本文關鍵詞：風道式光催化反應器降解VOCs的實驗研究

  更多相關文章： 光催化氧化 室內(nèi)空氣品質(zhì) 反應器 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致室內(nèi)產(chǎn)生大量的揮發(fā)性有機化合物(VOCs),如甲醛、苯、甲苯等,嚴重影響室內(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)空氣進行凈化處理已迫在眉睫。光催化氧化(PCO)技術節(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技術的開發(fā)涉及催化劑的改性、反應器的優(yōu)化設計和聯(lián)合運用多種凈化技術等領域,這些改進在一定程度上提高了反應效率,但是市場上缺少利用PCO技術的凈化器,特別是能夠應用于供熱、通風及空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)的凈化器以及實驗所需的環(huán)境艙,國內(nèi)外相關研究文獻并不多。一旦HVAC系統(tǒng)受到污染,污染物可以通過風道迅速彌漫整個建筑,所以,將PCO技術應用于HVAC系統(tǒng)顯得十分必要。本文首先介紹了自行設計可以實現(xiàn)多種實驗工況的環(huán)境艙和一種可運用于HVAC系統(tǒng)的風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驗平臺,精心設計實驗方案,并進行了實驗研究;然后根據(jù)實驗結(jié)果確定各影響因素在設定范圍內(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)設計工況;最后對甲醛、甲苯和苯分別進行了單組分和雙組分實驗,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副產(chǎn)物也進行了初步分析。本文的主要研究成果如下:(1)對于自行設計的風道式空氣凈化器,當流動速度小于3 m/s時,樣機內(nèi)的壓降小于60Pa;在等精度實驗條件下進行對比實驗,結(jié)果表明風道式凈化器的凈化效果為傳統(tǒng)平板式的3.5倍。(2)在本文設計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)化率和反應速率都隨光照強度的增加而增大;隨著催化劑負載量的增加,凈化器的四個降解性能指標都呈現(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,但反應速率的變化不大。(3)選擇潔凈空氣量做為評價指標,由正交實驗可知,風道式凈化器三種影響因素影響作用的大小依次為光照強度、流動速度和催化劑負載量,其最優(yōu)設計工況為A1B3C1,即催化劑的負載量為0.6mg/cm2,光照強度320lux,流動速度0.9m/s;在這種最優(yōu)設計工況下對凈化器進行綜合性能評價,確定其屬于A級凈化器,有較好的應用前景。(4)風道式空氣凈化器對甲醛、甲苯和苯的轉(zhuǎn)化率在反應開始后1小時內(nèi)可以達到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組分其影響效果均類似;甲醛作為目標組分時,在反應開始后的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)實驗發(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。
【關鍵詞】：光催化氧化 室內(nèi)空氣品質(zhì) 反應器 VOCs 空調(diào)系統(tǒng)
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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12-13
• 1.2.2 光催化反應的影響因素13-18
• 1.2.3 光催化反應產(chǎn)物18-19
• 1.3 研究內(nèi)容與技術路線19-21
• 1.3.1 課題主要研究內(nèi)容19-20
• 1.3.2 技術路線20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 2 光催化空氣凈化裝置的設計22-36
• 2.1 光催化氧化技術的應用22-28
• 2.1.1 光催化反應機理22-23
• 2.1.2 光催化材料的特性與制備23-24
• 2.1.3 光催化反應器的類型24-28
• 2.2 環(huán)境艙的設計28-30
• 2.2.1 環(huán)境艙的設計方案28-29
• 2.2.2 環(huán)境艙的使用方法29-30
• 2.3 風道式光催化空氣凈化器的設計30-34
• 2.3.1 風道式空氣凈化器的設計方案30-33
• 2.3.2 風道式空氣凈化器的優(yōu)點33
• 2.3.3 風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驗方案設計36-48
• 3.1 實驗方法36-42
• 3.1.1 實驗系統(tǒng)36-37
• 3.1.2 光催化劑的選擇與負載37-39
• 3.1.3 甲醛氣體的制備與檢測39-40
• 3.1.4 實驗步驟及儀器40-42
• 3.2 影響因素實驗方案設計42-45
• 3.2.1 光照強度43-44
• 3.2.2 催化劑負載量44-45
• 3.2.3 流動速度45
• 3.3 正交實驗方案設計45-47
• 3.3.1 實驗目的46
• 3.3.2 實驗工況設計46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 4 風道式空氣凈化器降解甲醛的實驗研究48-68
• 4.1 測試原理48
• 4.2 性能評價指標48-49
• 4.3 反應器壓降實驗49
• 4.4 對比實驗49-50
• 4.5 影響因素實驗50-60
• 4.5.1 光照強度51-53
• 4.5.2 催化劑負載量53-57
• 4.5.3 流動速度57-60
• 4.6 正交實驗60-66
• 4.6.1 實驗結(jié)果60-62
• 4.6.2 實驗數(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的光催化降解實驗研究68-82
• 5.1 實驗方法68-71
• 5.1.1 實驗步驟與儀器68-70
• 5.1.2 實驗工況設計70-71
• 5.2 單組分VOC的光催化降解71-75
• 5.2.1 甲醛降解實驗71-72
• 5.2.2 甲苯降解實驗72-73
• 5.2.3 苯降解實驗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83
• 6.3 展望83-84
• 致謝84-86
• 參考文獻86-94
• 附錄94
• A. 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文目錄94
• B. 作者在攻讀碩士學位期間取得的科研成果目錄94
• C. 作者在攻讀碩士學位期間參加的科研項目94

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范GB50736-2012[J];建設科技;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一體化教學探討[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實驗研究[J];工程熱物理學報;2011年08期

4 肖俊霞;吳賢格;;TiO_2光催化氧化技術的研究與發(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];華南理工大學學報(自然科學版);2010年08期

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

7 ;室內(nèi)空氣質(zhì)量標準及換算[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研究[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;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)性有機化學污染控制研究[A];制冷空調(diào)新技術進展——第三屆制冷空調(diào)新技術研討會論文集[C];2005年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 莫金漢;光催化降解室內(nèi)有機化學污染物的若干重要機理問題研究[D];清華大學;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;2007年

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

中國碩士學位論文全文數(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;2010年

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本文編號：1030250