随着现代生活方式的改变， 城市人们在室内停留的平均时间已经占全天时间比例的 ９０％左右， 室内空气品质日益受到重视。为了清除室内空气中对人体有害物质， 通风是一种非常有效的方法. 但是，室外大气污染日益严重， 有时甚至比室内空气更加不卫生， 另外， 室内外空气交换需要大量的能源消耗， 因此， 用适当的清洁空气置换室内的污染空气才是更加合理的途径。目前普遍使用的空气过滤器只是过滤灰尘， 大多不具备清除有害气体和细菌的功能， 成功分离低浓度的气态污染物和细菌对改善室内空气品质至为重要。活性碳纤维对室内气态污染物具有很好的吸附性能， 将活性碳纤维过滤器应用于民用建筑空调系统中， 在新风量不变的条件下， 能使室内空气得到更全面的净化。

本文采用分光光度法测定， 对平板式、折叠式、旁通式三种结构的过滤器分别对甲醛、氨气的吸附性能进行了比较研究。

１ 活性炭纤维的比表面积和孔径分布与粒状活性炭 相比，活性炭纤维 在吸附性能方面更具备优点：

吸附量大。ＡＣＦ 对有机蒸汽有较大的吸附量，对一些恶臭物质， 如正丁基硫醇等吸附量比 ＧＡＣ 大几倍到几十倍， 对无机气体， 如 ＮＯ２、ＳＯ２、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３、ＣＯ、ＣＯ２、ＨＦ、Ｆ２ 等有很好的吸附能力。而且， 对微生物、细菌也有优良的吸附能力.

2. 对低浓度吸附质的吸附能力特别强。即使对ｐｐｍ 数量级吸附质仍具备很高的吸附量， 而 ＧＡＣ 等吸附材料往往在低浓度时吸附能力大大降低。

3. 吸附速度快。对气体的吸附一般能在数十秒或数分钟内达到吸附平衡， 如 ＡＣＦ 对碘的吸附量只需几十秒便达到平衡， 而 ＧＡＣ 则需要 １０４￣１０５ｓ， 二者相差２￣３ 个数量级。

• 吸附剂的孔径分布与孔隙结构对吸附性能有着重要影响， 决定了比表面积大小、吸附容量以及吸附质组分的选择分离性能。求吸附质比表面积的方法有多种，如 ＢＥＴ 法、一点法、 点法等， 本文采用 ＢＡＳＩＣ 语言编 Ｂ写了 ＡＣＦ 的比表面积和孔径分布计算程序， 运用 ＢＥＴ法求比表面积 ＳＡ， 采用圆孔等效模型求纤维的孔径分布［５］。
  在这里， 某种 ＡＣＦ 样品质量为 ０．９８ｇ， 实验温度为７７．３５ Ｋ， 方法是在装有样品的真空容器中， 充入氮气， 并不断测量容器中的氮气压力和 ＡＣＦ 样品的质量变化， 吸附过程与解吸过程的实验数据如图１所示， 孔径分布计算结果如图 ２ 所示， 比表面积的计算结果为： ＳＡ＝１２２４．８０６ｍ２／ｇ， 单分子饱和吸附量 Ｖｍ ＝２７５．３００４ｃｍ３／ｇ 。 
  
   
  上述数据表明， 实验用 ＡＣＦ 微孔（ ｒ＜１０ Ａ） 丰富，中孔（ １０ Ａ＜ｒ＜２５０ Ａ） 、大孔（ ｒ＞２５０ Ａ） 极少， 微孔分布呈单分散形， 在 ｒ ＝ ７Ａ时孔体积最大， 能达到 ０．２２６１ ｍｌ／（ ｇ·Ａ） 。另外， 解吸曲线与吸附曲线非常贴近， 说明孔的形状也极其规则。这些特点对 ＡＣＦ 吸附祛除低浓度、小分子气态污染物非常有利。
  ２ ＡＣＦ 过滤器的实验研究
  ２．１ ＡＣＦ 过滤器的样品制作
  
  
  选用的ＡＣＦ 材 料 的 基本技术参数如表１所示，从上述静态吸附实验来看， 其吸附性能良好。
  在设计过滤器时， 应尽量增大吸附接触面积，这有利于提 高 吸 附 性 能和降低阻力。为了对不同结构的 ＡＣＦ 过滤器进行综合比较， 制作了三
  种结构形式的过滤器， 即： 平板式、旁通式、折叠式， 其主要结构参数如表 ２ 所示。
  ２．2ＡＣＦ 过滤器的实验研究
  ＡＣＦ 过滤器吸附性能测试参照文献［６￣８］所述方法进行， 因为测试方法和程序比较成熟， 过程叙述比较繁复， 具体的实验过程这里不再赘述。
  测试气体选用氨气和甲醛蒸气， 氨气有强刺激性气味， 以此检验过滤器驱除异味的能力； 而甲醛本身就是室内 ＶＯＣｓ 的典型代表； 另外， 这两种气体的发生相对来说比较容易， 测试方法也比较成熟。ＡＣＦ 过滤器的吸附效率受多种因素的影响， 如温度、相对湿度、气流速度、污染物浓度等。此次测试主要确认气态污染物的浓度、气流速度对吸附过程的影响情况， 同时也获得三种过滤器的吸附效率、阻力特性比较。
  三种过滤器对甲醛蒸气的吸附效率比较如图 ３ 所示， 测试过程中， 风量控制在（ １５０±５．０） ｍ３／ｈ 范围内波动， 甲醛蒸气初始浓度控制在（ ２５±３） ｐｐｍ 范围内。
  可见， 初始效率最高的是折叠式过滤器（ ６９．３％） ，其次是平板式过滤器（ ５６．２％） ， 最低的是旁通式过滤器（ ２９％） ， 从初始效率来看， 三种过滤器对甲醛的吸附效率都不是很高。折叠式过滤器的吸附效率下降得比
  另外两种过滤器都要快得多， 原因是它装填的活性炭材料相对其它两种过滤器要少， 分别为平板式的５９％， 旁通式的 ４２％。
  三种过滤器对氨气的吸附效率比较如图 ４ 所示，测试过程中， 风量控制在（ １５０±５．４） ｍ３／ｈ 范围内波动，氨气初始浓度控制在（ ２５±２．６） ｐｐｍ 范围内。
  可见， 初始效率最高的仍然是折叠式过滤器８９．２％） ， 其次是平板式过滤器（ ８２．４％） ， 最低的是旁通式过滤器（ ３６．９％） ， 从初始效率来看， 三种过滤器对氨的吸附效率比较对甲醛的吸附效率高， 说明 ＡＣＦ 过滤器的吸附性能具有一定的选择性。
  对三种过滤器在不同迎面风速下的阻力进行了测试， 并用指数方程进行拟合， 拟合曲线如图 ５ 所示。可专题研讨
  
   
  
  旁通式阻力最小， 折叠式阻力最大， 平板式次之。
  采用滤膜称重法对三种过滤器的除尘效率进行测试如表３）。模拟尘使用滑石粉，采样流量为１０Ｌ／ｍｉｎ，采样时间为５ｍｉｎ。可见，三种过滤器的除尘效率相差不大，旁通式平均效率略低。

  图６是不同风量条件下，平板式过滤器对氨的吸附效率比较，初始浓度为（２５±２．２）ｐｐｍ，图７是不同浓度条件下，平板式过滤器对氨的吸附效率比较，风量为１５３±４．９）ｍ３／ｈ。图６表明，气流速度增加，ＮＨ３与吸附材料的接触时间减少，吸附效率下降；图７表明，进口污染物浓度增加时，吸附效率也下降，但浓度的影响相对没有风量的影响显著。因此，ＡＣＦ过滤器的吸附效率并不是一个固定值，对某一个过滤器指出其对某种气体的吸附效率时，必须同时指出其测定条件。

  所以三种活性炭纤维过滤器的吸附效率、阻力、和滤尘效率实验数据为过滤器的设计和选用提供了参考数据。从综合角度考虑，平板式过滤器相对较为理想，其各项性能参数都比较高；但平板式过滤器加工工艺简单，有利于批量生产和降低成本。折叠式效率较高，但阻力相对偏大，而旁通式则效率偏低，因此，要直接应用于舒适性空调尚需改进。

  由于室内气态污染物种类繁多，当用ＡＣＦ过滤器净化室内空气时，存在多种气态污染物竞争吸附行为，对此进行进一步的分析和研究是很有意义的。