吸附法净化室内甲醛研究进展

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-2041

摘要/Abstract

摘要：

吸附法技术成熟、操作简单、现有系统完善，且一次性固定投资小，被广泛应用于室内气相污染物的净化处理。本文简单综述了吸附法在净化室内甲醛方面的研究，从原生碳吸附剂、改性碳吸附剂、无机非碳基吸附剂和有机非碳基吸附剂几个方面介绍了不同类型吸附剂的研究现状，对比了吸附性能，简要介绍了甲醛与吸附剂表面的作用机理，并详细总结了影响吸附效果的主要因素。指出整体上改性碳吸附剂性能最优，其他类型吸附剂之间差异不大，并与商品吸附剂没有明显差别；吸附剂结构和表面物化性质是影响吸附效果的首要因素，其织构特征、表面酸碱性、表面含氧/含杂原子官能团以及表面第二相等均对吸附效果产生重要影响。评述了吸附条件如甲醛浓度、吸附温度和湿度、吸附剂粒径等同样影响最终吸附效果。

关键词: 室内空气质量, 甲醛污染, 吸附法, 吸附剂, 吸附效果, 影响因素

Abstract:

Adsorption has the advantage of maturity, easy to operate, highly developed system and small fixed investment, and thus this technology is widely used in purification of indoor airborne pollutants. In this paper, the progress in research on adsorption for abatement of indoor formaldehyde was shortly reviewed. Different types of adsorbents were described in respect of raw carbon based adsorbents, modified carbon based adsorbents, inorganic non-carbon based adsorbents and organic non-carbon based adsorbents. The adsorption capacities of different types of adsorbents were compared, the mechanism of interaction between formaldehyde and adsorbent surface was shortly described, and the major factors impacting adsorption efficiency were summarized in detail. Generally, modified carbon based adsorbents were superior to others while other types of adsorbents only showed slight differences and no obvious difference in comparison with commercial adsorbents. The structure and physicochemical properties of adsorbents were the principal factors that influenced the adsorption efficiency. Textural properties, surface acid-base properties, oxygen containing and heteroatom containing surface groups and surface secondary phases of adsorbents all significantly influenced the adsorption efficiency. The conditions such as formaldehyde concentration, adsorption temperature and humidity, and grain size of adsorbents were also the influencing factors on adsorption efficiency. All these factors were reviewed along with the influencing ways and rules.

Key words: indoor air quality (IAQ), formaldehyde pollution, adsorption, adsorbent, adsorption efficiency, influencing factors

中图分类号:

X511

肖康, 王琼. 吸附法净化室内甲醛研究进展[J]. 化工进展, 2021, 40(10): 5747-5771.

XIAO Kang, WANG Qiong. Progress in research on adsorption for abatement of indoor formaldehyde[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2021, 40(10): 5747-5771.

图/表 24

图1 常用甲醛吸附剂

表1 室内甲醛净化用原生碳吸附剂示例

原生碳吸附剂	织构特征	条件^①	效率^①②	关键性质	文献
活性炭AC	S_BET 942m²/g；V_micro 0.358cm³/g；V_meso 0.101cm³/g	TGA上的平衡吸脱附：25℃，10^?5~2hPa（等价于0.012~2400mg/m³）	亨利常数：23%（质量分数）/hPa；吸附量2mg/g（12mg/m³）	—	［20］
糠炭	S_BET 120.3~466.9m²/g；V_T 0.11~0.35cm³/g；V_micro 0.02~0.12cm³/g；灰分质量分数 39.8%~58.8%	静态：1g，C₀=1.2mg/m³，5L，22~24℃	12min内净化完全	自含的碱性K、Ca无机化合物	［21］
污泥活性炭 ACSS	S_BET 509.88m²/g；S_micro 353.83m²/g；V_T 0.301cm³/g；V_m_icro 0.161cm³/g；D 4.85nm	动态：0.4g，C_in=498mg/m³或0.4mg/m³，100mL/min，30℃	74.27mg/g（498mg/m³）；7.62mg/g（0.41mg/m³）	高S_BET，高微孔比例，表面亲水官能团	［22］
聚丙烯腈碳纤维PAN-ACNFs	S_BET 375~268m²/g；S_micro 241.9~427.5m²/g^③；N质量分数18%~22%	动态：0.05g，C_in=13.2mg/m³，100mL/min	t_br=10.5h，1.5mg/g（干燥环境）	高N含量	［23］
介孔炭CMK-3	S_BET 1178m²/g；S_m_icro 142m²/g；V_T 1.28cm³/g；V_micro 0.05cm³/g；D 3.8nm	静态：0.07g，C₀=1.2mg/m³，10L，30℃	80min净化率＞50%	高S_BET	［24］
纳米网络结构炭	S_BET（1059±19）m²/g；S_micro（773±42）m²/g；S_meso（287±35）m²/g；V_T（0.9±0.02）cm³/g	静态：C₀=（4.5±0.5）mg/m³，室温	120.3mg/g（18h内）	高S_BET，相互交联的微孔-介孔-大孔结构	［25］

表2 室内甲醛净化用改性碳吸附剂吸附剂示例

改性碳吸附剂	改性剂	改善/提升的性质	条件^①	效率	文献
介孔炭CMK-3-H₂SO₄	H₂SO₄	表面含O官能团有所增加	静态：0.07g，C₀=1.2mg/m³，10L，30℃	80min净化率>50%	［24］
介孔炭CMK-3-NH₃	NH₃	表面含N官能团增加	静态：0.07g，C₀=1.2mg/m³，10L，30℃	80min净化率>70%	［24］
改性碳织物	双氰胺/青霉素G/硫脲/尿素	微孔增加，表面含N/S官能团增加	动态：0.130g，C_in=1.32~1.54mg/m³，25℃	t_br=109min，最优1.56mg/g（双氰胺改性）	［26］
木质炭BAX	三聚氰胺（BAX-M）硫脲（BAX-T）	增加表面含N/S官能团	动态：1.3cm³（0.3g），粒径1~2mm颗粒，C_in 约1.2mg/m³，400mL/min，25℃	BAX-M：0.66mg/g（干燥气），0.57mg/g（潮湿气）； BAX-T：0.40mg/g（干燥气），0.34mg/g（潮湿气）	［27］
竹炭	Ag纳米颗粒（AC-Ag） Cu纳米颗粒（AC-Cu）	表面纳米颗粒［约4%（质量分数）］	静态：0.2g，25℃，10mL	AC-Ag：0.425mg/g；AC-Cu：0.341mg/g；高于未改性AC 0.264mg/g	［28］
Ag改性粒状活性炭 Ag-GAC	Ag纳米颗粒	表面Ag纳米颗粒（1‰±0.03‰，质量分数）	动态：1cm直径，4cm高的装填量，C_in=（10.8±1.2）mg/m³，停留时间（t_r）0.25s或0.5s，室温	t_r=0.25s：t_br=630min，2.16mg HCHO去除量； t_r=0.5s：t_br=1200min，3.94mg HCHO去除量；（原GAC去除量仅1.63mg）	［29］
Ag改性活性炭Ag-AC	Ag纳米颗粒	表面Ag纳米颗粒（平均粒径5.44nm）	动态：1cm直径、3cm高的装填量，多个评价条件，C_in 120~1200mg/m³，350~500mL/min，室温	Ag-AC甲醛净化量是原AC的3.36倍	［30］
改性活性炭	Na₂CO₃，NaHSO₃	表面HSO₃^?	静态：30g或40g吸附剂，C₀=0.2~0.3mg/m³，12.66m³，环境条件	4h内甲醛清除率96%，优于未改性活性炭，且不会二次释放	［31］
KMnO₄改性活性炭	KMnO₄	C $? ????$ O、C—OH等亲水基团增加	静态：0.5g吸附剂，5μL甲醛溶液，C₀约8.25mg/m³，环境条件	4h内甲醛浓度降至2.854mg/m³，好于未改性的7.258mg/m³	［32］
KMnO₄改性球形中孔炭	KMnO₄	C $? ????$ O、C—O等含O官能团增加	动态：1g吸附剂	穿透吸附量（C_out/C_in=5%）30.55mg/g，饱和吸附量（C_out/C_in=95%）66.04mg/g，分别是改性前的5.2倍和3.4倍	［33］
KMnO₄改性活性炭	KMnO₄	表面MnO_x	静态：液相吸附，1g吸附剂，50mL 600mg/L的甲醛溶液，25℃，24h	5.51mg/g（0.079mol/LKMnO₄溶液，650℃热处理），是未改性活性炭的3.3倍	［34］
MnO_x/GAC	KMnO₄	表面MnO_x	静态：0.5g吸附剂，C₀约50mg/m³，0.5625m³，25℃	23.76mg/g（0.98% MnO_x，380℃热处理），是未改性活性炭的2倍	［35］

表2 室内甲醛净化用改性碳吸附剂吸附剂示例

改性碳吸附剂	改性剂	改善/提升的性质	条件^①	效率	文献
介孔炭CMK-3-H₂SO₄	H₂SO₄	表面含O官能团有所增加	静态：0.07g，C₀=1.2mg/m³，10L，30℃	80min净化率>50%	［24］
介孔炭CMK-3-NH₃	NH₃	表面含N官能团增加	静态：0.07g，C₀=1.2mg/m³，10L，30℃	80min净化率>70%	［24］
改性碳织物	双氰胺/青霉素G/硫脲/尿素	微孔增加，表面含N/S官能团增加	动态：0.130g，C_in=1.32~1.54mg/m³，25℃	t_br=109min，最优1.56mg/g（双氰胺改性）	［26］
木质炭BAX	三聚氰胺（BAX-M）硫脲（BAX-T）	增加表面含N/S官能团	动态：1.3cm³（0.3g），粒径1~2mm颗粒，C_in 约1.2mg/m³，400mL/min，25℃	BAX-M：0.66mg/g（干燥气），0.57mg/g（潮湿气）； BAX-T：0.40mg/g（干燥气），0.34mg/g（潮湿气）	［27］
竹炭	Ag纳米颗粒（AC-Ag） Cu纳米颗粒（AC-Cu）	表面纳米颗粒［约4%（质量分数）］	静态：0.2g，25℃，10mL	AC-Ag：0.425mg/g；AC-Cu：0.341mg/g；高于未改性AC 0.264mg/g	［28］
Ag改性粒状活性炭 Ag-GAC	Ag纳米颗粒	表面Ag纳米颗粒（1‰±0.03‰，质量分数）	动态：1cm直径，4cm高的装填量，C_in=（10.8±1.2）mg/m³，停留时间（t_r）0.25s或0.5s，室温	t_r=0.25s：t_br=630min，2.16mg HCHO去除量； t_r=0.5s：t_br=1200min，3.94mg HCHO去除量；（原GAC去除量仅1.63mg）	［29］
Ag改性活性炭Ag-AC	Ag纳米颗粒	表面Ag纳米颗粒（平均粒径5.44nm）	动态：1cm直径、3cm高的装填量，多个评价条件，C_in 120~1200mg/m³，350~500mL/min，室温	Ag-AC甲醛净化量是原AC的3.36倍	［30］
改性活性炭	Na₂CO₃，NaHSO₃	表面HSO₃^?	静态：30g或40g吸附剂，C₀=0.2~0.3mg/m³，12.66m³，环境条件	4h内甲醛清除率96%，优于未改性活性炭，且不会二次释放	［31］
KMnO₄改性活性炭	KMnO₄	C $? ????$ O、C—OH等亲水基团增加	静态：0.5g吸附剂，5μL甲醛溶液，C₀约8.25mg/m³，环境条件	4h内甲醛浓度降至2.854mg/m³，好于未改性的7.258mg/m³	［32］
KMnO₄改性球形中孔炭	KMnO₄	C $? ????$ O、C—O等含O官能团增加	动态：1g吸附剂	穿透吸附量（C_out/C_in=5%）30.55mg/g，饱和吸附量（C_out/C_in=95%）66.04mg/g，分别是改性前的5.2倍和3.4倍	［33］
KMnO₄改性活性炭	KMnO₄	表面MnO_x	静态：液相吸附，1g吸附剂，50mL 600mg/L的甲醛溶液，25℃，24h	5.51mg/g（0.079mol/LKMnO₄溶液，650℃热处理），是未改性活性炭的3.3倍	［34］
MnO_x/GAC	KMnO₄	表面MnO_x	静态：0.5g吸附剂，C₀约50mg/m³，0.5625m³，25℃	23.76mg/g（0.98% MnO_x，380℃热处理），是未改性活性炭的2倍	［35］

表3 室内甲醛净化用非碳基吸附剂示例

非碳基吸附剂	织构特征	条件^①	效率^①②	关键性质	文献
复合氧化物MMOs（ZrO₂/SiO₂，TiO₂/SiO₂）	S_BET 4~1115m²/g；V_T 0.01~0.64cm³/g；D 2.3~3.1nm	动态：0.3g，C_in 约204mg/m³，40mL/min，25℃	30~87mg/g	表面羟基，表面酸性	［36］
阳离子型八面沸石分子筛（NaY，KY，NaX，CuX）	S_BET 653~749m²/g；V_micro 0.304~0.348cm³/g；D_aperture 0.74nm	TGA上的平衡吸脱附：25℃，10^?5~2hPa （0.012~2400mg/m³）	亨利常数：（235~1720）%/hPa；12mg/m³时吸附量24~120mg/g	平衡阳离子	［20］
Linda A分子筛（3A）	S_BET 497m²/g；V_micro 0.23cm³/g；D_aperture 0.3nm	TGA上的平衡吸脱附：25℃，10^?5~2hPa （0.012~2400mg/m³）	亨利常数：183%/hPa；12mg/m³时吸附量7m²/g	—	［20］
介孔氧化硅SBA-15	S_BET 595m²/g；V_micro 0.085cm³/g；V_meso 0.422cm³/g	TGA上的平衡吸脱附：25℃，10^?5~2hPa （0.012~2400mg/m³）	亨利常数：34%/hPa；12mg/m³时吸附量3.3m²/g	—	［20］
有机金属框架MOF Ga-MIL-53	S_BET 560m²/g；V_micro 0.470cm³/g	TGA上的平衡吸脱附：25℃，10^?5~2hPa （0.012~2400mg/m³）	亨利常数：1.6%/hPa；12mg/m³时吸附量0.2m²/g	—	［20］
氨基化介孔氧化硅SiO₂-NH₂	S_BET 8~237m²/g；S_meso 6~198m²/g；S_micro 0~109m²/g；V_T 0.038~0.859cm³/g；V_meso 0.038~0.859cm³/g；V_micro 0~0.089cm³/g；D 6~19nm	静态：5%~37 %（质量分数）甲醛溶液挥发产生HCHO气体	488~1208m²/g （AEAP修饰最佳）	表面氨基，高S_BET，大孔径	［37］
多孔氧化铝Al₂O₃	S_BET 264~347m²/g；V_T 0.25~0.86cm³/g；D 3.44~9.73nm	动态：0.1g，C_in=1200mg/m³，50mL/min，室温	9.85~20.50m²/g	高S_BET和孔容	［38］
SiO₂空心微米管	S_BET 896m²/g；V_T 0.69cm³/g； D 3.1nm	静态：0.1g，C₀ 约360mg/m³，室温	20.65m²/g（P0.3-50）	TEPA引入的表面N/氨基	［39］
海绵状石墨烯型氮化硼p-BN	S_BET 627m²/g；V_T 0.42cm³/g； D 2.7nm	静态：C₀=24mg/m³，25℃	19m²/g	高S_BET，表面羟基和氨基，表面Lewis酸碱对（催化甲醛歧化）	［40］
咔唑基多孔有机聚合物CPOPs	S_BET 1130m²/g；S_micro 490m²/g；V_T 0.80cm³/g；D 0.59nm	静态平衡吸附：25℃，常压	7.8~11.2m²/g （CPOP-19最好，至少可循环使用5次）	高S_BET，高N含量（可能）	［41］
β-环糊精修饰的壳聚糖CGC	S_BET 10.8m²/g；V_T 0.02cm³/g； D 7.81nm	动态：0.5g，C_in=46.1mg/m³， 28mL/min，20℃	15.5m²/g	表面氨基和羟基	［42］

表3 室内甲醛净化用非碳基吸附剂示例

非碳基吸附剂	织构特征	条件^①	效率^①②	关键性质	文献
复合氧化物MMOs（ZrO₂/SiO₂，TiO₂/SiO₂）	S_BET 4~1115m²/g；V_T 0.01~0.64cm³/g；D 2.3~3.1nm	动态：0.3g，C_in 约204mg/m³，40mL/min，25℃	30~87mg/g	表面羟基，表面酸性	［36］
阳离子型八面沸石分子筛（NaY，KY，NaX，CuX）	S_BET 653~749m²/g；V_micro 0.304~0.348cm³/g；D_aperture 0.74nm	TGA上的平衡吸脱附：25℃，10^?5~2hPa （0.012~2400mg/m³）	亨利常数：（235~1720）%/hPa；12mg/m³时吸附量24~120mg/g	平衡阳离子	［20］
Linda A分子筛（3A）	S_BET 497m²/g；V_micro 0.23cm³/g；D_aperture 0.3nm	TGA上的平衡吸脱附：25℃，10^?5~2hPa （0.012~2400mg/m³）	亨利常数：183%/hPa；12mg/m³时吸附量7m²/g	—	［20］
介孔氧化硅SBA-15	S_BET 595m²/g；V_micro 0.085cm³/g；V_meso 0.422cm³/g	TGA上的平衡吸脱附：25℃，10^?5~2hPa （0.012~2400mg/m³）	亨利常数：34%/hPa；12mg/m³时吸附量3.3m²/g	—	［20］
有机金属框架MOF Ga-MIL-53	S_BET 560m²/g；V_micro 0.470cm³/g	TGA上的平衡吸脱附：25℃，10^?5~2hPa （0.012~2400mg/m³）	亨利常数：1.6%/hPa；12mg/m³时吸附量0.2m²/g	—	［20］
氨基化介孔氧化硅SiO₂-NH₂	S_BET 8~237m²/g；S_meso 6~198m²/g；S_micro 0~109m²/g；V_T 0.038~0.859cm³/g；V_meso 0.038~0.859cm³/g；V_micro 0~0.089cm³/g；D 6~19nm	静态：5%~37 %（质量分数）甲醛溶液挥发产生HCHO气体	488~1208m²/g （AEAP修饰最佳）	表面氨基，高S_BET，大孔径	［37］
多孔氧化铝Al₂O₃	S_BET 264~347m²/g；V_T 0.25~0.86cm³/g；D 3.44~9.73nm	动态：0.1g，C_in=1200mg/m³，50mL/min，室温	9.85~20.50m²/g	高S_BET和孔容	［38］
SiO₂空心微米管	S_BET 896m²/g；V_T 0.69cm³/g； D 3.1nm	静态：0.1g，C₀ 约360mg/m³，室温	20.65m²/g（P0.3-50）	TEPA引入的表面N/氨基	［39］
海绵状石墨烯型氮化硼p-BN	S_BET 627m²/g；V_T 0.42cm³/g； D 2.7nm	静态：C₀=24mg/m³，25℃	19m²/g	高S_BET，表面羟基和氨基，表面Lewis酸碱对（催化甲醛歧化）	［40］
咔唑基多孔有机聚合物CPOPs	S_BET 1130m²/g；S_micro 490m²/g；V_T 0.80cm³/g；D 0.59nm	静态平衡吸附：25℃，常压	7.8~11.2m²/g （CPOP-19最好，至少可循环使用5次）	高S_BET，高N含量（可能）	［41］
β-环糊精修饰的壳聚糖CGC	S_BET 10.8m²/g；V_T 0.02cm³/g； D 7.81nm	动态：0.5g，C_in=46.1mg/m³， 28mL/min，20℃	15.5m²/g	表面氨基和羟基	［42］

图2 BN单层结构示意图（左）及表面甲醛康尼查罗歧化反应机理示意图（右）[40]

表4 不同吸附剂的甲醛吸附量和分配系数

类型	吸附剂	甲醛浓度/×10^-6	甲醛分压/Pa	吸附量/mg·g^?1	分配系数/mg·g^?1?Pa^?1	文献
商品活性炭	椰壳炭Ⅰ-20~40目	31.38	3.14	11.68	3.72	［45］
	椰壳炭Ⅰ-30~60目	33.78	3.38	11.53	3.41
	果壳炭-20~40目	28.72	2.87	9.76	3.40
	果壳炭-30~60目	34.28	3.43	9.63	2.81
	煤质炭-20~40目	33.30	3.33	8.41	2.53
	煤质炭-30~60目	34.94	3.49	8.08	2.32
	木质炭-20~40目	30.12	3.01	7.00	2.33
	木质炭-30~60目	33.47	3.35	6.98	2.08
	椰壳炭Ⅱ-原粒径	32.99	3.30	5.01	1.52
	椰壳炭Ⅱ-4~8目	39.30	3.93	5.78	1.47
	椰壳炭Ⅱ-6~12目	39.84	3.98	9.03	2.27
	椰壳炭Ⅱ-8~20目	38.43	3.84	9.45	2.46
	椰壳炭Ⅱ-12~40目	38.99	3.90	11.08	2.84
	椰壳炭Ⅱ-20~40目	35.50	3.55	10.87	3.06
商品活性炭	AC-KHL	3.75	0.38	6.60	17.37	［25］
商品活性炭	AC-YP50	3.75	0.38	56.10	147.63
商品椰壳炭	ACCO	415	41.50	约71.00	1.71	［22］
		0.34	0.034	约8.50	250.00
商品木质炭	ACWD	415	41.50	约105.00	2.53	［22］
		0.34	0.034	约7.00	205.88
商品煤质炭	ACCA	415	41.50	约69.00	1.66	［22］
		0.34	0.034	约5.00	147.06
商品活性炭	AC	—	200.00	20.00	0.10	［20］
含硫聚合物基炭	PSC	1.22	0.12	0.31	2.58	［27］
商品椰壳炭	S208	0.94	0.094	0.31	3.30	［27］
商品木质炭	BAX1500	1.18	0.12	0.25	2.08	［27］
市售果壳炭	AC	41.67	4.17	12.56	3.01	［35］
人造丝基活性碳纤维	ACF0	80	8.00	237.77	29.72	［59］
	H-723-0.5h	80	8.00	763.51	95.44
	H-823-0.5h	80	8.00	629.93	78.74
	H-1123-0.5h	80	8.00	600.89	75.11
	H-1223-0.5h	80	8.00	875.56	109.45
PAN基活性碳纤维	FE100	20	2.00	14.34	7.17	［60］
	FE200	20	2.00	8.22	4.11
	FE300	20	2.00	3.81	1.91
	FE400	20	2.00	3.27	1.64
沥青基活性碳纤维	OG5A	20	2.00	0.60	0.30	［60］
	OG7A	20	2.00	0.54	0.27
	OG15A	20	2.00	0.30	0.15
人造丝基活性碳纤维	KF1500	20	2.00	1.05	0.53	［61］
污泥活性炭	ACSS	415	41.50	74.27	1.79	［22］
		0.34	0.034	7.62	224.12
骨焦	BC	20	2.00	154.43	77.22	［46］
		50	5.00	212.31	42.46
		100	10.00	251.42	25.14
		200	20.00	275.78	13.79
纳米多孔炭	NNSCs	3.75	0.38	120.30	316.58	［25］
改性木质炭	BAX-M	0.94	0.094	0.40	4.26	［27］
	BAX-T	0.94	0.094	0.66	7.02
改性果壳炭	0.49%MnO_x/AC	41.67	4.17	16.06	3.85	［35］
	0.98%MnO_x/AC	41.67	4.17	23.76 （25℃）	5.70
		41.67	4.17	24.01 （20℃）	5.76
		41.67	4.17	25.33 （15℃）	6.07
		41.67	4.17	28.65 （10℃）	6.87
	4.59%MnO_x/AC	41.67	4.17	21.41	5.13
	10.28%MnO_x/AC	41.67	4.17	14.35	3.44
改性碳织物	CC	1.25	0.13	0.56	4.31	［26］
	CC-HT	1.12	0.11	0.53	4.82
	CC-U	1.25	0.13	0.73	5.62
	CC-T	1.28	0.13	0.68	5.23
	CC-P	1.10	0.11	0.80	7.27
	CC-D	1.15	0.12	1.56	13.00
改性竹炭	AC-Ag	2.4	0.24	0.083	0.35	［28］
		3.5	0.35	0.17	0.49
		5.0	0.50	0.26	0.52
		6.0	0.60	0.34	0.57
		8.0	0.80	0.43	0.54
		11.9	1.19	0.51	0.43
	AC-Cu	2.6	0.26	0.084	0.32
		4.2	0.42	0.17	0.40
		5.6	0.56	0.25	0.45
		7.4	0.74	0.34	0.46
		8.0	0.80	0.34	0.43
		12.9	1.29	0.51	0.40
	AC	3.0	0.30	0.086	0.29
		5.0	0.50	0.17	0.34
		7.4	0.74	0.26	0.35
		8.0	0.80	0.26	0.33
		12.9	1.29	0.43	0.33
		17.9	1.79	0.51	0.28
改性骨焦	改性BC	20	2.00	164.12	82.06	［46］
		50	5.00	225.55	45.11
		100	10.00	266.67	26.67
		200	20.00	291.91	14.60
多孔氧化铝	Al₂O₃-blank	1000	100.00	12.91	0.13	［38］
	Al₂O₃-P123	1000	100.00	16.71	0.17
	Al₂O₃-SDS	1000	100.00	11.21	0.11
	Al₂O₃-CTAB	1000	100.00	8.03	0.08
复合氧化物	SiO₂	170	17.00	24.00	1.41	［36］
	Ti/Si （15）	170	17.00	36.00	2.12
	Ti/Si （25）	170	17.00	51.00	3.00
	Ti/Si （50）	170	17.00	45.00	2.65
	Ti/Si （75）	170	17.00	30.00	1.76
	Zr/Si （15）	170	17.00	63.00	3.71
	Zr/Si （25）	170	17.00	87.00	5.12
	Zr/Si （50）	170	17.00	81.00	4.76
	Zr/Si （75）	170	17.00	33.00	1.94
改性SiO₂中空微米管	P0.3-50	300	30.00	20.65	0.69	［39］
介孔氧化硅	SBA-15	—	200.00	3.30	0.02	［20］
分子筛	NaY （市售）	—	200.00	327.80	1.64	［20］
	KY	—	200.00	236.60	1.18
	NaX （市售）	—	200.00	303.20	1.52
	CuX	—	200.00	283.10	1.42
	3A	—	200.00	161.40	0.81
MOFs	MIL-101（Cr）	170	17.00	99.00	5.82	［36］
	Ga MIL-53	—	200.00	0.20	0.00	［20］
有机吸附剂	CGC	38.4	3.84	15.50	4.04	［42］
多孔有机聚合物	CPOP-16	50	5.00	7.80	1.56	［41］
	CPOP-17	50	5.00	8.10	1.62
	CPOP-18	50	5.00	9.30	1.86
	CPOP-19	50	5.00	11.20	2.24
海绵状石墨烯型氮化硼	p-BN	20	2.00	19.00	9.50	［40］

表4 不同吸附剂的甲醛吸附量和分配系数

类型	吸附剂	甲醛浓度/×10^-6	甲醛分压/Pa	吸附量/mg·g^?1	分配系数/mg·g^?1?Pa^?1	文献
商品活性炭	椰壳炭Ⅰ-20~40目	31.38	3.14	11.68	3.72	［45］
	椰壳炭Ⅰ-30~60目	33.78	3.38	11.53	3.41
	果壳炭-20~40目	28.72	2.87	9.76	3.40
	果壳炭-30~60目	34.28	3.43	9.63	2.81
	煤质炭-20~40目	33.30	3.33	8.41	2.53
	煤质炭-30~60目	34.94	3.49	8.08	2.32
	木质炭-20~40目	30.12	3.01	7.00	2.33
	木质炭-30~60目	33.47	3.35	6.98	2.08
	椰壳炭Ⅱ-原粒径	32.99	3.30	5.01	1.52
	椰壳炭Ⅱ-4~8目	39.30	3.93	5.78	1.47
	椰壳炭Ⅱ-6~12目	39.84	3.98	9.03	2.27
	椰壳炭Ⅱ-8~20目	38.43	3.84	9.45	2.46
	椰壳炭Ⅱ-12~40目	38.99	3.90	11.08	2.84
	椰壳炭Ⅱ-20~40目	35.50	3.55	10.87	3.06
商品活性炭	AC-KHL	3.75	0.38	6.60	17.37	［25］
商品活性炭	AC-YP50	3.75	0.38	56.10	147.63
商品椰壳炭	ACCO	415	41.50	约71.00	1.71	［22］
		0.34	0.034	约8.50	250.00
商品木质炭	ACWD	415	41.50	约105.00	2.53	［22］
		0.34	0.034	约7.00	205.88
商品煤质炭	ACCA	415	41.50	约69.00	1.66	［22］
		0.34	0.034	约5.00	147.06
商品活性炭	AC	—	200.00	20.00	0.10	［20］
含硫聚合物基炭	PSC	1.22	0.12	0.31	2.58	［27］
商品椰壳炭	S208	0.94	0.094	0.31	3.30	［27］
商品木质炭	BAX1500	1.18	0.12	0.25	2.08	［27］
市售果壳炭	AC	41.67	4.17	12.56	3.01	［35］
人造丝基活性碳纤维	ACF0	80	8.00	237.77	29.72	［59］
	H-723-0.5h	80	8.00	763.51	95.44
	H-823-0.5h	80	8.00	629.93	78.74
	H-1123-0.5h	80	8.00	600.89	75.11
	H-1223-0.5h	80	8.00	875.56	109.45
PAN基活性碳纤维	FE100	20	2.00	14.34	7.17	［60］
	FE200	20	2.00	8.22	4.11
	FE300	20	2.00	3.81	1.91
	FE400	20	2.00	3.27	1.64
沥青基活性碳纤维	OG5A	20	2.00	0.60	0.30	［60］
	OG7A	20	2.00	0.54	0.27
	OG15A	20	2.00	0.30	0.15
人造丝基活性碳纤维	KF1500	20	2.00	1.05	0.53	［61］
污泥活性炭	ACSS	415	41.50	74.27	1.79	［22］
		0.34	0.034	7.62	224.12
骨焦	BC	20	2.00	154.43	77.22	［46］
		50	5.00	212.31	42.46
		100	10.00	251.42	25.14
		200	20.00	275.78	13.79
纳米多孔炭	NNSCs	3.75	0.38	120.30	316.58	［25］
改性木质炭	BAX-M	0.94	0.094	0.40	4.26	［27］
	BAX-T	0.94	0.094	0.66	7.02
改性果壳炭	0.49%MnO_x/AC	41.67	4.17	16.06	3.85	［35］
	0.98%MnO_x/AC	41.67	4.17	23.76 （25℃）	5.70
		41.67	4.17	24.01 （20℃）	5.76
		41.67	4.17	25.33 （15℃）	6.07
		41.67	4.17	28.65 （10℃）	6.87
	4.59%MnO_x/AC	41.67	4.17	21.41	5.13
	10.28%MnO_x/AC	41.67	4.17	14.35	3.44
改性碳织物	CC	1.25	0.13	0.56	4.31	［26］
	CC-HT	1.12	0.11	0.53	4.82
	CC-U	1.25	0.13	0.73	5.62
	CC-T	1.28	0.13	0.68	5.23
	CC-P	1.10	0.11	0.80	7.27
	CC-D	1.15	0.12	1.56	13.00
改性竹炭	AC-Ag	2.4	0.24	0.083	0.35	［28］
		3.5	0.35	0.17	0.49
		5.0	0.50	0.26	0.52
		6.0	0.60	0.34	0.57
		8.0	0.80	0.43	0.54
		11.9	1.19	0.51	0.43
	AC-Cu	2.6	0.26	0.084	0.32
		4.2	0.42	0.17	0.40
		5.6	0.56	0.25	0.45
		7.4	0.74	0.34	0.46
		8.0	0.80	0.34	0.43
		12.9	1.29	0.51	0.40
	AC	3.0	0.30	0.086	0.29
		5.0	0.50	0.17	0.34
		7.4	0.74	0.26	0.35
		8.0	0.80	0.26	0.33
		12.9	1.29	0.43	0.33
		17.9	1.79	0.51	0.28
改性骨焦	改性BC	20	2.00	164.12	82.06	［46］
		50	5.00	225.55	45.11
		100	10.00	266.67	26.67
		200	20.00	291.91	14.60
多孔氧化铝	Al₂O₃-blank	1000	100.00	12.91	0.13	［38］
	Al₂O₃-P123	1000	100.00	16.71	0.17
	Al₂O₃-SDS	1000	100.00	11.21	0.11
	Al₂O₃-CTAB	1000	100.00	8.03	0.08
复合氧化物	SiO₂	170	17.00	24.00	1.41	［36］
	Ti/Si （15）	170	17.00	36.00	2.12
	Ti/Si （25）	170	17.00	51.00	3.00
	Ti/Si （50）	170	17.00	45.00	2.65
	Ti/Si （75）	170	17.00	30.00	1.76
	Zr/Si （15）	170	17.00	63.00	3.71
	Zr/Si （25）	170	17.00	87.00	5.12
	Zr/Si （50）	170	17.00	81.00	4.76
	Zr/Si （75）	170	17.00	33.00	1.94
改性SiO₂中空微米管	P0.3-50	300	30.00	20.65	0.69	［39］
介孔氧化硅	SBA-15	—	200.00	3.30	0.02	［20］
分子筛	NaY （市售）	—	200.00	327.80	1.64	［20］
	KY	—	200.00	236.60	1.18
	NaX （市售）	—	200.00	303.20	1.52
	CuX	—	200.00	283.10	1.42
	3A	—	200.00	161.40	0.81
MOFs	MIL-101（Cr）	170	17.00	99.00	5.82	［36］
	Ga MIL-53	—	200.00	0.20	0.00	［20］
有机吸附剂	CGC	38.4	3.84	15.50	4.04	［42］
多孔有机聚合物	CPOP-16	50	5.00	7.80	1.56	［41］
	CPOP-17	50	5.00	8.10	1.62
	CPOP-18	50	5.00	9.30	1.86
	CPOP-19	50	5.00	11.20	2.24
海绵状石墨烯型氮化硼	p-BN	20	2.00	19.00	9.50	［40］

图3 不同类型吸附剂的甲醛分配系数分布（内图为0~10区间的放大显示）

图4 不同吸附剂的循环使用性能

图5 (a)~(d)原位热再生空气净化器（TRAP）不同运行模式示意图；(e)一个循环再生的时间轴；(f) TRAP上吸附剂的再生性能[63]

图6 (a)表面控温的吸附层板结构示意图（左）和净化模块组装示意图（右）；(b)吸附层板25%-1.5不同循环次数的整体净化率[62]

图7 (a)炭表面含氧官能团和含氮官能团示意图[65]；(b)炭表面含硫官能团示意图[66]；(c)氧化物表面羟基示意图；(d)有机多孔聚咔唑CPOP-15结构示意图[69]

图8 (a)氨基化介孔氧化硅吸附甲醛前后的红外谱图[37]；(b)CGC吸附甲醛的原位红外谱图[42]；(c)常温下BN吸附甲醛的原位红外谱图[40]；(d)Ag纳米颗粒催化甲醛氧化及CO2释放过程[29]

表5 分子筛甲醛吸附量、对应液态甲醛和多聚甲醛体积①

分子筛	甲醛吸附量^②/mg·g^?1	对应液态甲醛体积^③/cm³·g^?1	对应多聚甲醛体积^④/cm³·g^?1	分子筛比体积/cm³·g^?1	分子筛孔容/cm³·g^?1
NaY	327.8	0.402	0.230	0.341	0.325
KY	236.6	0.290	0.167	0.324	0.304
NaX	303.2	0.372	0.213	0.335	0.348
CuX	283.1	0.347	0.199	0.379	0.317
3A	161.4	0.198	0.114	0.185	0.230

图9 甲醛与吸附剂表面作用机理示意图

图10 不同VOCs在303K下在GAC上的吸附量与沸点的关系[73]（VOCs沸点从低到高分别为：甲醇，乙醇，甲乙酮，苯，正丙醇，甲苯，邻二甲苯）

图11 （a）多孔氧化铝甲醛吸附量与比表面积和孔容的关系[38];（b）CPOPs甲醛吸附量与总比表面积及微孔比表面积的关系[41]

表6 不同人造丝基ACNFs织构特征及对应甲醛和水蒸气吸附量①

样品	S_BET/m²·g^?1	S_micro/m²·g^?1	S_BET?S_micro/m²·g^?1	甲醛蒸气吸附量^③/mg·g^?1	水蒸气吸附量^③/mg·g^?1
ACF0	1267	1057	210	237.77	156.63
H-723-0.5h^②	1714	1000	714	763.51	364.17
H-823-0.5h^②	1434	1017	417	629.93	316.03
H-1123-0.5h^②	1346	850	496	600.89	291.41
H-1223-0.5h^②	2121	1304	817	875.56	367.36

图13 甲醛吸附量与表面官能团浓度的关系[75]（实线为碱性官能团，虚线为酸性官能团）

图14 (a)、(b)甲醛吸附量与N/C比的关系[61]；(c)甲醛吸附量与表面吡啶基和磺酸基总含量的关系[26]

图15 498mg/m3（a）和0.41mg/m3（b）甲醛浓度下四种活性炭的吸附性能[22]；（c）典型的甲醛等温吸附曲线[45];（d）NaX上甲醛等温吸附的模拟结果[20]

图16 水蒸气对甲醛吸附影响机理示意图[79]

图17 甲醛穿透曲线

图18 CGC在不同温度下的甲醛动态吸附曲线[42]（吸附条件：0.5g CGC，Cin=37.2mg/m3，28mL/min，RH=40%）

图19 不同粒径椰壳炭的甲醛穿透曲线[45]（条件：0.5g炭，1L/min，24℃，Cin见图中标注）

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