活性炭及其在空气过滤中的作用
人类已经使用木炭进行水和空气过滤已有千年的历史，以清除这些元素中的有害成分。然而，它在过滤方面还有许多其他好处，包括具有高效能过滤空气中的杂质。什么是活性炭，及其工作原理如何？继续阅读以了解更多信息。
什么是木炭或碳？
这些术语可互换使用，指的是不完全燃烧的残留物。当木材燃烧时，木材内部容易燃烧的物质燃烧殆尽，如果氧气或热量不足，会留下一种黑色的炭。这就是我们所知道的木炭或碳1.
水和空气的活性炭过滤的历史
历史告诉我们，活性炭过滤最早可能是古埃及人首次用于过滤目的。他们利用它去除医疗环境中感染所引起的气味。随后，在16世纪至18世纪之间，水手们将饮用水存储在内部被烧焦过的桶中，以保护水不受杂质的污染。
另一个历史上碳的使用例子是在第一次世界大战期间：为了避免士兵吸入对方使用的致命气体，面具里衬有碳气体过滤器。发现这些过滤器只是对一些，而非所有的毒素有效，于是在第二次世界大战时应用了活性炭，并最终引领了现代用于空气和水的活性炭过滤器的发展1.
如今，活性炭过滤器常用于自来水过滤器、香烟过滤器、鱼缸、防辐射掩体，当然还有空气过滤器（仅举其中一些）。
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什么是活性炭及其工作原理是什么？
定义
活性炭是一种经过处理、具有低体积孔隙用于从液体中去除杂质和从空气中捕获污染物的碳。
活化碳的目的是增加其表面积，从而增强其过滤特性及其捕获气体分子的能力。这个过程通常通过物理或化学方式进行，通常通过注入热空气、二氧化碳或蒸汽。由于碳是一种已具有多孔结构的炭质材料，活化在碳内部创建了一个微小孔隙的格栅，结果是每克活性炭含有数百平方米的内表面积1！孔径由环境温度和湿度以及所使用的材料决定。
椰壳的重要性
多种天然材料（生物质）可用于生产活性炭。这些材料从咖啡壳到稻草或麦秸到玉米芯不等。用于制备空气过滤活性炭的最有效的生物质是椰壳。椰壳产生的孔隙小于2 纳米，或称微孔。木材会产生大于 50 纳米的孔隙。尽管孔隙的大小总是会有所不同，但在空气净化中，直径为1-2纳米的孔隙是理想的2。
在世界的某些地方，椰子处理过程中产生的椰壳废料极为庞大。因此，利用椰壳用于过滤目的，实际上是利用一种通常被浪费的材料来创造高价值产品3。
由于理想的孔分布、大小、表面积和体积，2022 年的一项研究确定椰壳作为用于空气和水的碳过滤材料非常出色。与木材或碳相比，它们在加工过程中产生的粉尘和细颗粒更少3。
其工作原理
使用一种叫做吸附的过程（注意：不是吸收）。在吸附过程中，空中污染物颗粒被吸引然后粘附到碳分子的外部。由于碳已经被活化，表面积的增加产生了更多污染物可以通过吸附粘附的空间，也就是一种‘床’。低体积孔隙数量的增加使活性炭能进行更多化学反应，并捕获更多污染物。
- ‘吸附’和‘吸收’之间有什么区别？‘吸附’时，离子或分子粘附在吸附剂上（在这种情况下是碳分子）。‘吸收’的离子或分子则进入到吸收剂内部4。
随着时间的推移，床会因有机化学物质（气体和气态污染物）而饱和，导致无法再捕获更多污染物，使其失效。有时候无法判断您的活性炭过滤器何时饱和；有时它会发出气味，有时则不会。因此，按照制造商的指示定期更换活性炭过滤器是非常重要的。
活性炭过滤器的优点是什么？
活性炭在过滤出
挥发性有机化合物（VOC）以及
气味过程中尤其有效，有助于改善室内空气质量。
挥发性有机化合物（VOCs）
VOCs 是一种通过人为方式释放于空气中的气态化学污染物。日常产品如油漆、溶剂、新家具、DIY活动以及香烟烟雾都会释放大量有害的 VOCs 和毒性气体。香氛和消毒喷雾也含有气态 VOCs，如同大家熟知的新车气味。在室内，VOC 水平平均比室外高 2 到 5 倍（有时则高达 100 倍！）。
某些 VOCs 被认为是致癌物，且在日常产品中发现。生活中常见的三种致癌 VOC 是甲醛、苯和甲苯。