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技术名称:化学过滤器
技术介绍:化学过滤器  化学过滤器清除空气中的气体污染物。在通风和空调领域,化学过滤器使用活性炭作为主要过滤材料。化学过滤器典型应用场所有:芯片厂、核工业、飞机场、环保、博物馆等,有些家电中也使用了化学过滤材料。  随着工业发展和城市扩大,我们身边有害气体的浓度在增加,而随着技术进步和生活改善,人们对纯净空气的要求却在提高,于是,人们对化学过滤器的需求也就逐年增加。化学过滤原理   化学过滤器有选择性地吸附有害气体分子,而不是像普通过滤器那样机械地清除杂质。  活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔,其中绝大部分微孔的孔径在5Å~500Å之间,单位材料中微孔的总内表面积可高达700~2300m2/g,也就是说,在一个米粒大小的活性炭颗粒中,微孔的内表面积相当于一个大客厅内墙面的大小。  根据材料的处理 ...
详细介绍:
化学过滤器
 
  化学过滤器清除空气中的气体污染物。在通风和空调领域,化学过滤器使用活性炭作为主要过滤材料。化学过滤器典型应用场所有:芯片厂、核工业、飞机场、环保、博物馆等,有些家电中也使用了化学过滤材料。
  随着工业发展和城市扩大,我们身边有害气体的浓度在增加,而随着技术进步和生活改善,人们对纯净空气的要求却在提高,于是,人们对化学过滤器的需求也就逐年增加。
化学过滤原理
  化学过滤器有选择性地吸附有害气体分子,而不是像普通过滤器那样机械地清除杂质。
  活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔,其中绝大部分微孔的孔径在5Å~500Å之间,单位材料中微孔的总内表面积可高达700~2300m2/g,也就是说,在一个米粒大小的活性炭颗粒中,微孔的内表面积相当于一个大客厅内墙面的大小。
  根据材料的处理方法,活性炭吸附分“物理吸附”和“化学吸附”。
  习惯上人们把没有明显化学反应的吸附称为物理吸附,这种吸附主要靠的是范德瓦尔斯力。空气中沸点高(常温或更高)的游离分子接触活性炭后,有些在微孔中凝聚成液体并因毛细管原理呆在那,有些填满与分子尺寸相当的微孔而与材料成为一体。大气中的氮气、氧气、二氧化碳、氢气、氩气等主要成分的沸点都很低,活性炭管不了它们。普通活性炭是疏水性材料,所以对水蒸汽的吸附能力也有限。此外,活性炭还能吸附某些空气微生物并杀死它们。从原则上讲,所有多孔物质都是吸附材料,活性炭并不是惟一的,但活性炭吸附的那些物质刚好是空调领域要对付的那些有害气体。
  物理吸附难以有效地清除所有化学污染物,有些场合,人们对活性炭材料进行化学处理,以增强它们对特定污染物的清除能力。经化学处理而使材料与有害气体产生化学反应的吸附称化学吸附。活性炭靠范德瓦尔斯力抓到气体分子,材料上的化学成分与污染物起反应,生成固体成分或无害的气体。进行化学处理的主要方法是在活性炭中均匀地掺入特定的试剂,所以经化学处理的活性炭也称“浸渍炭”。
  涉及吸附时,空气中的有害气体称“吸附质”,活性炭为“吸附剂”。在吸附剂抓住吸附质的同时,也会有部分吸附质逃离。使用过程中,吸附能力会不断减弱,当减弱到某一程度,过滤器报废。如果仅为物理吸附,用加热或水蒸汽熏蒸的办法可使有害气体脱离活性炭,使活性炭再生。
  人们从纳米技术中得知,在紫外光照射下,纳米级二氧化钛粉末可以将某些有害气体转化为无害的二氧化碳和水蒸气,学术上称“光催化”,商业上叫“光触媒”。这种技术的前景非常诱人,但目前光催化产品的反应速度太慢,还不能用于大的空调系统。
活性炭材料
  活性炭材料分颗粒炭、纤维炭、粉炭。
  传统的颗粒活性炭有煤质炭、木质炭、果壳炭、骨炭。
  纤维活性炭由含碳有机纤维制成。它的孔径小(<50Å)、吸附容量大、吸附快、再生快。常用的纤维基材有酚醛、植物纤维、聚丙烯腈、沥青。
  有时,人们将粉炭或纤维炭粘在其它材料上或混入其它材料中,再加工成型。
  普通木炭和焦炭本身就是多孔物质,人们最初使用的吸附材料就是那些普通炭。为了增加吸附性能,人们对普通炭进行“活化”,使材料中的微孔更多、更小,活化后的炭就是活性炭。
  除活性炭之外,硅胶、氧化铝、沸石等也是吸附材料,但与活性炭相比,那些材料或吸水、或成本高、或比表面积小而不宜被用来作空气过滤材料。对于被我们污染了的自然界,大地是最好的吸附材料。
活性炭吸附性能
  吸附容量。单位活性炭所能吸附污染物的最大量称吸附容量。不同材料的吸附容量会不同;同一材料对不同气体的吸附容量会不同;温度、背景浓度改变,吸附容量也会变化。
  滞留时间。空气在活性炭层中逗留的时间称滞留时间。滞留时间越长,吸附越充分。为保持足够的滞留时间,炭层要足够厚,过滤风速要尽可能低。
  使用寿命。新的活性炭吸附效率高,使用中效率不断衰减,当过滤器下游有害气体接近允许的浓度极限时,过滤器报废。报废前的使用时间就是使用寿命,也称有效防护时间。
  选择性。一般说来,在物理吸附中易被吸附的有:分子量大的气体、沸点高的气体、挥发性有机气体。若活性炭经化学浸渍,还可以清除平时难以对付的气体,或突出对某类气体的吸附能力。
活性炭过滤器的选用
  影响活性炭过滤器吸附效果和使用寿命的主要因素有:污染物的种类和浓度、气流在过滤材料中的滞留时间、空气的温度和湿度。
  实际选用时,要根据污染物种类、浓度和处理风量等条件,确定过滤器形式和活性炭种类。
  通过比较过滤器中活性炭材料的多少可以粗略估计过滤器的能力。例如,一只迎风面为610×610mm过滤器中含30kg最普通的颗粒活性炭,另一只所谓高科技新产品中含2kg活性炭,那个新产品的活性炭可能比颗粒炭的单位吸附容量大许多,但它的使用寿命也就是那只普通颗粒炭过滤器的十分之一。
  通过监测过滤器前后污染物的浓度变化,可以判定活性炭是否应更换。但目前国内尚无实用、方便的监测手段,因此,用户只能按规定周期或凭经验决定活性炭过滤器的使用寿命。
  使用过程中,活性炭过滤器阻力不变,但重量会增加,有经验的专业人员可根据重量变化估计过滤器的使用寿命。
  活性炭过滤器的上下游均应有好的除尘过滤器,其效率规格应不低于F7。上游过滤器防止灰尘堵塞活性炭材料;下游过滤器拦住活性炭本身的发尘。
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