【摘要】： 近年來,室內(nèi)空氣品質(zhì)(Indoor Air Quality,簡(jiǎn)稱IAQ)問題日益受到人們重視。室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile Organic Compounds,簡(jiǎn)稱VOCs)濃度過高是導(dǎo)致IAQ低劣的重要原因。使用光催化消除室內(nèi)空氣中的VOCs被認(rèn)為是最具潛力的技術(shù)之一。但光催化反應(yīng)器效率較低、性能不穩(wěn)定、反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生有害中間產(chǎn)物等瓶頸問題制約了該技術(shù)的進(jìn)一步成功應(yīng)用。本文開展了相關(guān)工作,主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)為: 建立了適用范圍較廣的光催化反應(yīng)器VOC降解模型,通過無量綱分析,導(dǎo)出了該類反應(yīng)器降解效率與影響因素間的無量綱關(guān)系式:ε=1-exp(-NTUm),NTUm=A* Stmη,其中:A*為無量綱反應(yīng)面積,表征反應(yīng)器結(jié)構(gòu)特性;Stm為傳質(zhì)斯坦頓數(shù),表征反應(yīng)器傳質(zhì)特性;η為反應(yīng)有效度,表征反應(yīng)與傳質(zhì)相對(duì)強(qiáng)弱關(guān)系。上式為識(shí)別制約反應(yīng)器性能提高的瓶頸因素、確定反應(yīng)器性能優(yōu)化手段提供了理論基礎(chǔ)。 提出了2種強(qiáng)化光催化降解VOC性能的新方法并詮釋了其強(qiáng)化機(jī)理:(1)采用肋片可提高光催化反應(yīng)器VOC降解性能,其機(jī)理是:增大了反應(yīng)面積,提高了空氣速度場(chǎng)和濃度場(chǎng)的協(xié)同性,從而使得Stm增加;(2)發(fā)現(xiàn)在光催化材料中摻混合適的吸附材料作光催化材料載體,可增大反應(yīng)面積,提高其VOC降解能力。 發(fā)現(xiàn)了甲苯光催化反應(yīng)過程中尚未被文獻(xiàn)報(bào)道的微量氣相副產(chǎn)物及反應(yīng)路徑,詮釋了水蒸汽對(duì)副產(chǎn)物產(chǎn)生的影響機(jī)理。 指出了現(xiàn)有光催化反應(yīng)器性能評(píng)價(jià)中的不足:只考慮反應(yīng)器效率、不考慮副產(chǎn)物的健康效應(yīng),提出了考慮健康效應(yīng)和能耗代價(jià)的系列評(píng)價(jià)指標(biāo):HRI效率(εHRI)、健康有效度(εeff_HRI)、副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率(ζB,i)和效益系數(shù)(COBHRI),建立了以健康效應(yīng)為基礎(chǔ)的光催化反應(yīng)器性能評(píng)價(jià)方法。 上述工作為光催化反應(yīng)器性能優(yōu)化及評(píng)價(jià)提供了理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

圖 1.1 TiO2光催化降解 VOCs 反應(yīng)原理圖TiO2光催化反應(yīng)機(jī)理非常復(fù)雜，在微小的區(qū)域中同時(shí)發(fā)生著一系列的反應(yīng)。一般包括半導(dǎo)體的光激發(fā)、活性物種的產(chǎn)生、界面電荷與外界等基元反應(yīng)[22]。當(dāng)光催化劑吸收一個(gè)能量大于其帶隙能（Eg）的光子

c. 蜂窩型[124]d. 流化床型[132]e. 石英管型[50]f. 管狀[133]前視圖 側(cè)視圖進(jìn)口出口TiO21mm涂層進(jìn)口反應(yīng)器紫外燈TiO2涂層進(jìn)口反應(yīng)器

通用光催化反應(yīng)器示意圖：（a）反應(yīng)器通道坐標(biāo)系；（b面微元的質(zhì)量平衡1.6），可得當(dāng)?shù)乇碛^反應(yīng)系數(shù) Kapp(z,ξ)的表達(dá)式為：( )ξ,KKzkapp=

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 孟繼安,過增元,李志信;應(yīng)用流場(chǎng)協(xié)同理論的多縱向渦強(qiáng)化換熱管[J];動(dòng)力工程;2005年03期

2 胡曉云,李婷,張德愷,白晉濤,侯洵;退火溫度對(duì)納米TiO_2薄膜微結(jié)構(gòu)的影響[J];電子元件與材料;2005年07期

3 孫軍,陳如松;藻酸雙酯鈉與維生素E治療肝功能異常性脂肪肝36例療效觀察[J];臨床醫(yī)學(xué);2001年12期

4 孟繼安,李志信,過增元,魏澍;螺旋扭曲橢圓管層流換熱與流阻特性模擬分析[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2002年S1期

5 孟繼安,陳澤敬,李志信,過增元;管內(nèi)對(duì)流換熱的場(chǎng)協(xié)同分析及換熱強(qiáng)化[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2003年04期

6 孟繼安,陳澤敬,李志信,過增元;交叉縮放橢圓管換熱與流阻實(shí)驗(yàn)研究及分析[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2004年05期

7 吳晶;程新廣;孟繼安;過增元;;層流對(duì)流換熱中的勢(shì)容耗散極值與最小熵產(chǎn)[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2006年01期

8 劉繼進(jìn),陳宗璋,何莉萍;納米氧化鈦的制備、表征及應(yīng)用研究[J];功能材料;2002年06期

9 張高潔;吳進(jìn)明;劉少光;嚴(yán)密;;納米復(fù)合結(jié)構(gòu)二氧化鈦薄膜的制備及其光降解水中若丹明B的能力[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2007年04期

10 張紅鋒,楊慧萍,王耀發(fā);乙醇和軟脂酸誘導(dǎo)的脂肪肝離體細(xì)胞模型[J];華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 Liu Jie~(1*) Long Yuanyuan~2 Zhang Heping~3 Fan Qingzhu~3 1)Department of Mechanical Engineering,Huaihai Institute of Technology,Cangwu Road.Lian yungang,Jiangsu,222005,China 2)Corrosion and Protection Research Institute of Shengli Oil Field Ltd.Technology Detection Center.Beiyi Road,Dongyin,Shandong,257000,China 3)Beijing Grandsun Company,Zhongguancun East Road,Haidian District,Beijing,100083,China;Flow Characteristics in Shell Side of a New Type Heat Exchanger[A];Proceedings of the Fifth International Symposium on Fluid Power Transmission and Control[C];2007年

2 苑中顯;;中國(guó)能源狀況與發(fā)展對(duì)策[A];2004全國(guó)能源與熱工學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（2）[C];2004年

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4 朱東;付淑艷;朱肖鴻;陳明濤;倪桂寶;劉勇林;;蘆薈煎劑對(duì)大鼠酒精性脂肪肝T細(xì)胞亞群的影響[A];第九次浙江省中西醫(yī)結(jié)合肝病學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2006年

5 俞曉正;沈志剛;;空心微珠表面鍍二氧化鈦薄膜的研究[A];第八屆全國(guó)顆粒制備與處理學(xué)術(shù)和應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 任達(dá)森;溶膠—凝膠法制備納米二氧化鈦薄膜及其光致特性研究[D];復(fù)旦大學(xué);2004年

2 夏再忠;導(dǎo)熱和對(duì)流換熱過程的強(qiáng)化與優(yōu)化[D];清華大學(xué);2001年

3 孟繼安;基于場(chǎng)協(xié)同理論的縱向渦強(qiáng)化換熱技術(shù)及其應(yīng)用[D];清華大學(xué);2003年

4 張前程;光催化法去除室內(nèi)空氣中有機(jī)污染物的研究[D];天津大學(xué);2003年

5 張茂林;納米ZnO/SnO_2等復(fù)合光催化劑的制備及其降解有機(jī)污染物研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（廣州地球化學(xué)研究所）;2004年

6 顏學(xué)武;多波段光催化協(xié)合材料[D];中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院;2004年

7 程新廣;火積及其在傳熱優(yōu)化中的應(yīng)用[D];清華大學(xué);2004年

8 劉兆陽;TiO_2基納米光催化劑的制備及其光催化、超親水性能的研究[D];大連理工大學(xué);2004年

9 王瑋;硅基微聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)芯片的熱設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化[D];清華大學(xué);2005年

10 陳亦琳;多相光催化氧化過程中H_2-O_2耦合效應(yīng)及其作用機(jī)理研究[D];福州大學(xué);2006年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 周寧;大鼠酒精性肝纖維化模型的構(gòu)建[D];浙江大學(xué);2002年

2 劉保順;濺射法制備TiO_2薄膜的性能及其光催化機(jī)理研究[D];武漢理工大學(xué);2003年

3 郝國(guó)棟;Fe～（3+）-TiO_2光催化劑在可見光下的氣相光催化反應(yīng)研究[D];黑龍江大學(xué);2003年

4 劉麗;納米材料紅外吸收特性研究[D];首都師范大學(xué);2004年

5 馮志剛;應(yīng)用高效液相法檢測(cè)血清中缺糖轉(zhuǎn)鐵蛋白對(duì)診斷酒精性肝病的意義[D];天津醫(yī)科大學(xué);2004年

6 劉智;輪葉黨參水提醇沉物對(duì)酒精性肝損傷的保護(hù)作用研究[D];延邊大學(xué);2004年

7 張勝利;Cu～（2+）/TiO_2光催化劑的制備及其降解甲基橙的性能研究[D];湘潭大學(xué);2004年

8 聞劭意;橫紋粗糙面局部流動(dòng)與傳熱特性[D];清華大學(xué);2004年

9 俞少峰;氧化鈦，氧化硅納米管及球形粒子的制備研究[D];浙江大學(xué);2005年

10 熊建鋒;新型光催化材料的制備與表征[D];武漢理工大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2769994