|
室内装修装饰时会用到油漆、涂料、大芯板、石膏板、复合地板等材料，这些材料通常有挥发性有机气体释放出来，因而室内空气污染也就成为一个绕不开的话题。近几年，随着人们对居室美和自身健康的重视，室内空气污染逐渐受到人们的关注。
“2008年北京举办奥运会时，大多场馆和设施是新建或新装修的。我估计这些场馆会选用一些环保的建材，但奥组委和基金委可能会考虑更多安全保障的问题，奥运场馆中可能会用到这种技术，所以就将我们研究的项目纳入了奥运科技项目。”国家自然科学基金奥运科技项目——“强化光催化方法去除挥发性有机物的研究”课题负责人、清华大学副教授张彭义对《科学时报》记者说。
“引起室内污染的挥发性有机物很多，通常有甲醛、苯、甲苯、乙烯。一些涂料、油漆，甚至人体出汗，都会产生有害气体，导致室内污染。”张彭义说：“因为我们进行的是基础研究，而且进行得较早，从2002年开始，我们就得到国家自然科学基金的支持，开始强化光催化法去除挥发性有机物和臭味方面的研究。坦白讲，我们对奥运场馆所用的装修材料并不是特别了解，因为室内装饰装修都会遇到挥发性有机物污染的问题，所以这项研究不管是宾馆、写字楼、普通住宅还是运动场馆都能用到。”
据介绍，人体排出汗液中，也含有对人体有害的成分，在封闭的运动场中，有很多观众，再加上运动员剧烈运动时排出大量汗水，因此，运动场所室内空气净化更为重要。通常，空气除臭和除挥发性有机物的方法很多，有焚烧、吸附、洗涤、生物过滤处理等。
“但各种方法各有优缺点。最常用的吸附法去除率偏低，在有害气体浓度过大时去除效果不理想，还有些方法装置复杂、去除费用较高。与之相比，强化光催化方法分解得比较彻底，分解效率较高，还兼有一套设备可以长期使用等优点。因而光催化法被认为是一种有很好应用前景的室内空气净化技术，国际上对这种方法很重视，国内也十分关注气相光催化研究的进展，但系统性的研究还不多。”张彭义说。
通过自制的净化设备(模型机)，张彭义等人在实验室条件下取得了良好的净化效果。而且在实验室条件下建立了挥发性有机物的动态光催化系统。他们采用3种不同来源的催化剂，研究各种反应条件对多种挥发性有机物光催化降解的影响，以考察处理室内挥发性有机物的实用性。
“虽然我们制备了实验室用的模型机，但基础理论研究要解决的问题比研制一台设备要多很多。”据介绍，光催化实验系统由3个部分组成：挥发性有机气体产生系统、光催化反应器和检测分析系统。为精确测定不同流量、浓度条件下挥发性有机气体的去除率，张彭义和合作研究者一起，一次次进行对比实验，从挥发性有机气体配制到光反应催化剂制备，他们都自已研制。为控制挥发性有机气体的流量，他们先配制一定浓度的甲苯、苯和氯仿等气体，将催化剂(直接光解则不放催化剂)放入反应器后密封，同时连接紫外灯，接通气体管路。通过针形阀调节控制不同流量进入反应器，用皂膜流量计标定实际流量，每隔一定时间间隔测定反应器出口的物质浓度，直至出口浓度保持不变，此时系统达到吸附平衡状态。研究人员打开紫外灯，每隔一定时间测定反应器出口物质浓度，直至出口浓度不再变化，并根据反应器进出口浓度计算出降解率。
研究证明，在低流量和较低浓度范围内，甲苯、苯和氯仿具有很高的光催化降解率，而且去除率不随进口浓度变化。但当流量或浓度超过某一阈值时，去除率随浓度或流量增大而降低。同时，不同催化剂和光源对甲苯、苯和氯仿的光催化降解有很大影响，催化剂性能的好坏与污染物种类有一定关系。而且甲苯、苯的光催化去除量在负荷较低时随负荷的增加而增加，但当负荷继续增大时不再增加，甚至下降。而氯仿的去除量则一直随负荷的增加而增加。
“我们进行这项研究的目的是将其结果应用于实际生活中的室内有机气体去除，虽然我们在实验室已经取得不错的结果，已经有了模型机，但一项技术从基础研究到成为产品是个艰难的过程，并不是仅凭基础研究就能全部解决问题，而且实际应用中可能还会发现新的问题。我们努力从基础理论上解决一些关键问题，以便让这一技术尽快成为一项能提高居民生活质量的产品。”张彭义说。
|
