摘 要： 活性炭吸附材料对室内气态污染物具有优秀的吸附性能,活性炭 过滤器 逐渐应用于民用建筑空调系统中。本文简要介绍了活性 炭的发展历史、分类、结构、性质,以及活性炭吸附室内污染物的物理和化学作用机理；同时对活性炭所去除的污染物种类也作了简要概括。

关键词： 活性炭 空气品质 物理吸附 化学吸附

1 室内空气品质

随着科学技术的飞速发展，人类在生活居室环境方面获得了巨大的改善。空调的广泛使用给人们创造了一个以温湿度为主的舒适性环境，但同时也带来了室内空气品质问题，尤其是无新风系统的空调房间，导致了“病态建筑综合症”、“建筑相关病”和多种化学物过敏症。“病态建筑综合症”的常见症状主要有头痛、神经疲劳、皮肤干燥、鼻塞、流鼻涕、流泪、眼痒等等。“建筑相关病”是指由空气中的某种成分直接引起的病症，比较严重的有“军团病”、“**敏性肺炎”等，有时甚至能带来生命危险。

所谓室内空气品质，一般是指在某个具体的环境内，空气中的某些要素对人群工作、生活的适宜程度，是反映了人们的具体要求而形成的一种概念。这种概念是建立在“以人为本”的基础上的。显然，人们不仅要求适宜的室内温湿度，而且人们还要求室内空气是新鲜的，无污染的，从而引发了对室内空气品质的广泛研究。

室内空气基本污染物与污染源如下：

表一 室内主要污染物及其来源

总的来说，当某一吸附质与吸附剂的表面接触时，究竟是发生物理吸附还是化学吸附，要取决于吸附剂表面的反应性、吸附质的性质、温度和其他因素。其实这两种吸附不是截然分开的，需看分子力和化学键谁是主要的。

在动态条件下，完成对蒸汽的脱除，要求活性炭不仅要有一定的吸附容量，而且还要有一定的吸附速度。如果只有大的吸附容量而无一定的吸附速度，当蒸气与其短暂接触时就来不及被吸附而穿透活性炭层，反之，若只有大的吸附速度，而无一定的吸附量，脱除量也是很小的。通常认为，活性炭脱除空气中的蒸气包括以下一个或多个阶段：

（1）外扩散。空气中的气体或蒸气向颗粒的整个表面扩散；

（2）内扩散。气体或蒸气分子向活性炭大孔内部（或沿大孔表面）的扩散；

（3）颗粒内表面对分子的吸附；

（4）被吸附的蒸气与活性炭或被吸附氧、水或浸渍剂之间的反应。

上述四个阶段中每个阶段的相对重要性，可能随着发生脱除的特殊条件而有显着的不同。担相对地受温度影响较小。在空隙内扩散的重要性由诸如颗粒大小、孔隙结构特征、系统的某种扩散性和内表面上反应速度的因素而定。接触表面的吸附速率决定于表面的本性和延伸范围，以及吸附某种所研究蒸气或气体的活化能。根据表面的特性也能测定出化学反应，因为在*（3）和*（4）阶段中会出现大量的活化能，所以这个阶段对温度非常敏感。

在通常情况下，在这几个阶段内，每阶段的扩散速率是不相同的，因此，扩散阻力大的和扩散速率慢的步骤控制总的传播速率，为此，要提高整个过程的吸附速率，就要强化该扩散控制区内扩散阻力大或扩散系数较小的过程，使该吸附设备的吸附效率提高。

5 活性炭对室内气体的吸附和过滤

活性炭能有效的吸附挥发性**物。芳族化合物能与活性炭间形成给受复体，活性炭中的羧基氧为电子给体，芳环为电子受体。当芳族中有—NO2类取代基时，给受作用还会加强。在活性炭表面加入某些金属离子，非极性的链烷类化合物也能很好的被吸附。

活性炭能有效的消除室内的烟味。在烟的成分中，70%是吸烟时从周围吸入的空气，另外，随着燃烧生成的蒸气、CO2、CO构成烟气，约达90%。香烟雾粒子大部分是由香烟颗粒分解后形成的蒸气成分凝结而成，故通常称为液滴。另外还有一些微小颗粒。活性炭对香烟粒子有很好的捕集作用。活性炭是比表面积很大的物质，微小 粒子 可通过惯性作用和其他作用被阻留在活性炭的大孔或中孔中，而且其阻力随集尘增加不大。烟气中的有害气体，有的由于浓度差而被吸附，另外一些可以通过在活性炭中添加离子来去除。

活性炭对CO、NO2、SO2等无机化合物也具有很强的吸附作用。据实验证明，SO2在活性炭中能被氧化并与水结合生成H2SO4，同理CO、NO2也能被除去。另外活性炭对臭氧也有一定的吸附效果。根据资料，活性炭对砷、铅、汞等有害金属离子也具有很强的吸附能力。

6 小结

通过以上各节的论述，我们对活性炭的发展历史、吸附特性、吸附动力学以及对室内气体的吸附和过滤作用有了一个初步的了解。总之，活性炭对室内空气具有良好的除异味、除菌效果，能够有效的改善室内空气的品质。使用活性炭净化空气，可以减少通风量，降低了空调能耗。

为了提高净化效率，可以从活性炭过滤器的结构和吸附材料的选择方面加以改进，尤其是活性炭纤维，其微孔特点使其对低浓度有害气体具有较高的吸附量和吸附速度。

目前，活性炭过滤器的造价还比较高，这影响了它在民用空调中的应用。如果能降低其成本，并在它对具体污染成分的去除效果上有理论突破，活性炭过滤器必将有广阔的发展前景。

参考文献

1 沈晋明·室内污染物与空气品质评价·暖通空调，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 叶振华·吸着分离过程基础·化学工业出版社