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活性炭空氣過濾器
隨著現(xiàn)代生活方式的改變， 城市人們?cè)谑覂?nèi)停留的平均時(shí)間已經(jīng)占全天時(shí)間比例的 ９０％左右， 室內(nèi)空氣品質(zhì)日益受到重視。為了清除室內(nèi)空氣中對(duì)人體有害物質(zhì)， 通風(fēng)是一種非常有效的方法， 但是， 室外大氣污染日益嚴(yán)重， 有時(shí)甚至比室內(nèi)空氣更加不衛(wèi)生， 另外， 室內(nèi)外空氣交換需要大量的能源消耗， 因此， 用適當(dāng)?shù)那鍧嵖諝庵脫Q室內(nèi)的污染空氣才是更加合理的途
徑。目前普遍使用的空氣過濾器只是過濾灰塵， 大多不具備清除有害氣體和細(xì)菌的功能， 成功分離低濃度的氣態(tài)污染物和細(xì)菌對(duì)改善室內(nèi)空氣品質(zhì)至為重要。
活性碳纖維對(duì)室內(nèi)氣態(tài)污染物具有很好的吸附性能， 將活性碳纖維過濾器應(yīng)用于民用建筑空調(diào)系統(tǒng)中， 在新風(fēng)量不變的條件下， 能使室內(nèi)空氣得到更全面的凈化。本文采用分光光度法測(cè)定， 對(duì)平板式、折疊式、旁通式三種結(jié)構(gòu)的過濾器分別對(duì)甲醛、氨氣的吸附性能進(jìn)行了比較研究。
１ 活性炭纖維的比表面積和孔徑分布
與粒狀活性炭 ＧＡＣ（ Ｇｒａｎｕｌａｒ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｃａｒｂｏｎ） 相比， 活性炭纖維 ＡＣＦ（ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ） 在吸附性能方面更具備優(yōu)點(diǎn)［４］：
（ １） 吸附量大。ＡＣＦ 對(duì)有機(jī)蒸汽有較大的吸附量，對(duì)一些惡臭物質(zhì)， 如正丁基硫醇等吸附量比 ＧＡＣ 大幾倍到幾十倍， 對(duì)無機(jī)氣體， 如 ＮＯ２、ＳＯ２、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３、ＣＯ、ＣＯ２、ＨＦ、Ｆ２ 等有很好的吸附能力。而且， 對(duì)微生物、細(xì)菌也有優(yōu)良的吸附能力， 如對(duì)大腸桿菌和
Ｓｃｃｈａｒａｍｙｅｅｓ ｒｅｖｉｓｉａｔｅ 的吸附率可達(dá) ９４％￣９９ ％。
（ ２） 對(duì)低濃度吸附質(zhì)的吸附能力特別強(qiáng)。即使對(duì)ｐｐｍ 數(shù)量級(jí)吸附質(zhì)仍具備很高的吸附量， 而 ＧＡＣ 等吸附材料往往在低濃度時(shí)吸附能力大大降低。
（ ３） 吸附速度快。對(duì)氣體的吸附一般能在數(shù)十秒或數(shù)分鐘內(nèi)達(dá)到吸附平衡， 如 ＡＣＦ 對(duì)碘的吸附量只需幾十秒便達(dá)到平衡， 而 ＧＡＣ 則需要 １０４￣１０５ｓ， 二者相差２￣３ 個(gè)數(shù)量級(jí)。
吸附劑的孔徑分布與孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)吸附性能有著重要影響， 決定了比表面積大小、吸附容量以及吸附質(zhì)組分的選擇分離性能。求吸附質(zhì)比表面積的方法有多種，如 ＢＥＴ 法、一點(diǎn)法、 點(diǎn)法等， 本文采用 ＢＡＳＩＣ 語言編 Ｂ寫了 ＡＣＦ 的比表面積和孔徑分布計(jì)算程序， 運(yùn)用 ＢＥＴ法求比表面積 ＳＡ， 采用圓孔等效模型求纖維的孔徑分布［５］。
在這里， 某種 ＡＣＦ 樣品質(zhì)量為 ０．９８ｇ， 實(shí)驗(yàn)溫度為７７．３５ Ｋ， 方法是在裝有樣品的真空容器中， 充入氮?dú)猓?nbsp;并不斷測(cè)量容器中的氮?dú)鈮毫?nbsp;ＡＣＦ 樣品的質(zhì)量變化， 吸附過程與解吸過程的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖１所示， 孔徑分布計(jì)算結(jié)果如圖 ２ 所示， 比表面積的計(jì)算結(jié)果為： ＳＡ＝１２２４．８０６ｍ２／ｇ， 單分子飽和吸附量 Ｖｍ ＝２７５．３００４ｃｍ３／ｇ 。 
上述數(shù)據(jù)表明， 實(shí)驗(yàn)用 ＡＣＦ 微孔（ ｒ＜１０ Ａ） 豐富，中孔（ １０ Ａ＜ｒ＜２５０ Ａ） 、大孔（ ｒ＞２５０ Ａ） 極少， 微孔分布呈單分散形， 在 ｒ ＝ ７Ａ?xí)r孔體積大， 能達(dá)到 ０．２２６１ ｍｌ／（ ｇ·Ａ） 。另外， 解吸曲線與吸附曲線非常貼近， 說明孔的形狀也極其規(guī)則。這些特點(diǎn)對(duì) ＡＣＦ 吸附祛除低濃度、小分子氣態(tài)污染物非常有利。
２ ＡＣＦ 過濾器的實(shí)驗(yàn)研究
２．１ ＡＣＦ 過濾器的樣品制作
選用的ＡＣＦ 材 料 的 基本技術(shù)參數(shù)如表１所示，從上述靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)來看， 其吸附性能良好。
在設(shè)計(jì)過濾器時(shí)， 應(yīng)盡量增大吸附接觸面積，這有利于提 高 吸 附 性 能和降低阻力。為了對(duì)不同結(jié)構(gòu)的 ＡＣＦ 過濾器進(jìn)行綜合比較， 制作了三
種結(jié)構(gòu)形式的過濾器， 即： 平板式、旁通式、折疊式， 其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 ２ 所示。
２．２ ＡＣＦ 過濾器的實(shí)驗(yàn)研究
ＡＣＦ 過濾器吸附性能測(cè)試參照文獻(xiàn)［６￣８］所述方法進(jìn)行， 因?yàn)闇y(cè)試方法和程序比較成熟， 過程敘述比較繁復(fù)， 具體的實(shí)驗(yàn)過程這里不再贅述。
測(cè)試氣體選用氨氣和甲醛蒸氣， 氨氣有強(qiáng)刺激性氣味， 以此檢驗(yàn)過濾器驅(qū)除異味的能力； 而甲醛本身就是室內(nèi) ＶＯＣｓ 的典型代表； 另外， 這兩種氣體的發(fā)生相對(duì)來說比較容易， 測(cè)試方法也比較成熟。ＡＣＦ 過濾器的吸附效率受多種因素的影響， 如溫度、相對(duì)濕度、氣流速度、污染物濃度等。此次測(cè)試主要確認(rèn)氣態(tài)污染物的濃度、氣流速度對(duì)吸附過程的影響情況， 同時(shí)也獲得三種過濾器的吸附效率、阻力特性比較。
三種過濾器對(duì)甲醛蒸氣的吸附效率比較如圖 ３ 所示， 測(cè)試過程中， 風(fēng)量控制在（ １５０±５．０） ｍ３／ｈ 范圍內(nèi)波動(dòng)， 甲醛蒸氣初始濃度控制在（ ２５±３） ｐｐｍ 范圍內(nèi)。
可見， 初始效率高的是折疊式過濾器（ ６９．３％） ，其次是平板式過濾器（ ５６．２％） ， 低的是旁通式過濾器（ ２９％） ， 從初始效率來看， 三種過濾器對(duì)甲醛的吸附效率都不是很高。折疊式過濾器的吸附效率下降得比
另外兩種過濾器都要快得多， 原因是它裝填的活性炭材料相對(duì)其它兩種過濾器要少， 分別為平板式的５９％， 旁通式的 ４２％。
三種過濾器對(duì)氨氣的吸附效率比較如圖 ４ 所示，測(cè)試過程中， 風(fēng)量控制在（ １５０±５．４） ｍ３／ｈ 范圍內(nèi)波動(dòng)，氨氣初始濃度控制在（ ２５±２．６） ｐｐｍ 范圍內(nèi)。
可見， 初始效率高的仍然是折疊式過濾器８９．２％） ， 其次是平板式過濾器（ ８２．４％） ， 低的是旁通式過濾器（ ３６．９％） ， 從初始效率來看， 三種過濾器對(duì)氨的吸附效率比較對(duì)甲醛的吸附效率高， 說明 ＡＣＦ 過濾器的吸附性能具有一定的選擇性。
對(duì)三種過濾器在不同迎面風(fēng)速下的阻力進(jìn)行了測(cè)試， 并用指數(shù)方程進(jìn)行擬合， 擬合曲線如圖 ５ 所示。可專題研討
旁通式阻力小， 折疊式阻力大， 平板式次之。
采用濾膜稱重法對(duì)三種過濾器的除塵效率進(jìn)行測(cè)試如表３）。模擬塵使用滑石粉，采樣流量為１０Ｌ／ｍｉｎ，采樣時(shí)間為５ｍｉｎ。可見，三種過濾器的除塵效率相
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