活性炭纳米级微孔吸附甲醛等有机物与分子筛吸附效果对比

针对目前的室内污染状况，通常采用柱状活性炭或者分子筛等吸附剂对有害物质进行吸附，以达到除去污染的目的。活性炭是一种具有特殊微晶结构和较大比表面积，且有极强吸附能力的类似石墨的无定型碳。是使用量最多的一种吸附剂，主要用于碳氢化合物的净化、有机溶剂的回收和消除气味。其吸附力完全是色散力，对不同物质的分子都能吸附，没有选择性，且不受污染物浓度变化的影响，特别在湿度较高的气流中，仍能捕集气流中的污染物。分子筛是一种人工合成沸石是水合硅铝酸盐的晶体。分子筛在结构上有许多孔径均匀的孔道与排列整齐的孔穴、晶体内的晶穴和孔穴相互沟通，孔穴的体积占沸石晶体体积的50%以上，且孔大小均匀、固定也是一种较为理想的室内空气净化剂。本文针对室内空气净化常用的活性炭和分子筛，对其对甲醛等污染物的吸附性能进行比较研究，研究结果表明活性炭的吸附能力优于分子筛。实验所用的柱状活性炭和分子筛均为纳米级，吸附柱的直径也很小，并且填充很结实，因此所得结果与柱的动力学有关。甲醛和苯含有极性集团，为极性吸附质，而苯为非极性物质。活性炭极性较分子筛小，因此吸附低浓度的苯性能较好。同理分子筛吸附低浓度甲醛和甲苯性能优秀，但是由于比表面积和孔道等原因，吸附量要小于活性炭。

1实验方法
动态吸附装置动态吸附装置如图1。空气以一定的流速经过气体。吸附剂柱装满一定质量的吸附剂颗粒。气相色谱仪主要是吸附剂柱人口和出口吸附质的浓度。

图1 动态吸附装置流程图

l-空气钢瓶，2一气体发生装置，3-吸附剂柱
4-气相色谱仪，5-通风橱

13活性炭对甲醛、苯和甲苯的动态饱和吸附量
在吸附连续运行过程中，进气浓度一定时，尾气浓度达到进气浓度的5%（质量分数）时，即该吸附层已穿透。从开始吸附到穿透所持续的时间为穿透时间。穿透时间是选择吸附剂的一项重要参数。
动态饱和吸附量按照计算公式为

2实验结果
2.1吸附试验
一定温度下，空气，吸附柱长为50 cm，轮换不同的吸附质和吸附剂，含甲醛等吸附质和空气以流速为25 mL．min-1压力为0.5 MPa，每隔一定时间抽取吸附剂柱出口400 uL的样品，到完全透过时停止。用气相色谱仪进行检测，得到测定结果，然后峰面积对时间作图。结果如图2、图3和图4。

图2活性炭和分子筛吸附甲醛的穿透曲线

图4活性炭和分子筛吸附甲苯的穿透曲线

从图可知：各个穿透曲线均为典型的S型曲线，前一段时间较平，穿透时指数上升，到高点时有拖尾现象。吸附甲醛和甲苯时，分子筛柱出口初始浓度小于活性炭；吸附苯时，分子筛柱出口初始苯浓度大于活性炭。从穿透曲线形状看，13X分子筛穿透曲线陡，说明其吸附速度快，整个吸附床层的利用率也就越高。从穿透时间看，活性炭穿透时间较长，吸附平衡时间较长，则达到平衡时的吸附量就会较大。