当今室内空气质量状况越来越受到人们的重视。由于室内装修、暖通空调及大量家用化工产品的使用,室内空气污染日趋严重,尤其是挥发性有机物对室内空气的污染很严重,甲醛就是其中常见的一种挥发性有机污染源。在治理上,传统的负离子空气净化器实际上只能达到“清新”空气的效果,大部分的污染物无法消除;活性炭空气净化器则受到饱和吸附的制约,而光催化净化则可以克服上面两种空气净化器的技术局限性,达到彻底清除室内空气污染物的效果。针对目前室内空气净化不尽人意的现状,本文主要研究如何提高光催化氧化室内低浓度有机气体的效率。 试验采用纳米TiO₂作光催化剂,活性炭纤维做载体在室内污染模拟箱内进行光催化氧化气态甲醛的研究,通过优化催化剂材料性能和光催化反应条件两个方面达到高效清除甲醛的目的。 纳米TiO₂光催化剂采用溶胶-凝胶法制备,搀杂过渡金属离子修饰以提高其活性。试验分别考察了溶剂的种类、溶液酸碱度、掺杂金属离子种类及含量、R值、焙烧温度和焙烧时间等制备条件对催化剂活性的影响,得到了最佳的催化剂制备条件,即采用无水乙醇为溶剂,溶液pH值在8附近,R=50,掺杂3.5wt%的Fe³⁺在650℃温度下焙烧2小时,催化剂的活性最高。经XRD和SEM分析,此时催化剂组成为70%锐钛矿和30%金红石,平均粒径30纳米。 试验首次采用活性炭纤维作为催化剂载体。通过对普通玻璃、活性炭颗粒及活性炭纤维三种载体负载二氧化钛光催化效率的比较,发现活碳纤维做载体时,对光催化的促进作用最大。在室内空气污染模拟箱内考察了空气流速、光源、催化剂负载量和反应物的浓度等因素对TiO₂/ACF吸附-光催化氧化低浓度甲醛的影响。实验结果表明,在常温常压和254nm紫光灯照射下,23.5g活性炭纤维负载3.5gTiO₂,甲醛浓度在18mg/m³的范围内,处理率均高于90%。最后还考察了载体在充分光反应后重复使用的情况,试验表明活性炭纤维仍有较高的吸附能力。二氧化钛可以作为活性炭纤维原位再生的一种有效手段。 二氧化钛廉价易得,性质稳定,光催化活性高,负载于活性炭纤维可以外挂在空调上或者单独使用,作为居室、超市、宾馆、博物馆等场所室内空气净化之用。