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纳米二氧化钛光触媒在室内空气净化中的作用

一、室内环境污染的净化

据中国室内装饰协会环境监测中心主任宋广生公布:2003年我国因室内空气污染引起的死亡人数已达到11.1万人,超额门诊数达到22万人次,超额急诊数达到430万人次,而且死亡人数正在逐年攀升!

因此室内空气污染正成为危害人体健康的主要杀手,加强治理刻不容缓。

随着建筑材料中各种添加物的使用,室内装饰材料和各种家用化学物质的使用,室内空气污染的程度越来越严重。调查表明,室内空气污染物浓度高于室外,甚至于高于工业区。

据有关部门测试,现代居室内空气中挥发性有机化合物高达300多种,其中对人体容易造成伤害、甚至致癌的就有20多种,极大地威胁着人类的健康生活。

随着人们健康和环保意识的增强,人们对具有光催化净化室外空气、抗菌杀毒等功能性绿色环保材料的需求日益迫切,纳米TiO2光催化剂的出现为环境净化材料的发展开辟了一片新天地,也为人们对健康环境需求的解决提供了有效的途径。

二、纳米二氧化钛光催化绿色涂料降解氨气的性能研究

氨气是室内空气的主要污染源之一,它主要来自于建筑中使用的混凝土添加剂,如防冻剂、膨胀剂、涂料添加剂等。

氨气有难闻的臭味,对上呼吸道及眼睛有刺激作用。据相关国家标准《民用建筑工程室内环境污染控制规范》——GB50325-2001,氨气浓度小于0.2mg/m3.轻度超标氨气污染可导致人流泪、咳嗽、头痛、头昏;

中度超标以上污染可导致人的眼角膜水肿、结膜发炎、角膜坏死、上呼吸道感染、支气管肺炎、喉头水肿、肺水肿、肺间质纤维化、肺部感染死亡的危害。

表一给出氨气严重超标某一房间在涂刷纳米TiO2复合涂料前后空气中氨气浓度的变化。

表一纳米二氧化钛光催化绿色涂料降解空气中氨安的测定

测试项目 未涂刷纳米TiO2光催化绿色涂料前,氨气浓度(mg/m3) 涂刷纳米TiO2光催化绿色涂料后,氨气浓度(mg/m3)

客 厅 1.15 0.35

卧 室 1.15 0.45

表二纳米二氧化钛光催化绿色涂料对甲醛、氨气、苯的降解效果

测试条件气体浓度 放入涂料板前 放入涂料板后

一天 两天 五天 七天 去除效率(%)

氨气(mg/m3) 1.93 0.60 0.32 0.22 0.18 91

甲醛(mg/m3) 0.90 0.43 0.21 0.13 0.07 92

苯(mg/m3) 0.86 0.64 0.25 0.15 0.05 94

以氨气浓度相对最高容许浓度标准放大10倍,将纳米TiO2光催化绿色涂料对密闭空间内的氨气进行降解,

用七天时间,将氨气浓度从1.93mg/m3降解到0.18 mg/m3,控制在容许浓度之内,光催化降解效率达到91%,降解产物为N2和H20.

对某一氨气严重超标的建筑楼房的客厅和卧室,用纳米TiO2光催化绿色涂料涂饰,也得到很好的降解效果。

由此说明,纳米TiO2光催化绿色涂料对空气中的氨气具有较好的降解作用,以此可长期提高家居室内的空气质量,有效降低氨气对人们造成的危害。

三、纳米TiO2光催化绿色涂料降解甲醛的性能研究

甲醛是比较典型的室内环境污染物,它由多种室内装修材料,如家具油漆、墙纸、塑料地板、化纤地毯、门窗等,都有可能向室内释放甲醛,尤其现今的人造板材普遍使用酚醛树脂等能够释放出甲醛的粘合剂,在室内环境中释放甲醛可持续数年。

能够引起DNA-蛋白质交联,并和DNA结合形成加合物,潜在致癌的危险,严重损害人类的身体健康。

根据国家标准《民用建筑工程室内环境污染控制规范》---GB50325-2001,规定室内甲醛浓度应小于0.08 mg/m3.当室内空气中甲醛含量为0.1 mg/m3,就有异味和不适感,达到0.6 mg/m3时可出现上呼吸道及结膜刺激症状,表现为流泪、咽喉疼痛等,浓度再高就可引起恶心、胸闷等症状。

针对这种严峻的现状,本实验开展了纳米TiO2光催化绿色涂料降解甲醛的性能研究。

上表给出纳米二氧化钛光催化绿色涂料在密闭空间内降解甲醛的测试数据,七天的降解效率达到92%,使释放源浓度为0.90 mg/m3超标十倍的甲醛,降解到0.07 mg/m3,限制在达标浓度之内。

纳米TiO2光催化降解甲醛有害气体时,由活性氢氧自由基和超氧阴离子自由基起氧化作用,将甲醛氧化为羧酸,进一步分解为二氧化碳和水。它的降解产物是二氧化碳和水,不会产生其它有机物的污染,只要含有纳米TiO2光催化剂的复合材料存在,对甲醛的驱除作用就会有效。

所以,纳米TiO2光催化绿色涂料在普通光照条件时对空气中的甲醛具有明显降解效果,能够达到有效净化室内空气的目的。

四、纳米TiO2光催化绿色涂料降解苯类化合物的性能研究

苯类化合物是家庭装修材料中又一类严重伤害健康的致癌物质,它会导致人体生理功能失调,导致再生性障碍白血病等疾病。

根据相关国家标准《民用建筑工程室内环境污染控制规范》---GB50325-2001,苯浓度小于0.09 mg/m3.本研究采用测试方法《居住区大气中苯、甲苯和二甲苯卫生检验标准方法/气相色谱法》GB11737-89,对降解前后苯浓度进行测试。

上表给出纳米TiO2光催化绿色夏合涂料在密闭空间内降解到0.05 mg/m3,达到相关国家标准,对苯有害物质的去除降解效率达到底94%。由此可见,纳米TiO2光催化绿色复合涂料同样能减少和消除苯类化合物的危害作用。

实例证实:纳米二氧化钛光催化绿色复合涂料能够达到有效净化室内空气的作用,不会产生其它污染物,无毒无害,无放射元素,无二次污染,同时具有抗菌作用,将其涂刷于居室内,可以很好地净化和改善人们的生活居住环境,提供健康的生活环境。

因此,由纳米TiO2光催化剂研制的绿色涂料将会呈现出广阔的应用前景,带来极大的经济效益和社会效益。

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