活性炭甲醛吸附能力测试方法探究(0804戴)

活性炭甲醛吸附能力的测试方法探究

聂灵波陈宁谢华庆

(北京中科中环环境应用技术研究中心环境控制检测实验室北京100029)

摘要：利用环境舱通过多次平行实验研究了活性炭对甲醛的吸附特性，初步找出测试活性炭对甲醛的饱和吸附量和净化效率的方法，并设计系列实验优化方法中的各步实验条件，从而研究出了一种测试活性炭对甲醛吸附能力的方法。与文献已有方法相比，该方法甲醛投放方式简单，能准确的测试活性炭对甲醛的吸附能力。

关键词：活性炭；甲醛；饱和吸附量；净化效率；测试方法

Studies on the approach of measuring the adsorption capacity of formaldehyde on activated carbon

Nie L ing b o Chen Ning Xie Huaqing

(ZKZH Environmental applied technology research centre, laboratory for environmental detection

and treatment, Beijing 100029)

Abstract:The adsorption property of formaldehyde by activated carbon in an environment chamber was studied through multiple parallel tests and a new approach of measuring the adsorbance quantity of formaldehyde and purificatory efficiency on activated carbon was put forward by a series of optimization experiments. Compared with the current ways of measuring the saturated extent of adsorption of formaldehyde, it’s that an easier feeding of formaldehyde in the new approach and evaluating the adsorption efficiencies of formaldehyde on activated carbon more accurately.

Key words:activated carbon; formaldehyde;adsorbance quantity; purificatory efficiency ; test method

1 引言

近年来，活性炭以其具备物理型无二次污染，广泛吸附多种有害气体等优点，逐渐应用于建材家居领域。2009年经国家发改委批准，在北京成立了空气净化吸附材料净化性能标

准起草委员会，组织一些行业认证单位、科研院所及社会上的龙头企业进行标准的制定，中心作为与会成员也开始参与研究测试活性炭净化能力的方法。目前，测试活性炭对甲醛吸附能力的方法相对较少，测定方法也不太完善。本文参考已有文献方法[1-2]及空气净化产品净化效果测试方法行业标准QB/T2761-2006后，通过多次实验验证找出了一种测试活性炭甲醛吸附能力的方法，该方法通过甲醛释放载体释放干燥的甲醛气体，预置活性炭法得到准确的甲醛初始浓度,多次吸附平衡找出活性炭的饱和吸附量，操作方便，可得到更为可靠的结果。

2 实验部分

2.1 实验设备

自制玻璃环境试验舱：环境试验舱容积，0.04m3（0.3m×0.3m×0.445m）；舱门，在试验舱舱顶中心位置，直径为0.14m，磨口密封，试验舱相对的两个侧面各设置一个采样孔，记为上、下采样口，两个采样孔高度差为0.27m，另一个侧面设置一个投样孔用橡胶塞密封；构造、选材、密闭性均依据标准QB/T 2761-2006附录A；附加设备：活性炭盛放容器，在试验舱舱底中心位置，直径为0.08m，控制容器闭合的开关设置在试验舱外；低速风扇，固定在试验舱底部，控制开关在舱外。

2.2 实验仪器、试剂及测试方法

ZK-3S型气体可循环采样仪；甲醛测定仪（ZKZH-101D）；大型气泡吸收采样管，符合GB/T17061-1997要求；活性炭：椰壳活性炭，粒径（0.37～0.74）mm；甲醛溶液，AR，37.0%～40.0%；甲醛释放载体,医用纱布包裹而成；测试方法：GB18204.26-2000，公共场所中甲醛的测定方法。

2.3 实验原理

评价活性炭吸附能力的重要指标包括活性炭对甲醛的饱和吸附量和净化效率。计算活性炭的饱和吸附量和净化效率，首先必须找出甲醛的初始浓度和吸附平衡浓度，设计吸附实验过程如下：先向体积为V升的试验舱内投入M克已活化的活性炭，通过甲醛释放载体释放出甲醛气体，采样得到甲醛的初始浓度C1，再敞开活性炭吸附甲醛，一定的时间后采样，

找出活性炭甲醛吸附平衡浓度C2。重复注入甲醛i次，敞开活性炭吸附i次。其中第i次吸附时，甲醛的浓度基本上保持不变。在其它操作完全相同的条件下不放入活性炭进行甲醛自然衰减实验,测出初始浓度C01和终止平衡浓度C02。

由于甲醛自身的分解、沉积及测试舱的吸附及泄漏等因素引起的甲醛浓度下降的百分比为甲醛的自然衰减率（natural decay ratio），用NR表示，计算公式为

NR（%）=（C01- C02）/ C01×100 （1）其中，C01，C02分别为甲醛自然衰减实验中甲醛的初始浓度和终止平衡浓度，mg/m3。单位质量的活性炭吸附达到饱和时所吸附甲醛的质量即为活性炭对甲醛的饱和吸附量（adsorban ce quantity），用AQ表示，计算公式为

AQ（mg/kg）=（∑（C i1-C i2）-∑C i1·NR）·V/M （2）其中，C i1，C i2分别为第i次吸附过程中甲醛的初始浓度和吸附平衡浓度，mg/m3；V为环境舱的容积，40L；M为活性炭的用量，g。活性炭对甲醛的吸附质量与甲醛初始质量的百分比即为活性炭的净化效率（purificatory efficiency），用PE表示，计算公式为

PE（%）= （C1-C2）×100/C1 （3）活性炭的饱和吸附量越大，吸附能力越强；净化效率越大，活性炭的吸附能力越强。

2.4 实验步骤

称取约0.5g（精确到0.01g）的椰壳活性炭于（105±5）℃活化1h，密封冷却后平铺一层于活性炭盛放容器内，盖上盖子。注(5±0.01)μL甲醛溶液于释放载体上，立即将释放载体放入试验舱内动力挥发5min取出，盖紧舱盖。平衡1.5h（二、三、四次吸附平衡时间为1h），采集舱内气体测试其浓度,此浓度为初始浓度。打开活性炭盛放容器的盖子，分别在0.5h、1h、1.5h、2h、4h、5h、20h后采集舱内气体测试其浓度。此作为一次吸附过程，实验包含四次吸附过程，分别记为第一、二、三、四次吸附。四次吸附过程基本相同，再次注甲醛之前应封好活性炭。采样流速为200mL/min，采样时间为5min，每次采样前以200mL/min流速搅匀舱内气体5min。进行多次平行实验，分别记为实验1、2等。

3 结果与讨论

3.1 甲醛初始浓度的经验值