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摘要：微型光催化空气净化器包含添加有沸石颗粒的蜂窝状转子，能够连续吸附每单位立方米含有甲苯的空气中催化纯化能力在3-11 mg/m3（约1-3 ppmv的浓度调查）。在操作单元中连续吸附/解吸，并能在90-120℃和130-160℃这两个范围内控制解吸的温度，单次时间大约为10分钟，；来减少1m3空间内甲苯浓度，使甲苯含量几乎为零。基本上在光催化反应器接通的同时，便获得一定浓度的甲苯。此结果清楚地表明，在单位立方米的空间内甲苯浓度急剧减少的主要原因是甲苯被沸石转子吸附。当反应器被关掉，甲苯解吸进入0.022m 3反应器中时，浓度迅速增加,然后在10分钟后稳定下来。另一方面，将反应器打开，反应器中甲苯浓度迅速增加，10-150分钟内达到最大量，然后降低到接近零的值，导致甲苯浓度在1m3空间变得可以忽略不计。显而易见，从反应器中分解的甲苯浓度减小的测定中，固有速率的朗缪尔-欣谢尔伍德方程中常数的十分之一，这将表明甲苯的解吸过程中转子是限制速率的原因。全部分解的实验，使用相同的沸石转子和光催化反应器在六个月期间内进行，并且重复运行超过一百次。然而，光催化剂或吸收甲苯能力的沸石转子任何一个明显的分解活性缺失，可以看出没有明显的降低，表明这些材料可在一段时间长期不断进行。然而，由于转子吸附的甲苯迟早会饱和，有必要引入再生装置，从而为了周期性地从转子中除去甲苯。
1. 简介
挥发性有机化合物（VOC）的光催化处理具有其它方法没有的若干优点。例如，分解反应可以很容易的在室温下，且在不加其它化学试剂或反应物情况下进行，分解成二氧化碳和其他矿物质 （Maira et al., 2003; Xu and Shiraishi, 1999）。正是这种合理的光催化处理适用于室内环境 （Obee and Brown, 1995; Shiraishi et al., 2004）。甲苯是一种典型的室内挥发性有机物，威胁人类健康，因此，许多报告已经发表了关于使用光催化剂化合物的实验 (Barraud et al.,源[自-751^`论/文'网·www.751com.cn
2005; Bouzaza and Laplanche, 2002; Bouzaza et al., 2006; Chen and Zhang, 2008; Coronado and Soria, 2007; Demeestere et al., 2008;Guo et al., 2008; Inaba et al., 2006; Nakajima et al., 2005; Sano et al., 2004; Sekiguchi et al., 2008; Tomasic et al., 2008; Tsoukleris et al., 2007; Young et al., 2008; Yu and Lee, 2007; Zou et al., 2006a,b)几个研究小组发现，光催化分解过程中二氧化钛作为中间体的能迅速吸附甲苯(Blount and Falconer, 2001, 2002; Marci et al.,2003)。在另一方面其他的挥发性有机化合物的分解，在环境中气态的甲苯分解速率在光催化剂表面薄膜扩散阻力增大而明显降低，因为甲苯浓度约为1ppmv的（每百万份体积）。例如，分解甲醛的过程中，当它的浓度下降到低于1ppmv的时候，分解速度显著降低(Shiraishi et al., 2005a)。这个问题可以通过使用在玻璃管中插入九个表面涂有透明二氧化钛薄膜光源（6W黑光灯荧光灯）和光催化反应器分别克服 (Shiraishi et al., 2005a,b)。该光催化反应器提供了以下主要优点：
（1）光催化反应没有扩散阻力，因为处理过的空气通过光催化剂管和光源之间的环形上线速度为11m/s。
（2）光催化反应发生的高紫外线强度，单位面积从催化剂表面与光源之间的距离只有5mm的条件下。
（3）紫外光通过玻璃管使氧化钛膜渗透到相邻玻璃管以使分解率进一步提高。 (Shiraishi et al., 2005b; Wang et al., 2002)。因此，在20-60分钟分解后，在1m3空气中甲醛的浓度水平符合世界卫生组织标准（80 ppbv或100mg/m3） (Shiraishi et al., 2005b, 2009)。
然而，反应器在固定时间内净化室内空气的量不足以令人满意。因此，我们随后开发的空气净化器（尺寸50厘米×50厘米×125厘米）;其中该光催化反应器能够连续运行吸附/解吸功能(Shiraishi et al., 2003, 2007)。作为实验的结果在10m3的空气净化甲醛的，我们发现，在这个改进的空气净化器中，连续吸附/解吸部件可以在10分钟内将甲醛浓度降低到标准环境允许范围之下（80 ppbv的），然后在180分钟内光催化反应器迅速分解从反应器部件释放的甲醛，最后浓度可以接近为零 (Shiraishi et al., 2007)。