0 　引言

        隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及公眾對密閉空間有害氣體的重視,關(guān)于密閉空間有害氣體的凈化技術(shù)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(shù)是涉及高能物理、放電物理、放電化學(xué)、反應(yīng)工程學(xué)和高壓脈沖技術(shù)領(lǐng)域的一門交叉學(xué)科。與其他污染治理技術(shù)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(shù)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(yīng)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(shù)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(shù), 但對于光源的嚴(yán)格要求又限制了這項技術(shù)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(zhuǎn)化為無害物質(zhì),或者轉(zhuǎn)化為比原來存在狀態(tài)更易除去的物質(zhì)的一種方法。按氣態(tài)污染物在催化反應(yīng)過程中的氧化還原性質(zhì),催化轉(zhuǎn)化可分為催化氧化法和催化還原法。如:氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮氣的反應(yīng)屬催化還原法,而二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫?qū)俅呋趸?。催化轉(zhuǎn)化法凈化技術(shù)原理在于:利用催化劑中的活化物質(zhì)來改變正常化學(xué)反應(yīng)的正逆反應(yīng)速度, 以提高有害物質(zhì)向無害物質(zhì)的轉(zhuǎn)變。

        但是目前催化轉(zhuǎn)化法凈化技術(shù)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(zhuǎn)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(xué)反應(yīng)都直接或間接與臭氧有關(guān)。臭氧能與不飽和烴及氮氧化物反應(yīng),并產(chǎn)生大量自由基和官能團,由此引發(fā)了多種反應(yīng)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(shù)

        吸附技術(shù)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(shè)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(zhì)之間發(fā)生的作用力的性質(zhì), 通常將吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附。

        1) 物理吸附:亦稱范德華吸附,是由于吸附劑和吸附質(zhì)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(dāng)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(dāng)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(dāng)吸附質(zhì)的氣壓增大時,也會變?yōu)槎喾肿訉游健?/p>

        2) 化學(xué)吸附:亦稱活性吸附,是由于吸附劑表面與吸附質(zhì)分子間的化學(xué)反應(yīng)力導(dǎo)致的吸附?；瘜W(xué)吸附也是放熱過程,但較物理吸附放熱量大,其數(shù)量相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)熱,一般為84～417 kJ/mol ?；瘜W(xué)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(xué)吸附有很強的選擇性,僅能吸附參與化學(xué)反應(yīng)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(xué)吸附之間沒有嚴(yán)格的界限,同一物質(zhì)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(xué)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(shù)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(yīng)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(shù)的關(guān)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(shù)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。