二氧化钛光催化技术治理室内甲醛的研究
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二氧化钛光催化技术治理室内甲醛的研究
近几年,室内装修的兴起和普及引起了一系列的室内空气污染问题,甲醛作
为室内空气中主要的污染物质,越来越受到人们的关注。
在众多甲醛净化方法中,纳米二氧化钛光催化技术因其自身具有稳定性强、可重复使用等优点,在处理空气污染方面有着环保、节能的优势。
本研究对自制改性纳米二氧化钛粉末和Ag/AgCl/TiO<sub>2</sub>粉末进
行XRD、SEM、TEM表征。
采用自制的反应舱,在反应舱中,用装修板材释放甲醛来模拟新装修的室内环境,分别对改性的纳米二氧化钛粉末和
Ag/AgCl/TiO<sub>2</sub>粉末进行试验,探究浓度、温度、湿度、光源和二氧化钛的量对甲醛降解的影响。
在研究的基础上,制作成了具有美观和空气净化双重功效的净化板,并探究
了粘结剂对甲醛降解的影响、净化板中催化剂的用量模型和催化板的面积模型。
结果如下:（1）自制纳米TiO<sub>2</sub>粉末,XRD数据显示,自制的改性纳米TiO<sub>2</sub>在300℃、350℃、400℃温度煅烧下晶粒尺寸分别为8.7 nm、10.5 nm和15.5 nm;TEM表征结果显示,自制改性纳米二氧化钛粉末的分散性好,没有出现团聚的现象。
用甲醛模拟污染物,通过研究发现,甲醛的初始浓度越高,其降解速率越快,
光催化降解效率随着甲醛浓度的降低而降低;在研究温度和湿度对甲醛降解的影响时发现,25℃是甲醛降解的最佳温度,50%是甲醛降解的最佳湿度;在研究光源
对光催化的影响时发现,采用两个紫外灯时甲醛的降解效率达81%以上;在研究
二氧化钛的用量时发现,在二氧化钛的用量为40 g时甲醛的降解效率达84%以上。
（2）自制Ag/AgCl/TiO<sub>2</sub>粉末用甲醛模拟污染物,XRD数据显示,自制
的改性纳米二氧化钛粉体是一种金红石与锐钛矿的混合晶体类型,由谢乐公式计算出的平均粒径是18.3nm;TEM表征结果显示,自制改性纳米二氧化钛粉末出现团聚,没有完全分散开。
用甲醛模拟污染物,通过研究发现,甲醛的初始浓度越高,其降解速率越快且光催化降解效率随着甲醛浓度的降低而降低;在研究温度和湿度对甲醛降解的影响时发现,25℃是甲醛降解的最佳温度,50%是Ag/AgCl/TiO<sub>2</sub>降解甲醛的最佳湿度;在研究光源对甲醛降解的影响时发现,采用一个紫外灯和两个紫外灯的降解效率差别不大,都能达到90%以上;在研究二氧化钛的用量时发现,在二氧化钛的用量为40 g时甲醛的降解效率达93%以上。
（3）在二氧化钛的应用方面,首先研究了水、纯丙乳液、海藻酸钠三种粘结剂对甲醛降解的影响,试验表明,对于甲醛降解而言,海藻酸钠作为粘结剂的降解率最高,水次之,纯丙乳液作为粘结剂,甲醛的浓度反而随着时间的增加而上升。
对于粘结情况而言,含有纯丙溶液的光触媒催化板的粘结效果最好,没有起皮的现象;含有海藻酸钠的光触媒催化板粘结效果次之,用水喷涂的光触媒催化板粘结效果最差。
除此之外,我们研究出了降解一定量的甲醛,所需二氧化钛量的计算模型y=s×h×（C-C0）/0.0644+和所需净化面积的模犁y=s×h×
（C-C<sub>0</sub>）/2.57839。
在这些模型的基础上,我们还得出改性二氧化钛紫外线光下的计算模型、Ag/AgCl/TiO<sub>2</sub>自然光下的计算模型、Ag/AgCl/TiO<sub>2</sub>紫外光下的计算模型。
本研究以自已设计制作的反应舱为基础,通过温度、湿度、甲醛浓度、光源以及二氧化钛量的研究,分别找出了改性二氧化钛和
Ag/AgCl/TiO<sub>2</sub>光催化降解甲醛的最佳反应条件。
在光催化应用方面,选择出较好的粘结剂并计算出了在任何空间和浓度条件下,要使室内甲醛达标所需的催化剂量计算模型和催化板的面积计算模型。