金屬氧化物催化分解臭氧動力學(xué)研究及纖維催化材料制備.pdf

1、不論是高空中還是近地面，臭氧在大氣中都占有重要地位。高空臭氧層吸收了大部分對地球生命而言致命的短波紫外線，是地球的“保護(hù)傘”。近地面大氣中的臭氧卻是一種嚴(yán)重的氣態(tài)污染物，可以直接影響動植物，造成農(nóng)林作物減產(chǎn)及人類與動物的病變，嚴(yán)重時(shí)可威脅生命，是城市大氣重要污染物。我國的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定臭氧濃度上限為0.2mg/m3。
　　臭氧的凈化中，經(jīng)常使用的是活性炭凈化法與熱催化分解法。活性炭在污染物凈化中應(yīng)用廣泛，但活性炭作為廣譜吸附

2、材料，用于臭氧凈化時(shí)除吸附臭氧外，更會吸附室內(nèi)外的多種氣態(tài)污染物。在活性炭上，臭氧可能會氧化其它被吸附的污染物，從而產(chǎn)生二次污染。臭氧的催化分解是利用貴金屬或過渡金屬氧化物催化劑，將其催化分解為氧氣，理論上不會產(chǎn)生任何二次污染。貴金屬催化效率非常高，但由于其成本太高，難以廣泛應(yīng)用。相比而言，過渡金屬氧化物雖然效率相對較低，但價(jià)格非常便宜，因此相關(guān)研究較多。
　　本課題主要研究銅錳氧化物（CuO/MnO2）催化分解臭氧的性能及纖維載

3、體催化材料的制備。實(shí)驗(yàn)在可以控制溫度、濕度與臭氧濃度的空氣凈化濾料實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中進(jìn)行，對濕度、溫度、臭氧濃度對反應(yīng)速率的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。相對濕度（15％、50%與80%）的影響在300ppb與1100ppb兩個(gè)臭氧濃度下進(jìn)行。臭氧濃度（200-2000ppb）對反應(yīng)速率的影響在30-160℃的溫度下進(jìn)行，并選擇40℃、70℃、100℃與130℃的數(shù)據(jù)用于反應(yīng)速率模型擬合。此外，以玻璃纖維為載體，通過不同的酸洗濃度、銅錳比、浸漬時(shí)間、干燥溫

4、度、焙燒溫度等制備參數(shù)的正交試驗(yàn)，制備不同的催化材料，并在模擬建筑送風(fēng)的條件下，對比其臭氧催化分解性能，以選擇最佳的制備參數(shù)。
　　本研究有以下發(fā)現(xiàn)：1）典型的室內(nèi)環(huán)境條件下，銅錳催化劑催化分解臭氧效率約50-60%；2）相對濕度幾乎不會影響該銅錳催化劑對臭氧的催化分解性能；3）臭氧在銅錳氧化物上的催化分解近似為一級反應(yīng)；4）用玻璃纖維負(fù)載銅錳催化劑制備的催化材料的最佳制備條件為：1%的鹽酸浸漬玻璃纖維30分鐘，銅錳比為1:3的浸