【正文】 , 則得出下式： **,q C q C????? ? ? ?**BBC C C C C C? ? ? ? ?即 1 1 1G v G v S vK a k a k a???11S v G v S vK a k a k a???式中 , β —— 等溫吸附平衡曲線(xiàn)的平均斜率 。因此 ,控制分子污染是對(duì)通風(fēng)空調(diào)技術(shù)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在同樣的比表面積時(shí)，活性炭纖維比粒狀活性炭對(duì)吸附的能力更高，而吸附低濃度的吸附質(zhì)時(shí)也更有效。 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 光催化凈化是基于光催化劑在紫外線(xiàn)照射下具有氧化還原能力而凈化污染物的。 由于光催化氧化分解揮發(fā)性有機(jī)物，可以利用空氣中的 O2作氧化劑，而反應(yīng)能在常溫常壓下進(jìn)行，在分解有機(jī)物的同時(shí)還能殺菌除臭，所以特別適合于室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物的凈化。 :(右圖示 ) 根據(jù)半導(dǎo)體粒子特性，超細(xì)半導(dǎo)體粒子所含有的能帶結(jié)構(gòu)，通常是由一充滿(mǎn)電子 (h+)的低能價(jià)帶和一個(gè)空的高能導(dǎo)帶 (e)構(gòu)成。從而使 VOC完全無(wú) 機(jī)化，達(dá)到消除 VOC之目的，同時(shí)也 起到了除臭作用。 兩過(guò)程包括下列 7個(gè)步驟： ①反應(yīng)物從氣流中通過(guò)層流邊界層向催化劑外表面擴(kuò)散； ②反應(yīng)物從催化劑外表面通過(guò)微孔向催化劑內(nèi)表面擴(kuò)散； ③反應(yīng)物被催化劑表面化學(xué)吸附； ④反應(yīng)物在催化劑表面上發(fā)生氧化還原反應(yīng)； ⑤反應(yīng)產(chǎn)物脫附離開(kāi)催化劑表面； ⑥反應(yīng)產(chǎn)物從催化劑內(nèi)表面向外表面擴(kuò)散； ⑦反應(yīng)產(chǎn)物從催化劑外表面擴(kuò)散到主氣流中 。 t ——反應(yīng)時(shí)間 ,ns； “” ——濃度衰減。 主要采用的方法有共混紡絲法、靜電紡絲法、接枝法和后整理法。 ② 抗靜電 抗靜電最好的方法就是屏蔽。 ⑤ 清除室內(nèi)有機(jī)物污染物 TiO2性能最佳，能被陽(yáng)光和日光燈中紫外線(xiàn)激勵(lì)，不需特殊的光源，可以徹底分解所有的有機(jī)物，并降解為無(wú)害的二氧化碳和水。 對(duì)于光催化反應(yīng)過(guò)程，反應(yīng)速率取決于局部體積能量吸收速率（ LBREA），而 LBREA取決于反應(yīng)器內(nèi)輻射能分布，因此確定反應(yīng)器內(nèi)輻射能分布是建立光催化反應(yīng)器模擬所必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。 四種型式，即環(huán)管狀反應(yīng)器、填充式反應(yīng)器、平板式反應(yīng)器和箱式反應(yīng)器，如下圖所示： （ Ⅰ ）環(huán)管狀反應(yīng)器 （ Ⅱ ）填充式反應(yīng)器 （ Ⅲ ） 平板式反應(yīng)器 （ Ⅳ ）箱式反應(yīng)器 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) A：氣體流量的影響 流量改變，催化劑表面的流速也隨之改變，催化劑固定化后存在傳質(zhì)的影響。 影響光催化凈化的主要因素 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) B： TiO2用量的影響 其他條件同上，控制流量為 L/min，改變催化劑用量。但粒子之間的遮蔽作用以及系統(tǒng)的紫外光光強(qiáng)是一定的，當(dāng)催化劑用量達(dá)到一定值時(shí)，光催化活性提高緩慢，凈化效率上升緩慢。 H2O的抑制或促進(jìn)效應(yīng)可歸因于反應(yīng)物與水蒸氣之間在光催化劑表面的競(jìng)爭(zhēng)吸附能力。另外， pH值的大小對(duì)分散劑的分散性能有較大的影響。目前常用的惰性載體有： Al2O SiO玻璃纖維、光導(dǎo)纖維、活性炭等。一般認(rèn)為銳鈦礦型活性較高。 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) B：粒徑的影響 ① 納米半導(dǎo)體粒子所具有的量子尺寸效應(yīng)使其導(dǎo)帶和價(jià)帶能級(jí)變成分立的能級(jí)，能隙變寬，導(dǎo)帶電位變得更負(fù)，價(jià)帶電位變得更正。 ③ 對(duì)于所有的催化劑，超微粒子化將使表面積增大，從而使催化劑活性增大，吸附位增加。 D：焙燒條件 通常情況下，提高焙燒溫度會(huì)導(dǎo)致光催化活性降低。 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 12 ??gm 1??gueqT/℃ 氣氛 比表面積 / 表面 OH－ 的密度 / 未經(jīng)處理 333 600 Ar 106 700 Ar 67 800 Ar 43 900 Ar 17 1000 Ar 6 1000 O2 13 表 55 TiO2熱處理之后的表面性能 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 光催化在空氣凈化中的應(yīng)用研究 (1)納米光催化技術(shù)在空氣凈化中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn) 目前 ,納米光催化技術(shù)越來(lái)越受到重視 ,該技術(shù)在凈化室內(nèi)空氣污染物方面有很多其他方法所不具備的優(yōu)勢(shì) : ① 廣譜性 。 ③ 消毒滅菌 。 ③ 潔凈燈 :將光催化劑直接復(fù)合到燈的外壁制成各種燈具 。 光催化 (光觸媒 )凈化方法 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 光催化和其他方法的綜合作用 (1)光催化與吸附方法聯(lián)用 : 采用這種綜合方法處理?yè)]發(fā)性有機(jī)物 (VOCs),可利用活性炭的吸附能力使 VOCs匯集到一特定空間 ,再利用光催化技術(shù)降解 。 這種聯(lián)合作用可以減少臭氧用量 ,可以增加羥基自由基的產(chǎn)生量 ,從而提高光催化效率 。 利用等離子體凈化氣態(tài)污染物自 20世紀(jì) 70年代開(kāi)始研究以來(lái) ， 顯示出了獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和良好的發(fā)展前景 。 (1)定義 :等離子體是一種非常特殊的導(dǎo)電氣態(tài)物質(zhì) ,又被稱(chēng)為除了氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)之外的第四種物質(zhì)狀態(tài) ,是電子、離子、原子、分子或自由基等粒子組成的集合體。 ①熱平衡等離子體 。 制備方法 :電子束輻射法、氣體放電法。O等 )可與污染物進(jìn)行反應(yīng) ,使之氧化去除 。② 介質(zhì)阻擋放電 。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 非平衡等離子體凈化 非平衡等離子體空氣凈化機(jī)理 非平衡等離子體空氣凈化機(jī)理涉及到三個(gè)同時(shí)發(fā)生的三個(gè)過(guò)程 : (1)預(yù)荷電集塵 。 其處理過(guò)程分 3個(gè)階段 : ① e + M(氣體分子 )→M － 。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 非平衡等離子體凈化 (2)催化凈化原理 : 催化凈化機(jī)理包括 2方面 : ① 在產(chǎn)生等離子體的過(guò)程中 ,高頻放電產(chǎn)生的瞬時(shí)高能量 ,打開(kāi)某些有害氣體分子的化學(xué)鍵 ,使其分解成單質(zhì)原子或無(wú)害分子 。O等自由基和氧化性極強(qiáng)的 O3,它們與有害氣體分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成無(wú)害產(chǎn)物 。 高濃度的負(fù)離子同空氣中的有毒化學(xué)物質(zhì)和病菌懸浮顆粒物相碰撞使其帶負(fù)電 。 調(diào)節(jié)空氣中的離子平衡 ,使負(fù)離子濃度保持在適當(dāng)?shù)乃?,這對(duì)改善空氣品質(zhì)有著重要的意義 。 ① 空腔式反應(yīng)器 根據(jù)空腔式反應(yīng)器中的電極的結(jié)構(gòu)形式 ,分為 ① 線(xiàn) 筒式 ,② 線(xiàn) 板式 ,如圖 。 當(dāng)對(duì)反應(yīng)器施 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 非平衡等離子體凈化 圖 空腔式等離子體反應(yīng)器 加高脈沖或交變電壓時(shí) ,顆粒會(huì)被部分極化 ,在顆粒與顆粒的接觸點(diǎn)附近將形成強(qiáng)電場(chǎng) ,導(dǎo)致該處附近的氣體發(fā)生局部放電而形成非平衡等離子體空間 ,當(dāng)被處理氣體通過(guò)相對(duì)較窄的等離子體區(qū)時(shí)很容易被氧化降解 。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 非平衡等離子體凈化 影響 非平衡等離子體凈化主要因素 研究表明 ,影響脈沖電暈放電技術(shù)凈化效率的因素主要有脈沖電源電參數(shù) 、 脈沖電源與反應(yīng)器的匹配 、 電暈電極的形狀及材料 、 脈沖極性 、 空氣濕度 、 電場(chǎng)強(qiáng)度 、 氣體流速 、 初始濃度 、 停留時(shí)間等 。 ④ 凈化效率隨脈沖上升時(shí)間的增大而降低 。 但是各種電源電參數(shù)的變化是相互制約的 ,并且各種電源電參數(shù)對(duì)凈化效率的影響程度大小不一 。② 當(dāng)脈沖電壓峰值升高時(shí) ,不同電暈極結(jié)構(gòu)的凈化甲苯效率逐漸接近 ,說(shuō)明此時(shí)電暈極的形狀對(duì)反應(yīng)器的影響減小 。② 而在直徑較大的反應(yīng)器中則一直呈上升趨勢(shì) 。反應(yīng)器直徑太大時(shí) ,不僅甲苯的凈化效率偏低 ,且所需使用的峰值電壓過(guò)高 ,對(duì)電源及運(yùn)行的安全性提出了較高的要求 。 從玻璃管與陶瓷管反應(yīng)器的比較可以看出 ,對(duì)甲苯的凈化效果卻不如用陶瓷管好 。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 非平衡等離子體凈化 (4)反應(yīng)器長(zhǎng)度的影響 當(dāng)氣體流量一定時(shí) ,考察反應(yīng)器長(zhǎng)度對(duì)凈化甲苯效率的影響 ,如圖 。 隨著電暈極間距的縮小 ,甲苯的凈化效率隨之上升 。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 非平衡等離子體凈化 電暈線(xiàn)間距 /mm 電暈線(xiàn) /根 電壓峰值 /kv 凈化甲苯效率 /% 10 13 42 20 7 42 40 4 42 60 3 42 表 線(xiàn) 板式反應(yīng)器的電暈線(xiàn)間距對(duì)凈化甲苯效率的影響 (6)放電間隙的影響 見(jiàn)表 。 這種匹配關(guān)系在電參數(shù)上表現(xiàn)為電源電壓 、 電流和能量的波形 。 圖 初始質(zhì)量濃度對(duì)凈化甲苯效率的影響 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 非平衡等離子體凈化 (2)氣體流量 (停留時(shí)間 )的影響 從圖 :隨著氣體停留時(shí)間的增大 ,VOCs的去除率增大 ,從理論上來(lái)說(shuō) ,氣體在反應(yīng)器中停留時(shí)間越長(zhǎng) ,則氣體分子與高能電子 、 氧等離子體 、 臭氧等活性粒子碰撞的機(jī)會(huì)就越大 ,因此停留時(shí)間也是影 響處理效果的一個(gè)重要因 素 ,所以設(shè)計(jì)一個(gè)合適的反 應(yīng)容器是提高去除率的一 個(gè)重要因素 ,選擇合適的氣 體在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間 及流速可以提高去除率和 能量利用率 。 該技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單 、 應(yīng)用范圍廣 、 不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn) 。 目前 ,從事低溫等離子體去除室內(nèi)污染物這方面研究主要取得以下成果： ①放電形式及反應(yīng)器結(jié)構(gòu)； ②影響氣體凈化效率的因素。 一部分正 、 負(fù)空氣離子將周?chē)?10～ 15個(gè)中性氣體分子吸附在一起形成輕空氣離子 。 中離子的大小及活動(dòng)性介于輕、 重離子之間 。 由于空氣離子荷電的極性不同 ,對(duì)人體的生理效應(yīng)不同 ,所以在實(shí)際應(yīng)用上還必須分別測(cè)定正 、 負(fù)離子的濃度 。 由于空氣負(fù)離子受地面排斥 ,而正離子受地面吸引 ,所以在近地面層大氣中 ,正離子多于負(fù)離子 ,輕離子中離子的數(shù)量和單級(jí)系數(shù)可因各種條件而發(fā)生變化 。 25),而單極系數(shù)升高 (q=)。 雷電過(guò)后 ,產(chǎn)生大量的負(fù)離子 ,使空氣格外清新 。 空氣中的負(fù)離子不僅能使空氣格外新鮮 ,還可以殺菌和消除異味 。 ② 降低血壓 ,增強(qiáng)心肌功能 。 ⑤ 負(fù)離子還對(duì)于呼吸道 、 支氣管疾病 、 慢性鼻炎 、 鼻竇炎 、 偏頭痛 、 更年期綜合癥 、 慢性皮膚病等具有顯著的輔助治療作用 ,使身體各器官的功能更為有效 ,且無(wú)任何副作用 。 將充分高的電壓施加于一對(duì)電極上 ,其中高壓負(fù)極連接在一根極細(xì)的針狀導(dǎo)線(xiàn)或具有很小曲率半徑的其他導(dǎo)電體上 ,在放電極附近的強(qiáng)電極區(qū)域內(nèi) ,氣體中原有的少量自由電子被加速產(chǎn)生 ,并進(jìn)一步碰撞電離。 因此 ,在一般情況下不宜使用 。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 負(fù)離子凈化 空氣負(fù)離子的凈化效應(yīng) 空氣負(fù)離子是借助凝結(jié)和吸附作用 ,附著在固相或液相污染物微粒上 ,從而形成大離子并沉降下來(lái) ,從而降低空氣污染物濃度 ,起到凈化空氣的作用 。 圖 關(guān)系。 100多年來(lái) ， 各國(guó)在開(kāi)發(fā)和利用臭氧技術(shù)方面作了大量研究 ， 臭氧凈化技術(shù)在室內(nèi)環(huán)境污染治理中已被大量使用 。 ③臭氧在水中的溶解度是氧的 10～ 15倍 ,但穩(wěn)定性較差 。常用的原料氣體有氧氣、空氣 ,以及含有氧、氮、二氧化碳、氬等其他稀釋氣體的循環(huán)氣體。 這種方法存在著設(shè)備龐大 ,投資費(fèi)用高 ,且移動(dòng)不便的缺點(diǎn) ,同時(shí)產(chǎn)生的臭氧體積分?jǐn)?shù)也只有 1%～ 6%。 目前 ,最流行的電化學(xué)產(chǎn)生臭氧技術(shù)是采用固體聚合物電解質(zhì) (SPE)膜復(fù)合電極電解水產(chǎn)生臭氧 ?，F(xiàn)有的膜電極催化層制備工藝不夠穩(wěn)定 ,造成臭氧發(fā)生裝置的臭氧產(chǎn)量波動(dòng)較大 。 ③臭氧在室內(nèi)空氣凈化中的應(yīng)用是將臭氧直接與室內(nèi)混合或?qū)⒊粞踔苯俞尫诺绞覂?nèi)空氣中 ,利用臭氧極強(qiáng)的氧化作用 ,達(dá)到滅菌消毒的目的。 室內(nèi)污染控制與潔凈技術(shù) 臭氧凈化 2)臭氧技術(shù)應(yīng)用中的注意事項(xiàng) ①放置在高處 因?yàn)槌粞趺芏缺瓤諝獯?,將臭氧發(fā)生器放置在高處有利于臭氧的下沉散播。 ③控制臭氧濃度 掌握好時(shí)間和濃度是充分發(fā)揮空氣型臭氧發(fā)生器效果的關(guān)鍵。這些濃度是指整個(gè)空間的散播濃度 ,而不是局部濃度。 有研究表明 ,臭氧可在 5min內(nèi)殺死 99％ 以上的繁殖體 ,并可以除臭 。 當(dāng)臭氧濃度達(dá)到 mg／ m3時(shí) ,短時(shí)間接觸即可出現(xiàn)呼吸道刺激癥狀 、 咳嗽 、 頭疼