甲醛污染问题在室内环境及工业生产等多个领域广泛存在，严重威胁着人类的健康和生态环境。因此，研发高效的甲醛去除技术和应用适宜的净化材料成为当前环境科学与工程领域的重要研究方向。多种技术和材料已被应用于甲醛的去除实践，它们各自基于不同的原理工作，且在不同场景下表现出独特的优势和局限性。
一、物理吸附法及其吸附材料
物理吸附法是利用吸附剂与甲醛分子之间的范德华力，将甲醛分子吸附在吸附剂表面，从而降低空气中甲醛浓度的一种方法。活性炭是最为常见且应用广泛的物理吸附剂之一。活性炭具有发达的孔隙结构，其孔隙大小分布范围广，包括微孔（孔径小于 2nm）、中孔（孔径 2 - 50nm）和大孔（孔径大于 50nm）。这种独特的孔隙结构赋予了活性炭巨大的比表面积，通常可达到每克几百平方米甚至更高。甲醛分子作为小分子物质，主要被吸附在活性炭的微孔中。当含有甲醛的空气通过活性炭时，甲醛分子在范德华力的作用下，被吸附在活性炭的孔隙表面，从而使空气中甲醛浓度降低。活性炭的吸附过程是一个可逆过程，在一定条件下，吸附在活性炭上的甲醛分子可能会解吸重新释放到空气中，因此需要定期更换活性炭以保证其吸附效果。然而，活性炭存在吸附容量有限、选择性差等问题。其对甲醛的吸附容量取决于活性炭的孔隙结构、比表面积以及表面化学性质等因素，一般来说，在实际应用中，活性炭经过一段时间的吸附后就会达到饱和状态，无法继续吸附甲醛。而且，活性炭对多种挥发性有机化合物（VOCs）都有吸附作用，缺乏对甲醛的特异性吸附能力，在复杂的空气环境中，容易受到其他 VOCs 的竞争吸附，影响对甲醛的吸附效果。
为了提高活性炭的吸附性能，研究人员对其进行了多种改性研究。其中一种常见的改性方法是化学浸渍法，即在活性炭表面负载金属氧化物或贵金属等活性物质。例如，负载二氧化锰（MnO₂）的活性炭，MnO₂ 具有较强的氧化性，当甲醛分子被吸附在活性炭表面时，MnO₂ 可以与甲醛发生化学反应，将甲醛氧化为无害的二氧化碳和水，从而提高活性炭对甲醛的去除能力，同时也减少了甲醛的解吸风险。负载贵金属（如银、铂等）的活性炭也具有类似的作用原理，贵金属能够催化甲醛的氧化反应，并且可以改变活性炭的电子结构，增强其对甲醛的吸附亲和力。此外，通过对活性炭进行酸碱改性，调节其表面的酸碱度，也可以提高对甲醛的吸附性能。例如，将活性炭进行碱性改性后，其表面的碱性基团能够与甲醛分子中的酸性羰基发生酸碱反应，促进甲醛的吸附。
除了活性炭，分子筛也是一种重要的物理吸附材料。分子筛具有规整的孔道结构和均匀的孔径分布，其孔径大小与分子尺寸相当，能够根据分子的大小和形状对物质进行选择性吸附。例如，ZSM - 5 分子筛对甲醛具有较好的吸附性能，甲醛分子能够进入 ZSM - 5 分子筛的孔道中被吸附。分子筛的吸附原理不仅包括物理吸附，还涉及到与分子筛骨架上的酸性位点的相互作用。当甲醛分子进入分子筛孔道后，会与酸性位点发生酸碱反应或氢键作用，进一步增强吸附效果。与活性炭相比，分子筛具有更高的选择性，能够在复杂的气体混合物中优先吸附甲醛，但分子筛的吸附容量相对较低，且合成成本较高，限制了其大规模应用。
