2 0 0 6 年全国太阳能光化学与光催化学术会议专辑真空紫外光催化降解空气中甲烷和甲醛的研究张彭义，刘栋( 清华大学，环境科学与工程系，北京，1 0 0 0 8 4 )甲烷是一种温室气体，性质稳定，也是潜艇等密闭空间重点监控的气态污染 物；甲醛是室内空气中的主要污染物。本文研究比较了1 8 5 n m 真空紫外光催化、 真空紫外光解和2 5 4 n m 光催化对甲烷和甲醛的去除效果。1 甲烷的去除研究 不同甲烷进1 ：3 浓度时真空紫外( ) 、臭氧紫夕b ( 0 3 u v ) 、真空紫外光催化 ( T i 0 2 M ) 、臭氧光催化( 0 3 T i 0 2 , r I J V ) 对甲烷的去除效果见图1 。由图1 可见，4 种方法对甲烷的去除效果依次为T i 0 2 M 0 3 T i 0 2 舢 V U V 0 3 舢。 流量对真空紫外、真空紫外光催化降解甲烷的影响见图2 。在真空紫外光流程中， 甲烷的反应速率几乎不受流量的影响。而在真空紫外光催化流程中，在流量增大 到9 L m i n 以前，反应速率随流量增大而增大；当流量增大到9 L m i n 以后，反应 速率达到最大值并基本保持稳定。口吕 喜g 槲 瑙 毯 呕20甲烷初始浓度( p p m V )( 流量8 L m i r a 相对湿度2 6 3 0 )图l 甲烷初始浓度对其降解速率的影响甲烷降解过程中甲醛生成情况见图 3 ，甲醛产率是指每个降解的甲烷分子所 产生的甲醛百分数。由图4 可见，甲醛 产率很低，不足0 5 ，出口甲醛的浓度 也远远低于室内空气标准规定的 O 1 m g m 3 。在真空紫外光催化反应体系 中，含有大量的强氧化性基团( O H 等) ， 虽然甲烷由于自身性质稳定难以氧化去 除，但是其稳定结构一旦被破坏，生成 的中间产物能立刻被大量的强氧化性物 质氧化，因此尾气中甲醛含量很低。6口n 薹4b Og 菥2 蝴 趟 呕079l l 流量( L n 1 i n )( 相对湿度2 7 3 0 ，甲烷初始浓度1 2 9 0 - 1 5 3 5 p p m V ) 图2 流量对甲烷反应速率的影响R H ( 哟( 流量8 L m i n ，甲烷浓度1 2 0 2 - 1 5 8 4 p p m V )图3 相对湿度对甲烷反应速率的影响2 0 0 6 年全国太阳能光化学与光催化学术会议专辑2 甲醛的去除研究 不同初始浓度的甲醛光催化、真空紫外以及真空紫外光催化去除率见图4 ， 图5 为对应的反应速率。甲醛的去除率虽然随甲醛初始浓度增加而有下降的趋 势，但是去除速率则一直随初始浓度的升高而直线增加，但真空紫外光催化的斜 率大于其它方法，说明还未达到真空紫外光催化的最大处理效率。l o o9 08 0 、一7 0 静鬣6 0 书5 04 0024681 0甲醛初始浓度( m g m 3 )( 流量8 L r a i n ：相对湿度3 3 - 3 6 )图4 甲醛初始浓度对其去除率的影响02468l O甲醛初始浓度( m g ，m 3 )( 流量8 L m i m 相对湿度3 3 - 3 6 ) 图5 甲醛初始浓度对其反应速率的影响类似地，流量对甲醛去除率和去除速率的影响见图6 和图7 。真空紫外光催 化的去除率基本保持不变，光催化对甲醛的去除率则随流量的增加而下降。不过， 两种方法的反应速率均随流量的增大而直线上升，真空紫外光催化反应速率的上 升趋势大于真空紫外，说明远未达到真空紫外光催化的最大处理效率，采用更高 的流量可以充分发挥真空紫外光催化的效率。4681 0流量( L m i I I )( 甲醛初始浓度4 3 - 4 9 m g m 3 ；相对湿度3 3 - 3 6 ) 图6 流量对甲醛去除率的影响O 5船0 4褂0 2 餐叭谜0468l O 流量( L m i n )( 甲醛初始浓度4 3 - 4 9 r a g m 3 相对湿度3 3 - 3 6 ) 图7 流量对甲醛反应速率的影响l8642OOOOOscIgv糌潮毯哒