论文部分内容阅读
室内空间是人们生活的主要场所,室内环境的质量对人体健康有着极其重要的意义。研究发现挥发性有机物是造成室内污染的主要物质,苯是常见的室内挥发性有机物,具有强烈的毒性。因此,降低室内空气中的苯含量具有重要意义。本研究采用溶胶-凝胶法制备纳米复合材料二氧化钛/碳纳米管(CNTs),然后利用壳聚糖作为交联剂,制得二氧化钛/碳纳米管/壳聚糖复合材料催化薄膜,通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、透射电镜扫描(TEM)和紫外-可见光漫反射(UV-vis)等技术分析了复合材料薄膜的组成、结构、形貌和对光的吸收性能,然后使用该催化剂对室内常见的污染物苯进行降解,并在同样的实验条件下,使用催化剂二氧化钛(P25)/壳聚糖对苯进行降解,研究新制备的催化剂的降解性能。本文采用实验和CFD模拟的方法研究光催化降解苯的动力学过程。选择Langmiur平衡吸附模型,采用L-H动力学方程来描述催化反应的降解过程。描述了平板型反应器的降解实验过程及其控制步骤,根据实验的进口和出口污染物浓度(Cin和Cout)值,对数据进行拟合,得到反应速率常数。FLUENT是常用的CFD数值模拟软件,通过对控制方程的离散计算,可以得到所计算区域的速度分布、温度分布和浓度分布以及速度、温度和浓度值。本次研究采用FLUENT软件模拟光催化反应器中的光催化降解反应,选择层流模型描述污染物的流动,采用用户自定义函数(UDF)进行编程,描述反应过程,表示出反应面上降解的苯的量,采用LSSE光辐射模型计算反应面上的光照强度。详细的分析了FLUENT的模拟过程:网格划分,控制方程和UDF程序。采用GAMBIT软件对反应器进行网格划分,对控制方程以及对UDF的编程过程进行了详细的描述,同时对LSSE模型计算的反应面上的光照强度进行了分析,得到光源距离反应面的比较合适的距离。最后导出FLUENT模拟计算出的反应器内的速度场和浓度场,并对其进行分析,发现速度和浓度的分布和实验结论是基本吻合的。导出数值计算出的出口壁面上的苯的浓度的平均值,对其进行拟合,得到反应系数,发现两者的反应系数误差很小,基本吻合,说明本次所采用的FLUENT模型是正确的。同时,由于通过UDF程序对反应的过程进行编程,表示出反应面上降解的苯,只需改变模型的边界条件,该模型就可以适合于不同的污染物和不同的反应器,适用范围较广。