納米TiO-,2--ACF光催化凈化室內(nèi)甲苯的研究.pdf

1、人的一生有80～90％的時(shí)間是在室內(nèi)環(huán)境中度過(guò)的。室內(nèi)空氣質(zhì)量（Indoor Air Quality）的好壞直接關(guān)系到人體的健康。由于近年來(lái)生活水平的提高，人們對(duì)室內(nèi)裝修和室內(nèi)密閉性的要求越來(lái)越高，導(dǎo)致了以揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds，VOCs）為主要污染物的室內(nèi)空氣污染問(wèn)題（Indoor Air Pollution）。傳統(tǒng)的VOCs凈化技術(shù)只是將VOCs轉(zhuǎn)移到吸附劑上而不能完全去除，而光催化凈化技

2、術(shù)因其可在常溫常壓下將VOCs分解為CO2和H2O等無(wú)機(jī)小分子成為研究熱點(diǎn)。 本文以室內(nèi)環(huán)境的典型VOCs污染物——芳香烴甲苯作評(píng)價(jià)氣，以甲苯降解率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，選用ACF（Activated Carbon Fiber， ACF）作載體（也作吸附劑），納米TiO2作光催化劑，探討了納米TiO2/ACF光催化凈化甲苯的性能。一方面，ACF具大的比表面積可吸附空氣中大量的污染物質(zhì)，為光催化反應(yīng)提供高濃度的凈化環(huán)境；另一方面，吸附在A(yíng)C

3、F表面上的污染物可被TiO2最終降解為CO2和H2O，不易產(chǎn)生二次污染，又使ACF得到再生。 納米TiO2/ACF光催化劑的制備選用兩種方法——浸漬—提拉法和溶膠—凝膠法。浸漬—提拉法采用P—25納米TiO2作光催化劑，羧甲基纖維素鈉作粘合劑，100℃烘干3h制得；溶膠—凝膠法采用鈦酸丁酯作前軀體，無(wú)水乙醇作溶劑，冰醋酸作催化劑，400℃煅燒2h，一次性完成TiO2的制備和負(fù)載過(guò)程。通過(guò)BET、XRD、SEM等表征手段和選取有無(wú)

4、光照和催化劑負(fù)載量?jī)蓚€(gè)因素，考察兩者與甲苯降解率的關(guān)系，確定最佳光催化劑為溶膠—凝膠法制得的2層鍍膜的納米TiO2/ACF復(fù)合材料，甲苯降解率達(dá)68.97％。 在確定最佳光催化劑的基礎(chǔ)上，選取光照強(qiáng)度、裝填量和污染物初始濃度為影響因素，考察三者與甲苯降解率的關(guān)系，結(jié)果表明，提高光照強(qiáng)度和增加裝填量有利于甲苯光降解率的提高，而在低初始濃度范圍內(nèi)，甲苯的光降解率隨濃度的增加而降低，進(jìn)而設(shè)計(jì)了3因素3水平的正交實(shí)驗(yàn)，確定凈化甲苯的最佳

5、工藝組合為光照強(qiáng)度為15w，裝填量為2片，初始濃度為3.6 mg·m—3。 在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選用Langmuir—Hinshelwood方程進(jìn)一步研究了幾種不同濃度下納米TiO2/ACF光催化降解甲苯動(dòng)力學(xué)方程及光催化凈化甲苯的光催化反應(yīng)方程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，光催化氧化過(guò)程的反應(yīng)速率遵循L—H方程，速率常數(shù)k為0.038 mg·m—3·min-1，吸附平衡常數(shù)K為0.353 m3·mg-1。動(dòng)力學(xué)方程表達(dá)式為：r