管状设计

管状光催化空气净化器

依据光催化净化原理，设计一种管状光催化空气净化器，以甲醛为实验污染物，与以往的平板式反应器进行对比实验，结果表明：管状光催化反应器较传统的平板式反应器净化效果更好，降解效率提高14%。

简介

近年来，室外大气雾霾污染程度的增加加剧了室内空气品质的恶化。同时，各式各样的新型家居用品在给生活带来方便的同时释放出大量挥发性有机化合物，导致室内空气质量严重下降。在这些污染物中，甲醛来源广泛，释放浓度高，是室内空气主要污染物之一。

光催化技术能在一定环境温度和压力下将有机污染物彻底降解，并最终生成水和二氧化碳等无机小分子产物，具有经济、高效、无二次污染等优点，是一种新型、环保、节能的空气净化技术。如何将光催化空气净化技术有效地应用到空气净化中是光催化降解技术实现的核心。当前多数研究主要进行污染物降解的可行性测试，而对光催化净化器的设计及应用发展尚不成熟。根据上述问题，设计一种新型的光催化空气净化器，并制成样机；研究其降解甲醛的影响，对净化效果进行分析；将光催化技术应用到去除甲醛、净化空气的实践中；为光催化空气净化器的发展提供更多依据，对改善室内空气品质、提高人居环境的舒适性具有重要的实践意义。

实验方法及装置

图1为实验所用的光催化净化器，光催化反应器位于实验台上，反应器尺寸60cm×25cm×30cm，其左端为进气口，连接甲醛气体进入，右端为排气口，实验时，甲醛溶液在其左侧甲醛挥发箱挥发得到甲醛气体，经进气管进入环境测试舱，再经反应器净化，由排气管排出净化后的气体，其中通过改变实验中测试的实验因素，分析反应器对甲醛的净化效率，得出实验结论。

1个1m×0.5m×1m的环境测试舱，其前端采用透明材料作为可视窗口。光催化反应器位于舱内的实验台上，其进出口均暴露于舱内空气中。左侧为甲醛挥发箱，用注射器准确抽取少量的甲醛溶液，迅速将其滴入到固定在挥发箱底部纸杯里的棉花团上，快速将挥发箱的盖子盖好，已知甲醛挥发箱采用水封的作用，密闭性良好；在甲醛挥发箱的一侧底部安装有一根通气管与环境测试舱连通且管道上设有1个三通阀，一端进空气、一端进甲醛气体，两端可同时开启，即可使气体混合进入环境测试舱内，根据环境测试舱内甲醛测试仪的浓度显示来调节通入的空气和甲醛气体的量，以调节环境测试舱内甲醛气体浓度；可开启密闭舱内的小功率电磁式空气压缩机将甲醛气体和空气抽入环境测试舱内，舱内放置一个小型风扇，用于均匀混合舱内空气，在实验开始前一段时间内，风扇开启，当舱内气体混合均匀、甲醛测试仪读数稳定时再开启净化反应器进行实验，以保证检测到舱内甲醛浓度的准确性。

测试舱所有出口处均采用泡沫、胶布等进行密封。实验结束后，利用大功率的电磁式空气压缩机将环境测试舱内的甲醛气体抽到准备好的水溶液中，将其溶解，以免其扩散到空气中，对人体造成伤害。

结论

依据光催化原理设计一种管状光催化空气净化器，以甲醛为污染气体进行试验，对实验结果进行分析，得出结论：

1）在相同的实验条件下，自行设计的管状光催化反应器与传统的平板式反应器对比，甲醛的降解效率提高了14%。

2）通过设计正交实验及实验结果分析可得到利用管状光催化空气净化器净化甲醛的最佳实验条件：甲醛初始浓度0.7毫克每立方米，环境温度为25℃。

3）在最佳实验条件下进行净化实验，甲醛的降解效率在120min内可达89%，比对标准计算净化效能，净化效能属于C级，具有一定实用价值。

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