acf-tio2光催化氧化降解甲醛探究

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1、ACF/TiO2光催化氧化降解甲醛探究摘要：甲醛是一种最常见的室内污染物，严重影响人体的健康。ACF/TiO2是一种有效的光催化氧化降解甲醛的方法。本文探讨ACF/TiO2在不同光源强度、不同的负载量对降解甲醛产生的影响。在此基础上调整活性炭纤维负载纳米TiO2以得到最佳的配比量。结果表明分别在8w、14w波长为254nm的紫光灯照射下，光源越强甲醛的处理效果越好。活性炭纤维负载不同量的纳米TiO2，在甲醛初始浓度为1mg/m³，光源为14w波长为254nm紫光灯，活性炭纤维负载纳米TiO2

2、量为2.09g时，光催化效果最好，甲醛的降解率为93%。关键词：光催化氧化，甲醛，纳米TiO2中图分类号：X131文献标识码：A文章编号：近年来，随着生活水平的不断提高，人们对室内的舒适性、美观性也不断的提高，大量新型的装饰材料、涂料用于提高室内的舒适性和美观性，由于室内的装饰和涂料产品的质量良莠不齐，存在着产生室内污染物的隐患，甲醛是室内空气中的主要污染物之一，有研究表明人们在室内的时间大概占到全天的80％—92%[1]，长时间停留在有甲醛的房间内可以引起头痛、呼吸道水肿，孕妇长期吸入可能导致新生婴

3、儿畸形。1995年甲醛被国际癌症研究机构(IARC)确定为可疑致癌物[2]。6FujishimaA等[3]提出光催化理论之后,光催化技术在室内空气净化方面被广泛应用[4-6]，纳米TiO2由于催化活性高、氧化能力强、不易溶解、稳定性好以及价廉无毒等优势而被公认是最具有开发前途和应用潜力的环保型光催化材料,有研究表明光催化氧化可以将大部分有机污染物氧化为CO2和H2O[7]，但纳米TiO2粉体在降解气态有机物时存在着回收困难，处理低浓度污染物速度较慢。活性碳纤维(ACF)具有丰富的孔结构优良的吸附特性，

4、利用活性碳的吸附性使污染物形成局部高浓度,再通过二氧化钛的光降解作用处理气态污染物[8]。一、实验部分1.1试剂及仪器设备主要试剂：纳米二氧化钛（TiO2）（DeggusaP-25纳米粉末,北京安特普纳科贸有限公司,粒径为21nm,比表面积为50±15m2/g)、甲醛(HCOH)（分析纯）硅酸钠（Na2SiO3）（分析纯）。主要仪器设备及材料：磁力加热搅拌器(上海司乐85-2)，电热恒温干燥箱（DHG-9140A型），甲醛分析仪（4160-2美国interscan），电子天平（FA1004N上海精密科

5、学仪器有限公司）温湿度计(ETH529,深圳明高五金制品有限公司)，紫外灯管（8w、14w波长254nm），10W小风扇，气泵，活性炭纤维（ACF，比表面积1150/g,沈阳宇恒碳纤维有限公司）。61.2光催化反应装置及实验流程反应装置：自制模拟小室（80×40×30cm），内置反应器（8×8×60cm），模拟小室及内置反应器均采用透明有机玻璃制成，小室壁上留有检测口，加湿孔，滴液孔及导线引入口，小室顶盖四周用20个螺钉固定，再用透明胶带密封，壁面外贴铝箔纸遮挡紫外线，反应器内放置紫光灯管，用支架固定

6、，活性炭纤维铺设在紫光灯下面反应流程：甲醛由模拟小室顶盖小孔滴入模拟小室内的托盘上，打开小风扇使甲醛液体充分扩散，测量甲醛初始浓度，打开紫光灯和气泵使室内气体流经反应器，每30min测量一次甲醛浓度，每组数据测3次取平均值。1.3活性炭纤维负载纳米TiO2将一定量的纳米TiO2粉体和硅酸钠（约为纳米TiO2量的十分之一）加入去离子水中，经磁力器搅拌12h,形成一定浓度的稳定悬浊液。将活性炭纤维经去离子水清洗然后放入烘箱中烘干,反复3次，以除去表面的杂质及细小纤维。将活性炭纤维在TiO2悬浊液中浸渍、提

7、拉,反复几次,然后放入烘箱内经160℃烘干2小时,称重确定TiO2负载量。二、实验结果与分析2.1不同光原照射对甲醛的降解效率的影响6不同光原照射对甲醛的降解效率的影响如图1所示。实验条件：甲醛浓度1mg/m³，气体流量Q=10L/min，反应温度控制为20℃，相对湿度为45％左右，ACF为19.8g，负载量约为2.09g。在无紫光灯照射情况下和分别在8w（波长254nm）紫光灯、14w（波长254nm）紫光灯照射下进行试验。图1不同光原照对甲醛的降解效率的影响从图中可以看出，在有紫光灯照射

8、下的处理率明显好于没有无紫光灯时的处理率。14w紫光灯的处理效果好于8w紫光灯的处理效果，说明光源强度越强光催化效果越好。分析，反应初期的净化效率较快，这主要是因为活性炭纤维具有优异的吸附性能所致，活性炭纤维吸附甲醛，形成局部具有较高浓度污染物，加快了光催化的降解效率。无紫光灯照射时120min后甲醛的降解率基本没有变化，说明此时活性炭纤维对甲醛已达到吸附平衡。当在有紫光灯照射的情况下，甲醛的降解效果明显提高，说明在紫外灯的照射下确实发生了光催化氧化反应