TiO2-ACF復(fù)合光催化劑的制備及其降解甲醛的研究.pdf

1、室內(nèi)環(huán)境對(duì)健康的影響是國家城市建設(shè)發(fā)展與環(huán)境工程領(lǐng)域中的重要研究方向。隨著人們對(duì)家居舒適度要求的提高，室內(nèi)裝修率不斷提升，給室內(nèi)環(huán)境帶來極大威脅，室內(nèi)空氣品質(zhì)逐步下降，VOCs污染加劇，甲醛污染尤其嚴(yán)重。TiO2光催化技術(shù)可以有效降解室內(nèi)甲醛，具有安全性、持久性和徹底性等特點(diǎn)。但TiO2自身呈粉末態(tài)，只能將與其接觸的甲醛降解，凈化效率較低，且使用后存在分離回收難等問題。如何克服這些難題，研究一種高效負(fù)載型光催化劑及空氣凈化裝置，已成為光

2、催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　本文首先結(jié)合吸附原理和光催化原理，采用浸漬—提拉法，以活性炭纖維ACF為載體，負(fù)載納米TiO2制成一種復(fù)合光催化劑。其次通過搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、優(yōu)化空氣凈化裝置、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，研究復(fù)合光催化劑對(duì)甲醛的降解效果，確定最佳實(shí)驗(yàn)催化材料；并對(duì)其進(jìn)行X射線衍射（XRD）和掃描電鏡（SEM）表征，分析TiO2形貌結(jié)構(gòu)對(duì)其催化性能的影響。然后通過對(duì)影響因素的研究，設(shè)計(jì)并進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，確定最佳催化條件。最后，在最佳催化條件下

3、進(jìn)行甲醛降解實(shí)驗(yàn)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)凈化器的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。主要研究成果如下：
　?、倥c單一吸附或光催化相比，TiO2/ACF復(fù)合光催化劑利用ACF的吸附性能將甲醛聚集于催化劑表面，協(xié)同降解甲醛，效果較好。綜合ACF吸附能力及負(fù)載時(shí)TiO2用量考慮：3mm厚度的ACF作為試驗(yàn)用活性炭纖維載體最為合適。
　?、谶M(jìn)行單因素分析實(shí)驗(yàn)，對(duì)比TiO2負(fù)載質(zhì)量比為23.29％、45.88%、65.87%、86.34%四組復(fù)合材料的降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果，T

4、iO2與ACF的質(zhì)量比為45.88%的復(fù)合材料凈化效果最佳，120min時(shí)其降解效率可達(dá)90%。
　?、圻M(jìn)行復(fù)合光催化劑的XRD、SEM表征，分析TiO2形貌結(jié)構(gòu)等對(duì)其催化性能的影響，所得結(jié)論與降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，負(fù)載質(zhì)量比為45.88%時(shí)復(fù)合光催化劑性能最好。
　?、苓M(jìn)行多因素正交實(shí)驗(yàn)，以潔凈空氣量為指標(biāo)，分析相關(guān)影響因素，其顯著性排序?yàn)榧兹┏跏紳舛?氣體流動(dòng)速度>紫外光光照強(qiáng)度。在溫度24℃~26℃、相對(duì)濕度50%～7

5、0%環(huán)境下，光催化空氣凈化器的最佳催化條件為：空氣流速1.71m/s、光照強(qiáng)度210lux、甲醛初始濃度1.0mg/m3。
　　⑤在最佳催化條件下，按照《空氣凈化器》GB/T18801-2015折算標(biāo)準(zhǔn)V=30m3，得實(shí)驗(yàn)用空氣凈化裝置的凈化效能η=1.425m3/（W?h），屬于高效級(jí)空氣凈化器。
　　本文通過對(duì)光催化的理論研究，結(jié)合吸附凈化方法，研究制備了一種復(fù)合光催化劑。利用其對(duì)甲醛的凈化實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)合X射線衍射（XR