【摘 要】
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随着生活质量的逐渐提升,室内空气质量得到人民群众、政府和媒体越来越多的关注。建筑装饰装修材料和室内家具等释放的VOCs严重污染室内空气,危害人体健康,甚至有致癌的风险,其中甲醛是VOCs中来源最广、污染最为严重的污染物之一。有效控制室内的甲醛浓度,改善室内空气质量,为人们提供一个健康舒适的居住办公环境是美好生活不可或缺的部分。PCO技术具有节能环保、应用范围广、矿化效率高、操作条件简单、氧化温度低
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随着生活质量的逐渐提升,室内空气质量得到人民群众、政府和媒体越来越多的关注。建筑装饰装修材料和室内家具等释放的VOCs严重污染室内空气,危害人体健康,甚至有致癌的风险,其中甲醛是VOCs中来源最广、污染最为严重的污染物之一。有效控制室内的甲醛浓度,改善室内空气质量,为人们提供一个健康舒适的居住办公环境是美好生活不可或缺的部分。PCO技术具有节能环保、应用范围广、矿化效率高、操作条件简单、氧化温度低以及无二次污染等特点,是去除室内空气污染物的有效手段。如何将PCO技术运用到不断变化的环境中,设计出小型、实用、低成本的光催化空气净化器,并在实际环境中体现其去除的VOCs性能,对改善IAQ和发展PCO技术具有重要的理论和实践意义。本文以PCO反应原理为基础,结合数值模拟,研制了一种用于降解室内甲醛的新型光催化空气净化装置。以甲醛为目标污染物,Ti O2作为光催化剂,对影响光催化反应的三个因素:光催化剂负载量、VOCs浓度和气体流速,进行了正交实验分析。且对比分析了不同净化手段改善IAQ的效果,对反应器的使用策略进行了探讨。本文的主要结论有:（1）利用Fluent设计并优化了光催化反应器,比较模拟与实验结果的误差,其整体误差在20%以内,证明通过数值模拟研究PCO反应过程具有较高的可行性。（2）选择洁净空气量作为光催化性能评价指标,根据正交实验结果及数据分析可知,影响折流壁挂式光催化反应器性能因素的主次顺序为:气体流速、甲醛初始浓度、光催化剂负载量。三种影响因素的最优搭配水平为A1B2C2,即P25 Ti O2载量为1 mg/cm~2,甲醛初始浓度为0.8 mg/m~3,气体流速为1.4 m/s。（3）在最优搭配水平下,折流壁挂式光催化反应器的净化能效为0.56 m~3/W·h。当两个反应器共用紫外线灯管组合时,此时反应器η为0.93 m~3/W·h,接近高效级空气净化器,净化能效显著提高。本文自行设计的光催化反应器具有较高应用价值和研究意义。（4）对比分析可知,自行设计的折流壁挂式光催化反应器降解甲醛的性能强于传统平板式,且导流片的设置有利于光催化反应的进行。分析得到传统平板式反应器的甲醛降解效率为34.94%,而无导流式反应器的降解效率为61.84%,提高了26.9%。增设导流片后的反应器,甲醛的降解效率进一步提升,达到75.32%。（5）利用数值模拟,研究在空调房间不同净化手段的净化效果,并给出了光催化反应器的使用策略。结果表明:在提升IAQ时,设置新风系统引入新风或者使用光催化反应器应优先应用于对温湿度有一定要求的建筑;对于无温湿度要求的房间,则应优先采取自然通风。在空调房间内,当使用光催化反应器的运行能耗小于引入新风净化产生的能耗,才能体现出PCO反应器改善IAQ的技术优势。
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