论文总字数：16053字

摘 要

随着室内装修的普及，大量挥发性有机化合物引起严重污染，其中室内空气中甲醛造成的影响最深。研究人员一直在寻找最有效率的甲醛处理以及检测方法，本课题采用改性纳米二氧化钛可见光催化对甲醛气体进行吸收，用酚试剂法检测不同时间段内对甲醛的吸附量。

搭建一个反应器，以日光灯作为光源，TiO₂作为吸附剂，调控好空气采集的速率和采集时间，用分光光度仪来测量甲醛的含量，测试几种不同类型纳米二氧化钛的最佳吸收条件，然后比较间隔不同时间甲醛的吸附率。最终得到最佳吸附剂为氨基硅烷偶联纳米二氧化钛。

关键词：纳米二氧化钛 光催化氧化 甲醛 吸附率

Adsorption of Formaldehyde by Modified Nano-TiO₂

Abstract

With the popularity of indoor decoration, a large number of volatile organic compounds have caused serious pollution, among which formaldehyde in indoor air has the greatest impact. Researchers have been looking for the most efficient formaldehyde concentration detection methods and treatment measures. In this study, modified nano-titanium dioxide was used to catalyze visible light absorption of formaldehyde gas, and phenol reagent method was used to detect the amount of formaldehyde adsorption in different time periods.A reactor was set up with fluorescent lamp as the light source and TiO2 as the adsorbent to regulate the rate and time of air collection. The content of formaldehyde was measured by spectrophotometry. The optimal absorption conditions of some types of nano-titanium dioxide were tested.The optimal adsorbent is amino-silane coupling nanometer titanium dioxide.

Key Words: Nano titanium dioxide；Photocatalytic；formaldehyde；Adsorption rate

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 空气中的甲醛概况 1

1.1.1 关于室内中甲醛的介绍 1

1.1.2 关于室内中甲醛的影响 1

1.2 空气中甲醛的处理方法 2

1.2.1 物理处理法 2

1.2.2 化学吸附法 3

1.3 二氧化钛降解甲醛的概论 4

1.3.1 前言 4

1.3.2 二氧化钛降解甲醛的机理 4

1.3.3 关于纳米二氧化钛的研究 5

1.4 研究目的、途径及意义 6

第二章 实验部分 7

2.1 实验原理 7

2.1.1 甲醛的降解原理 7

2.1.2 甲醛的测定原理 7

2.2 实验材料与仪器 8

2.2.1 实验药品 8

2.2.2 主要实验仪器 8

2.2.3 三种改性纳米二氧化钛的结构 9

2.3 实验内容 9

2.3.1 实验装置 9

2.3.2 实验步骤 10

2.4 测定与计算方法 11

2.4.1 甲醛含量与吸光度的关系 11

2.4.2 甲醛标准曲线 12

2.4.3 质量浓度的换算公式 12

2.4.4 甲醛吸附率计算方法 12

第三章 结果与讨论 13

3.1 编号为2017型催化剂纳米二氧化钛的吸附研究 13

3.2 编号为2018型催化剂纳米二氧化钛的吸附研究 13

3.3 编号为2018 型催化剂纳米二氧化钛的吸附研究 14

3.4 三类吸附剂降解甲醛效果的对照 14

3.5 三种纳米二氧化钛金相显微镜分析 15

第四章 结论与展望 17

4.1 结论 17

4.2 展望 17

参考文献 19

致谢 21

绪论

随着我国经济的稳定增长，人们对室内的装修有着更高的需求^[1]，但与此同时室内空气的质量受到一定的影响。如果人们长期呼吸一些有毒挥发性气体会对工作以及生活造成伤害，会导致身体出现不适，严重时甚至会致癌。在这些挥发性气体中，甲醛是最大的污染源。在如今众多处理方式中，光催化降解具有高效性，无污染性并且可以在常温下进行。纳米二氧化钛^[2]不仅可以降解甲醛，还有消除异味的作用。

空气中的甲醛概况

关于室内中甲醛的介绍

甲醛是一种有强烈刺激性气味的无色气体^[3]，化学式HCHO或CH₂O，分子量30.03，又称蚁醛。甲醛具有很强的还原性，甲醛的蒸气在空气中会形成燃烧爆炸的危险。在2004年，甲醛还被LARC定为一级致癌物，在我国有毒化学品优先控制的名单上居于第２位^[4],当空气中甲醛浓度0.06mg/m³，10岁以下的人群会感到身体不适，达到 0.1mg/m³会引起胸闷等症状，达到30 mg/m³时可致死。

室内空气质量与人们的生活质量息息相关，在这些空气中，挥发性有机化合物是导致空气污染的最重要因素,其中甲醛是罪魁祸首。但是由于甲醛可以起到防腐的作用^[5]，在室内装修的时候经常用来消毒，装饰材料还有油漆里面应用十分广泛，造成的污染也会增多，甲醛完全就是一把双刃剑。

关于室内中甲醛的影响

就像之前所说的，人们知道甲醛的危害，但是为了室内装饰的美观，需要用到更多含有甲醛的材料，人们在各类场所所使用的油漆、颜料涂料、各种建筑材料造成了空气污染。由于政府也制定了许多室内甲醛浓度标准，检测出了室内甲醛的主要来源是多种装饰材料的大量使用,如含醛的树脂、泡沫塑料、油漆和纺织品等^[6]。还比如人造板材所用到的胶黏剂，纺织品中的印染剂等。这些都是我们不可忽视的甲醛释放源，长期吸入甲醛气体对我们的身体健康造成巨大的伤害。甲醛的释放是缓慢持续的，Jones 研究发现室内的污染物的浓度一般比室外的浓度高 2至10倍^[7],通常情况下有毒气体甲醛的释放期可达2至16年之久。室内的湿度、室内的温度、以及甲醛散发源都会影响空气中的甲醛浓度大小。

随着装修住户不断增加,人们对甲醛污染治理的需求越来越迫切。平时习惯通过开窗通风来净化空气质量的方法早就已经起不到作用了。国家室内空气标准的提高都是有科学依据的，一定浓度的甲醛便会对人群产生极大的健康威胁，大于0.08 mg/m³的甲醛浓度会导致眼睛、咽喉不适或疼痛。对于一些敏感人群甚至会产生胸闷和气喘等。一定浓度的甲醛能与蛋白质结合,能使蛋白质变性^[8],吸入高浓度甲醛后,呼吸道会受到严重的刺激产生疼痛，并可引发鼻咽炎、肺气肿等疾病^[9]。长期呼吸这种不达标的空气会使得身体出现不适，如头晕、呕吐、四肢乏力、精神不佳等状况，会严重影响人们的工作与生活。

空气中甲醛的处理方法

处理甲醛的方法主要有物理处理法、化学吸附法和光催化降解法^[10]。

物理处理法

1．机械自然通风法

通风法是最简单有效的方法，但是之前提到过甲醛释放周期很慢长^[11]，一般要2至16年。自然通风法虽然绿色环保，也是一种有效的方法，但是这种方法还有一个缺点就是无法控制，会导致室内的热量大量损失，装修后如果想尽早入住光靠机械通风完全是无稽之谈。

2．植物吸附法

又叫作生态净化降解法，常用于种植于室内的盆栽植物有：常青藤，多肉植物，橡皮树等。丁锦平^[12]等人通过熏气法实验测定了8种植物去除空气中甲醛的能力,研究发现, 常春藤、绿萝、鹅掌柴、橡皮树等对甲醛的综合净化能力和耐性较好。

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