不同濃度空氣觸媒對小區室內空氣負離子和空氣污染的影響研究

劉 志 良

(黑龍江省新天物業公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

隨著室內裝修的規模擴大，家具更換的頻率越來越快，而由此帶來的室內污染問題越來越突出。目前我國新裝修的房屋室內環境有毒有害物，例如甲醛、苯系物、TVOC濃度普遍超標，嚴重地影響著人們的生活和健康[1]。

空氣觸媒是采用納米技術研制的一種空氣催化劑，專業用于空氣環境污染的治理，其結構組成是空氣和觸媒(催化劑)，這里觸媒是指具有極強氧化能力的超微粒子化的二氧化鈦(TiO2)。空氣觸媒的主要成分是納米粒子的二氧化鈦，二氧化鈦受空氣激發后所產生的導帶電子和正孔，這些電子、正孔和吸附在其表面的水與氧氣反應產生氧化能力極強的氫氧自由基(·OH)，氫氧自由基可以與空氣中的有害物質(甲醛、氨、苯、氮氧化物、硫氧化物、VOC等)起氧化還原反應，并且把有機污染物分解成無污染的二氧化碳和水。空氣觸媒還具有抗菌、殺菌、除臭、防污、親水、防紫外線等功能。同時，增加了空氣中的負離子[2]。

因此，本實驗利用空氣觸媒技術來分解空氣有機污染物，并且研究了其對空氣中負離子含量的影響，對其應用效果進行評價，為空氣觸媒產品在空氣污染治理與應用上提供科學數據。

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裝工程系列光氧觸媒。

1.2 實驗儀器及設備

120L小型氣候箱若干個(密閉，配有風扇、紫外燈)；ITC-201A空氣負離子濃度測定儀；CD-1型便攜式大氣采樣器；U-2800紫外可見分光光度計；GC17A氣象色譜儀熱解析儀；非極性石英毛細管柱；大型氣泡吸收管等。

1.3 測定方法

(1)GB/T 18204.26-2000公共場所空氣中甲醛測定方法[3]。

(2)GB/T 11737-1989居住區大氣中苯、甲苯和二甲苯衛生檢驗標準方法氣相色譜法[4]。

1.4 實驗方法

在小型氣候箱中，溫度25±0.5℃、濕度42%，將分析純的甲醛1ml，分析純苯、甲苯、二甲苯各1.0ml分別放在表面皿中，同時開啟風扇，充分揮發24h。把等量的不同濃度的空氣觸媒噴霧劑均勻噴涂在面積均為500mm×500mm的玻璃板上，其中TiO2濃度分別為0.7%、1%、1.7%和1.8%，自然晾干后放置在小型氣候箱的中央位置，然后迅速采集空氣樣品，按1.3的檢測方法測定甲醛、苯、甲苯和二甲苯濃度記錄為初始濃度，然后開啟紫外燈，分別在2、8、16、24和48h內采集環境試驗箱中空氣樣品，測定各小時的甲醛、苯、甲苯和二甲苯濃度。同時利用ITC-201A空氣負離子濃度測定儀測定小型氣候箱中空氣負離子濃度。

1.5 降解率計算

降解率K=(C0-C1)/C0。式中K——去除效率(%)；C0——小型氣候箱中甲醛、苯、甲苯和二甲苯的初始濃度；C1——經過一定處理時間后甲醛、苯、甲苯和二甲苯的濃度。

1.6 分析

采用excel作圖，spss統計分析軟件進行方差分析。

2 結果

2.1 不同濃度空氣觸媒對甲醛的降解率結果

在封閉的小型氣候箱內，空氣溫度維持在25℃、濕度42%，甲醛初始濃度為1.12mg·m-3左右。不同濃度空氣觸媒對甲醛降解度如圖1所示。從圖中可以看出，隨著空氣觸媒中TiO2濃度的增加，甲醛的降解度也隨之增加，并且，隨著時間的延長，甲醛的降解度也隨之增加。但是，含1.7%TiO2濃度空氣觸媒和含1.8%TiO2濃度的空氣觸媒，對于甲醛的降解度影響不大(p>0.05)。

2.2 不同濃度空氣觸媒對苯系物的降解率結果

在封閉的小型氣候箱內，空氣溫度維持在25℃、濕度42%，苯的初始濃度為1.02mg·m-3，甲苯的濃度為1.06mg·m-3，二甲苯的濃度為1.82mg·m-3。從圖2中可以看出，隨著空氣觸媒中TiO2濃度的增加，苯的降解度也隨之增加，并且，隨著處理時間的延長，苯的降解率也在增加，含1.7%TiO2濃度空氣觸媒和含1.8%TiO2濃度的空氣觸媒，對于苯的降解度影響不大(p>0.05)。從結果中還可以看出，隨著空氣觸媒中TiO2濃度的增加，甲苯的降解度也隨之增加，并且，隨著處理時間的延長，甲苯的降解率也在增加，但是四種濃度的空氣觸媒對甲苯的降解率有所不同，含TiO21.8%的空氣觸媒對于甲苯的降解率最大(p<0.01)。空氣觸媒對于二甲苯的降解率也是隨著空氣觸媒中TiO2濃度的增加而增加的，并且含TiO21.8%的空氣觸媒對二甲苯降解率最高。

2.3 不同濃度空氣觸媒對空氣負離子含量的影響

由圖3可以看出，隨著空氣觸媒中TiO2濃度的增加，空氣中負離子個數也隨之增加，并且，隨著處理時間的延長，空氣中負離子個數也在增加。其中，含TiO21.8%的空氣觸媒對于空氣中負離子個數增加量最大(p<0.01)。這說明，增加空氣觸媒中TiO2含量，有助于空氣中負離子含量的增加。

3 討論

光觸媒其氧化作用直接破壞空氣中甲醛及苯類物質等有機物質分子中C-C、C-N、C-O、O-H、N-H等化學鍵，把對人體有害的游離物質及微生物分解成二氧化碳(CO2)和水(H2O)等無害物質，起到分解、除臭等作用。由于光觸媒在反應過程中為光催化劑，所以可長期持久起作用。含有不同濃度TiO2空氣觸媒對于去除空氣中污染物效率和增加空氣負離子效率存在很大差異[5～7]。

從實驗結果中可以看出，含TiO21.8%的空氣觸媒對于甲醛和苯的去除度與含TiO21.7%的空氣觸媒對于甲醛和苯的去除度沒有明顯差異，都高于0.7%和1.0%。但是，含TiO21.8%的空氣觸媒在去除甲苯和二甲苯時，去除度明顯高于0.7%、1.0%和1.7%這三個濃度，而且含TiO21.8%的空氣觸媒對于空氣中負離子增加最為明顯。所以，建議在使用空氣觸媒治理小區房屋空氣時，盡量使用含有高濃度TiO2的空氣觸媒，這樣能更加有效地去除空氣中的污染物質，提高空氣中的負離子數量，有效增加空氣質量。

[1]齊峰，李福林.光觸媒治理室內空氣污染的實驗研究[J].環境工程，2010，179(8)：44～46.

[2]唐玄樂，史力田，賈莉,董宏偉，劉家仁.光觸媒降除空氣污染物效果評價[J].中國公共衛生，2007，23(10)：1190～1191.

[3]GB/T 18204.26-2000，公共場所空氣中甲醛測定方法[S].

[4]GB/T 11737-1989，居住區大氣中苯、甲苯和二甲苯衛生檢驗標準方法氣相色譜法[S].

[5]閻惠珍，樊榮濤.光催化在飲用水消費中的應用[J].環境與健康雜志，2002，9(2)：153～154.

[6]王君，張向東，韓建濤.納米二氧化鈦與超聲協同殺菌效果的研究[J].中國消毒學雜志，2004，21 (2)：126.

[7]楊華明，崔森.光觸媒凈化技術的研究及其應用[J].中國消毒學雜志，2004，21(4)：368～370.