0 　引言

        隨著科學技術的發(fā)展及公眾對密閉空間有害氣體的重視,關于密閉空間有害氣體的凈化技術也得到了快速發(fā)展。目前比較有代表性的有:吸附法、低溫等離子凈化方法、催化凈化法以及臭氧凈化法[123 ] 。低溫等離子空氣凈化技術是涉及高能物理、放電物理、放電化學、反應工程學和高壓脈沖技術領域的一門交叉學科。與其他污染治理技術相比,等離子體法具有處理流程短、效率高、能耗低、適用范圍廣等特點,因而,在工程中得到廣泛運用[426 ] 。趙雷等[6 ] 在研究運用低溫等離子技術凈化空氣中甲苯中發(fā)現(xiàn),在電壓為9 kV ,甲苯含量小于12 g/m3 時,等離子反應器有較高的凈化效率,尤其在低甲苯時,凈化效率可接近于100 %。

        但是目前低溫等離子體凈化技術面臨的最大問題是容易產(chǎn)生二次污染物——臭氧,為了避免二次污染物的產(chǎn)生,現(xiàn)在又發(fā)展了等離子- 光催化的凈化技術, 但對于光源的嚴格要求又限制了這項技術的運用。催化凈化法是利用催化劑的催化作用將空氣中的污染物轉化為無害物質,或者轉化為比原來存在狀態(tài)更易除去的物質的一種方法。按氣態(tài)污染物在催化反應過程中的氧化還原性質,催化轉化可分為催化氧化法和催化還原法。如:氮氧化物轉化為氮氣的反應屬催化還原法,而二氧化硫轉化為三氧化硫屬催化氧化法。催化轉化法凈化技術原理在于:利用催化劑中的活化物質來改變正?；瘜W反應的正逆反應速度, 以提高有害物質向無害物質的轉變。

        但是目前催化轉化法凈化技術的局限性在于:只適用于單一成分的氣態(tài)污染物的凈化,由于每種氣態(tài)污染物轉化過程中所需要的催化劑不同,所以對于多種成分共存的空氣凈化不能使用這種方法。

        臭氧凈化法是利用臭氧的強氧化性對細菌和病毒進行殺滅,同時它也能對部分VOCs 進行氧化分解。但是研究發(fā)現(xiàn)室內(nèi)污染物間的化學反應都直接或間接與臭氧有關。臭氧能與不飽和烴及氮氧化物反應,并產(chǎn)生大量自由基和官能團,由此引發(fā)了多種反應過程,形成本來沒有的污染物[5 ] 。所以在選擇臭氧凈化法要考慮由此可能產(chǎn)生的二次污染物。因此,目前對于室內(nèi)空氣的凈化比較普遍的是采用吸附法。

        1 　吸附技術

        吸附技術使用多孔性固體處理氣體混合物,使其中所含的一種或幾種組分濃集在固體表面,而與其他組分分開。它具有效率高,能回收有用組分,設備簡單,操作方便,易于實現(xiàn)自動控制。

        1.1 　吸附過程

        根據(jù)吸附劑和吸附質之間發(fā)生的作用力的性質, 通常將吸附分為物理吸附和化學吸附。

        1) 物理吸附:亦稱范德華吸附,是由于吸附劑和吸附質之間的靜電力或范德華引力產(chǎn)生的吸附。物理吸附是一種放熱過程,其放熱量相當于被吸附氣體的升華熱,一般為20 kJ/mol 左右。物理吸附是可逆的,當系統(tǒng)的溫度升高或被吸附氣體壓力降低時,被吸附的氣體將從固體表面逸出。在低壓下,物理吸附一般為單分子層吸附,當吸附質的氣壓增大時,也會變?yōu)槎喾肿訉游健?/p>

        2) 化學吸附:亦稱活性吸附,是由于吸附劑表面與吸附質分子間的化學反應力導致的吸附?；瘜W吸附也是放熱過程,但較物理吸附放熱量大,其數(shù)量相當于化學反應熱,一般為84～417 kJ/mol ?；瘜W吸附的速率隨溫度升高而顯著增加,宜在較高溫度下進行?；瘜W吸附有很強的選擇性,僅能吸附參與化學反應的某些氣體,吸附是不可逆過程,且總是單分子層或單原子層吸附。

        物理吸附與化學吸附之間沒有嚴格的界限,同一物質在較低溫度下可能發(fā)生物理吸附,而在較高溫度下往往是化學吸附。

        吸附凈化法的凈化效率高,特別是對低濃度氣體仍具有很強的凈化能力。但是單純使用吸附技術是很難起到理想的凈化效果,因此,它常作為深度凈化手段或聯(lián)合應用幾種方法時的最終控制手段。

        1.2 　吸附劑

        吸附劑是吸附技術的關鍵,目前常用的吸附劑有:活性炭、活性氧化鋁、硅膠以及沸石分子篩等。這些吸附材料對于一些有害氣體能夠起到很好的吸附凈化作用,但是對于密閉空間中的有害氣體如二氧化碳,氨等的吸附效果較差。另外,研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的活性炭對于室內(nèi)有害氣體的物理吸附穩(wěn)定性比較差,在溫度壓力等條件變化時容易脫附而造成二次污染[6 ] 。所以目前制約吸附技術在密閉環(huán)境中的凈化效果主要是吸附材料的發(fā)展。課題組經(jīng)過大量的試驗,研制了一種新型的吸附材料,并實現(xiàn)了工業(yè)化的制備方法,目前已運用于國防工程之中,取得了很好的效果。