室内空气的吸附净化是什么意思？

    吸附净化法是一种物理吸附的方法，即利用固体或液体吸附剂处理气体混合物，使气体混合物中所含的一种或数种组分吸附于吸附剂中，从而达到分离和净化的目的。吸附净化法原来主要用于有机化工、石油化工等生产部门，是气态污染净化的基本手段之一，广泛用于传统的化工尾气处理、冶炼与燃烧烟气净化等方面。由于物理吸附法净化效率较高、设备简单、操作方便，在室内环境污染净化领域，人们利用各种吸附性材料，可以有效去除室内空气中低浓度的甲醛、苯系物、硫化氢、二氧化硫、氡气和挥发性有机化合物(V()Cs)等气态污染物。
    (一)吸附法净化室内空气的机理
    吸附是一种固体表面现象。固体表面的分子与固体内的分子所处的键合度不同，造成固体表面力不饱和，属于动力学不平衡状态，对表面附近的气体(或液体)分子有吸力，即产生吸附作用。气体在固体表面上的吸附过程，可分为物理吸附和化学吸附。
    物理吸附可以是单层吸附，也可以是多层吸附。物理吸附的特征是：①吸附质与吸附剂间不发生化学反应；②对气体没有选择性，可吸附一切气体；③吸附过程极快，参与吸附的各相间常在瞬时间达到平衡；④吸附过程为低放热反应过程，放热量与相应气体的液化热相近；⑤吸附剂与吸附质问的吸附力不强。    
    当发生物理吸附时，分子之间的力就是范德华力，它相当于流体相分子在固体表面上的凝聚，不需要活化能且速度快，这种吸附一般是可逆的。化学吸附的实质是一种发生在固体表面上的化学反应，固体颗粒表面与吸附质之间化学键的结合，它的反应需要活化能且速度慢，这种吸附一般是不可逆的。在发生吸附时，一般都会有放热现象的发生。
    从吸附开始到吸附达到平衡状态，意味着系统的自由能减少，而表示系统杂乱程度的熵也减少，熵变常为负值，这说明吸附常常是一个放热过程。物理吸附时温度越低，吸附量则越大。另一方面，在化学吸附中，适当升高温度有利于化学吸附。一般来说，物理吸附的微分吸附热和被吸附物质的冷凝热大小相当；而化学吸附，则和化学反应热相当。与物理吸附热相比，化学吸附热是相当大的，但是这一理论不能解释微生物吸附。
    (二)吸附法净化室内空气的应用
    采用吸附法净化室内空气时，一般习惯与过滤法联合使用。选择一种吸附材料时，必须清楚其对某种特定或一系列污染物的吸附性能。目前对室内空气污染物的吸附大多数采用多孔炭吸附材料。一般认为，水蒸气并不干扰有机物和其他化合物在活性炭上的吸附过程。
但国外有研究表明，当空气中的相对湿度超过4 0％时，活性炭能吸附大量的水蒸气，而严重降低其对有机分子的吸附能力。此外，在实际应用中，由于室内空气亍亏染物的成分比较复杂，因此竞争吸附的机理研究非常重要。
    普通活性炭对室内气体的吸附多属于物理吸附，它几乎能够吸附室内所有的气体。但是，仅有物理吸附时，只有极其微小的吸附能力，实用价值很小。加上活性炭是一种疏水性物质，有时缺乏对亲水性物质的吸附能力；同时，物理吸附稳定性也很差．在温度、压力等条件变化时，容易产生脱附而造成二次污染。化学吸附是利用吸附剂表面与吸附分子之间的化学键力所造成，具有在低浓度下的吸附容量大、吸附稳定不易脱附和传播、可以对室内空气中不同特性的有害物质选择吸附净化等优点。通过表面化学改性．可变物理吸附为化学吸附，增加多孑L炭材料的吸附能力或使其具有新的吸附性能。因此，积极探索针对处理室内空气污染物的活性炭改性技术，研究开发高效的炭质吸附剂，是室内空气净化剂的重要发展方向之一。
    目前，我国在这方面已经开始研究，并取得了初步成果，如在活性碳纤维上添附脂肪酸类的酸性物质，利用酸碱中和反应提高对氨的吸附性能；添加氢氧化钠、碳酸钠等碱性物质到活性碳纤维上，利用酸碱中和反应提高对硫化氢、二氧化硫、硫醇类等酸性气体的吸附性能；将碘、溴或其他化合物添附在活性碳纤维上，以便将硫化氢、硫醇类、硫醚类物质氧化成硫、硫酸或生成其他硫化物而积蓄；在活性碳纤维上添附胺及胺的诱导体，以提高活性碳纤维对醛类的吸附性能；把铂簇触媒引人碳纤维载体上，以过渡金属与H2S、CH3SH、NH3、NO一CO等形成络合物而去除等。    
    由于吸附剂始终存在吸附容量有限、使用寿命较短等问题，同时吸附达到饱和后必须再生，操作过程必然出现间歇，使吸附净化法还受到一定限制。近年来，利用比表面积比活性炭更大的活性炭纤维上载附活性化学物质，制备出具有去污、抗菌作用更强的净化材料，成为室内空气净化的主要发展方向，应用前景十分广阔。
    (三)吸附法净化室内空气的优点
    (1)应用范围广  不仅可以吸附空气中的多种污染成分，如固体颗粒、有害气体等。而且有些吸附剂(如Ti()e、蛇纹石)本身具有抗菌、抑菌作用，可以消除空气中的致病微生物。应用场所不受限制，无论是在居室、厨房、厕所、办公室还是公共娱乐场所都适用。
    (2)应用方便  吸附剂可以选择多种载体，操作起来方便可靠。只要同空气相接触就可以发挥作用。在油漆、涂料和布料中加人吸附型添加剂，就可增加原有产品的功能。
    (3)价格便宜  普通吸附剂不仅价格不高，而且不需要专门设备，不消耗能量，应用起来比较经济。
    (四)吸附剂的选择方法与要求
    在环境净化中如何选择、使用和评价吸附剂，是净化吸附操作中首先要解决的问题。对于吸附剂的一般要求主要有以下方面。
    (1)吸附容量大  吸附剂应具有较大的比表面积。吸附剂的比表面积是吸附剂最基础的性能之一，是衡量能否满足净化功能的关键指标。
    (2)吸附便利  吸附剂应具有高度疏松的结构，便于气体的扩散．表现为空气流经吸附剂时，有较小的阻力，符合空气净化动力学的要求。
    (3)选择性好  吸附剂对不同的吸附质具有选择性吸附作用，只从气流中分离出欲去除的物质。
    (4)加工性好  吸附剂应具有足够的力学强度和均匀尺寸或构造，以便根据实际需要进行加工。
    (5)再生性好  吸附剂可以重复利用。即通过简便的处理方式，可使吸附剂重新获得吸附能力，以降低空气净化成本。
    (6)经济性好  吸附剂来源比较广泛，取材比较容易，成本比较低廉。
    (五)环境净化中常用的吸附剂
    吸附剂是能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。吸附剂可按孔径大小、颗粒形状、化学成分、表面极性等分类，如粗孔和细孔吸附剂，粉状、粒状、条状吸附剂，碳质和氧化物吸附剂，极性和非极性吸附剂等。
    在环境净化中常用的吸附剂有活性炭、竹炭、活性碳纤维、碳纳米管、活性氧化铝、沸石分子筛、膨润土、硅藻土、凹凸棒等，另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的吸附材料。气体吸附分离成功与否，极大程度上依赖于吸附剂的性能，因此选择吸附剂是确定吸附操作的首要问题。
    (1)活性炭  活性炭是由含炭为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。活性炭含有大量微孔，具有巨大的比表面积，能有效地去除色度、臭味，可去除空气中大多数有机污染物和某些无机物，包含某些有毒的重金属。
    活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料，如煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳等。这些含碳材料在活化炉中，在高温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。在此活化过程中，巨大的表面积和复杂的孔隙结构逐渐形成，而所谓的吸附过程正是在这些孔隙中和表面上进行的，活性炭中孔隙的大小对吸附质有选择吸附的作用，这是由于大分子不能进人比它孔隙小的活性炭孑L径内的缘故。
    (2)竹炭  竹炭是以三年生以上高山毛竹为原料，经近千摄氏度高温烧制而成的一种炭。竹炭具有多孔结构，其分子细密多孔，质地坚硬。有很强的吸附能力，能净化空气、消除异味、吸湿防霉、抑菌驱虫。与人体接触能去湿吸汗，促进人体血液循环和新陈代谢，缓解疲劳。经科学提炼加工后，已广泛应用于日常生活中。
    竹炭分子结构呈六角形，质地坚硬，细密多孔，吸附力强，具有吸附功能。由于炭质本身有着无数的孔隙，这种炭质气孔能有效地吸附空气中一部分浮游物质，对硫化物、氢化物、甲醇、苯、酚等有害化学物质起到吸附、分解异味和消臭作用。竹炭细密多孔，比表面积大，若周围环境湿度大时，可吸收水分，若周围环境干燥，则可释放水分。
    (3)活性碳纤维  活性碳纤维是经过活化的含碳纤维，将某种含碳纤维(如酚醛基纤维、PAN基纤维、黏胶基纤维、沥青基纤维等)经过高温活化(不同的活化方法活化温度不一样)，使其表面产生纳米级的孔径，增加比表面积，从而改变其物化特性，这是继活性炭之后新一代的吸附材料。
    活性碳纤维是20世纪70年代发展起来的一种新型高效碳吸附剂，以其吸附速度快、吸附容量大、透气性良好、空气阻力小、形态多样等优越性能而得到广泛应用，成为环境功能材料研究热点领域，已广泛应用于化工、环保、催化、医药、电子工业、食品卫生等领域，在废气治理、空气净化、废水治理、水质处理、资源再生利用等领域有良好的应用前景，被人们誉为21世纪最先进的环境净化材料之一。
    (4)碳纳米管  碳纳米管也称为巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管可以看做是石墨烯片层卷曲而成，因此按照石墨烯片的层数可分为：单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。碳纳米管依其结构特征可以分为三种类型：扶手椅形纳米管、锯齿形纳米管和手性纳米管。
    利用碳纳米管的性质可以制作出很多性能优异的复合材料。例如用碳纳米管材料增强的塑料力学性能优良、导电性好、耐腐蚀、屏蔽无线电波。使用水泥做基体的碳纳米管复合材料耐冲击性好、防静电、耐磨损、稳定性高，不易对环境造成影响。碳纳米管增强陶瓷复合材料强度高，抗冲击性能好。
    碳纳米管除了具有较大比表面积外，还具有相当高的比表面能，从而也赋予其一些特殊的物理性质和化学性质。由于碳纳米管具有高比表面积、高比表面能、高反应活性等特点，因而吸附性能优异。作为新一代化学吸附剂，碳纳米管的研究和应用在全世界范围内受到广泛重视。在实际应用中则有望为能源和环境净化及可持续发展提供解决途径，产生巨大的经济效益和社会效益。
    碳纳米管由于其巨大的表面积和表面疏水性，对共存污染物尤其是有机污染物具有很强的吸附能力。碳纳米管对污染物的吸附不仅会改变污染物的环境行为，也会影响自身的环境行为。因此，由于工程上的大量应用而导致广泛存在于环境中的碳纳米管的环境风险，应当引起关注。
    (5)活性氧化铝  活性氧化铝也称为活性矾土。在催化剂中使用氧化铝的通常专称为“活性氧化铝"，它是一种多孔性、高分散度的固体材料，具有很大的表面积，其微孔表面具备催化作用所要求的特性，如吸附性能、表面活性、优良的热稳定性等，所以广泛地被用作化学反应的催化剂和催化剂载体。
    活性氧化铝对气体、水蒸气和某些液体的水分有选择吸附本领，吸附饱和后可在约
175～315℃加热除去水而复活。活性氧化铝吸附和复活可进行多次，除用作干燥剂外，还可从污染的氧、氢、二氧化碳、天然气等中吸附润滑油的蒸气。并可用作催化剂和催化剂载体以及色层分析载体。活性氧化铝属于化学品氧化铝范畴，主要用于吸附剂、净水剂、催化剂及催化剂载体。
    (6)沸石分子筛  沸石分子筛是结晶铝硅酸金属盐的水合物，沸石分子筛活化后，水分子被除去，余下的原子形成笼形结构。分子筛晶体中有许多一定大小的孔穴，孔穴之间有许多同直径的孑L相连。由于分子筛能将比其孔径小的分子吸附到孔穴内部，而把比孔径大的分子排斥在其孑L穴外，起到筛分分子的作用，所以得名分子筛。
    分子筛是人工合成的泡沸石，是硅铝酸盐的晶体。分子筛经加热失去结晶水，晶体内形成大量的孔道和孔穴，比表面积较大，其孔径大小不仅与气体分子直径相近，并且非常均匀，它能把小于孔径的分子吸进孔穴内，把大于孔径的分子挡在孔穴外，此外，分子筛晶体内部的笼内充填着阳离子，部分硅(铝)氧四面体的骨架氧带有负电荷，因此，在这些离子周围形成了强大的电场，产生了强大的静电引力。这些特性使沸石分子筛具有良好的吸附性能，它可以根据分子的大小把各种气体组分分离。正是由于分子筛具有以上性能，它在室内空气环境净化中也具有广泛的应用。
    (7)膨润土  膨润土是以蒙脱石为主矿物成分的含水黏土矿物。由于它具有特殊的性质。如膨润性、黏结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性。所以广泛用于各个领域。将某些分子聚集在膨润土表面的现象，称为膨润土的吸附作用。膨润土吸附可以分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种类型。
    膨润土具有优良的吸附性能和离子交换性能，并且具有来源丰富、价格低廉等特点，广泛用于石油钻井、建材、化工等诸多领域。粉末状膨润土颗粒细微，比表面积大，吸附性及离子交换性能高。采用造粒技术制成的颗粒状吸附剂，是室内环境净化的一种优良材料。这种吸附剂具有一定强度、较大的比表面积，其吸附工艺比较简单，且消耗能源少，易于重复使用。通过改性还可大大增强其对气态污染物的吸附容量和吸附选择性，在室内空气污染物吸附净化中更具有实际的应用价值。
    (8)硅藻土  硅藻土是一种硅质具有生物结构的岩石。主要由80％～90％(有的达90％以上)的非晶质Si()2组成，并含有少量FeeO3、CaO、MgO、A l2O3及有机杂质。硅藻土通常呈浅黄色或浅灰色，由于其具有空隙率高、比表面积大、比重比较小、耐磨、耐酸、吸附性强、热导性低、隔热阻燃、保温隔声等优良性能，工业上常用来作为保温材料、过滤材料、填料、研磨材料、水玻璃原料、脱色剂及硅藻土助滤剂、催化剂载体等，被广泛地应用于饮食、建材、化工、能源、水处理等行业中。通过造粒技术形成的硅藻土吸附剂，具有比表面积大、吸附性能强、化学稳定性好等优异的理化性质，是室内空气环境净化的优良吸附剂。
    (9)凹凸棒石  凹凸棒石又称坡缕石或坡缕缟石，是一种具链层状结构的含水富镁硅酸盐黏土矿物。凹凸棒石为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、A l3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。凹凸棒石具有独特的分散性、耐高温性、抗盐碱性等良好的胶体性质，也具有较高的吸附脱色能力。
    以凹凸棒石颗粒制成的吸附过滤剂，进行负载化可制备功能性吸附颗粒。这些凹凸棒颗粒表面粗糙坚硬、比表面积大、孔隙率较高、吸附性能好、过滤截污能力强、使用寿命长、容易进行脱附、不含有对人体有害的物质、生产工艺简单、成本低廉、易于推广使用。以凹凸棒石造粒制作的吸附剂、过滤剂、净化剂，用于室内环境污染物的净化，实践中已取得了较好的效果，可以充分发挥其生态、环保和经济的特性。
    (六)影响吸附剂对气体吸附的因素
    影响吸附剂对气体吸附的因素很多，主要有吸附剂的性质、吸附质的性质、吸附剂的活性、接触时间长短、吸附的操作条件、吸附器设计时考虑的因素等。除此之外，还包括一些其他的因素，诸如其他气体的存在、吸附剂的脱附情况等。
    (1)吸附剂性质的影响  吸附剂的孑L隙率、孔径和粒度等影响吸附剂的比表面积，从而必然会影响吸附效果。实践证明，被吸附气体的总量，随吸附剂比表面积的增加而增加，同等体积(或质量)的吸附剂吸附的气体量越大，证明该吸附剂的比表面积越大。吸附剂比表面积大小与它的孔隙率、孔径、颗粒度等因素有关。确定吸附剂吸附能力的一个重要概念是¨有效表面积”，即吸附质分子能进人的表面。
    根据微孔尺寸分布数据，主要起吸附作用的是直径与被吸附分子大小相等的微孔。通常假设，由于位阻效应，一个分子不易渗入比某一最小直径还要小的微孑L，这个最小的直径即所谓临界直径，它代表了吸附质的特性且与吸附质分子的直径有关。因此，吸附剂的有效表面只存在于吸附分子能够进入的微孔中。
    (2)吸附质性质的影响  除了吸附分子的临界直径外，吸附质的相对分子量、沸点及饱和性等也影响着吸附过程和吸附量。当用同一一种活性炭作为吸附剂时，由于结构类似的有机物，其相对分子质量越大、沸点越高，则会被吸附得越多。对结构和相对分子质量都相近的有机物，不饱和性越大，则越易被吸附。
    (3)吸附剂的活性的影响  吸附剂的活性是吸附剂能力的标志，常以吸附剂上已吸附的量与所用吸附剂量之比的百分数来表示，其物理意义是单位吸附剂所能吸附的吸附质量。吸附剂的活性分为静活性和动活性。静活性是指一定温度下，与气体中被吸附物(吸附质)的初始浓度达到平衡时，单位吸附剂上可能吸附的最大吸附量。也是指在一定温度下，吸附达到饱和状态时，单位质量(或体积)吸附剂上所能吸附吸附质的量。
    动活性是吸附过程中还没有达到平衡时，单位质量(或体积)吸附剂上所能吸附吸附质的量。气体在通过吸附剂的床层时，床层中吸附剂逐渐趋于饱和。一般认为，当流出气体中发现有吸附质时，说明吸附器中的吸附层已经失效，这时单位质量(或体积)吸附剂上所能吸附吸附质的量称为活动性。
    (4)接触时间长短的影响  在进行吸附操作时，应保证吸附质与吸附剂有一定的接触时间，以便充分利用吸附剂的吸附能力。
    (5)吸附操作条件的影响  吸附是一种放热过程，因此操作时首先要考虑温度的影响。低温有利于物理吸附；而提高温度会加速化学反应的速度，有利于化学吸附。其次要考虑的是操作压力，增大气相主体的压力，从而增大了吸附质的分压，对吸附有利。但增大压力不仅会增加能耗，而且还会给吸附设备和吸附操作带来特殊要求，因此一般不采用增压措施。
    吸附操作中气流的速度对气体吸附影响也很大。气流速度要保持适中，若速度提高不仅增大了压力损失，而且会使气体分子与吸附剂接触时间过短，不利于气体的吸附，因而降低吸附效率。气体流速过低，又会使设备增大。因此，吸附器的气流速度要控制一定的范围之内。
    (6)吸附器设计时考虑的因素  为了进行有效地吸附，对吸附器的设计提出以下基本要求：①要具有足够的气体流通面积和停留时间，它们都是吸附器尺寸的函数；②要保证气流分布均匀，以使所有的过气断面都能得到充分利用；③对于影响吸附过程的其他物质(如粉尘、水蒸气等)，要设置清理装置，以除去人口气体中能污染吸附剂的杂质；④采用其他较为经济有效的工艺，预先除去人口气体中的部分组分，以减轻吸附系统的负荷；⑤要能够有效地控制各调节吸附操作温度；⑥要易于更换吸附剂。
    (7)其他因素的影响  主要包括：吸附剂浸渍的影响和脱附的影响。
    ①吸附剂浸渍的影响。有些吸附操作不能达到要求，往往采取吸附剂浸渍处理，以提高吸附剂的选择性和增大吸附容量。②脱附的：影响。脱附是吸附的逆过程，就是使已被吸附的组分达到饱和的吸附剂中析出．吸附剂得以再生的操作过程，因此希望吸附质脱附得越干净越好。