TiO2-ACF光催化氧化室內(nèi)VOCs的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、室內(nèi)空氣中的污染物VOCs（揮發(fā)性有機(jī)化合物）類別很多，甲醛氣體是大眾較為熟悉的 VOCs氣體種類之一。甲醛在室內(nèi)的停留時(shí)間長(zhǎng)，污染范圍廣，對(duì)于長(zhǎng)期處于室內(nèi)的人們來說，對(duì)其健康會(huì)造成一定的危害。因此，研究?jī)艋コ覂?nèi)空氣中的污染氣體是具有意義的，在本實(shí)驗(yàn)中選用的模擬污染氣體是甲醛。
　　近來在研究空氣凈化方面，二氧化鈦(TiO2)與活性碳纖維（ACF）復(fù)合光催化氧化污染氣體的方向被大家關(guān)注甚多。其中，在集中凈化處理室內(nèi)居室中甲醛的

2、效率不是很高，這是因?yàn)榧兹┰谑覂?nèi)大多處于游離、分散的狀態(tài)，氣態(tài)甲醛游離到光催化劑表面的傳質(zhì)阻力偏大，其傳質(zhì)的速率也就不高。因此，想要提高光催化劑降解甲醛的效率，需要找尋新的模式降解，比如改性光催化劑、研究不同環(huán)境下光催化劑降解甲醛的差異等等，從而找尋出高效的降解甲醛的光催化模式。
　　本實(shí)驗(yàn)研究通過自制活性碳纖維與二氧化鈦復(fù)合光催化材料體，再組裝搭建閉式循環(huán)環(huán)境艙來進(jìn)行降解甲醛。同時(shí)，通過改變各種不同的反應(yīng)條件（甲醛初始濃度、環(huán)境

3、濕度、氣體流動(dòng)速度等），了解在閉式循環(huán)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，甲醛的初始反應(yīng)濃度、實(shí)驗(yàn)裝置的溫濕度、氣體流動(dòng)速度及氣體在裝置中的停留時(shí)間等因素對(duì)甲醛降解效果的影響。同時(shí)還借用了 X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、比表面積（BET）等化學(xué)表征手段來認(rèn)識(shí)自制的二氧化鈦和活性碳纖維的復(fù)合催化材料體的微觀形貌。
　　在降解甲醛的實(shí)驗(yàn)過程中還調(diào)整了紫外燈的擺放位置。降解甲醛的實(shí)驗(yàn)中紫外燈作為光源，放置在甲醛氣體光催化降解處理段的中部位置，

4、活性碳纖維作為光催化劑的載體，也將其放入光催化降解處理段的部位。在初期的甲醛降解實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)光源是否均勻擺放對(duì)于甲醛的降解率是有影響的，近光源處光催化復(fù)合體可以吸收到更多的紫外光能量，遠(yuǎn)端則接受不到足夠的光能量甚至為零，這使得光催化劑得不到利用，因此，做了如下調(diào)整，改變光催化處理段光源的擺放位置，選取同功率，同波長(zhǎng)的紫外燈等距離的橫置于降解處理段中。在閉式環(huán)境艙中還加入了離心式通風(fēng)機(jī)，目的是為實(shí)驗(yàn)過程提供不同的氣流風(fēng)速。此外在實(shí)驗(yàn)中，還使

5、用了便攜式氣體測(cè)速檢測(cè)儀，目的是對(duì)進(jìn)入降解處理段的斷面進(jìn)氣流速進(jìn)行測(cè)定，分析結(jié)果表明，氣體在整個(gè)斷面可以以某一恒定的速度分布均勻的進(jìn)入凈化降解處理段。綜上，通過多次改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置中儀器的擺放位置，使自制的復(fù)合光催化材料體所受光照均勻，氣體進(jìn)入降解處理段的斷面流速分布均勻，使得光催化劑在實(shí)驗(yàn)研究中可以充分得到利用。
　　在閉式循環(huán)空間艙中對(duì)甲醛氣體進(jìn)行光催化降解的實(shí)驗(yàn)，是將二氧化鈦催化劑負(fù)載至活性碳纖維表面的，但是粉體的二氧化鈦在分散

6、液中易團(tuán)聚，在載體表面附著能力較差，難以均勻的負(fù)載到活性碳纖維上，光催化劑催化降解甲醛時(shí)，二氧化鈦容易脫落而影響其催化降解的應(yīng)用?；谏鲜鲈?，在自制復(fù)合光催化材料體時(shí)選擇加入無機(jī)粘結(jié)劑的方法，以便二氧化鈦更好的固載于活性碳纖維體上，此外無機(jī)粘結(jié)劑在使用過程中不會(huì)因紫外光的照射而被二氧化鈦降解粉化。
　　使用自行組裝搭建的閉式循環(huán)環(huán)境艙與自制的復(fù)合光催化材料體對(duì)甲醛進(jìn)行降解與凈化的實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果顯示甲醛的降解凈化效率在不同的條件下都

7、可以達(dá)到74％以上，但是在降解凈化過程中是否有新的氣態(tài)有機(jī)中間產(chǎn)物產(chǎn)生，還不確定。此外，在空間艙中進(jìn)行的甲醛降解實(shí)驗(yàn)是在一定的時(shí)間內(nèi)流體持續(xù)流動(dòng)的動(dòng)態(tài)情況下發(fā)生的。
　　本實(shí)驗(yàn)研究基于二氧化鈦光催化氧化降解凈化室內(nèi)VOCs的理論基礎(chǔ)，選擇甲醛為模擬污染物代表，自主搭建設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)閉式循環(huán)空間艙，采用具有吸附特性的活性碳纖維作為二氧化鈦的載體，同時(shí)制備二氧化鈦與活性碳纖維復(fù)合光催化氧化材料體，在不同的環(huán)境因素條件下降解甲醛氣體，為研究?jī)?/p>