金屬氧化物催化分解臭氧動力學研究及纖維催化材料制備.pdf

1、不論是高空中還是近地面，臭氧在大氣中都占有重要地位。高空臭氧層吸收了大部分對地球生命而言致命的短波紫外線，是地球的“保護傘”。近地面大氣中的臭氧卻是一種嚴重的氣態(tài)污染物，可以直接影響動植物，造成農林作物減產(chǎn)及人類與動物的病變，嚴重時可威脅生命，是城市大氣重要污染物。我國的環(huán)境空氣質量標準規(guī)定臭氧濃度上限為0.2mg/m3。
　　臭氧的凈化中，經(jīng)常使用的是活性炭凈化法與熱催化分解法?；钚蕴吭谖廴疚飪艋袘脧V泛，但活性炭作為廣譜吸附

2、材料，用于臭氧凈化時除吸附臭氧外，更會吸附室內外的多種氣態(tài)污染物。在活性炭上，臭氧可能會氧化其它被吸附的污染物，從而產(chǎn)生二次污染。臭氧的催化分解是利用貴金屬或過渡金屬氧化物催化劑，將其催化分解為氧氣，理論上不會產(chǎn)生任何二次污染。貴金屬催化效率非常高，但由于其成本太高，難以廣泛應用。相比而言，過渡金屬氧化物雖然效率相對較低，但價格非常便宜，因此相關研究較多。
　　本課題主要研究銅錳氧化物（CuO/MnO2）催化分解臭氧的性能及纖維載

3、體催化材料的制備。實驗在可以控制溫度、濕度與臭氧濃度的空氣凈化濾料實驗系統(tǒng)中進行，對濕度、溫度、臭氧濃度對反應速率的影響進行實驗研究。相對濕度（15％、50%與80%）的影響在300ppb與1100ppb兩個臭氧濃度下進行。臭氧濃度（200-2000ppb）對反應速率的影響在30-160℃的溫度下進行，并選擇40℃、70℃、100℃與130℃的數(shù)據(jù)用于反應速率模型擬合。此外，以玻璃纖維為載體，通過不同的酸洗濃度、銅錳比、浸漬時間、干燥溫

4、度、焙燒溫度等制備參數(shù)的正交試驗，制備不同的催化材料，并在模擬建筑送風的條件下，對比其臭氧催化分解性能，以選擇最佳的制備參數(shù)。
　　本研究有以下發(fā)現(xiàn)：1）典型的室內環(huán)境條件下，銅錳催化劑催化分解臭氧效率約50-60%；2）相對濕度幾乎不會影響該銅錳催化劑對臭氧的催化分解性能；3）臭氧在銅錳氧化物上的催化分解近似為一級反應；4）用玻璃纖維負載銅錳催化劑制備的催化材料的最佳制備條件為：1%的鹽酸浸漬玻璃纖維30分鐘，銅錳比為1:3的浸