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近几年来,室内甲醛污染的问题日益引起了人们广泛重视和关注。与现有的控制室内甲醛污染的方法相比,涂覆光催化活性涂料因能彻底的去除甲醛且无二次污染而成为最实用最有潜力的甲醛控制技术。纳米TiO2因具有氧化能力强、化学性能稳定、能耗低、无毒等突出优点而被广泛地用于光催化净化室内空气,是目前光催化领域中最活跃的方向之一。但是由于光催化活性涂料中光催化剂TiO2易被有机组分包覆,且只能被紫外光激发,限制了其在室内的应用。因此,本课题通过使用可见光响应的稀土复合的TiO2光催化剂和减少涂料中有机组分制备了光催化涂膜材料,使其可用于对室内甲醛气体的治理。
本实验通过不同的光催化活性涂料制备工艺,制备了具有可见光响应的光催化内墙涂膜材料,选取甲醛气体为目标污染物进行降解研究,确定了最佳制备工艺,并重点研究了各影响因素对甲醛降解的影响效果,研究的主要内容和研究结果如下:
(1)通过对CeO2/TiO2复合粉体水悬浮液的Zeta电位、红外光谱等分析,可以得到如下结论:
对光催化剂水悬浮液的Zeta电位和红外光谱图的分析表明,分散剂和硅溶胶的加入,都有能提高光催化剂水悬浮液的稳定性,且分散剂的最佳量为0.75%。
(2)通过不同的制备方法制备了三种光催化内墙涂膜材料,利用自制的光催化反应装置,在普通日光灯光下对甲醛进行光催化降解试验,确定较为实用的制备工艺,并用显微镜观察了光催化内墙涂膜材料表面形貌;研究了其对甲醛降解的反应动力学。
通过对不同工艺所制的样品降解甲醛的实验,确定了制备工艺三为最佳制备方法;对光催化涂膜材料降解甲醛气体的反应进行了反应动力学的研究,实验结果证明,ln(C0/CA)与t呈现很好的线性关系,其表面的光催化降解反应可用Langmuir-Hinshelwood的动力学模型来描述,甲醛的降解反应过程基本符合一级动力学。
(3)研究了影响光催化内墙涂膜材料对甲醛气体的降解的各个因素,如光照时间、基材、甲醛初始浓度、湿度、涂覆量等。
通过分析实验结果,得到了光催化涂膜材料降解甲醛的最佳试验参数:涂覆量为21.5g/m2,相对湿度为60%,甲醛初始浓度为1.3ppm。