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％的時間是在室內(nèi)環(huán)境中度過的。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。由于近年來生活水平的提高，人們對室內(nèi)裝修和室內(nèi)密閉性的要求越來越高，導致了以揮發(fā)性有機物（Volatile Organic Compounds，VOCs）為主要污染物的室內(nèi)空氣污染問題（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等無機小分子成為研究熱點。 本文以室內(nèi)環(huán)境的典型VOCs污染物——芳香烴甲苯作評價氣，以甲苯降解率為評價指標，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)，為光催化反應提供高濃度的凈化環(huán)境；另一方面，吸附在AC

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的制備和負載過程。通過BET、XRD、SEM等表征手段和選取有無

4、光照和催化劑負載量兩個因素，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復合材料，甲苯降解率達68.97％。 在確定最佳光催化劑的基礎上，選取光照強度、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，進而設計了3因素3水平的正交實驗，確定凈化甲苯的最佳

5、工藝組合為光照強度為15w，裝填量為2片，初始濃度為3.6 mg·m—3。 在實驗的基礎上，選用Langmuir—Hinshelwood方程進一步研究了幾種不同濃度下納米TiO2/ACF光催化降解甲苯動力學方程及光催化凈化甲苯的光催化反應方程。實驗結(jié)果符合一級反應動力學方程，光催化氧化過程的反應速率遵循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。動力學方程表達式為：r