室內(nèi)甲醛和可吸入顆粒物的凈化研究.pdf

1、本文得到國家自然科學基金“基于醫(yī)學的自然和空調(diào)環(huán)境下人體健康與熱舒適研究”(NO.50478018)及上海市科委抗擊“非典”科研基金項目(NK2003-006)的資助。 室內(nèi)空氣品質(zhì)與居住者的身心健康狀態(tài)和工作效率等均直接相關。由于現(xiàn)代建筑材料已由以往的磚木結構逐漸被高性能的裝修塑料材料及鋼鐵所取代，致使室內(nèi)揮發(fā)性有機化合物(VOCs)氣體大量散發(fā)；加之能源危機導致建筑物封閉，相應地減少了空調(diào)新風量，更加劇惡化了室內(nèi)空氣品質(zhì)。在

2、上述原因造成的不良環(huán)境內(nèi)，人們平均在室內(nèi)度過的時間又急劇上升，所以居室人員處在各種低濃度化學污染物污染的環(huán)境中，對室內(nèi)環(huán)境變得很敏感，健康受到極大危害。 甲醛和可吸入顆粒物是室內(nèi)廣泛存在的影響人體健康的兩種代表性污染物，本文以甲醛和可吸入顆粒物作為目標污染物，進行了污染物實驗測試和凈化研究，對甲醛進行了光催化凈化研究，對可吸入顆粒物及其攜帶病毒用復合凈化裝置進行了去除研究。本文主要研究內(nèi)容和研究結果如下： (1)對辦公室

3、的甲醛濃度進行實驗測試研究，研究密封劑散發(fā)甲醛的特性，并對甲醛的散發(fā)機理進行了探討。甲醛的散發(fā)周期很長，即使裝修了1.5年的房間也存在著甲醛污染。溫度、相對濕度是促使室內(nèi)甲醛釋放的重要因子，當單獨受溫度或相對濕度作用時，甲醛濃度隨著溫度或相對濕度的升高而指數(shù)升高；當溫度和相對濕度同時變化時，溫度較之于相對濕度對甲醛濃度影響更大。為了保持較低的甲醛濃度，在人體熱舒適范圍內(nèi)，室內(nèi)溫度和相對濕度應保持在較低的水平內(nèi)。 (2)對學校校區(qū)

4、和地鐵的可吸入顆粒物濃度進行測試研究。學校這樣相對比較清潔的環(huán)境里，PM10和PM2.5的污染仍是嚴重的，PM2.5的污染要比PM10的污染程度嚴重。校區(qū)實測的PM10的超標倍數(shù)最高可達國家標準的2.4倍，PM2.5的超標倍數(shù)最高可達國家標準的5.6倍。地鐵站PM2.5的超標倍數(shù)最高可達6.29，PM10的超標倍數(shù)最高可達5.40?？梢酝普?，工業(yè)區(qū)和車流量大的區(qū)域PM10和PM2.5的污染會更嚴重。學校和地鐵環(huán)境中PM2.5和PM10之

5、間的線性關系非常顯著，PM2.5的濃度對PM10的濃度有很大影響。 (3)靜態(tài)光催化去除甲醛的實驗研究。在靜態(tài)實驗中，光催化劑—硅膠體系表面富集了大量的甲醛分子，形成甲醛分子的高濃度環(huán)境，但是由于紫外燈管的照射，光催化反應器溫度升高，使得光催化劑解吸釋放甲醛的速度大于光催化劑對甲醛的光催化降解速度，所以甲醛濃度剛開始有一個升高過程，隨后再逐漸降低。靜態(tài)光催化過程中CO2和CO生成速率先升后降，甲醛分子在催化劑表面的覆蓋度較高時會

6、加劇副產(chǎn)物CO的產(chǎn)生，由于室內(nèi)的甲醛濃度低，故污染物在催化劑表面的覆蓋度會很低，這在一定程度上不利于副產(chǎn)物的生成。涂納米材料的熒光燈降解低濃度甲醛需要的時間很長，有少量CO2和CO的產(chǎn)生。 (4)動態(tài)空調(diào)系統(tǒng)中光催化去除甲醛的實驗研究。本論文把光催化反應器應用在一個15m3的動態(tài)空調(diào)系統(tǒng)中，對甲醛進行降解研究，同時檢測CO2和CO的濃度。光催化劑的活性隨著光催化作用的時間而降低，因為甲醛濃度低，實驗氣流中沒有檢測到一氧化碳和二氧

7、化碳的產(chǎn)生。 (5)光催化降解甲醛的動力學分析。預先吸附一定量甲醛的靜態(tài)光催化、預先吸附甲醛量為零的動態(tài)光催化都遵守一級化學動力學反應lnC0-lnC=K'τ。在一級動力學范圍內(nèi)，甲醛濃度越高，擬一級反應動力學常數(shù)越大。建立了靜態(tài)光催化過程中CO2和CO濃度變化的耦合方程和動態(tài)降解過程的動力學模型。 (6)使用病毒實體進行中央空調(diào)系統(tǒng)除菌實驗，結果表明復合凈化裝置對空氣中可吸入顆粒物和病毒具有顯著的去除和殺滅作用，而且凈