發(fā)布時間：2020-07-21 21:39

【摘要】：隨著人民生活水準的日益提升,人們對室內(nèi)裝修提出了更高的要求。然而由于建筑裝修材料中含有大量可揮發(fā)性污染物導(dǎo)致室內(nèi)空氣污染日益嚴重,因此人們對空氣凈化器出現(xiàn)了爆發(fā)性的需求,其中光觸媒技術(shù)由于其環(huán)保特性而引起了人們的重視;但目前市場上光催化技術(shù)有很多都存在有效率低下的問題,所以對光催化劑的改性研究以及與其它凈化技術(shù)相結(jié)合并應(yīng)用于空氣凈化器就尤為重要了。本課題采用溶膠凝膠法與浸漬法制備光觸媒濾料,之后根據(jù)比較實驗法從紫外光的光照強度、風速以及催化劑負載量在搭建反應(yīng)空間內(nèi)分別對其進行了測試與研究,并使用掃描電鏡觀察了光觸媒濾料的表面形貌;然后以高錳酸鉀作為氧化劑,并負載至載體上對氣態(tài)甲醛的降解效果進行了研究;最后將光催化技術(shù)(簡稱PCO)、活性炭纖維(簡稱ACF)以及高錳酸鉀氧化鋁球(簡稱PM球)等不同技術(shù)相互復(fù)合降解甲醛進行了研究。各項研究成果如下:(1)溶膠凝膠法制備光觸媒濾料的最佳運行工況為:波長λ=254nm且光強I=114μw/cm~2的紫外燈、風速v=2.9m/s、催化劑負載量m=9.5mg/cm2;根據(jù)測試可知在這類組合下,1m~3反應(yīng)空間內(nèi)9min后甲醛降解率可達100%,而甲苯在60min的降解率為91%。浸漬法制備光觸媒濾料的最佳運行工況:波長λ=254nm且光強I=114μw/cm~2的紫外燈、風速v=2.9m/s、0.15%Ag摻雜P25以及催化劑負載率為16%;根據(jù)測試可知,在42m~3反應(yīng)空間內(nèi)該類型光觸媒濾料在1h內(nèi)對甲醛的降解率為53%、對甲苯的降解率為20%;經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)這兩種光觸媒濾料均符合單分子L-H模型。(2)對高錳酸鉀氧化劑的研究發(fā)現(xiàn),PM球?qū)�甲醛的氧化作用符合一級反�?yīng)動力學(xué)方程,當風量為300m~3/h時,甲醛的一次通過率在21.88%~69.33%之間,且PM球用量在1.25kg以上時可顯著提升反應(yīng)器對甲醛的降解率。(3)將光催化技術(shù)復(fù)合其它凈化技術(shù)對甲醛進行降解測試,研究發(fā)現(xiàn)在1h內(nèi)ACF+PCO對甲醛的最高降解率為94%,比ACF+PCO+PM球的降解速度快15%左右;同時選用CADR值與EER值對不同技術(shù)的空氣凈化器進行評價,發(fā)現(xiàn)凈化器僅采用管狀式光觸媒技術(shù)時效能是5級,其余技術(shù)對氣態(tài)污染物的去除效能均在4級以上,且ACF+PCO復(fù)合技術(shù)與5kg PM球均為1級效能。(4)通過對反應(yīng)空間的氣流組織進行模擬,證明了反應(yīng)空間內(nèi)各設(shè)備的放置位置合理,檢測器對污染物濃度的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)具有較高的可靠度。并且說明當凈化器位于房間中央時,整個房間的氣流組織分布最均勻,對污染物的凈化速率最高。圖46幅,表23個,參考文獻92篇。
【學(xué)位授予單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU834.8
【圖文】：

（a）42m3反應(yīng)空間 （b）1m3反應(yīng)空間圖 2-2 反應(yīng)空間實物圖該光觸媒降解有害物的實驗由 VOC 發(fā)生器、光催化反應(yīng)器以及殘留氣體處理裝置三部分構(gòu)成，主要運行流程是：VOC 分析純?nèi)芤涸趽]發(fā)箱內(nèi)經(jīng)過充分揮發(fā)后，通過室外新鮮空氣載入密閉的反應(yīng)空間，待 VOC 氣體與室內(nèi)空氣混合均勻后，打開光催化反應(yīng)裝置發(fā)生催化氧化反應(yīng)；反應(yīng)完成后，將內(nèi)部含有有害物的空氣依靠排風機送入吸收器，殘留污染物經(jīng)過充分吸收后再排出室外，且在排風的過程中需保持反應(yīng)空間內(nèi)部為負壓，以免有毒有害物質(zhì)泄漏至周圍人員活動區(qū)域，達到環(huán)保的要求。而各反應(yīng)空間內(nèi)自制空氣凈化器模型均居于正中央。在 42m3的反應(yīng)空間中，VOC檢測儀置于反應(yīng)空間長邊中軸線，且距墻間距控制在 0.5m~1m，同時為保證檢測的準確性其高度不低于 0.5m。在 1m3的反應(yīng)空間中，受制于空間大小故 VOC 檢測儀置于地面即可。常見的光催化反應(yīng)裝置有蜂窩型、管狀式、平板式、石英管型以及堆積型等，本課題主要采用前兩種反應(yīng)器結(jié)構(gòu)進行測試與研究，其原理如圖 2-3 所示[49~53]。涂有光觸媒的

（a）42m3反應(yīng)空間 （b）1m3反應(yīng)空間圖 2-2 反應(yīng)空間實物圖該光觸媒降解有害物的實驗由 VOC 發(fā)生器、光催化反應(yīng)器以及殘留氣體處理部分構(gòu)成，主要運行流程是：VOC 分析純?nèi)芤涸趽]發(fā)箱內(nèi)經(jīng)過充分揮發(fā)后，外新鮮空氣載入密閉的反應(yīng)空間，待 VOC 氣體與室內(nèi)空氣混合均勻后，打開反應(yīng)裝置發(fā)生催化氧化反應(yīng)；反應(yīng)完成后，將內(nèi)部含有有害物的空氣依靠排風吸收器，殘留污染物經(jīng)過充分吸收后再排出室外，且在排風的過程中需保持反內(nèi)部為負壓，以免有毒有害物質(zhì)泄漏至周圍人員活動區(qū)域，達到環(huán)保的要求而各反應(yīng)空間內(nèi)自制空氣凈化器模型均居于正中央。在 42m3的反應(yīng)空間中，V儀置于反應(yīng)空間長邊中軸線，且距墻間距控制在 0.5m~1m，同時為保證檢測的其高度不低于 0.5m。在 1m3的反應(yīng)空間中，受制于空間大小故 VOC 檢測儀置即可。常見的光催化反應(yīng)裝置有蜂窩型、管狀式、平板式、石英管型以及堆積型等，主要采用前兩種反應(yīng)器結(jié)構(gòu)進行測試與研究，其原理如圖 2-3 所示[49~53]。氣流方向涂有光觸媒的蜂窩板

（j）紫外燈 （k）光觸媒制備過程圖 2-4 主要儀器與設(shè)備實物圖媒載體的選擇觸媒的常用載體有蜂窩陶瓷、玻璃纖維、活性炭纖維、聚氨酯泡沫鎳等材料。其中玻璃纖維具有耐高溫、耐腐蝕、強度高的的透光性決定了它可對各類光線產(chǎn)生大量的反射、折射與透射纖上時有較高的穿透率，因而玻璃纖維可以充分利用各類光能韌度較高，在負載的過程中，光催化劑可以有效負載于玻璃纖具有質(zhì)軟與易變形的特點，而且在將鎳泡沫化的同時不僅繼承以在相同體積下提供更大的反應(yīng)表面積。由于其具有較均勻的效降低流體經(jīng)過時的壓降，同時由于泡沫鎳表面光滑，光線可不間斷反射，故間接提升了光能的使用效率，是理想的光觸媒具有豐富的三維網(wǎng)孔，因此也是一種優(yōu)良的吸聲材料，可以有

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本文編號：2764846