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稀土激活无机净化材料的空气净化性能研究
作者:管理员    发布于:2016-12-29 14:13:18    文字:【】【】【

  前言对于空气污染,人们往往只意识到大气污染,而对居室内空气污染却认识不足。其实,室内污染对人体健康的侵害更为直接,威胁性更大,特别是新建成或建筑物新装修完工之后6个月内,室内空气中有害物质的含量比室外空气中高10100倍。

  严寒季节施工的建筑物从混凝土结构中挥发的氨气长期影响室内环境,室内氨气浓度高可达10X1(T6以上。这类有害物质致使许多人患上厌恶建筑物综合症,产生眼鼻不适、头痛、恶心、疲劳和一些不适应症状甚至致癌。为此,在新世纪人们对室内环境的要求不仅要舒适、洁净,更要有益于身心健康。世界许多发达国家一直致力于对环保保健建筑及环保保健建材的研究,也研究了各式各样的空气净化材料及设备。本文主要研究稀土激活无机净化材料的性能,并和其他各类净化剂的性能进行了比较。

  空气净化材料的分类和特性所有的材料都具有不同程度的吸着、净化或者挥发某种气体的机能。以吸着、分解、中和反应或离子交换等各种方式净化某种气体,因此净化量为吸着量、分解量、化学反应量或离子交换量的函数。

  净化量大于挥发量并吸着速度大于脱附解吸速度的材料称为空气净化材料。空气净化材料可由粉料、纤维状、薄膜、颗粒和块体等形式存在,也可作成各种建筑材料或通风机联合使用作为过滤或分解净化带(层)。

  按净化材料的特性分类为:物理吸着型净化材料,如活性炭、沸石和陶瓷材料活性炭:碳原子组成,表面性质为无极性,因此易吸收无极性气体(如炭化氢),不易吸收氨气。

  合成沸石:吸水性强,极性大,可吸收nh3、h2s等气体。

  硅胶:极性强的吸附材料,可吸收亚硫酸气、氨气等极性气体。~活性铝:吸收酸性物质、氟化物等(2)化学吸着型净化材料具有化学吸着作用或者催化反应为主的净化材料,如活性炭或沸石为载体,加入各种化学反应物质产生化学反应的净化材料。

  离子交换型净化材料高分子聚合物中引入离子交换基的方法,以离子交换法净化空气,如磺醇基上的离子交换。

  光催化净化材料主要用Ti02、ZnO等光催化剂,在光照下产生活性氧自由基,可净化各种有机挥发物。

  稀土激活无机净化材料综合了化学吸附、物理吸附、光催化等多元反应的优势,主要是经过各种途径产生活性氧自由基的材料,具有很好的空气净化性能。本文对稀土激表1.主要恶臭物质M名称化学式允许浓度活无机净化材料、活性炭及合成沸石等材料的性能做了对比分析,并提出净化材料寿命的简易评价方法。

  世界上有200万种化合物,其中具有臭味的物质有40万种。其共同特点如下:臭气的成分是多成分的,日本恶臭防止法指定的主要恶臭物质和主要有害气体见表I131.磺醇等硫化物;③烃、醛、酮和脂肪酸等碳氢化合物。氨和二甲苯2种气体的净化性能进行了测定。

  将各种净化剂各称4克,分别置于10L密闭的玻璃容器中,然后加入浓度为10500X10的氨水(二甲苯的浓度为70100XKTV10L),相隔一定时间进行测定,总结不同时间内气体浓度的变化。仪器采用美国TOXRAEPGM-30挥发性气体检测仪。-表2. CL-1型净化剂对氨气的净化检测结果表3. CL-1空气净化剂净化叫性能实验数据表,9.(续上表)(续上表)(2)低浓度时危害性较大;(3)浓度很低时不易净化。

  为了证实稀土对净化作用的贡献,我们对稀土激活无机净化材料(CL-1型)、稀土激活活性炭(CL-2型)和纯活性炭、合成沸石等4种材料对实验日期:2000年1月12日~21日;实验总时间:90h;实验材料:室内净化剂4g;模拟实验容器:10 CL-1型空气净化剂在中国预防医学科学院环境卫生监测所进行的对氨气净化性能检测结果见表2;CL1型空气净化剂净化氨气性能寿命实验及数据处理见表3;活性炭、CL-2型净化剂及合成沸石净化氨气的实验数据处理结果归纳为表4;各种材料对二甲苯净化性能的实验数据处理结果见表5.试验平均浓度X饱和失效开始时间=常数177X106X90h=15930表4.几种净化剂净化氨气的性能比较净化剂名称净化容量)试验浓度X饱和时表5、几种净化剂净化二甲苯的性能比较净化剂名称净化容量试验浓度X饱和时间=常数CL-29.470 1玻璃容器(说明:用该仪器测量氨气实际值为显示值X系数C0:氨气初始浓度;C2:2h后氨气浓度。C3:后氨气浓度。

  第130次实验,3h内均可将氨气全部净化;第3134次实验,3h内不能将氨气全部净化,这一部分作为失效浓度。

  1.第130次实验中净化氨气总量(90h)净化氨气总量=每克净化剂的净化容量净化剂的净化寿命CL-2型净化剂中稀土含量对净化二甲苯的影响曲线见。

  不同类型的净化剂净化机理各不相同。稀土激活净化材料的净化机理不十分明确,我们通过电子“自旋共振”(ESR)检测证实,无机材料中加入稀土元素,可以促进自由基的产生wm.(1)空气净化机理在黑暗条件下保持绝缘,而在光照下电阻降低的物质称为光半导体。已知的光半导体有Ti02,ZnO,CdS,Se等。Ti02属于n型半导体。光激发使价带电子跃迁至导带,导带中被激发的电子有很强的还原性,而价带中的空穴则具有强氧化能力。这样Ti02就具有很强的光化学反应能力。

  利用Ti02这种光催化特性,光分解水制氢的方法曾是研究的热点。Ti02还可用于吸收分解S02、N0X、C02、NH3、碳氢化合物等气体。可能的净化反应历程如下:voc的净化+02H20+C02+其它产物12)净化材料的寿命预测至今,没有很好的方法预测净化材料的寿命。Okada121和松山W给出了吸着剂吸着过程中达到饱和过程的曲线,即破过曲线。这一曲线可以看出在给定的使用浓度中净化剂的寿命,但不能确定其它浓度下的饱和寿命。因此,在本文中,把净化材料开始净化直到降低(衰减)净化功能的时间简称为饱和时间,并把试验浓度和饱和时间的乘积作为材料的常数,这一常数定为ppmH值,此常数可以用来分析不同使用浓度中使用寿命(时间)H.这一常数在1lOppm或10lOOppm等一定范围内,可认定为净化材料的常数。

  结论(1)有害气体的种类很多,不可能用一种净化剂达到净化空气的目的。空气净化材料的品种也很多,各具优势。对氨气的净化来说,CL-1型稀土激活无机净化材料为好,比活性炭净化容量高18倍,使用寿命高20倍;比合成沸石净化容量高4倍。

  对中性气体二甲苯的净化效果:CL-2型稀土激活活性炭的净化容量和使用寿命都比纯活性炭高2倍以上。稀土含量的变化对性能影响很小。CL-1型净化材料对二甲苯净化能力微弱。

  预测空气净化剂的使用寿命建议用简易多循环饱和试验法。在给定的范围内,平均使用浓度和寿命的乘积近似为一个常数,此常数可作为净化性能指标。

  有待进一步研究稀土激活净化理论,开发新的空气净化材料以及进一步完善净化材料寿命的简易评价法。

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