化工凈化材料在室內空氣凈化中的應用

蘇海燕

摘 要：隨著我國房地產行業的迅速發展，促進了裝飾裝修工程的發展，目前我國裝飾裝修工程技術水平得到了不斷的提升，但是由于裝修材料質量參差不齊等原因，造成室內空氣含有超標的有害氣體，嚴重影響人們的身體健康。對此應加強空氣的有效凈化，使其能夠滿足人們身體健康需求。本文主要探討了化工凈化材料在室內空氣凈化中的應用，希望能夠為相關工作者提供借鑒。

關鍵詞：空氣凈化;化工材料;應用效果

近年來，隨著環境問題日益的嚴重，相關工作者加大了化工材料的研發，將化工凈化材料應用在室內空氣凈化中，可以降低空氣中的有害氣體，為人們的身體健康提供重要保障。目前空氣凈化材料較多，如石吸附材料、催化氧化材料等，在室內空氣凈化中可以起到良好的凈化效果，能夠有效去除空氣的有害物質，改善室內的空氣環境。

1 化工凈化材料應用概述

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對對環境提出了更高的要求，再加上目前我國空氣污染嚴重，促進了化工凈化材料的研究以及應用，并產業了一系列的化工凈化材料以及凈化技術。目前室內空氣凈化材料有很多種，主要分為以下幾種：吸附材料。吸附材料主要是利用吸附材料上的較大的孔隙來吸附有害氣體。種類有很多種，包括石墨烯、活性炭、活性炭纖維、碳納米管、碳納纖維;化學氧化材料。化學氧化材料主要有二氧化氯、尿素、次氯酸以及過氧乙酸等等，這些化學氧化材料，在室內空氣凈化中的應用，會造成二次污染，因此很少采用;植物及中草藥提取物凈化材料：植物及中草藥提取物凈化材料主要是利用中草藥的吸收能力，吸收大氣污染物并進行降解和轉化。植物及中草藥提取的一系列酶活性物質，包括過氧化物酶、超氧化物歧化酶、非酶抗氧化及維生素C等;納米TiO2催化劑及可見光材料：該材料主要是可見光或微弱光線下，能夠長久的催化釋放甲醛。對于上述幾種材料，常見的是吸附材料以及催化氧化材料，因此需要重點對兩種材料在空氣凈化中的應用進行探討。

2 化工凈化材料在室內空氣凈化中的應用

2.1 吸附材料

在室內空氣凈化中，吸附材料應用的較為廣泛，吸附材料種類較多，性能優勢較為突出的有石墨烯、活性炭、活性炭纖維、碳納米管、碳納纖維等，其中活性炭與活性炭纖維屬于傳統碳質材料，其空隙結構豐富，且比表面積大，其具有良好的吸附能力;碳納米纖維、碳納米管以及石墨烯屬于納米碳質材料，其尺寸穩定、比表面大，能夠實現高效吸附。

2.1.1 活性炭

活性炭在空氣凈化應用過程中，主要是利用其孔周圍強大的吸附力，將空氣中的污染物質吸入，從而達到空氣凈化的目的。室內甲醛氣體濃度會隨活性炭吸附時間的增加而逐漸降低，在吸附之后室內甲醛濃度值低于《室內空氣質量標準》標準中的限量值，但是當吸附到一定時間后，室內甲醛濃度會有小幅升高，出現脫吸現象。用1m3環境測試倉實驗，經試驗吸附1h后，活性炭對甲醛的去除率已達到80%以上，即lh內甲醛吸附速率很大;1h-3h內甲醛的去除率增加10%左右，表明甲醛吸附速率變慢;3h-4h內甲醛的去除率增加量很小，可認為3h時甲醛已達到吸附平衡。這說明活性炭的吸附時間并不是越長越好，超過一定時間后活性炭會脫附，因此它有一個最適合的范圍。

2.1.2 活性炭纖維

活性炭纖維可以有效吸附無機氣體以及有機氣體，無機氣體主要包括NO、H2S、SO2、NO2等，有機氣體主要包括環乙烷、苯以及丙酮等。用苯標準氣體在相同條件下對活性炭和活性炭纖維吸附管進行吸附能力的試驗，結果表明活性炭纖維飽和吸附容量可達25%以上，活性炭飽和吸附容量約為12%，對于高濃度苯氣體吸附率，兩者的吸附率均為95%左右，但對于低濃度苯氣體吸附率活性炭纖維要高與活性炭。試驗結果表明，與顆粒活性炭相比，活性炭纖維具有更好的吸附能力。在活性炭纖維材料基礎之上，增加光催化劑TiO2，可以形成復合材料，這種復合材料中的活性炭纖維負責吸附空氣污染物，而光催化劑TiO2則負責進行分解，這樣可以達到良好的凈化效果。

2.1.3 碳納米纖維

碳納米纖維是由靜電紡絲法制備而成的，該制備方法操作簡單，而且成本較低，因此可以廣泛制備碳納米纖維。將碳納米纖維應用在空氣凈化中，在吸附SO2方面可以起到良好的效果，而且可以持久使用。對于碳化或者活化后制備的碳納米纖維，與原碳納米纖維相比，對甲苯等具有更高的吸附效果。

2.1.4 碳納米管

將碳納米管應用在室內空氣凈化中，可以起到良好的吸附作用。在NOx、CO2、苯等氣體的吸附中，可以采用單壁或者多壁碳納米管。碳納米管可以高效吸附NOx，雖然也可以吸附CO2等氣體，但是與吸附NOx的效果相比，吸附量相對較少。與此同時單壁碳納米管在0℃-200℃范圍內對CO2進行吸附，其吸附量是活性炭的2倍，該吸附量可以滿足溫室氣體檢測的需求。

2.1.5 石墨烯

石墨烯是一種理想的吸附材料，被廣泛應用在室內空氣凈化領域。石墨烯可以用于對污染氣體、染料粒子、重金屬離子進行吸附。在空氣凈化過程中，可以直接將石墨烯應用在CH4、CO、NOx、HCHO等氣體的吸附當中。對于石墨烯、改性石墨烯、石墨烯復合材料，均可以應用在室內空氣凈化中，實現物理吸附以及化學吸附，而且均可以獲得良好的吸附效果。

2.2 催化及氧化材料

2.2.1 低溫吸附--原位升溫催化凈化材料

催化氧化法是使用催化劑來降低VOCs氧化所需要的溫度，且能重復的利用反應產生熱量，實現了熱量的循環。催化氧化法具有凈化率高，能耗低、無二次污染等優點，由此引起了國內外研究者的廣泛關注。目前催化氧化VOCs的催化劑主要分為兩類：一類為貴金屬催化劑，以Au、Pt、Pd、Ru為代表;另一類以過渡金屬氧化物催化劑。貴金屬催化劑催化活性高、熱穩定性強、反應溫度低、普適性強，得到了廣泛的研究。

2.2.2 光催化氧化氨氣催化材料

室內氣體污染中，氨氣污染較為嚴重，對人的身體也有巨大的傷害。因此還應采用光催化氨氣催化材料對氨氣進行催化氧化，以達到凈化空氣的目的。與未改性的銳鈦礦TiO2催化劑相比，該催化劑具有良好的性能，能夠有效的凈化氨氣。與此同時催化器如果去氟以后，雖然能夠實現高暴露的晶面，但是在一定程度上，降低了催化劑的活性;通過比活性計算結果可以看出，光催化劑凈化氨氣的優異性能，主要是在兩方面作用下形成的，一是表面氟改性，二是表面氟改性引起的活性晶面的高暴露。

2.2.3 堿金屬添加的催化劑

堿金屬不僅可以在Pt/TiO2催化劑中具有助催化作用，還可以將其應用在Pd基催化劑中，在Pd基催化劑中，添加堿金屬一方面可以促進Pd在TiO2載體中進行分散，另一方面還可以促進Pd在TiO2載體表面中更高的溫度，這樣可以充分發揮催化劑活化作用，更好的利用Pd基催化劑對甲醛性能進行催化氧化。

3 總結

綜上所述。近年來，我國加大了對房地產市場的管理，但是在裝飾裝修材料方面還存在許多的問題，造成許多不合格的材料應用到裝飾裝修中，造成了嚴重的空氣污染，對人們的身體健康產生不利影響。對此要重視對空氣的有效凈化，滿足人們身體健康需求。目前我國相關工作者加大了化工材料的研發，將化工凈化材料應用空氣凈化中，可以降低空氣中的有害氣體，為人們的身體健康提供重要保障。本文主要對吸附材料、催化氧化材料兩種材料進行了深入的探討，希望能夠為相關工作者提供借鑒，未來在空氣凈化中，更好的應用化工凈化材料，有效去除空氣的有害物質，改善室內的空氣環境，保護人們的身體健康。

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