管狀設計

近年來，室外大氣霧霾污染程度的增加加劇了室內空氣品質的惡化。同時，各式各樣的新型家居用品在給生活帶來方便的同時釋放出大量揮發性有機化合物，導致室內空氣質量嚴重下降。在這些污染物中，甲醛來源廣泛，釋放濃度高，是室內空氣主要污染物之一。

光催化技術能在一定環境温度和壓力下將有機污染物徹底降解，並最終生成水和二氧化碳等無機小分子產物，具有經濟、高效、無二次污染等優點，是一種新型、環保、節能的空氣淨化技術。如何將光催化空氣淨化技術有效地應用到空氣淨化中是光催化降解技術實現的核心。當前多數研究主要進行污染物降解的可行性測試，而對光催化淨化器的設計及應用發展尚不成熟。根據上述問題，設計一種新型的光催化空氣淨化器，並製成樣機；研究其降解甲醛的影響，對淨化效果進行分析；將光催化技術應用到去除甲醛、淨化空氣的實踐中；為光催化空氣淨化器的發展提供更多依據，對改善室內空氣品質、提高人居環境的舒適性具有重要的實踐意義。 ^[1] 

圖1為實驗所用的光催化淨化器，光催化反應器位於實驗台上，反應器尺寸60cm×25cm×30cm，其左端為進氣口，連接甲醛氣體進入，右端為排氣口，實驗時，甲醛溶液在其左側甲醛揮發箱揮發得到甲醛氣體，經進氣管進入環境測試艙，再經反應器淨化，由排氣管排出淨化後的氣體，其中通過改變實驗中測試的實驗因素，分析反應器對甲醛的淨化效率，得出實驗結論。

1個1m×0.5m×1m的環境測試艙，其前端採用透明材料作為可視窗口。光催化反應器位於艙內的實驗台上，其進出口均暴露於艙內空氣中。左側為甲醛揮發箱，用注射器準確抽取少量的甲醛溶液，迅速將其滴入到固定在揮發箱底部紙杯裏的棉花團上，快速將揮發箱的蓋子蓋好，已知甲醛揮發箱採用水封的作用，密閉性良好；在甲醛揮發箱的一側底部安裝有一根通氣管與環境測試艙連通且管道上設有1個三通閥，一端進空氣、一端進甲醛氣體，兩端可同時開啓，即可使氣體混合進入環境測試艙內，根據環境測試艙內甲醛測試儀的濃度顯示來調節通入的空氣和甲醛氣體的量，以調節環境測試艙內甲醛氣體濃度；可開啓密閉艙內的小功率電磁式空氣壓縮機將甲醛氣體和空氣抽入環境測試艙內，艙內放置一個小型風扇，用於均勻混合艙內空氣，在實驗開始前一段時間內，風扇開啓，當艙內氣體混合均勻、甲醛測試儀讀數穩定時再開啓淨化反應器進行實驗，以保證檢測到艙內甲醛濃度的準確性。

測試艙所有出口處均採用泡沫、膠布等進行密封。實驗結束後，利用大功率的電磁式空氣壓縮機將環境測試艙內的甲醛氣體抽到準備好的水溶液中，將其溶解，以免其擴散到空氣中，對人體造成傷害。 ^[1] 

依據光催化原理設計一種管狀光催化空氣淨化器，以甲醛為污染氣體進行試驗，對實驗結果進行分析，得出結論：

1）在相同的實驗條件下，自行設計的管狀光催化反應器與傳統的平板式反應器對比，甲醛的降解效率提高了14%。

2）通過設計正交實驗及實驗結果分析可得到利用管狀光催化空氣淨化器淨化甲醛的最佳實驗條件：甲醛初始濃度0.7毫克每立方米，環境温度為25℃。

3）在最佳實驗條件下進行淨化實驗，甲醛的降解效率在120min內可達89%，比對標準計算淨化效能，淨化效能屬於C級，具有一定實用價值。 ^[1]