【摘要】：上世紀(jì)90年代以來，我國新建建筑大量涌現(xiàn)，建筑裝修裝飾和家具散發(fā)的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）引起的室內(nèi)空氣污染危害人們身體健康和生活質(zhì)量，成為了百姓擔(dān)心、領(lǐng)導(dǎo)關(guān)心和媒體關(guān)注的社會(huì)問題，如何有效控制室內(nèi)VOC污染也隨之成為了我國室內(nèi)空氣領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。采用凈化材料去除室內(nèi)空氣中的VOC是解決這一問題的重要途徑，其中吸附和熱催化被認(rèn)為是較為可靠和安全的凈化方式，已在或?qū)⒃谑覂?nèi)空氣VOC凈化中獲得廣泛應(yīng)用。但在吸附材料的選擇、性能設(shè)計(jì)和熱催化反應(yīng)機(jī)理等方面還存在一些關(guān)鍵機(jī)理問題沒有解決，為此，本論文開展了相關(guān)研究，主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)如下： 針對(duì)現(xiàn)有凈化材料及產(chǎn)品去除VOC性能評(píng)價(jià)指標(biāo)難以評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)實(shí)際空氣凈化過程（非穩(wěn)態(tài)過程）中給定時(shí)間內(nèi)凈化能力的不足，提出了新評(píng)價(jià)參數(shù)：等效潔凈空氣體積Va,c以及無量綱潔凈空氣體積Va,c*。利用這些參數(shù)，可解決傳統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)在比較不同凈化方式（如吸附和催化）去除VOC性能時(shí)存在的問題。通過建立數(shù)理模型及無量綱分析，導(dǎo)出了吸附材料的Va,c*與時(shí)間、材料擴(kuò)散系數(shù)D、分配系數(shù)K和外對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)hm等影響因素間的無量綱關(guān)系，克服了采用傳統(tǒng)指標(biāo)如飽和吸附量等難以預(yù)測(cè)和比較給定時(shí)間內(nèi)不同吸附材料及器件凈化性能的困難。 提出了一種預(yù)測(cè)吸附材料無量綱潔凈空氣體積Va,c*的實(shí)驗(yàn)方法：通過在特定穿透實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定吸附材料吸附低濃度VOC的D、K等參數(shù)，預(yù)測(cè)實(shí)際應(yīng)用條件下的Va,c*，可用于實(shí)際應(yīng)用條件下吸附材料的選擇、模塊設(shè)計(jì)以及凈化壽命預(yù)測(cè)。 通過實(shí)驗(yàn)，，發(fā)現(xiàn)熱催化材料降解甲醛過程符合雙分子L-H方程，并詮釋了其動(dòng)力學(xué)機(jī)理，即速率控制步驟為吸附態(tài)甲醛與材料表面活性氧分子發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，測(cè)定了反應(yīng)速率方程中的相關(guān)參數(shù)及其隨溫度的變化關(guān)系，得到了熱催化材料降解甲醛的表觀反應(yīng)活化能，以此闡明了此反應(yīng)可在室溫下進(jìn)行的機(jī)理，可指導(dǎo)熱催化空氣凈化器的凈化性能設(shè)計(jì)。 提出了使用凈化材料控制室內(nèi)VOC濃度的若干應(yīng)用策略。提出了不同使用模式下凈化方式的選擇和設(shè)計(jì)方法；建立了顆粒型吸附材料控制污染源散發(fā)的數(shù)理模型，得到了模型的解析解，導(dǎo)出了確定吸附材料壽命的無量綱關(guān)系式。 上述工作為去除室內(nèi)VOC凈化材料的應(yīng)用提供了性能評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)的科學(xué)依據(jù)和方法參考。
【圖文】：

IC）根據(jù)吸附等溫線的形狀將它們分為 5 種類型，如圖 1.2 所示。附等溫線最為常見，適用于一般的微孔吸附和化學(xué)吸附。I 型等溫線在壓力較高時(shí)具有一個(gè)較大范圍的平臺(tái)段，在此范圍內(nèi)吸附量隨壓慢，一般可將此時(shí)的測(cè)得的吸附量近似作為吸附材料的飽和吸附量以飽和吸附量為評(píng)價(jià)依據(jù)，對(duì)多種吸附材料進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)[39-42]。表分吸附材料對(duì)甲苯和苯的飽和吸附量。

圖 1.3 ASHRAE 吸附材料測(cè)試系統(tǒng)及吸附填充柱VanOsdell 等人進(jìn)行了甲苯在 25 克顆�；钚蕴可系拇┩笇�(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)口甲苯濃度從 72ppm 降為 0.44ppm 時(shí)，需要的穿透時(shí)間（Cout/Cin=10%）從 11.8 小時(shí)增加[57]
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：X51

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2708926