论文部分内容阅读
随着人类社会经济的快速发展,人们对居住,办公等环境的要求不断提高,故而在继“煤烟污染”和“光化学烟雾污染”之后,人类如今正面临第三次环境污染,而第三次环境污染是以“室内空气污染”为主,室内空气甲醛类有机污染物(VOC)主要来源于含有各种溶剂、黏合剂等化工原料的建筑材料,这些污染物以蒸气形式存在于空气中。甲醛的主要危害表现为对皮肤粘膜的刺激作用,可引起眼部、咽喉不适、胸闷、气喘等症状,长期接触易致癌。因此,室内空气甲醛净化成为人们长期关注的热点问题。光催化技术是近几十年来新发展起来的一项污染治理技术,因其具有无二次污染,投资成本低有望利用太阳光为反应光源等优点,所以光催化技术特别适合应用在室内气体污染物的净化,而且在深度净化方面其有巨大的运用潜力。光催化技术是利用光催化剂,在紫外光的催化下,将甲醛等有机物污染物降解为CO2、H2O和无机盐。光催化技术具有能耗低,对甲醛去除率高等优点。常见的光催化剂多为金属氧化物和硫化物,如TiO2,ZnO等,其中TiO2的综合性能最好,应用最为广泛。本文搭建了基于紫光灯照射的TiO2悬液催化净化室内甲醛空气的实验系统,以去离子水为TiO2载体,外加紫外光灯照射及磁力搅拌。研究了TiO2悬液浓度,紫外光辐射照度,磁力搅拌器转速对甲醛的去除效果。实验设计按一定比例将TiO2粉末直接加入去离子水中,在磁力搅拌器的作用下制备成TiO2悬液,利用紫外灯的照射激发其催化活性,模拟对室内空气中甲醛的去除、有效分解甲醛,达到净化室内空气的效果。实验在不同工况下进行一系列甲醛催化净化性能实验研究。实验将TiO2悬液浓度分别控制在0g/L,1.5g/L,1.75g/L,2.0g/L,2.25g/L和2.5g/L;将紫光灯的辐射照度分别控制在0μW/cm2,7.4μW/cm2,11.1μW/cm2,14.8μW/cm2,18.5μW/cm2;将磁力搅拌器转子的转速分别控制在0r/min,500r/min,1000r/min,1500r/min和2000r/min。实验结果表明,在增加辐射照度,增大TiO2的浓度,增加电磁搅拌仪的转子转速的情况下对室内空气的甲醛净化率均有很大的提升并最后趋于稳定。当紫外光辐射照度为18.5μW/cm2,磁力搅拌器转子的转速为2000r/min,TiO2悬液浓度为2.5g/L的情况下去除效果较好,其效果可以达到92.6%左右。在跟进实验中分别使用正辛醇和辛酰氯对TiO2进行改性,对改性之后的催化剂进行催化净化的实验,研究了TiO2悬液浓度,紫外光辐射照度,磁力搅拌器转子转速的最佳工况,并且与未改性的TiO2进行对比发现,其在紫外光辐射照度为18.5μW/cm2,磁力搅拌器转子的转速为2000r/min催化净化效率基本不再变化,使用正辛醇改性的TiO2悬液浓度为2.5g/L的情况下对甲醛空气的催化净化效率最佳,催化净化效果提升至94.4%左右,使用辛酰氯改性的TiO2悬液浓度为2.5g/L的情况下对甲醛空气的催化净化效率最佳,催化净化效果提升至96.3%左右。综上所述:(1)紫外光照射强化了TiO2的催化净化效果,紫外光的辐射照度越强,净化效果越高。(2)TiO2悬液浓度的增加可以使悬液对甲醛的催化净化效率提升,随着TiO2悬液浓度的增加其催化效率逐渐趋于稳定。(3)随着磁力搅拌器转速的增加使得TiO2悬液与含有甲醛的室内空气接触更加充分,净化效率趋于稳定后不再随转速的增加而增加。