农业环境论文TiO2结合纳米光催化治理甲醛的研究

　　随着社会经济的发展以及人们生活水平的提高，环境保护越来越受到人们的关注。虽然大气污染物主要存在于室外，但是由于人们长期生活在室内空间，因此人们主要受到源于室内的空气污染。本文是一篇农业环境论文范文，主要论述了TiO2结合纳米光催化治理甲醛的研究。

　　【摘 要】笔者首先介绍了目前室内空气污染的现状，后重点分析了甲醛污染物的来源及对人体的危害。分析了目前主流的各种处理技术： 吸附过滤净化技术、新型等离子体技术、臭氧技术及光催化技术并系统的分析了其各自优缺点。光催化技术是经济可行，效率高、副危害系数小的处理技术。TiO2结合纳米光催化技术在处理甲醛方面具有不可忽视的良好效果，是具有良好发展前景的处理技术。

　　【关键词】TiO2,甲醛,纳米光催化

　　1室内空气状况

　　目前城市空气中的年平均浓度大约是0.005mg/m3-0.012mg/m3之间，通常不超过0.03mg/m3。

　　目前室内甲醛的来源一是来自于燃料的不完全燃烧，二是来自装饰材料及家用化学品、建筑材料的释放。其中室内装饰材料及家具的污染是目前造成室内空气污染的主要来源。油漆、胶合板、泡沫填料、内墙涂料、塑料贴面等装修材料中含挥发性有机化合物高达350多种。由于甲醛与其它树脂具有较强的粘合性特性，同时还具有加强板材的强度及防虫、防腐的功能。因此目前装修用人造板大多使用以甲醛为主要成分的脲醛树脂作为胶粘剂。板材中残留以及未参与反应的甲醛会逐渐向外界环境释放是形成室内空气中甲醛污染的主要渠道与来源。日常生活用品如：消毒剂、液化石油气、清洗剂等也是室内甲醛污染的途径。另外室内有机物污染对人体健康的影响主要为以下3种：气味等感觉效应;粘膜刺激及基因毒性;致癌性。

　　2室内空气污染净化技术

　　为了改善室内空气质量，创造健舒适健康的室内生活环境。目前已发展了多种空气净化技术用来去除室内空气中的颗粒物、微生物和气体污染物。下面就其中主要技术简单介绍一下。

　　(1)吸附过滤净化技术：属于物理处理方法。针对室内pmx物质主要采用静电除尘、机械过滤以及离子除尘等技术进行处理。这几种技术的主要缺点是：净化有害污染气体性能不佳。机械过滤技术对超微颗粒净化效果较差;静电集尘与离子除尘需要配置预过滤装置。活性炭吸附方法的主要缺点是细菌等生物污染容易在活性炭空隙内中继续繁殖，成为生物的新的污染的滋生地。

　　(2)新型等离子体技术：是物理化学综合处理的全新技术。由于等离子体中含有大量活性基团并具有较高能值，平均电子能量约在 2.3-10.0eV 之间浮动，因此足以破坏气态有机污染物中的化学键，从而达到降解污染物的目的。即使是一些还原性较强的无机物也极易被低温等离子体系中的活性物质氧化，而键能较小的物质则会被体系中能量高的活性离子打开，最终转化为环境无害物。但是低温等离子体技术的主要缺点是会产生臭氧，危害对人体健康。

　　(3)臭氧技术：利用臭氧特有的强氧化性可以和很多有机物发生氧化还原反应从而达到净化空气的目的。其主要缺点还是对非有机有害气体净化效果不好;即使是挥发性有机物也达不到深度氧化的目的。同时会产生一些有害副产物，加上其本身也是一种对健康有害的物质，因此臭氧处理技术并不是一个理想的化学处理污染物的技术。

　　(4)光催化技术：本技术由催化氧化技术发展而来。一般采用黑光灯、荧光灯、高压汞灯，甚至是太阳光作为光源。催化剂是在特定波长光线照射下具有很高光化学活性的物质，通常为是半导体光催化剂。光催化技术是一种新型低温深度氧化技术，可以在室温条件下将大气中有机污染物完全氧化为二氧化碳和水，还具有安全、除臭、防腐、杀菌等功能，因此是一种具有广阔发展前景的室内空气净化新技术。

　　3纳米光催化技术

　　自20世纪 70年代以来纳米半导体光催化技术的研究得到了极为迅速的发展，在环境领域取得了广泛的应用。目前研究最多的是硫族化物半导体材料，如 TiO2、ZnO、WO3、SnO2 等。由于 TiO2具有化学稳定性高，耐光腐蚀，并且具有较深的价带能级等特性，因此可使一些吸热的化学反应在被光辐射的TiO2表面得到实现和加速，同时TiO2属于无毒物质。因此目前TiO2的光催化特性研究最为活跃。TiO2目前有三种形态：锐钛矿型、金红石型和板钛矿型。

　　纳米光催化技术在室内空气净化中的应用主要表现在以下几个方面：

　　(1)无机气体的去除。氮氧化物和二氧化硫是主要的大气污染物，同时也是室内化石燃料燃烧产生的主要污染物，而氨则是某些混凝土填加剂(如防冻液)慢性释放出来的，这些大气污染物危害人体健康，直接引发各种呼吸系统疾病。TiO2光催化氧化去除氮氧化物效果比较理想的浓度范围在0.01-20ppm之间，在 150ppm 以上则难以有效。

　　(2)室内异味的去除。室内异味物质主要是一些含氮、硫化合物，如硫醚、硫醇、胺类。其成分复杂，浓度不高但其散发的臭味却是很明显。利用TiO2与臭氧或其它催光剂配合去除臭气效果较好。将TiO2固定在蜂窝状板材上，制备出光催化空气净化器能够有效地去除硫化氢、氨等多种异味物质。利用纳米级的TiO2颗粒作为光催化剂，再用氢氧化锌溶液进行表面处理，吸附甲硫醇的能力将获得明显的提高，在紫外线照射下发生光催化氧化分解甲硫醇的效率也将获得大幅度提高。

　　(3)VOCs的去除。通常空气中的化学污染物以挥发性有机物VOCs 为主。TiO2在紫外线照射下生成的空穴具有的强氧化能力，在清除VOCs方面取得良好效果。适用于低浓度污染物的去除，也适用于多种污染物的去除。光催化氧化能够分解挥发性有机物，包括许多难于用其它方法降解的污染物最终无害处理。已经通过光催化氧化分解室内空气中典型的VOCs有：苯系物，醛类，醇类，还有乙酸、苯酚、吡啶、丙酮、氯苯、氯甲烷等。

　　(4)微生物的去除。TiO2纳米光催化剂具有很强的杀菌能力，几乎可以杀灭所有的细菌，如：大肠杆菌、绿脓菌、霉菌、白藓菌等。同时对病毒也具有很强的杀灭能力。TiO2破坏细胞的细胞膜使细胞组分流失造成细菌死亡;还可以凝固病毒的蛋白质来抑制病毒活性达到消灭病毒的目的。目前利用纳米光催化剂的这种光谱杀菌的特性已研制了多种抗菌材料，如瓷砖、壁纸、塑料、涂料等，广泛用于医院、家装等行业。
　　农业环境论文发表期刊推荐《环境科技》（双月刊）创刊于1988年，是由徐州市环境保护科学研究所、江苏省环境科学研究院联合主办的以直接为环境污染防治实践服务、以实用技术、成果推广为主的环境科学技术类杂志。重点报导报送环境科学最新实用技术、科研成果、治理开发及国内外最新信息与动力、对各类厂矿企业、环保产业部门、科研、监测、环境管理教学等单位均有较强参考价值。