TiO2-ACF光催化氧化室內(nèi)VOCs的實驗研究.pdf

1、室內(nèi)空氣中的污染物VOCs（揮發(fā)性有機化合物）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)的停留時間長，污染范圍廣，對于長期處于室內(nèi)的人們來說，對其健康會造成一定的危害。因此，研究凈化去除室內(nèi)空氣中的污染氣體是具有意義的，在本實驗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，這是因為甲醛在室內(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。
　　本實驗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)境艙來進行降解甲醛。同時，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、氣體流動速度等），了解在閉式循環(huán)實驗系統(tǒng)中，甲醛的初始反應(yīng)濃度、實驗裝置的溫濕度、氣體流動速度及氣體在裝置中的停留時間等因素對甲醛降解效果的影響。同時還借用了 X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、比表面積（BET）等化學(xué)表征手段來認識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。
　　在降解甲醛的實驗過程中還調(diào)整了紫外燈的擺放位置。降解甲醛的實驗中紫外燈作為光源，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驗中發(fā)現(xiàn)光源是否均勻擺放對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，目的是為實驗過程提供不同的氣流風(fēng)速。此外在實驗中，還使

5、用了便攜式氣體測速檢測儀，目的是對進入降解處理段的斷面進氣流速進行測定，分析結(jié)果表明，氣體在整個斷面可以以某一恒定的速度分布均勻的進入凈化降解處理段。綜上，通過多次改進實驗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，氣體進入降解處理段的斷面流速分布均勻，使得光催化劑在實驗研究中可以充分得到利用。
　　在閉式循環(huán)空間艙中對甲醛氣體進行光催化降解的實驗，是將二氧化鈦催化劑負載至活性碳纖維表面的，但是粉體的二氧化鈦在分散

6、液中易團聚，在載體表面附著能力較差，難以均勻的負載到活性碳纖維上，光催化劑催化降解甲醛時，二氧化鈦容易脫落而影響其催化降解的應(yīng)用。基于上述原因，在自制復(fù)合光催化材料體時選擇加入無機粘結(jié)劑的方法，以便二氧化鈦更好的固載于活性碳纖維體上，此外無機粘結(jié)劑在使用過程中不會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)合光催化材料體對甲醛進行降解與凈化的實驗分析結(jié)果顯示甲醛的降解凈化效率在不同的條件下都

7、可以達到74％以上，但是在降解凈化過程中是否有新的氣態(tài)有機中間產(chǎn)物產(chǎn)生，還不確定。此外，在空間艙中進行的甲醛降解實驗是在一定的時間內(nèi)流體持續(xù)流動的動態(tài)情況下發(fā)生的。
　　本實驗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)計實驗閉式循環(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，為研究凈