【正文】 ，致使吸附質(zhì)在活性炭纖維內(nèi)擴散阻力減小，吸附速度加快。在物理吸附情況下 ,用液體界膜物質(zhì)移動系數(shù) kL代替 kS,就可以得到與上式完全相同的關(guān)系式。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 吸附凈化 由于式中 CB ,qB 往往是很難實際測定和判斷的 ,所以還是把吸附的整個過程歸并到氣相或固相部分 ,綜合表示比較方便。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 吸附凈化 現(xiàn)分析填充密度為 ,吸附劑粒子的外表面為 ,填充層長度為 的吸附劑填充層上產(chǎn)生的吸附過程。 mV/PV 1/mVP 1/ mBVB2)吸附速率 (速度 ) 吸附過程常需要較長時間才能達到兩相平衡，而在實際生產(chǎn)過程中，其接觸時間是很短的，因此吸附量取決于吸附速率，與吸附過程有關(guān)。若將其覆蓋率 表示，其中 為氣體分壓力 P 時被吸附氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積； 為吸附劑被覆蓋滿一層時被吸附氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積。它是設(shè)計和生產(chǎn)的一個重要因素。 由于活性炭纖維具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)特征以及良好的吸附性能，在室內(nèi)空氣凈化方面也取得了較好的效果，活性炭纖維不僅能廣泛用于有機物的吸附與清除，而且能夠有效地去除異味。 (3)活性炭纖維 最近研制出的一種活性碳纖維，纖維直徑為 10～ 20μm ，具有和活性碳一樣的吸附特性。 700～ 800 880 分子篩 500～ 1000 ～ ?！? 400～ 500 840 木炭 100 ～ 。 (三 )活性炭的選擇： 活性炭小孔的表面積占比表面積的 95%以上，所以吸附量主要受小孔支配。(2)可以耐強酸、強堿 。(6)容易再生和再利用。(2)吸附選擇性要好 。 ； ，高溫下可解析； 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 吸附凈化 2） 化學(xué)吸附 化學(xué)吸附是吸附劑和吸附質(zhì)之間發(fā)生的化學(xué)作用，是由化學(xué)鍵力引起的。根據(jù)固體表面吸附力的不同，吸附可分為： ① 物理吸附 ② 化學(xué)吸附 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 吸附凈化 1）物理吸附 吸附劑和吸附質(zhì)之間通過分子間產(chǎn)生的吸附，稱為物理吸附。室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 第五章 空氣中氣態(tài)污染機理及方法 吸附凈化 光催化 (光觸媒 )凈化 非平衡等粒子體凈化 負離子凈化 臭氧凈化 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 吸附凈化 吸附作為工業(yè)上的一種分離過程，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在化工、石油、食品、輕工業(yè)及高純氣體的制備等工業(yè)部門。 物理吸附因不發(fā)生化學(xué)作用，所以在低溫下就能進行。 化學(xué)吸附的特性： ； ； (只能吸附一種或幾種物質(zhì) )； ； ，即使高溫解析了，解析的氣體會改變原特性。(3)具有一定的粒度 ,較高的機械強度、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性 。 二、常用吸附劑及其功能 ：見表 表 各種吸附劑可去除的有害氣體 吸附劑 可去除的有害氣體 活性炭 苯、甲苯、二甲苯、丙酮、乙醇、乙醚、甲醛、苯乙烯、氯乙烯、惡臭物質(zhì)、硫化 氫、氯氣、硫氧化物、氮氧化物、氯仿、一氧化碳 浸漬活性炭 烯烴、胺、酸霧、堿霧、硫醇、二氧化硫、氟化氫、氯化氫、氨氣、汞、甲醛 活性氧化鋁 硫化氫、二氧化硫、氟化氫、烴類 浸漬活性氧化鋁 甲醛、氯化氫、酸霧、汞 硅膠 氮氧化物、二氧化硫、乙炔 分子篩 氮氧化物、二氧化硫、硫化氫、氯仿、烴類 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 吸附凈化 (1)活性炭 (一 )活性炭制作 活性炭是目前應(yīng)用較多的一種吸附劑，用于氣體凈化的活性炭是以煤粉等為原料，以煤焦油做調(diào)和劑，成型后經(jīng)干燥、炭化、活化等工序制成。(3)能經(jīng)受水浸、高溫、高壓作用 。由于活性炭的原料和制造方法不同，細孔的分布情況相差很大，應(yīng)根據(jù)吸附質(zhì)的分子直徑和活性炭的細孔分布情況選擇合適的活性炭?！? 600 840 氧化硅膠 窄孔 600～ 850 ～ ?！? 600～ 900 920 物理性質(zhì) 吸附劑 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 吸附凈化 (2)樹脂吸附劑 樹脂吸附劑也叫吸附樹脂，是一種新型有機吸附劑。形狀采用 W字形、圓筒形、卷繞形等。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 吸附凈化 吸附理論與吸附性能參數(shù)的測定 吸附平衡與吸附過程所進行的時間 (即吸附速率 )是吸附分離效果的關(guān)鍵因素。當(dāng)吸附達到平衡時，吸附質(zhì)在氣、固兩相中的濃度間有一定的等溫吸附函數(shù)關(guān)系。則上式可改寫成 : / mVV? ?mVV,AB室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 吸附凈化 1mmPPV B V V??1mV B PV B P? ?或 用 對 做圖應(yīng)得一條直線。吸附要經(jīng)過以下 3個過程： ① 被吸附物質(zhì)向吸附劑周圍流體界面膜擴散，稱為外擴散過程?？梢哉J為 ,在氣相與吸附劑粒子的界面上存在著雙層界膜 ,如圖 。如圖 ,如果 C和 q分別取平衡點 q*和 ,則可用下式表示： ? ? ? ?**G v S vdq K a C C K a q qdt ? ? ? ?*C式中 , KG —— 按濃度合并的物質(zhì)總移動系數(shù)； KS —— 按吸附量之差合并的物質(zhì)總移動系數(shù) 。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 吸附凈化 吸附技術(shù)在空氣凈化中的應(yīng)用 近年來通過對 SBS的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn) ,現(xiàn)代化大樓最常見的分子污染是VOC污染 ,它是建筑內(nèi)各種異味的主要根源 ,分子擴散速度的量級大大高于微粒。由于活性纖維具有更多的微孔直接與吸附質(zhì)接觸，而且吸附質(zhì)直接暴露于纖維表面進行吸附和解吸，因此也能更快達到吸附平衡，能有效地利用微孔。日本有關(guān)專家的研究證明，活性炭纖維能高效吸附香煙煙霧中的有害成分，有效地清除香煙煙霧中的有害物質(zhì)。 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 該項技術(shù)是當(dāng)前國內(nèi)外研究者們十分關(guān)注研究與開發(fā)的重要課題之一，納米光催化凈化技術(shù)還在其他領(lǐng)域中占有重要研究價值（如航天、航海、醫(yī)療業(yè)）。即在光電轉(zhuǎn)換中 進行氧化還原反應(yīng)。而電子具有強還原性， 帶正電的空穴具有強氧化性，電子 可使 空氣中 O2的還原；空穴可使 H2O 氧化 ,生成 H2O2,OH等氫氧根基團，這 些基團的氧化能力極強，使原本不吸 收光的物質(zhì)被活化而氧化，即將有機 污染物氧化，并生成鹵素離子類等無 機物質(zhì)的小分子。其二 ,光催化反應(yīng)過程。對于室內(nèi)揮發(fā)性有機物光催化氧化過程 ,在 O2和 H2O濃度保持不變，該模型可簡化如下： 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 對上式求積分后化簡可得： 式中， C ——有機物濃度 。 圖 1/r0和 1/C0的關(guān)系 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 納米過濾材料與光催化反應(yīng)器的設(shè)計 1. 納米過濾材料 1）納米技術(shù)與過濾材料 納米技術(shù)在空氣過濾材料開發(fā)上的應(yīng)用，主要集中在利用一些金屬及氧化物的納米級粒子所具有的特性，通過一定的方法加工到纖維中或處理到織物濾料上，使濾料具有某些特殊功能，即功能性過濾材料。 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 2）過濾材料的應(yīng)用 ① 高效微?？諝鈨艋统毼⒘？諝鈨艋? 納米纖維具有較大的比表面積（單位體積或單位質(zhì)量顆粒的總表面積） 利用納米纖維的這些特征性可用它制作吸附材料和過濾材料，應(yīng)用于亞微米高效微?？諝鈨艋统毼⒘？諝鈨艋?，能有效地用于原子工業(yè)，無菌室、精密工業(yè)、涂飾等行業(yè)，其過濾效率較之常規(guī)過濾材料效率大大提高。（如：防水、放油服裝等） 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) ④ 阻燃 納米材料的粒徑超細、經(jīng)表面處理后其活性極大，當(dāng)燃燒時其熱分解速度可大大的加快，吸熱能力增強，降低材料表面溫度，且超細的納米材料顆粒能覆蓋在聚烯烴凝聚相的表面，能很好地促進碳化層的形成，在燃燒源和基材間形成不燃性屏障，從而起到隔離阻燃的作用。影響反應(yīng)器內(nèi)輻射能量分布的主要因素包括： ①反應(yīng)器的幾何尺寸；②反應(yīng)器的光學(xué)厚度；③光源與反應(yīng)器的相互位置；④輻射波長；⑤反應(yīng)體系中多相共存的影響；⑥反應(yīng)器的混合特征。 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 2）光催化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)型式 設(shè)計光催化反應(yīng)器時應(yīng)考慮光催化反應(yīng)器能提供盡可能大的能被光照射的催化劑比表面積盡可能大的安裝催化劑的面積。 圖 511流量 /流速對丙酮凈化效率的影響 圖 512 TiO2 質(zhì)量與面密度對丙酮凈化效率的影響 結(jié)果表明，丙酮凈化效率隨流量的增加而增大。 分析：隨著用量的增加，系統(tǒng)中催化劑粒子的質(zhì)量濃度增加，對丙酮的吸附能力加強，光催化活性提高，凈化效率上升。 圖 513 初始濃度對丙酮凈化效率的影響 圖 514 光照時間對丙酮凈化效率的影響 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) D：光照時間的影響 從圖 514看出，反應(yīng)開始時，反應(yīng)物的質(zhì)量濃度比較 高，新鮮催化劑的吸附性較好，丙酮凈化效率隨著反應(yīng)時 間的延長增加得較快，隨后，凈化效率的變化趨勢逐漸平 緩，其原因為： ①反應(yīng)物的減少和生成物的增加抑制了反應(yīng)的正向進行 ②氧的存在對反應(yīng)起很大的作用，隨著時間的延長和反應(yīng)的 進行，系統(tǒng)中氧的含量逐漸減少，反應(yīng)速率減慢； ③反應(yīng)產(chǎn)物中有水，水蒸汽的存在對丙酮的降解起抑制作用 E： O2含量的影響 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) F： H2O含量的影響 H2O在光催化反應(yīng)中起著重要作用，但是隨著 H2O含量的增加， TiO2的催化活性就不確定了。 G：其他因素的影響 pH值的變化對不同反應(yīng)物降解的影響也不同，且與光強大小有一定關(guān)系。 超細微粒的 TiO2催化劑只有將其復(fù)制于載體上，成型后才能用于實際場合。 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) A：晶型的影響 TiO2 有三種晶型：銳鈦礦型、金紅石型和銳鈦礦型。 ②金紅石型 TiO2對 O2的吸附能力較差，比表面積較小，光生電子和空穴容易復(fù)合，導(dǎo)致催化活性降低。粒徑越小，電子從體內(nèi)擴散到表面的時間越短，所以電子與空穴復(fù)合幾率越小，電荷分離效果越好，從而導(dǎo)致催化活性的提高。在晶格缺陷等其它因素相同時，表面積越大則吸附量越大，活性越高。 下表列出了不同熱處理條件對 TiO2粒子表面特征的影響。 光催化在常溫下進行 ,直接利用空氣中的氧氣作氧化劑 。 ② 綠色健康產(chǎn)品 :可在現(xiàn)有的家用電器產(chǎn)品上 (如空調(diào)器 、 加濕器 、 空氣凈化器 、 暖風(fēng)機等 )附設(shè)光催化凈化功能 ,開發(fā)而成的新一代高效綠色健康產(chǎn)品 。 總之 ,因光催化空氣凈化技術(shù)具有反應(yīng)條件溫和 、 經(jīng)濟和對污染物全面治理的特點 ,所以可廣泛應(yīng)用于有限空間空氣凈化領(lǐng)域 (如建筑室內(nèi) 、隧道 、 交通工具 、 飛行器等有限空間 )。 (2)光催化與臭氧氧化聯(lián)用 : 利用臭氧裝置產(chǎn)生的臭氧進入光催化反應(yīng)裝置 ,臭氧作為一種強氧化劑與紫外光激發(fā)的光催化氧化協(xié)同作用 ,具有分解有機污染物 、 滅菌和除臭等高效率的凈化作用 。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 非平衡等離子體凈化 20世紀(jì) 60年代形成的等離子體化學(xué)是基于高能物理 、 放電物理 、放電化學(xué) 、 反應(yīng)工程學(xué) 、 高壓脈沖技術(shù)等領(lǐng)域的一門交叉科學(xué) 。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 非平衡等離子體凈化 等離子體及其分類、制備 當(dāng) Te=Ti時 ,稱為熱平衡等離子體 ,簡稱熱等離子體 (Thermal Plasma)。 因此 ,按其重粒子溫度也叫做低溫等離子體 (Cold P1asma)或冷等離子體 。 隨著技術(shù)的日益成熟 ,非平衡態(tài)的等離子體應(yīng)用的領(lǐng)域