不同濃度空氣觸媒對(duì)小區(qū)室內(nèi)空氣負(fù)離子和空氣污染的影響研究

劉 志 良

(黑龍江省新天物業(yè)公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

隨著室內(nèi)裝修的規(guī)模擴(kuò)大，家具更換的頻率越來(lái)越快，而由此帶來(lái)的室內(nèi)污染問(wèn)題越來(lái)越突出。目前我國(guó)新裝修的房屋室內(nèi)環(huán)境有毒有害物，例如甲醛、苯系物、TVOC濃度普遍超標(biāo)，嚴(yán)重地影響著人們的生活和健康[1]。

空氣觸媒是采用納米技術(shù)研制的一種空氣催化劑，專業(yè)用于空氣環(huán)境污染的治理，其結(jié)構(gòu)組成是空氣和觸媒(催化劑)，這里觸媒是指具有極強(qiáng)氧化能力的超微粒子化的二氧化鈦(TiO2)?？諝庥|媒的主要成分是納米粒子的二氧化鈦，二氧化鈦受空氣激發(fā)后所產(chǎn)生的導(dǎo)帶電子和正孔，這些電子、正孔和吸附在其表面的水與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的氫氧自由基(·OH)，氫氧自由基可以與空氣中的有害物質(zhì)(甲醛、氨、苯、氮氧化物、硫氧化物、VOC等)起氧化還原反應(yīng)，并且把有機(jī)污染物分解成無(wú)污染的二氧化碳和水。空氣觸媒還具有抗菌、殺菌、除臭、防污、親水、防紫外線等功能。同時(shí)，增加了空氣中的負(fù)離子[2]。

因此，本實(shí)驗(yàn)利用空氣觸媒技術(shù)來(lái)分解空氣有機(jī)污染物，并且研究了其對(duì)空氣中負(fù)離子含量的影響，對(duì)其應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，為空氣觸媒產(chǎn)品在空氣污染治理與應(yīng)用上提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

深圳聚源生物化工有限公司二月荷家裝工程系列光氧觸媒。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備

120L小型氣候箱若干個(gè)(密閉，配有風(fēng)扇、紫外燈)；ITC-201A空氣負(fù)離子濃度測(cè)定儀；CD-1型便攜式大氣采樣器；U-2800紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)；GC17A氣象色譜儀熱解析儀；非極性石英毛細(xì)管柱；大型氣泡吸收管等。

1.3 測(cè)定方法

(1)GB/T 18204.26-2000公共場(chǎng)所空氣中甲醛測(cè)定方法[3]。

(2)GB/T 11737-1989居住區(qū)大氣中苯、甲苯和二甲苯衛(wèi)生檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法氣相色譜法[4]。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

在小型氣候箱中，溫度25±0.5℃、濕度42%，將分析純的甲醛1ml，分析純苯、甲苯、二甲苯各1.0ml分別放在表面皿中，同時(shí)開(kāi)啟風(fēng)扇，充分揮發(fā)24h。把等量的不同濃度的空氣觸媒噴霧劑均勻噴涂在面積均為500mm×500mm的玻璃板上，其中TiO2濃度分別為0.7%、1%、1.7%和1.8%，自然晾干后放置在小型氣候箱的中央位置，然后迅速采集空氣樣品，按1.3的檢測(cè)方法測(cè)定甲醛、苯、甲苯和二甲苯濃度記錄為初始濃度，然后開(kāi)啟紫外燈，分別在2、8、16、24和48h內(nèi)采集環(huán)境試驗(yàn)箱中空氣樣品，測(cè)定各小時(shí)的甲醛、苯、甲苯和二甲苯濃度。同時(shí)利用ITC-201A空氣負(fù)離子濃度測(cè)定儀測(cè)定小型氣候箱中空氣負(fù)離子濃度。

1.5 降解率計(jì)算

降解率K=(C0-C1)/C0。式中K——去除效率(%)；C0——小型氣候箱中甲醛、苯、甲苯和二甲苯的初始濃度；C1——經(jīng)過(guò)一定處理時(shí)間后甲醛、苯、甲苯和二甲苯的濃度。

1.6 分析

采用excel作圖，spss統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果

2.1 不同濃度空氣觸媒對(duì)甲醛的降解率結(jié)果

在封閉的小型氣候箱內(nèi)，空氣溫度維持在25℃、濕度42%，甲醛初始濃度為1.12mg·m-3左右。不同濃度空氣觸媒對(duì)甲醛降解度如圖1所示。從圖中可以看出，隨著空氣觸媒中TiO2濃度的增加，甲醛的降解度也隨之增加，并且，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，甲醛的降解度也隨之增加。但是，含1.7%TiO2濃度空氣觸媒和含1.8%TiO2濃度的空氣觸媒，對(duì)于甲醛的降解度影響不大(p>0.05)。

2.2 不同濃度空氣觸媒對(duì)苯系物的降解率結(jié)果

在封閉的小型氣候箱內(nèi)，空氣溫度維持在25℃、濕度42%，苯的初始濃度為1.02mg·m-3，甲苯的濃度為1.06mg·m-3，二甲苯的濃度為1.82mg·m-3。從圖2中可以看出，隨著空氣觸媒中TiO2濃度的增加，苯的降解度也隨之增加，并且，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，苯的降解率也在增加，含1.7%TiO2濃度空氣觸媒和含1.8%TiO2濃度的空氣觸媒，對(duì)于苯的降解度影響不大(p>0.05)。從結(jié)果中還可以看出，隨著空氣觸媒中TiO2濃度的增加，甲苯的降解度也隨之增加，并且，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，甲苯的降解率也在增加，但是四種濃度的空氣觸媒對(duì)甲苯的降解率有所不同，含TiO21.8%的空氣觸媒對(duì)于甲苯的降解率最大(p<0.01)?？諝庥|媒對(duì)于二甲苯的降解率也是隨著空氣觸媒中TiO2濃度的增加而增加的，并且含TiO21.8%的空氣觸媒對(duì)二甲苯降解率最高。

2.3 不同濃度空氣觸媒對(duì)空氣負(fù)離子含量的影響

由圖3可以看出，隨著空氣觸媒中TiO2濃度的增加，空氣中負(fù)離子個(gè)數(shù)也隨之增加，并且，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，空氣中負(fù)離子個(gè)數(shù)也在增加。其中，含TiO21.8%的空氣觸媒對(duì)于空氣中負(fù)離子個(gè)數(shù)增加量最大(p<0.01)。這說(shuō)明，增加空氣觸媒中TiO2含量，有助于空氣中負(fù)離子含量的增加。

3 討論

光觸媒其氧化作用直接破壞空氣中甲醛及苯類物質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)分子中C-C、C-N、C-O、O-H、N-H等化學(xué)鍵，把對(duì)人體有害的游離物質(zhì)及微生物分解成二氧化碳(CO2)和水(H2O)等無(wú)害物質(zhì)，起到分解、除臭等作用。由于光觸媒在反應(yīng)過(guò)程中為光催化劑，所以可長(zhǎng)期持久起作用。含有不同濃度TiO2空氣觸媒對(duì)于去除空氣中污染物效率和增加空氣負(fù)離子效率存在很大差異[5～7]。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，含TiO21.8%的空氣觸媒對(duì)于甲醛和苯的去除度與含TiO21.7%的空氣觸媒對(duì)于甲醛和苯的去除度沒(méi)有明顯差異，都高于0.7%和1.0%。但是，含TiO21.8%的空氣觸媒在去除甲苯和二甲苯時(shí)，去除度明顯高于0.7%、1.0%和1.7%這三個(gè)濃度，而且含TiO21.8%的空氣觸媒對(duì)于空氣中負(fù)離子增加最為明顯。所以，建議在使用空氣觸媒治理小區(qū)房屋空氣時(shí)，盡量使用含有高濃度TiO2的空氣觸媒，這樣能更加有效地去除空氣中的污染物質(zhì)，提高空氣中的負(fù)離子數(shù)量，有效增加空氣質(zhì)量。

[1]齊峰，李福林.光觸媒治理室內(nèi)空氣污染的實(shí)驗(yàn)研究[J].環(huán)境工程，2010，179(8)：44～46.

[2]唐玄樂(lè)，史力田，賈莉,董宏偉，劉家仁.光觸媒降除空氣污染物效果評(píng)價(jià)[J].中國(guó)公共衛(wèi)生，2007，23(10)：1190～1191.

[3]GB/T 18204.26-2000，公共場(chǎng)所空氣中甲醛測(cè)定方法[S].

[4]GB/T 11737-1989，居住區(qū)大氣中苯、甲苯和二甲苯衛(wèi)生檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法氣相色譜法[S].

[5]閻惠珍，樊榮濤.光催化在飲用水消費(fèi)中的應(yīng)用[J].環(huán)境與健康雜志，2002，9(2)：153～154.

[6]王君，張向東，韓建濤.納米二氧化鈦與超聲協(xié)同殺菌效果的研究[J].中國(guó)消毒學(xué)雜志，2004，21 (2)：126.

[7]楊華明，崔森.光觸媒凈化技術(shù)的研究及其應(yīng)用[J].中國(guó)消毒學(xué)雜志，2004，21(4)：368～370.