摘要：室内空气净化的方法很多，包括依靠活性炭和活性炭纤维材料的单一吸附技术，还包括活性炭与光催化材料、生态酶、氧化铝及其静电场等的复合技术。然而，不管是单一技术还是复合技术，都存在诸多不足。本 文综述了室内环境污染及其危害，总结了目前基于活性炭材料的主要净化技术，比较了它们的优缺点，提出了 在使用中应该注意的问题及想法。
室内环境污染对人体健康的影响越来越大，因此致病甚至致死的案例比比皆是。室内空气是否洁净安全，能否满足人们的健康生活需要，成为社会各界关注的一个焦点问题。室内空气的污染大部分都是装修带来的。气态污染物主要的是甲醛和苯等挥发性有机物，它们会缓慢地释放出来，如甲醛的释放期是3-15年，这将给人们带来长期的困扰。成功分离气态污染物对改善室内空气品质至为重要。近年来，针对室内污染物的各类空气净化 器越来越频繁地出现在人们的工作和生活中。常见的空气净化技术有：光催化、高压静电、负离子、等离子、 吸附等以及相关的复合技术。吸附法具有脱除效率高、富集功能强、不易造成二次污染等优点，成为近年来治理TVOC的主要方法。
1 活性炭材料的单一净化技术
环境净化技术的关键在于净化材料。活性炭是目前国内用来处理化学环境污染几乎唯一可用的治理材料（吸附剂），绝大部分的化学污染质过分依赖活性炭吸附来解决。活性炭是应用很早的一类吸附剂，在溶液脱色、 净化水、溶剂的吸附回收、酿酒提纯等工业过程中得到了实际应用，它是一种疏水性、带有非极性表面和亲 油性质的吸附剂，常被用作吸附回收空气中的有机溶剂或用来净化某些气态污染质。
活性炭过滤器的吸附效率主要受温度、相对湿度、气流速度和污染物浓度等因素的影响。当对气体的吸附以物理吸附为主时，整个过程对温度和相对湿度的依赖比较少。张妍测试了污染物浓度、气流速度、活性炭的颗粒大小及其装填量对吸附过程的影响情况。结果表明增加气流速度，选用颗粒度小的活性炭，增加活性炭的装填量对甲醛的吸附有利，然而这种有利是要增加阻力和能耗的。活性炭纤维相对颗粒活性炭有较发达的比表面积和较窄的孔径分布，与活性炭相比，有较快的吸附脱附速度和较大的吸附容量。活性炭纤维虽然优于活性炭，但它也不是万能的，其吸附气体污染物的能力与很多因素相关：对聚合物原材料炭化和活化制成的活性炭纤维 吸附VOCs（以二甲苯、乙酸乙醋和全氯乙烯为测试气体）进行的研究表明，活性炭纤维对二甲苯的吸附量随着比表面积的增加而增加，但比表面积的大小对乙酸乙酯的吸附量没有多大影响；研究表明，活性炭纤维在吸附不同吸附剂时，对高浓度吸附质，吸附量与吸附质的性质无关，仅与孔容相关，对低浓度吸附质，吸附量可依据吸附质的等张比容和极化率精确预测。对活性炭纤维进行表面改性，可以提高其吸附性能；采用空气氧化方法对活性炭纤维孔表面的化学性质进行修饰，在吸附甲醛时能显著增加吸附量和 穿透时间。用H2O2对活性炭纤维非极性表面改性后，在动态吸附实验中表现了对甲醛较好的吸附效果。用聚丙烯睛活性炭纤维经浸渍改性处理后提高了对甲醛的吸附容量。
张金萍和李德生报道，以活性炭纤维为滤材的空气过滤器对二氧化硫和氮氧化物的较大去除率分别为90.4%和76.6%，使室内空气质量达到规定的卫生要求。由此可见，活性炭纤维作为净化室内空气的功能性材料具有广泛的应用前景。另外，汞是易挥发的剧毒物质，对人体危害很大，因此汞蒸气污染的防治是环保的重要课题。 经化学处理的活性炭可以有效地脱除空气或其他载气中的汞蒸气。同时，活性炭法可用于测定室内外环境中的氡。
活性炭材料是一类应用广泛且性能优良的吸附剂，但是它也有其局限性。主要应用局限如下：
⑴活性炭材料的吸附主要是物理吸附，吸附性能是基于其高度发达的孔隙结构所形成的巨大的比表面积和孔容 ，对于有些污染质只有极其微小的吸附能力，没有使用价值。
⑵我国商品活性炭吸附性能不高，产出的活性炭比表面积、孔容和平均孔径等指标均不理想，更加造成吸附能 力的低下。
⑶活性炭的疏水表面造成对亲水性污染质的低吸附量另外一个重要的问题就是活性炭的疏水性表面，对于亲水 性的物质吸附能力不强，基本上很难进行利用。
⑷活性炭吸附选择性较差，活性炭的另外一个自身缺点就是它的“非选择性”，它对大部分物质都存在着或多 或少的吸附能力，缺乏选择性会很快吸附饱和导致失活。
⑸活性炭应用的安全问题活性炭容易燃烧的特点也制约了它在很多化学环境污染中的应用。活性炭的本体是碳元素构成的，在空气中碳非常容易燃烧，这就限制了活性炭在吸附气体的时候需要保持较低温度。这样，在一 些需要升温处理的化学环境污染中，对活性炭就需要慎重使用。另外，吸附过程会有较大的热量散发也就是吸 附热，这种吸附热积累的结果就是活性炭的吸附床层升温，活性炭是多孔物质，导热性能较差，容易引起局部的蓄热，最后造成活性炭的燃烧。
2 活性炭复合技术在空气净化中的应用
单一吸附技术主要表现为以下三点局限性：
⑴单一吸附剂大多具有专一性，对某种或某类组分具有较好的吸附效果，但室内空气组分复杂，所需除去的物质种类、浓度不同，就需要开发具有较大吸附范围的新型吸附剂。
⑵物理吸附存在吸附饱和问题，吸附剂工作一段时间后吸附能力达到饱和，失去吸附功能。化学吸附随着吸附剂的消耗，吸附能力也变弱。
⑶吸附剂吸附空气中的有机物，如不及时清理，可能会成为细菌滋生的场所，成为二次污染。
2.1 活性炭与TiO2的复合技术
为了弥补单一吸附技术的缺陷，相关研究人员开发出了以TiO2为主的催化剂和活性炭结合的复合吸附产品。利用活性炭与光催化剂纳米TiO2复合的方法，首先在支撑体表面上豁结活性炭形成吸附层，然后再将纳米TiO2负载在活性炭粉末颗粒上形成最外层的光催化层。可以达到以下的特点：
⑴合理的几何形状支撑体，使净化比表面积较大和气流阻力较小。
⑵TiO2处于最外层，紫外光直接作用在TiO2光催化剂上，提高利用率。
借助活性炭的吸附作用，对空气中极低浓度的污染物进行快速吸附净化和表面富集，加快了光催化降解反应的速率，抑制了中间产物的释放，提高了污染物完全氧化的速率；TiO2的光催化作用促使被活性炭吸附的污染物 向TiO2表面迁移，从而实现了活性炭的原位再生，延长使用周期。通常被称为“协同效应”。
2.2 活性炭负载生态酶
有机污染物被微生物摄取之后，通过代谢活动，一方面被分解、稳定，并提供微生物生命活动中所需的能量；另一方面被转化，合成新的原生质（或称细胞质）的组成部分，使微生物自身生长繁殖。微生物净化空气具有 以下三个主要特性：由于微生物形体微小，表面积大，从而可以大量吸附有机物；具有很强的分解、氧化有机物的能力；适用范围广。由于微生物具有代谢类型多样和生长繁殖快、易变异等特性，可以针对不同的用途，在优选、驯化的基础上将各具功能的菌提取出来。
活性炭负载生态酶的净化材料是以活性炭为基体材料，将生态酶负载于其上的复合材料。生态酶空气复合净化材料对室内空气污染的首要污染物——甲醛等有机物污染物以及病毒、细菌等生物污染物，通过生态型酶催化剂与负载材料结合的协同作用，进行彻底净化。
2.3 活性炭负载氧化铝
活性炭掺杂氧化铝后对TVOC的净化性能也有较大的提高。有人曾对同一厂家的净化器做过相关的试验。试验中所用活性炭唯一的区别就在于是否掺有氧化铝，试验表明，掺有氧化铝后，在2h内净化器对TVOC的净化效率从43%提高到了76%。
2.4 活性炭与静电场结合
与静电场结合使用，将活性炭毡与聚丙烯过滤膜复合，利用镜像力原理捕集在电场中获得饱和电量的颗粒污染物。
2.5 复合技术的局限性
⑴以TiO2为主的催化剂和活性炭结合的复合吸附产品虽然能在一定程度上延长活性炭的使用周期，但同样面临活性炭失效的问题；
⑵由于净化技术趋于与空调系统相结合，活性炭本身会增加系统的能耗；
⑶一些新的吸附技术如微生物吸附，其本身的安全性问题也是需要设计人员着重考虑的；
⑷二次污染问题：静电场、光催化等技术可能会产生臭氧。
3 小结
吸附技术由于技术比较成熟，操作方便，已经有较广的适用范围。但是还有很多提升的空间，从上述的发展综 述可以看出，吸附技术还可以从以下几个方面来提高：
⑴活性炭或活性炭纤维可以采用相关技术进行改性，加强其吸附机理的研究，针对不同的污染物，采取相应的措施，并研制对多种气体污染物都能有良好吸附效果的产品；
⑵对于复合技术，应从催化剂与吸附剂的比例、处理条件等方面考虑，更好地发挥其“协同效应”和对气体污染物的净化效率；
⑶和其他技术如高压静电、负离子等联合净化，进行互补，达到净化的高效率；
⑷开发新型吸附产品，使其更好地适应市场的需求；
⑸活性炭空气净化器设计合理，外表美观，使用方便，节能明显。