用活性炭改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的機(jī)理

時(shí)間：2020-01-05作者：昆山信弘凈化設(shè)備工程有限公司瀏覽：380

摘 要： 活性炭吸附材料對(duì)室內(nèi)氣態(tài)污染物具有優(yōu)秀的吸附性能,活性炭 過(guò)濾器 逐漸應(yīng)用于民用建筑空調(diào)系統(tǒng)中。本文簡(jiǎn)要介紹了活性 炭的發(fā)展歷史、分類(lèi)、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(jī)理；同時(shí)對(duì)活性炭所去除的污染物種類(lèi)也作了簡(jiǎn)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(lèi)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(gè)以溫濕度為主的舒適性環(huán)境，但同時(shí)也帶來(lái)了室內(nèi)空氣品質(zhì)問(wèn)題，尤其是無(wú)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(guò)敏癥?！安B(tài)建筑綜合癥”的常見(jiàn)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。“建筑相關(guān)病”是指由空氣中的某種成分直接引起的病癥，比較嚴(yán)重的有“軍團(tuán)病”、“**敏性肺炎”等，有時(shí)甚至能帶來(lái)生命危險(xiǎn)。

所謂室內(nèi)空氣品質(zhì)，一般是指在某個(gè)具體的環(huán)境內(nèi)，空氣中的某些要素對(duì)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(wú)污染的，從而引發(fā)了對(duì)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(lái)源




總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)某一吸附質(zhì)與吸附劑的表面接觸時(shí)，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(shí)這兩種吸附不是截然分開(kāi)的，需看分子力和化學(xué)鍵誰(shuí)是主要的。

在動(dòng)態(tài)條件下，完成對(duì)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(wú)一定的吸附速度，當(dāng)蒸氣與其短暫接觸時(shí)就來(lái)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(wú)一定的吸附量，脫除量也是很小的。通常認(rèn)為，活性炭脫除空氣中的蒸氣包括以下一個(gè)或多個(gè)階段：

（1）外擴(kuò)散?？諝庵械臍怏w或蒸氣向顆粒的整個(gè)表面擴(kuò)散；

（2）內(nèi)擴(kuò)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(kuò)散；

（3）顆粒內(nèi)表面對(duì)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(gè)階段中每個(gè)階段的相對(duì)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(duì)地受溫度影響較小。在空隙內(nèi)擴(kuò)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(kuò)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(cè)定出化學(xué)反應(yīng)，因?yàn)樵?（3）和*（4）階段中會(huì)出現(xiàn)大量的活化能，所以這個(gè)階段對(duì)溫度非常敏感。

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

5 活性炭對(duì)室內(nèi)氣體的吸附和過(guò)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(lèi)取代基時(shí)，給受作用還會(huì)加強(qiáng)。在活性炭表面加入某些金屬離子，非極性的鏈烷類(lèi)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(shí)從周?chē)氲目諝猓硗?，隨著燃燒生成的蒸氣、CO2、CO構(gòu)成煙氣，約達(dá)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(chēng)為液滴。另外還有一些微小顆粒?；钚蕴繉?duì)香煙粒子有很好的捕集作用。活性炭是比表面積很大的物質(zhì)，微小 粒子 可通過(guò)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(guò)在活性炭中添加離子來(lái)去除。

活性炭對(duì)CO、NO2、SO2等無(wú)機(jī)化合物也具有很強(qiáng)的吸附作用。據(jù)實(shí)驗(yàn)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(duì)臭氧也有一定的吸附效果。根據(jù)資料，活性炭對(duì)砷、鉛、汞等有害金屬離子也具有很強(qiáng)的吸附能力。

6 小結(jié)

通過(guò)以上各節(jié)的論述，我們對(duì)活性炭的發(fā)展歷史、吸附特性、吸附動(dòng)力學(xué)以及對(duì)室內(nèi)氣體的吸附和過(guò)濾作用有了一個(gè)初步的了解?？傊?，活性炭對(duì)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?jī)艋諝猓梢詼p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(guò)濾器的結(jié)構(gòu)和吸附材料的選擇方面加以改進(jìn)，尤其是活性炭纖維，其微孔特點(diǎn)使其對(duì)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(guò)濾器的造價(jià)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(duì)具體污染成分的去除效果上有理論突破，活性炭過(guò)濾器必將有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

1 沈晉明·室內(nèi)污染物與空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)·暖通空調(diào)，1995，2

2 ASHARAE HANDBOOK，1991

3 Dr. Keiton. Basil J Qwen: Building related sickness (building services,1993年3月)

4 Indoor Air Quality (IAQ Overview), Burt Hill Kosar Rittelmann Associates

5 Indoor Air Pollution – An Introduction for Health Professionals, U.S. ********** Printing Office Publication No.1994-523-217/81322,1994

6 葉振華·吸著分離過(guò)程基礎(chǔ)·化學(xué)工業(yè)出版社




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• 詞條

  詞條說(shuō)明

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  問(wèn)：據(jù)了解，目前很多人做潔凈廠(chǎng)房（無(wú)塵車(chē)間）時(shí)，大多數(shù)都采用FFU風(fēng)過(guò)濾單元作為過(guò)濾系統(tǒng)。 現(xiàn)在要做一個(gè)千級(jí)無(wú)塵車(chē)間凈化工程，考慮到凈化工程的施工成本問(wèn)題想采用高效送風(fēng)，但擔(dān)心空氣過(guò)濾效果達(dá)不到要求而不敢用，所以想問(wèn)下*，千級(jí)潔凈廠(chǎng)房（無(wú)塵車(chē)間）到底不用FFU風(fēng)機(jī)過(guò)濾單元行不行？ 答：千級(jí)潔凈廠(chǎng)房（無(wú)塵車(chē)間）可以采用FFU造**；也可以采用HEPA，氣流組織形式：上送下側(cè)回，高效送風(fēng)口需布置均