环境友好、安全、经济的新型室内空气净化催化剂

中国科学院生态环境研究中心研制开发的环境友好、安全、经济的新型室内空气净化催化剂，可用于室内空气甲醛的催化氧化，在各种湿度的室温条件下甲醛可以完全转化为二氧化碳和水。在不同的空速下，甲醛的转化率分布为100％（5万空速）、95％（10万空速）和60％（20万空速）。该催化剂使用时不需要光源和任何其他附加的外在条件。     

环境友好、安全、经济的新型室内空气净化催化剂

中国科学院生态环境研究中心研制开发的环境友好、安全、经济的新型室内空气净化催化剂，可用于室内空气甲醛的催化氧化，在各种湿度的室温条件下甲醛可以完全转化为二氧化碳和水。在不同的空速下，甲醛的转化率分布为100％（5万空速）、95％（10万空速）和60％（20万空速）。     

Pd-Na/Al_2O_3催化剂的表征及室温下催化氧化甲醛的性能

为获得一种可在室温下完全氧化甲醛且价格较低的催化剂,选取商用的γ-Al2O3为载体,以价格相对较低的Pd为活性组分,以Na+为助剂,采用共浸渍法制备了一系列0.5%Pd-x%Na/Al2O3(x=0、1、2和4)催化剂。采用N2吸附脱附、XRD、H2-TPR、O2-TPD和XPS对催化剂物理化学性质进行了表征,对催化剂室温催化氧化甲醛性能进行了评价。结果表明:Pd与Na之间的协同作用促进了部分带负电荷Pd物种的形成,有利于O2物种的吸附;Pd与Na之间的强相互作用,显著改善了催化剂的低温还原性,促进了表面吸附氧活化,有利于催化氧化甲醛;0.5%Pd-2%Na/Al2O3催化剂具有较好的催化活性和良好的稳定性,在室温(25℃)下,甲醛体积分数为0.025%时,甲醛转化率为100%;连续使用60 h后,甲醛的转化率仍维持在99.0%以上。0.5%Pd-2%Na/Al2O3催化剂载体易得、Pd负载量低,合成工艺简单,催化氧化甲醛性能优异,有望成为一种去除室内甲醛的新型催化剂。上述结果可为室内空气中甲醛的催化氧化治理提供参考。     

甲醛清除剂净化效果的实验舱测试和分析

为了对市售被动式室内空气净化产品的净化效果有深刻具体的认识,选择销售份额较大的4种甲醛清除剂进行实验舱测试。结果表明:(1)甲醛清除剂对甲醛的净化过程均随时间呈对数衰减,可见甲醛浓度越高,甲醛清除剂对甲醛的净化速率越快。(2)不同的甲醛清除剂的净化速率都有一定差异,即使24h净化率均在90%以上的甲醛清除剂,净化速率也不同,净化率达到90%以上所需要的实际时间可相差数倍。(3)《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》(JCT 1074—2008)中对甲醛清除剂根据其对污染物24h的净化率进行了分级,消费者可据此对净化产品的优劣有初步判断。而净化速率和饱和净化量则可在消费者购买甲醛清除剂时起到更具体和明确的指导作用,并可在消费者具体使用时,根据饱和净化量,对甲醛清除剂用量和甲醛清除剂持续作用时间有初步的判断。     

电凝并式空气净化单元对颗粒物和甲醛净化效果的实验

研究一种新型电凝并式空气净化单元对室内空气中颗粒物和甲醛的净化效果.实验结果表明,高压高频(HV-HF)电凝并装置能促使小粒子相互凝并为较大的电中性的粒子团,这些具有较高比表面积的电中性粒子团进入室内空间,能继续粘附空气中及物体表面上的颗粒,形成更大的粒子团,从而易于被净化单元中的中效过滤器捕集,而且该净化单元对于大粒子(粒径＞0.7μm)浓度较高的场所净化效果更加明显.另外,室内空气中吸附在颗粒物表面的甲醛也随之被高效去除.该净化单元的投入使用,起到了提高过滤效率、去除气溶胶小粒子、降低能耗、进一步改善室内空气品质等多重功效.     

真空紫外灯动态降解空气中低浓度甲醛的研究

以集中空调中处理室内可挥发性有机物(VOCs)为应用背景,搭建了试验台.实验研究了真空紫外灯(主波长254 nm,185 nm)降解甲醛的影响因素以及产生O3的情况.研究表明,在产生的O3浓度低于室内空气质量标准(0.16mg/m3)的情况下,真空紫外灯也能够高效地降解空气中低浓度甲醛(＜1 mg/m3);甲醛降解率与反应器空气流速及甲醛初始浓度成反比;降解速率与甲醛初始浓度成正比,与反应器空气的流速成反比;绝对湿度对真空紫外灯降解甲醛有一定的影响;反应器空间大小对甲醛降解影响比较显著.应用于集中空调系统净化室内空气中VOCs,取得了很好的效果.     

特殊植物类群空气凤梨对大气污染物甲醛的净化

空气凤梨是一类生长在空气中、不需要土壤、生长所需的水分和营养可以全部来自空气的特殊植物。它们常被用来指示与修复大气重金属污染物和有机污染物,但尚未应用于甲醛净化研究。为了探讨空气凤梨对甲醛的净化效果,我们以2种空气凤梨为实验材料,吊兰为对照材料,通过密封箱内甲醛熏蒸及在封闭的实际环境中进行了实验。结果表明,松萝铁兰、硬叶空凤和吊兰3种植物在甲醛胁迫下,外部形态和生理指标有一定的变化,但未受到明显的伤害。更重要的是,3种植物对甲醛均有相当强的净化作用。6～8 h后,2种空气凤梨对甲醛的净化可达到与吊兰相近的效果。而在2 h内,空气凤梨净化甲醛的速度远远大于吊兰,这可能是与空气凤梨叶片表面覆盖有亲水性的鳞片层有关。上述结果表明,空气凤梨是比吊兰更快速有效地净化甲醛的植物类群,可选择应用于室内甲醛污染去除。     

室内有害气体的通风净化效应

室内装修材料和家具释放的有害气体严重恶化了室内空气品质,其中甲醛对人体危害尤为突出,而室内通风是清除甲醛行之有效的办法。测试了室内甲醛释放源的释放强度规律,并建立了新装修室内甲醛通风净化的空气动力学模型,数值计算分析了通风情况下室内甲醛的浓度分布特征。结果表明:(1)室内地板和家具的甲醛释放强度均随测试时间呈指数减小;(2)同一通风风速下,装修后第30天时的甲醛浓度较大区域明显减少;(3)在室内人坐姿和站姿呼吸高度(约1.2、1.7m)处,无论风速大小,装修后通风一段时间后室内甲醛浓度均减小,且较低位置(1.2m)甲醛浓度减小更明显;(4)在同种气流组织形式下,较小和较大的通风风速对室内甲醛通风净化效果均不理想,对本研究模型而言,以通风风速2m/s左右时对室内甲醛净化效果较好。     

室内空气总挥发性有机物净化实验装置设计及应用

为了探究进气流量和相对湿度对活性炭吸附法和光催化转化法动态净化室内空气中总挥发性有机物(TVOC)的影响,设计了一套包含活性炭吸附器和光催化反应器的多功能空气动态净化实验装置,并利用该装置进行了室内空气净化实验。通过设置不同进气条件(进气流量和相对湿度)对室内空气进行净化实验,采用气相色谱仪对样品TVOC浓度进行检测,并与未经净化处理的空气样品进行对比,计算TVOC去除率。结果表明:该实验装置能够实现连续进气且能对进气流量和相对湿度进行精准调节;随着进气流量增大,活性炭和光催化对TVOC去除率减小;随着进气相对湿度增大,活性炭对TVOC去除率减小,光催化对TVOC的去除率呈现先增大后减小的趋势。以上实验结果为气候舱空气净化系统、家用空气净化器及室内新风过滤系统等动态空气净化系统的设计提供了参考。     

全硅β分子筛催化氧化NO性能研究

针对NO氧化催化剂抗水汽性差、活性温度高等问题,本研究采用疏水型全硅β分子筛为催化剂,在NO进口浓度为0.05%(体积分数)、O2浓度为20.7%(体积分数)条件下,考察了反应温度(20~60℃)、相对湿度(0%~100%)、空速(360 h-1~20 000 h-1)等因素对NO催化氧化的影响。研究结果表明,随着反应温度升高,干气和湿气下NO氧化率都下降,低温有利于NO氧化;在20℃,空速为20 000 h-1条件下,相对湿度从0%增大到100%时,NO氧化率从49%下降到34%。反应温度升高会抑制水汽对NO氧化的影响。240 h催化剂稳定性实验结果表明,在30℃,NO进口浓度为0.05%,空速为7 200 h-1时,干气和饱和水汽下的NO氧化率分别能稳定地维持在67%和56%水平,说明全硅β分子筛即使在饱和水汽下也具有良好的稳定性及抗水汽性。     

纳米TiO2/活性炭复合光催化剂的制备及其对甲醛气体降解

研究了纳米TiO2/活性炭复合光催化剂对空气中典型污染气体甲醛的光催化降解特性。采用扫描电镜(SEM)表征复合催化剂的表面特征。结果显示,经改性后的纳米TiO2在复合催化剂表面分布均匀,呈球状。对甲醛气体的降解实验显示TiO2负载量为1%时对甲醛的去除效果最好,6 h去除率为61.7%。结果显示复合催化剂把甲醛气体分解成CO2,可以直接排空,无二次污染。     

利用废旧锌锰电池制备光催化剂净化甲苯

针对废旧锌锰电池回收利用难,以及光催化剂 TiO2活性低的问题,以废旧锌锰电池和商业二氧化钛为原料,通过球磨法制备了新型复合光催化剂.在紫外光灯照射下,进行了废旧锌锰电池复合改性TiO2对甲苯的光催化氧化实验,并重点探究空速、光照强度、相对湿度和氧气体积分数等关键实验条件对甲苯净化效率的影响.结果表明,改性后的催化剂对甲苯的净化能力大幅提高;当TiO2与废电池芯粉的质量比为2:1时,催化剂的催化效果最好,甲苯的净化效率提高了近45％;空速越大,催化剂对甲苯的净化效率越低;净化效率随光照强度的增加呈现先增加后保持不变的规律;催化剂在相对湿度为30％的条件下具有最佳的催化活性,氧气体积分数为15％时为净化效率达到最大.本研究结果可为废旧锌锰电池的回收利用提供新的思路.     

纳米催化技术用于空气净化

纳米催化剂作为新一代高效环保催化剂 ,在大气污染治理 ,尤其是在室内空气净化中有着广阔的应用前景。评述了纳米催化技术在光催化空气净化、汽车尾气净化、化石燃料脱硫和降低温室效应等空气净化领域的研究进展 ,并对应用纳米催化技术净化空气的关键科学问题进行了分析和展望     

汽车内空气甲醛污染状况及其影响因素分析

为了解车内空气甲醛污染状况及其影响因素,随机测定200辆私家轿车车内空气甲醛浓度、温度和湿度,同时通过问卷调查获得车型、车龄、车内装饰物和关窗时间等基本情况.检测可知,车内空气甲醛几何均数为0.030 mg/m 3 ,95%可信区间为0.027～0.033 mg/m 3 .参照《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)规定为0.100 mg/m 3 ,超标率为1.5%.车内空气甲醛对数质量浓度(y)与车龄(X 1 )、车内温度(X 2 )、汽车档次(X 3 )、车内温度×关窗时间(X 4 )有关,回归方程为y=-2.088 5-0.096 6X 1 0.019 9X2 0.049 5X 3 0.002 2X 4 .表明车内甲醛污染主要存在于车龄不足半年、关窗时间超过3 h以上的车辆,降低车内温度可有效控制车内甲醛污染.     

固定沼泽红假单胞菌构建悬浮式生物反应器对室内甲醛的去除

利用海藻酸钠及羧甲基纤维素包埋沼泽红假单胞菌海绵作为吸附剂,对甲醛进行吸收处理,其动力学行为与多孔材料相似。用这种海绵组装悬浮式生物反应器,考察其去除室内甲醛污染的性能,结果表明,海绵体积和进风量是影响反应器甲醛净化效率的关键因素。装入6 L海绵和6 L水的反应器在进风量最大(7.8 m3·min-1)时,对室内空气污染浓度为2.0 mg·m-3甲醛的净化效率约为80%。分析水箱水溶液甲醛浓度的变化,结果表明含有甲醛的空气吹入反应器后溶解于水,然后被包埋的光合菌吸收。反应器在污染甲醛浓度为3.5 mg·m-3的试剂室内运行过程中,其甲醛去除率逐渐上升,室内污染甲醛浓度逐渐降低,运行31 d后室内甲醛浓度降为0.04 mg·m-3（低于国标值）,其净化甲醛污染的CADR（clean air delivery rate）值达到481.4 m3·h-1,沼泽红假单胞菌细胞的存活率为98%,说明固定沼泽红假单胞菌具有应用于室内甲醛污染去除的应用潜力。     

模拟车用工况下5kW燃料电池尾气净化系统

模拟了车用工况下燃料电池发动机脉冲式排氢的特点,设计开发了一套质子交换膜燃料电池的尾气净化系统,并以5 kW燃料电池的尾气排放为例,研究其净化效果。研究了电池阳极排放氢气缓冲前后尾气中氢气浓度的变化,以及不同空速条件下氢气的去除效果。结果表明：电堆阳极排放氢气经过缓冲处理后,尾气中氢气浓度趋于平稳,大部分工况下处在2%以下,达到了安全处理的要求;尾气中氢气的去除效果与空速密切相关。对自制的整体式催化剂而言,当空速低于20000 h^-1时,氢气的去除率能达到约95%,而当空速达到39270 h^-1时,氢气的去除率仅为10.9%。鉴于这一问题,提出通过采用尾排空气的分流手段调整催化燃烧反应器对空速的要求,以提高尾气中氢气的去除率。     

Cr-Ce/Al2O3催化剂对挥发性有机物的催化降解

采用共沉淀法制备了一系列不同铬铈负载量和铬铈负载比例的Cr-Ce/Al2O3催化剂,采用XRD、BET、NH3-TPD以及H2-TPR对所制得的催化剂进行表征。在空速为15 000 h-1、挥发性有机物体积分数为1 500 μL·L-1的条件下,于固定床反应器上考察了催化剂在三氯乙烯(TCE)催化氧化降解反应中的催化活性。实验结果表明,Cr-Ce/Al2O3(5%,10%)系列催化剂具有较好的低温催化降解三氯乙烯活性,其中Cr-Ce/Al2O3(5%,10%)活性最高,在271.3 ℃时可将尾气中90%的三氯乙烯降解。催化剂反应800 min后活性仅有轻微下降,说明该催化剂具有较好的稳定性。此外,将该催化剂用于其他VOCs催化降解反应中同样具有较好的活性,在350 ℃时可以将尾气中VOCs完全降解。     

纳米催化技术用于空气净化

纳米催化剂作为新一代高效环保催化剂，在大气污染治理，尤其是在室内空气净化中有着广阔的应用前景。评述了纳米催化技术在光催化空气净化、汽车尾气净化、化石燃料脱硫和降低温室效应等空气净化领域的研究进展，并对应用纳米催化技术净化空气的关键科学问题进行了分析和展望。     

TiO_2光催化涂料的制备及其降解甲醛研究

自制TiO_2光催化涂料,重点对所制备的涂料在室内进行降解甲醛研究,考察了在不同分散剂、不同光催化剂以及不同甲醛初始浓度、不同光源、不同温度和不同湿度等环境因素下涂料对甲醛降解率的影响。结果表明,选用聚丙烯酸钠离子型分散剂,铜金属掺杂TiO_2光催化剂制备的光催化涂料对甲醛降解率达80%以上且具有良好的耐久性,在室温(20℃左右)湿度50%日光灯照射下,甲醛初始浓度5μL时效果最佳。     

风道式空气净化器降解甲醛的性能

提出了一种用于空调系统的风道式空气净化器,选取甲醛为目标污染物,并在密闭环境舱内对其净化效果进行了研究。实验结果表明:样机内的压降小于60 Pa,对于空调系统来说基本可以忽略不计;环境舱中的甲醛含量经处理后可以降低到规定的标准值以下;在最强光照下,其净化效果为传统平板式反应器的3.5倍;对于3种不同光照强度,甲醛的一次通过效率为4.99%~10.60%,且与光照度呈正相关;甲醛的转化率和反应速率也随光照强度的增大而提高。此外,在3种光照强度下,其对甲醛的净化效能在0.80~0.85之间,属于A级净化器范围。