不同浓度空气触媒对小区室内空气负离子和空气污染的影响研究

刘 志 良

(黑龙江省新天物业公司，黑龙江 齐齐哈尔 161000)

随着室内装修的规模扩大，家具更换的频率越来越快，而由此带来的室内污染问题越来越突出。目前我国新装修的房屋室内环境有毒有害物，例如甲醛、苯系物、TVOC浓度普遍超标，严重地影响着人们的生活和健康[1]。

空气触媒是采用纳米技术研制的一种空气催化剂，专业用于空气环境污染的治理，其结构组成是空气和触媒(催化剂)，这里触媒是指具有极强氧化能力的超微粒子化的二氧化钛(TiO2)。空气触媒的主要成分是纳米粒子的二氧化钛，二氧化钛受空气激发后所产生的导带电子和正孔，这些电子、正孔和吸附在其表面的水与氧气反应产生氧化能力极强的氢氧自由基(·OH)，氢氧自由基可以与空气中的有害物质(甲醛、氨、苯、氮氧化物、硫氧化物、VOC等)起氧化还原反应，并且把有机污染物分解成无污染的二氧化碳和水。空气触媒还具有抗菌、杀菌、除臭、防污、亲水、防紫外线等功能。同时，增加了空气中的负离子[2]。

因此，本实验利用空气触媒技术来分解空气有机污染物，并且研究了其对空气中负离子含量的影响，对其应用效果进行评价，为空气触媒产品在空气污染治理与应用上提供科学数据。

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装工程系列光氧触媒。

1.2 实验仪器及设备

120L小型气候箱若干个(密闭，配有风扇、紫外灯)；ITC-201A空气负离子浓度测定仪；CD-1型便携式大气采样器；U-2800紫外可见分光光度计；GC17A气象色谱仪热解析仪；非极性石英毛细管柱；大型气泡吸收管等。

1.3 测定方法

(1)GB/T 18204.26-2000公共场所空气中甲醛测定方法[3]。

(2)GB/T 11737-1989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[4]。

1.4 实验方法

在小型气候箱中，温度25±0.5℃、湿度42%，将分析纯的甲醛1ml，分析纯苯、甲苯、二甲苯各1.0ml分别放在表面皿中，同时开启风扇，充分挥发24h。把等量的不同浓度的空气触媒喷雾剂均匀喷涂在面积均为500mm×500mm的玻璃板上，其中TiO2浓度分别为0.7%、1%、1.7%和1.8%，自然晾干后放置在小型气候箱的中央位置，然后迅速采集空气样品，按1.3的检测方法测定甲醛、苯、甲苯和二甲苯浓度记录为初始浓度，然后开启紫外灯，分别在2、8、16、24和48h内采集环境试验箱中空气样品，测定各小时的甲醛、苯、甲苯和二甲苯浓度。同时利用ITC-201A空气负离子浓度测定仪测定小型气候箱中空气负离子浓度。

1.5 降解率计算

降解率K=(C0-C1)/C0。式中K——去除效率(%)；C0——小型气候箱中甲醛、苯、甲苯和二甲苯的初始浓度；C1——经过一定处理时间后甲醛、苯、甲苯和二甲苯的浓度。

1.6 分析

采用excel作图，spss统计分析软件进行方差分析。

2 结果

2.1 不同浓度空气触媒对甲醛的降解率结果

在封闭的小型气候箱内，空气温度维持在25℃、湿度42%，甲醛初始浓度为1.12mg·m-3左右。不同浓度空气触媒对甲醛降解度如图1所示。从图中可以看出，随着空气触媒中TiO2浓度的增加，甲醛的降解度也随之增加，并且，随着时间的延长，甲醛的降解度也随之增加。但是，含1.7%TiO2浓度空气触媒和含1.8%TiO2浓度的空气触媒，对于甲醛的降解度影响不大(p>0.05)。

2.2 不同浓度空气触媒对苯系物的降解率结果

在封闭的小型气候箱内，空气温度维持在25℃、湿度42%，苯的初始浓度为1.02mg·m-3，甲苯的浓度为1.06mg·m-3，二甲苯的浓度为1.82mg·m-3。从图2中可以看出，随着空气触媒中TiO2浓度的增加，苯的降解度也随之增加，并且，随着处理时间的延长，苯的降解率也在增加，含1.7%TiO2浓度空气触媒和含1.8%TiO2浓度的空气触媒，对于苯的降解度影响不大(p>0.05)。从结果中还可以看出，随着空气触媒中TiO2浓度的增加，甲苯的降解度也随之增加，并且，随着处理时间的延长，甲苯的降解率也在增加，但是四种浓度的空气触媒对甲苯的降解率有所不同，含TiO21.8%的空气触媒对于甲苯的降解率最大(p<0.01)。空气触媒对于二甲苯的降解率也是随着空气触媒中TiO2浓度的增加而增加的，并且含TiO21.8%的空气触媒对二甲苯降解率最高。

2.3 不同浓度空气触媒对空气负离子含量的影响

由图3可以看出，随着空气触媒中TiO2浓度的增加，空气中负离子个数也随之增加，并且，随着处理时间的延长，空气中负离子个数也在增加。其中，含TiO21.8%的空气触媒对于空气中负离子个数增加量最大(p<0.01)。这说明，增加空气触媒中TiO2含量，有助于空气中负离子含量的增加。

3 讨论

光触媒其氧化作用直接破坏空气中甲醛及苯类物质等有机物质分子中C-C、C-N、C-O、O-H、N-H等化学键，把对人体有害的游离物质及微生物分解成二氧化碳(CO2)和水(H2O)等无害物质，起到分解、除臭等作用。由于光触媒在反应过程中为光催化剂，所以可长期持久起作用。含有不同浓度TiO2空气触媒对于去除空气中污染物效率和增加空气负离子效率存在很大差异[5～7]。

从实验结果中可以看出，含TiO21.8%的空气触媒对于甲醛和苯的去除度与含TiO21.7%的空气触媒对于甲醛和苯的去除度没有明显差异，都高于0.7%和1.0%。但是，含TiO21.8%的空气触媒在去除甲苯和二甲苯时，去除度明显高于0.7%、1.0%和1.7%这三个浓度，而且含TiO21.8%的空气触媒对于空气中负离子增加最为明显。所以，建议在使用空气触媒治理小区房屋空气时，尽量使用含有高浓度TiO2的空气触媒，这样能更加有效地去除空气中的污染物质，提高空气中的负离子数量，有效增加空气质量。

[1]齐峰，李福林.光触媒治理室内空气污染的实验研究[J].环境工程，2010，179(8)：44～46.

[2]唐玄乐，史力田，贾莉,董宏伟，刘家仁.光触媒降除空气污染物效果评价[J].中国公共卫生，2007，23(10)：1190～1191.

[3]GB/T 18204.26-2000，公共场所空气中甲醛测定方法[S].

[4]GB/T 11737-1989，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[S].

[5]阎惠珍，樊荣涛.光催化在饮用水消费中的应用[J].环境与健康杂志，2002，9(2)：153～154.

[6]王君，张向东，韩建涛.纳米二氧化钛与超声协同杀菌效果的研究[J].中国消毒学杂志，2004，21 (2)：126.

[7]杨华明，崔森.光触媒净化技术的研究及其应用[J].中国消毒学杂志，2004，21(4)：368～370.