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光催化成膜技术是光催化技术大规模实用化的前提。本文以制备牢固性强、光催化效率高的催化剂膜为目标,分析研究了光催化反应影响因素、催化剂成膜载体、负载方法、催化剂膜的性能及对室内低浓度甲醛的降解,得出一系列具有工程应用价值的结论。
本文在前人工作的基础上对原有实验台进行改进,使其气密性更好,污染气体混合更均匀,并通过以玻璃为载体制得的催化剂膜降解甲醛,分析了外部实验条件:气体流速、反应湿度、反应温度、氧气含量对光催化反应的影响,从而确定这些因素在实验系统中的最佳值,为催化剂膜提供一个统一且稳定的测试环境。
分析了催化剂载体的选择原则、催化剂膜的结构和负载方法,并以玻璃类和活性炭类为载体,利用浸渍涂膜法选择不同的成膜结构进行催化剂涂膜研究,并通过降解甲醛确定了以活性炭为载体制备的催化剂膜使光催化技术实用化的方向。
对以活性炭网和活性炭颗粒为载体的催化剂膜的性能进行了研究,结果发现,催化剂负载量存在一最佳值,催化剂负载牢固,使用寿命长,并且以活性炭网为载体的催化剂膜光催化降解甲醛的效率高于以活性炭颗粒为载体的催化剂膜。
对以活性炭网为载体的光催化反应动力学进行了分析,结果发现,在高浓度条件下,当流速较小时,光催化反应过程为传质控制过程,反应速率和降解率随流速的增加而增加,随着流速的逐渐增大,光催化反应由传质控制过程转变为光催化控制过程,反应速率不随流速变化,降解率随流速的增加而减小;在低浓度条件下,光催化降解甲醛的反应控制过程及反应速率与高浓度条件下的结果一致,而降解率与高浓度条件下不同,它受污染物驻留时间控制,随着流速的增加,驻留时间的减小,降解率逐渐减小。
用以活性炭网载体制备的催化剂膜降解室内低浓度甲醛,降解效果完全能够达到国家规定的室内甲醛浓度标准。