【摘要】： 甲醛是我國(guó)室內(nèi)空氣主要污染物之一,具有污染普遍、污染時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn),長(zhǎng)期接觸會(huì)對(duì)人體健康造成危害。因此室內(nèi)甲醛污染去除研究具有重要意義。光催化氧化法是近年來(lái)室內(nèi)空氣凈化研究的熱點(diǎn)。由于室內(nèi)甲醛濃度水平很低,從氣態(tài)到催化劑表面的傳質(zhì)阻力較大,致使其傳質(zhì)速率較低。此外,現(xiàn)有研究中普遍應(yīng)用鍍膜催化劑反應(yīng)器,光能利用率低。因此,現(xiàn)有光催化反應(yīng)器光催化氧化甲醛的轉(zhuǎn)化率偏低。為更好的將光催化氧化法應(yīng)用于室內(nèi)空氣凈化的實(shí)踐,需要尋找新的反應(yīng)器形式,并研究設(shè)計(jì)高效的光催化氧化空氣凈化器。 基于固定式填充床反應(yīng)器是所有光催化反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化率最高的特點(diǎn),本研究選用固定式填充床反應(yīng)器對(duì)甲醛進(jìn)行光催化降解研究。通過(guò)改變反應(yīng)條件,了解反應(yīng)器入口甲醛濃度、反應(yīng)氣體溫濕度、氣體在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間及氣體氧含量等因素對(duì)甲醛降解效果的影響。自主設(shè)計(jì)光催化空氣凈化器,對(duì)其凈化效能進(jìn)行考察,并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行模擬。此外,應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)軟件對(duì)光催化反應(yīng)器及空氣凈化器內(nèi)空氣流速分布進(jìn)行了模擬。 通過(guò)比較,選取黑燈管為紫外光源,置于反應(yīng)器中心位置,并以玻璃珠作光催化劑載體,填充于反應(yīng)器內(nèi),構(gòu)成本研究光催化反應(yīng)器。通過(guò)計(jì)算模擬該光催化反應(yīng)器內(nèi)空氣流速分布,發(fā)現(xiàn)其軸向流速均勻,但徑向流速,從燈管處至反應(yīng)器器壁處逐漸減少,直至接近零,易造成催化劑的浪費(fèi)。在此基礎(chǔ)上,對(duì)光催化反應(yīng)器進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)新型填充式空氣凈化器。凈化器選取側(cè)面進(jìn)風(fēng),單個(gè)裝置側(cè)壁開(kāi)孔方式采取上寬下細(xì)形式。應(yīng)用風(fēng)速儀對(duì)單個(gè)凈化裝置進(jìn)氣流速測(cè)定結(jié)果表明,空氣在整個(gè)側(cè)面基本以0.05 m/s的速度均勻進(jìn)入凈化裝置�？諝鈨艋鲉蝹�(gè)凈化裝置空氣流速計(jì)算模擬結(jié)果顯示,凈化裝置內(nèi)空氣流速分布均勻。因此催化劑可以得到充分利用。 應(yīng)用固定式填充床反應(yīng)器對(duì)甲醛進(jìn)行光催化降解,發(fā)現(xiàn)接近室內(nèi)甲醛濃度水平時(shí),甲醛光催化降解受反應(yīng)溫濕度影響很小,受濃度影響顯著,并且甲醛濃度5~20 mg/m3時(shí),甲醛光催化反應(yīng)速率適宜用L-H模型描述;而0.6~1.2 mg/m3時(shí),甲醛反應(yīng)速率更適宜用Power-rate law模型表述,說(shuō)明高濃度時(shí)對(duì)甲醛光催化反應(yīng)適用的L-H模型,對(duì)于室內(nèi)濃度水平并不一定適用。計(jì)算出L-H模型表觀反應(yīng)速率常數(shù)k為4.666~9.470 mg/g-hr,甲醛在光催化劑表面的吸附平衡常數(shù)K為0.0098~0.0128 mg-1;Power-rate law模型的常數(shù)k和n分別為0.317~0.452和1.082~1.370。L-H模型的表觀反應(yīng)速率常數(shù)k和Power-rate law模型的常數(shù)k均隨溫度的升高而降低,且兩模型的常數(shù)k與溫度的關(guān)系都基本符合阿侖尼烏斯公式。 應(yīng)用本研究自主設(shè)計(jì)空氣凈化器對(duì)室內(nèi)甲醛進(jìn)行凈化研究,結(jié)果表明:甲醛初始濃度0.727~1.815 mg/m3時(shí),甲醛凈化效率為84.7%~92.0%,凈化過(guò)程中沒(méi)有新的氣態(tài)有機(jī)污染物生成�；趦艋囼�(yàn)結(jié)果得出空氣凈化器甲醛反應(yīng)速率方程,建立有甲醛持續(xù)釋放實(shí)驗(yàn)房間應(yīng)用空氣凈化器室內(nèi)甲醛濃度變化數(shù)學(xué)模型,經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)模擬結(jié)果基本可以反應(yīng)室內(nèi)甲醛濃度變化情況。通過(guò)人造板材使用量與室內(nèi)甲醛濃度關(guān)系方程,應(yīng)用數(shù)學(xué)模型對(duì)空氣凈化器在實(shí)際房間的應(yīng)用進(jìn)行模擬,結(jié)果表明:空氣凈化器的間歇應(yīng)用可以保持室內(nèi)甲醛濃度低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),空氣凈化器應(yīng)用頻率與室內(nèi)人造板材等級(jí)及使用量密切相關(guān)。 本研究基于應(yīng)用固定式填充床光催化反應(yīng)器對(duì)甲醛降解的理論研究,自主設(shè)計(jì)新型填充式空氣凈化器,并對(duì)其凈化效果進(jìn)行模擬,為室內(nèi)空氣甲醛凈化提供了一種高效、實(shí)用的空氣凈化裝置。同時(shí),對(duì)其應(yīng)用提供了指導(dǎo),有助于人們更好的去除室內(nèi)甲醛污染,為人們提供安全的生活環(huán)境。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類(lèi)號(hào)】：X51
【圖文】：

甲醛降解實(shí)驗(yàn)1,2-采樣點(diǎn)；3-污染源及空氣凈化器放置點(diǎn)；4-電風(fēng)扇圖 2-4 實(shí)驗(yàn)房間采樣點(diǎn)及污染源分布Fig. 2-4 Distribution of pollution source and sampling point in the test ro

D1=34 mm D2=50 mm （D1、D2均為外部尺寸）圖 3-1 光催化反應(yīng)器示意圖Fig. 3-1 Schematic of photocatalytic reactor

圖 3-3 光催化反應(yīng)器網(wǎng)格劃分ig. 3-3 Graticule division of the photocatalytic reacc 反應(yīng)器中部c Middle part of the reactor

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蔣貞貞;朱俊任;路媛媛;;納米二氧化鈦光催化涂料降解甲醛的研究進(jìn)展[J];中國(guó)涂料;2009年12期

2 尚靜,朱永法;鎢磷酸堿金屬鹽氣相光催化氧化甲醛的性能研究[J];復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年06期

3 胡將軍,李英柳,彭衛(wèi)華;吸附-光催化氧化凈化甲醛廢氣的試驗(yàn)研究[J];化學(xué)與生物工程;2004年01期

4 吳亞西,陳烈賢;光催化氧化分解空氣揮發(fā)性有機(jī)污染物的研究[J];衛(wèi)生研究;2002年05期

5 柳麗芬;趙世博;楊鳳林;;聚苯胺/TiO_2-SiO_2復(fù)合催化劑去除空氣中甲醛的研究[J];中國(guó)環(huán)境科學(xué);2009年04期

6 王琨,李文樸,歐陽(yáng)紅,姜安璽,趙宏峰,李玉華;室內(nèi)空氣污染及其控制措施的比較研究[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2004年04期

7 劉紅敏,葉曉江,連之偉,李智華;靜態(tài)光催化去除甲醛及其分解產(chǎn)物的研究[J];環(huán)境化學(xué);2004年06期

8 吳啟州;以TiO_2為催化劑催化氧化水中有機(jī)污染物[J];污染防治技術(shù);1995年01期

9 孫平,陳景文,全燮,楊鳳林,薛大明,趙雅芝,陳碩;部分水溶性偶氮染料的光催化降解研究[J];環(huán)境化學(xué);1999年03期

10 黃卓如;光催化氧化有機(jī)污染物研究進(jìn)展[J];蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1999年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 全麗艷;呂功煊;;草酸鹽對(duì)甲醛光催化氧化降解過(guò)程促進(jìn)作用的研究[A];2004年全國(guó)太陽(yáng)能光化學(xué)與光催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

2 楊建軍;李東旭;李慶霖;張治軍;汪漢卿;;甲醛光催化氧化機(jī)理研究[A];2000'全國(guó)光催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2000年

3 劉亞蘭;李堅(jiān);;活性炭纖維負(fù)載納米TiO_2降解室內(nèi)空氣中有機(jī)污染物[A];第二屆中國(guó)林業(yè)學(xué)術(shù)大會(huì)——S11 木材及生物質(zhì)資源高效增值利用與木材安全論文集[C];2009年

4 楊丹鳳;襲著革;張華山;李官師;晁福寰;;用單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)檢測(cè)甲醛的遺傳毒性效應(yīng)[A];新世紀(jì)預(yù)防醫(yī)學(xué)面臨的挑戰(zhàn)——中華預(yù)防醫(yī)學(xué)會(huì)首屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2002年

5 鄧高峰;譚小霞;王宏恩;唐冬芬;;幾種空氣凈化器的凈化效果分析[A];全國(guó)暖通空調(diào)制冷2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

6 唐幸福;李溪;陳建民;李俊華;郝吉明;;氧化錳分子篩低溫去除甲醛的研究[A];第五屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)大會(huì)摘要集[C];2009年

7 王兢;劉麗;紀(jì)敏;;La_(0.8)Sr_(0.2)FeO_3甲醛氣體傳感器研究[A];第六屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（2）[C];2008年

8 曾春娥;彭曉輝;喬琰;牛丹丹;魯志松;楊旭;;甲醛對(duì)雄性幼鼠的生殖毒性[A];中南六省性學(xué)會(huì)第一次學(xué)術(shù)年會(huì)暨湖北省性學(xué)會(huì)第二屆第一次學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

9 褚秀娟;張華;;納米二氧化錳對(duì)甲醛去除效率的影響[A];第八屆功能性紡織品及納米技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

10 姜華;;光催化納米氧化物在甲醛凈化中的運(yùn)用[A];2003年中國(guó)納微粉體制備與技術(shù)應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2003年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 高素英;甲醛危機(jī)考問(wèn)啤酒巨頭[N];中華工商時(shí)報(bào);2005年

2 高揚(yáng);拒絕甲醛上餐桌[N];衛(wèi)生與生活報(bào);2006年

3 吳綿;美國(guó)關(guān)注家具甲醛排放量標(biāo)準(zhǔn)[N];中國(guó)質(zhì)量報(bào);2009年

4 記者 葛素表 沈汝發(fā);國(guó)產(chǎn)啤酒“甲醛門(mén)”風(fēng)波之三問(wèn)[N];新華每日電訊;2005年

5 樊萬(wàn)朝 楊監(jiān)廣;二百戶(hù)家居甲醛檢測(cè)近半超標(biāo)[N];新華日?qǐng)?bào);2004年

6 大漠;甲醛價(jià)格觸底反彈[N];中國(guó)化工報(bào);2007年

7 記者 吳艷榮 董廣順 實(shí)習(xí)生 劉彥欣;“甲醛風(fēng)波”未影響我省啤酒市場(chǎng)[N];河北日?qǐng)?bào);2005年

8 記者 鮑曉倩 陳燕 劉成;95%國(guó)產(chǎn)啤酒含甲醛豪無(wú)根據(jù)[N];經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2005年

9 張憲春 路敦海;青啤宣稱(chēng)：國(guó)內(nèi)大廠皆無(wú)“甲醛啤酒”[N];中華工商時(shí)報(bào);2005年

10 天一證券研究所 張冬云;“甲醛”對(duì)啤酒股影響有限[N];中國(guó)證券報(bào);2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 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

2 解恒參;煤和大港減壓渣油的光催化氧化解聚[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2011年

3 張峰;光催化氧化聯(lián)合工藝處理不同污染物的研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2011年

4 底蘭波;大氣壓介質(zhì)阻擋放電一步制備TiO_2光催化薄膜[D];大連理工大學(xué);2012年

5 楊丹鳳;甲醛/苯單獨(dú)及混配吸入染毒致大鼠多靶點(diǎn)毒性效應(yīng)及機(jī)制研究[D];中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院;2004年

6 丁鵬;氧化鉍系納米粒子對(duì)氣相有機(jī)污染物光催化氧化性質(zhì)研究[D];吉林大學(xué);2005年

7 楊俊;活性染料廢水微波光氧化及其與膜分離耦合深度處理技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué);2010年

8 楊玉花;甲醛吸入染毒致大鼠肺損傷的蛋白質(zhì)組學(xué)研究[D];中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院;2005年

9 張愛(ài)平;TiO_2光催化氧化殺傷人胃腸癌細(xì)胞的研究[D];太原理工大學(xué);2005年

10 楊秋景;摻雜納米TiO_2對(duì)庚烷的光催化氧化作用研究[D];吉林大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李英柳;納米TiO_2負(fù)載于活性炭纖維吸附—光催化氧化室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)氣體甲醛的研究[D];武漢大學(xué);2004年

2 梁斌;光催化凈化室內(nèi)空氣中甲醛的研究[D];南京理工大學(xué);2004年

3 郭小龍;鋅鐿共摻雜TiO_2納米復(fù)合涂料的制備及性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

4 羅潔;光催化氧化法處理有機(jī)廢水的研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2001年

5 李威;納米介孔摻C，N的TiO_2光催化材料的制備及性能研究[D];大連理工大學(xué);2005年

6 曹跟華;光催化氧化法處理染料廢水的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2003年

7 盛文兵;C_（60）改性TiO_2光催化劑的制備及其光催化性能研究[D];湖南師范大學(xué);2004年

8 陳宏秋;負(fù)載型光催化劑的制備及在污水深度處理中的應(yīng)用[D];北京化工大學(xué);2005年

9 黃曉霞;厭氧消化—光催化聯(lián)合法處理工業(yè)酒糟廢水的實(shí)驗(yàn)研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2005年

10 劉彥東;改性納米二氧化鈦降解室內(nèi)主要污染物的研究[D];華北電力大學(xué)（河北）;2010年

本文編號(hào)：2762163