧也有一定的吸附效果。根據(jù)資料，活性炭對砷、鉛、汞等有害金屬離子也具有很強的吸附能力。

6 小結(jié)

通過以上各節(jié)的論述，我們對活性炭的發(fā)展歷史、吸附特性、吸附動力學(xué)以及對室內(nèi)氣體的吸附和過濾作用有了一個初步的了解?？傊?，活性炭對室內(nèi)空氣具有良好的除異味、除菌效果，能夠有效的改善室內(nèi)空氣的品質(zhì)。使用活性炭凈化空氣，可以減少通風(fēng)量，降低了空調(diào)能耗。

為了提高凈化效率，可以從活性炭過濾器的結(jié)構(gòu)和吸附材料的選擇方面加以改進，尤其是活性炭纖維，其微孔特點使其對低濃度有害氣體具有較高的吸附量和吸附速度。

目前，活性炭過濾器的造價還比較高，這影響了它在民用空調(diào)中的應(yīng)用。如果能降低其成本，并在它對具體污染成分的去除效果上有理論突破，活性炭過濾器必將有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻

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