本文關(guān)鍵詞：風(fēng)道式光催化反應(yīng)器降解VOCs的實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 光催化氧化 室內(nèi)空氣品質(zhì) 反應(yīng)器 VOCs 空調(diào)系統(tǒng)

【摘要】：隨著人們生活水平的不斷提高,加之我國目前正處于購房裝修熱潮,建筑裝修材料的使用導(dǎo)致室內(nèi)產(chǎn)生大量的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs),如甲醛、苯、甲苯等,嚴(yán)重影響室內(nèi)空氣品質(zhì)(IAQ),對人體健康造成危害,甚至有致癌作用,因此對室內(nèi)空氣進(jìn)行凈化處理已迫在眉睫。光催化氧化(PCO)技術(shù)節(jié)能環(huán)保,催化活性高,降解無選擇性,是去除室內(nèi)VOCs的有效手段。目前,PCO技術(shù)的開發(fā)涉及催化劑的改性、反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)和聯(lián)合運(yùn)用多種凈化技術(shù)等領(lǐng)域,這些改進(jìn)在一定程度上提高了反應(yīng)效率,但是市場上缺少利用PCO技術(shù)的凈化器,特別是能夠應(yīng)用于供熱、通風(fēng)及空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)的凈化器以及實(shí)驗(yàn)所需的環(huán)境艙,國內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)并不多。一旦HVAC系統(tǒng)受到污染,污染物可以通過風(fēng)道迅速彌漫整個建筑,所以,將PCO技術(shù)應(yīng)用于HVAC系統(tǒng)顯得十分必要。本文首先介紹了自行設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)多種實(shí)驗(yàn)工況的環(huán)境艙和一種可運(yùn)用于HVAC系統(tǒng)的風(fēng)道式光催化空氣凈化器;其次利用該環(huán)境艙和凈化器搭建實(shí)驗(yàn)平臺,精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究;然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定各影響因素在設(shè)定范圍內(nèi)對甲醛降解性能的影響,用方差分析確定影響因素的顯著性水平及其降解甲醛的最優(yōu)設(shè)計(jì)工況;最后對甲醛、甲苯和苯分別進(jìn)行了單組分和雙組分實(shí)驗(yàn),通過對比分析,確定了污染物共存時相互之間的影響作用,同時對甲苯和苯的反應(yīng)副產(chǎn)物也進(jìn)行了初步分析。本文的主要研究成果如下:(1)對于自行設(shè)計(jì)的風(fēng)道式空氣凈化器,當(dāng)流動速度小于3 m/s時,樣機(jī)內(nèi)的壓降小于60Pa;在等精度實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明風(fēng)道式凈化器的凈化效果為傳統(tǒng)平板式的3.5倍。(2)在本文設(shè)計(jì)的各因素水平變化范圍內(nèi),甲醛的一次通過效率、潔凈空氣量、轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率都隨光照強(qiáng)度的增加而增大;隨著催化劑負(fù)載量的增加,凈化器的四個降解性能指標(biāo)都呈現(xiàn)出微降低趨勢;一次通過效率、潔凈空氣量和轉(zhuǎn)化率都隨流動速度的增加而減小,但反應(yīng)速率的變化不大。(3)選擇潔凈空氣量做為評價指標(biāo),由正交實(shí)驗(yàn)可知,風(fēng)道式凈化器三種影響因素影響作用的大小依次為光照強(qiáng)度、流動速度和催化劑負(fù)載量,其最優(yōu)設(shè)計(jì)工況為A1B3C1,即催化劑的負(fù)載量為0.6mg/cm2,光照強(qiáng)度320lux,流動速度0.9m/s;在這種最優(yōu)設(shè)計(jì)工況下對凈化器進(jìn)行綜合性能評價,確定其屬于A級凈化器,有較好的應(yīng)用前景。(4)風(fēng)道式空氣凈化器對甲醛、甲苯和苯的轉(zhuǎn)化率在反應(yīng)開始后1小時內(nèi)可以達(dá)到55%-69%,凈化性能良好,對比發(fā)現(xiàn)該凈化器對甲苯和苯的降解能力類似,但對甲醛的降解性能更優(yōu)。(5)甲苯和苯無論是作為影響組分還是目標(biāo)組分其影響效果均類似;甲醛作為目標(biāo)組分時,在反應(yīng)開始后的2h內(nèi),甲醛濃度不降反升;甲苯和苯相互之間的影響與甲醛對其影響不同,甲醛的阻礙作用更大。(6)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)甲苯的副產(chǎn)物為苯、苯甲醛和苯甲酸,苯的副產(chǎn)物為苯酚;甲苯和苯的礦化率都會因影響組分的存在而減小,即降解程度減弱,其中甲醛的影響作用更甚。
【關(guān)鍵詞】：光催化氧化 室內(nèi)空氣品質(zhì) 反應(yīng)器 VOCs 空調(diào)系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X51;TU834.8
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 課題研究的背景及意義10-12
• 1.1.1 凈化室內(nèi)空氣VOCs的重要性10-11
• 1.1.2 室內(nèi)VOCs濃度控制方法11-12
• 1.2 光催化降解室內(nèi)VOCS的研究現(xiàn)狀12-19
• 1.2.1 光催化氧化技術(shù)12-13
• 1.2.2 光催化反應(yīng)的影響因素13-18
• 1.2.3 光催化反應(yīng)產(chǎn)物18-19
• 1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線19-21
• 1.3.1 課題主要研究內(nèi)容19-20
• 1.3.2 技術(shù)路線20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 2 光催化空氣凈化裝置的設(shè)計(jì)22-36
• 2.1 光催化氧化技術(shù)的應(yīng)用22-28
• 2.1.1 光催化反應(yīng)機(jī)理22-23
• 2.1.2 光催化材料的特性與制備23-24
• 2.1.3 光催化反應(yīng)器的類型24-28
• 2.2 環(huán)境艙的設(shè)計(jì)28-30
• 2.2.1 環(huán)境艙的設(shè)計(jì)方案28-29
• 2.2.2 環(huán)境艙的使用方法29-30
• 2.3 風(fēng)道式光催化空氣凈化器的設(shè)計(jì)30-34
• 2.3.1 風(fēng)道式空氣凈化器的設(shè)計(jì)方案30-33
• 2.3.2 風(fēng)道式空氣凈化器的優(yōu)點(diǎn)33
• 2.3.3 風(fēng)道式空氣凈化器的工作歷程33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 3 光催化空氣凈化器降解甲醛的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)36-48
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方法36-42
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)36-37
• 3.1.2 光催化劑的選擇與負(fù)載37-39
• 3.1.3 甲醛氣體的制備與檢測39-40
• 3.1.4 實(shí)驗(yàn)步驟及儀器40-42
• 3.2 影響因素實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)42-45
• 3.2.1 光照強(qiáng)度43-44
• 3.2.2 催化劑負(fù)載量44-45
• 3.2.3 流動速度45
• 3.3 正交實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)45-47
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>46
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)工況設(shè)計(jì)46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 4 風(fēng)道式空氣凈化器降解甲醛的實(shí)驗(yàn)研究48-68
• 4.1 測試原理48
• 4.2 性能評價指標(biāo)48-49
• 4.3 反應(yīng)器壓降實(shí)驗(yàn)49
• 4.4 對比實(shí)驗(yàn)49-50
• 4.5 影響因素實(shí)驗(yàn)50-60
• 4.5.1 光照強(qiáng)度51-53
• 4.5.2 催化劑負(fù)載量53-57
• 4.5.3 流動速度57-60
• 4.6 正交實(shí)驗(yàn)60-66
• 4.6.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果60-62
• 4.6.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析62-65
• 4.6.3 最優(yōu)條件性能評價65-66
• 4.7 本章小結(jié)66-68
• 5 多組分VOCS的光催化降解實(shí)驗(yàn)研究68-82
• 5.1 實(shí)驗(yàn)方法68-71
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)步驟與儀器68-70
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)工況設(shè)計(jì)70-71
• 5.2 單組分VOC的光催化降解71-75
• 5.2.1 甲醛降解實(shí)驗(yàn)71-72
• 5.2.2 甲苯降解實(shí)驗(yàn)72-73
• 5.2.3 苯降解實(shí)驗(yàn)73-74
• 5.2.4 降解性能對比分析74-75
• 5.3 兩組分VOCS的光催化降解75-77
• 5.3.1 兩組分VOCs間的相互影響75-77
• 5.3.2 影響組分對目標(biāo)組分降解性能的影響77
• 5.4 甲苯和苯的降解程度77-80
• 5.4.1 副產(chǎn)物種類78-79
• 5.4.2 VOCs的礦化率79-80
• 5.5 本章小結(jié)80-82
• 6 結(jié)論與展望82-84
• 6.1 主要結(jié)論82-83
• 6.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)83
• 6.3 展望83-84
• 致謝84-86
• 參考文獻(xiàn)86-94
• 附錄94
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄94
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果目錄94
• C. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目94

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50736-2012[J];建設(shè)科技;2015年10期

2 陳英;楊偉球;;高職院校室內(nèi)污染檢測與控制課程理實(shí)一體化教學(xué)探討[J];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技;2012年18期

3 徐秋健;王者;莫金漢;張寅平;;熱催化蜂窩降解室內(nèi)VOCs實(shí)驗(yàn)研究[J];工程熱物理學(xué)報;2011年08期

4 肖俊霞;吳賢格;;TiO_2光催化氧化技術(shù)的研究與發(fā)展[J];石油化工;2011年02期

5 沈文浩;龍周;陳小泉;李東勛;;納米TiO_2光催化降解甲醛的影響因素[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年08期

6 丁春生;秦樹林;鄭遺凡;繆佳;付靜;;負(fù)載TiO_2光催化劑的制備表征及其降解效果[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報;2010年03期

7 ;室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及換算[J];中國公共衛(wèi)生;2008年10期

8 齊虹;孫德智;遲國慶;;光催化降解甲醛的影響因素及動力學(xué)研究[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2006年07期

9 閆斌;郭占景;程錦隆;;石家莊市裝修居室空氣質(zhì)量[J];環(huán)境與健康雜志;2006年01期

10 李世杰;張曉杰;鄭雯;;漯河市裝修居室空氣污染狀況調(diào)查[J];環(huán)境與健康雜志;2006年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張寅平;楊瑞;王新軻;莫金漢;羅曉熹;趙榮義;江億;;室內(nèi)空氣揮發(fā)性有機(jī)化學(xué)污染控制研究[A];制冷空調(diào)新技術(shù)進(jìn)展——第三屆制冷空調(diào)新技術(shù)研討會論文集[C];2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 莫金漢;光催化降解室內(nèi)有機(jī)化學(xué)污染物的若干重要機(jī)理問題研究[D];清華大學(xué);2009年

2 李玉華;光催化氧化降解室內(nèi)空氣甲醛性能及數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

3 楊世迎;TiO_2光催化降解有機(jī)污染物的初始步驟機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張一擎;光催化室內(nèi)空氣凈化器綜合性能評價方法研究[D];清華大學(xué);2010年

，

本文編號：1030250