室內(nèi)甲醛和可吸入顆粒物的凈化研究.pdf

1、本文得到國家自然科學(xué)基金“基于醫(yī)學(xué)的自然和空調(diào)環(huán)境下人體健康與熱舒適研究”(NO.50478018)及上海市科委抗擊“非典”科研基金項(xiàng)目(NK2003-006)的資助。 室內(nèi)空氣品質(zhì)與居住者的身心健康狀態(tài)和工作效率等均直接相關(guān)。由于現(xiàn)代建筑材料已由以往的磚木結(jié)構(gòu)逐漸被高性能的裝修塑料材料及鋼鐵所取代，致使室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)氣體大量散發(fā)；加之能源危機(jī)導(dǎo)致建筑物封閉，相應(yīng)地減少了空調(diào)新風(fēng)量，更加劇惡化了室內(nèi)空氣品質(zhì)。在

2、上述原因造成的不良環(huán)境內(nèi)，人們平均在室內(nèi)度過的時(shí)間又急劇上升，所以居室人員處在各種低濃度化學(xué)污染物污染的環(huán)境中，對(duì)室內(nèi)環(huán)境變得很敏感，健康受到極大危害。 甲醛和可吸入顆粒物是室內(nèi)廣泛存在的影響人體健康的兩種代表性污染物，本文以甲醛和可吸入顆粒物作為目標(biāo)污染物，進(jìn)行了污染物實(shí)驗(yàn)測(cè)試和凈化研究，對(duì)甲醛進(jìn)行了光催化凈化研究，對(duì)可吸入顆粒物及其攜帶病毒用復(fù)合凈化裝置進(jìn)行了去除研究。本文主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下： (1)對(duì)辦公室

3、的甲醛濃度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試研究，研究密封劑散發(fā)甲醛的特性，并對(duì)甲醛的散發(fā)機(jī)理進(jìn)行了探討。甲醛的散發(fā)周期很長，即使裝修了1.5年的房間也存在著甲醛污染。溫度、相對(duì)濕度是促使室內(nèi)甲醛釋放的重要因子，當(dāng)單獨(dú)受溫度或相對(duì)濕度作用時(shí)，甲醛濃度隨著溫度或相對(duì)濕度的升高而指數(shù)升高；當(dāng)溫度和相對(duì)濕度同時(shí)變化時(shí)，溫度較之于相對(duì)濕度對(duì)甲醛濃度影響更大。為了保持較低的甲醛濃度，在人體熱舒適范圍內(nèi)，室內(nèi)溫度和相對(duì)濕度應(yīng)保持在較低的水平內(nèi)。 (2)對(duì)學(xué)校校區(qū)

4、和地鐵的可吸入顆粒物濃度進(jìn)行測(cè)試研究。學(xué)校這樣相對(duì)比較清潔的環(huán)境里，PM10和PM2.5的污染仍是嚴(yán)重的，PM2.5的污染要比PM10的污染程度嚴(yán)重。校區(qū)實(shí)測(cè)的PM10的超標(biāo)倍數(shù)最高可達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)的2.4倍，PM2.5的超標(biāo)倍數(shù)最高可達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)的5.6倍。地鐵站PM2.5的超標(biāo)倍數(shù)最高可達(dá)6.29，PM10的超標(biāo)倍數(shù)最高可達(dá)5.40?？梢酝普?，工業(yè)區(qū)和車流量大的區(qū)域PM10和PM2.5的污染會(huì)更嚴(yán)重。學(xué)校和地鐵環(huán)境中PM2.5和PM10之

5、間的線性關(guān)系非常顯著，PM2.5的濃度對(duì)PM10的濃度有很大影響。 (3)靜態(tài)光催化去除甲醛的實(shí)驗(yàn)研究。在靜態(tài)實(shí)驗(yàn)中，光催化劑—硅膠體系表面富集了大量的甲醛分子，形成甲醛分子的高濃度環(huán)境，但是由于紫外燈管的照射，光催化反應(yīng)器溫度升高，使得光催化劑解吸釋放甲醛的速度大于光催化劑對(duì)甲醛的光催化降解速度，所以甲醛濃度剛開始有一個(gè)升高過程，隨后再逐漸降低。靜態(tài)光催化過程中CO2和CO生成速率先升后降，甲醛分子在催化劑表面的覆蓋度較高時(shí)會(huì)

6、加劇副產(chǎn)物CO的產(chǎn)生，由于室內(nèi)的甲醛濃度低，故污染物在催化劑表面的覆蓋度會(huì)很低，這在一定程度上不利于副產(chǎn)物的生成。涂納米材料的熒光燈降解低濃度甲醛需要的時(shí)間很長，有少量CO2和CO的產(chǎn)生。 (4)動(dòng)態(tài)空調(diào)系統(tǒng)中光催化去除甲醛的實(shí)驗(yàn)研究。本論文把光催化反應(yīng)器應(yīng)用在一個(gè)15m3的動(dòng)態(tài)空調(diào)系統(tǒng)中，對(duì)甲醛進(jìn)行降解研究，同時(shí)檢測(cè)CO2和CO的濃度。光催化劑的活性隨著光催化作用的時(shí)間而降低，因?yàn)榧兹舛鹊?，?shí)驗(yàn)氣流中沒有檢測(cè)到一氧化碳和二氧

7、化碳的產(chǎn)生。 (5)光催化降解甲醛的動(dòng)力學(xué)分析。預(yù)先吸附一定量甲醛的靜態(tài)光催化、預(yù)先吸附甲醛量為零的動(dòng)態(tài)光催化都遵守一級(jí)化學(xué)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)lnC0-lnC=K'τ。在一級(jí)動(dòng)力學(xué)范圍內(nèi)，甲醛濃度越高，擬一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)越大。建立了靜態(tài)光催化過程中CO2和CO濃度變化的耦合方程和動(dòng)態(tài)降解過程的動(dòng)力學(xué)模型。 (6)使用病毒實(shí)體進(jìn)行中央空調(diào)系統(tǒng)除菌實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明復(fù)合凈化裝置對(duì)空氣中可吸入顆粒物和病毒具有顯著的去除和殺滅作用，而且凈