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隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高,汽車進(jìn)入家庭的步伐日益加快。據(jù)統(tǒng)計(jì),截至2011年6月,全國(guó)汽車保有量達(dá)到9846萬輛,其中私人汽車保有量超過7000萬輛。但是,機(jī)艙內(nèi)的空氣污染是不可避免的問題。中國(guó)汽車環(huán)境專業(yè)委員會(huì)與杭州智提凈化技術(shù)有限公司研發(fā)中心共同開展了汽車環(huán)境污染物控制研究。這些汽車污染物通常是指有毒的有機(jī)物,例如甲醛,苯,甲苯,對(duì)(間二甲苯),鄰二甲苯,苯乙烯,乙苯,乙酸丁酯,三氯乙烯和氯仿。在車輛環(huán)境中檢測(cè)到的各種有害物質(zhì)中,苯,甲苯,二甲苯,總揮發(fā)性有機(jī)化合物,甲醛和一氧化碳的值超過標(biāo)準(zhǔn)值的14.5、8和0.2倍7.3和4倍,17倍,6.5倍,3.14倍,這些有害物質(zhì)經(jīng)常會(huì)使人出現(xiàn)頭暈,頭痛,嗜睡,虛弱,胸悶等癥狀,還可能引起消化不良,食欲不振,嚴(yán)重?fù)p害肝臟和造血系統(tǒng),甚至引起死亡。
2006年1月24日,“車中苯中毒致死”一案在豐臺(tái)開庭審理,引起了人們對(duì)車內(nèi)污染的關(guān)注。人們希望找到一種安全,無毒,持久且無二次污染的方法來消除車輛中的有機(jī)污染物。消除這些有害物質(zhì)的常用方法是臭氧氧化和活性炭吸附。由于臭氧量不易控制,因此效果無法持續(xù)。臭氧本身有一種奇怪的氣味。它對(duì)人體的呼吸道,肺內(nèi)外的生化代謝,肺功能,肺防御系統(tǒng)和人體免疫功能有不利影響,因此其使用受到限制;盡管活性炭可以吸附汽車中的有害氣體,但其吸附是一種物理吸附,作用時(shí)間有限。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們開始嘗試使用光催化劑JR05降解有機(jī)污染物。許多文獻(xiàn)報(bào)道了對(duì)光催化降解有機(jī)污染物如甲醛和苯的研究。許多科學(xué)家已經(jīng)使用納米作為光催化涂層來進(jìn)行去除空氣污染物的研究。然而,關(guān)于使用光催化劑來降低汽車中的空氣污染的報(bào)道很少。作者以納米JR05為光催化劑,以37座客車為研究對(duì)象,研究了納米光催化劑JR05使用前后主要有機(jī)污染物含量的變化。結(jié)果表明,光催化劑JR05可以顯著降低機(jī)艙中主要有機(jī)污染物的含量。
實(shí)驗(yàn)步驟是將納米TiO2 JR05與去離子水混合,以制備質(zhì)量濃度為1%的光催化劑分散體。然后使用噴槍均勻地噴灑500克光觸媒液體,使用5個(gè)30 W紫外線燈作為光源,并將其放置在汽車的前部,中部和后部。密封光照39小時(shí)后,測(cè)量甲苯,二甲苯,甲醛含量和總有機(jī)揮發(fā)物。
從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出,在光催化降解之前,甲苯,二甲苯,甲醛和總有機(jī)物的含量均超過了室內(nèi)空氣質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。噴涂光催化劑后,在封閉條件下用紫外線照射39小時(shí)。測(cè)試結(jié)果表明,汽車中的有機(jī)物含量大大降低。甲醛,甲苯,二甲苯和全部有機(jī)物的含量均達(dá)到室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),表明使用光催化劑納米JR05控制汽車空氣污染是可行的。
催化降解機(jī)理:光催化降解是通過一系列氧化反應(yīng)完成的。以甲苯為例。其降解機(jī)理是:表面的光生孔與甲苯反應(yīng)形成芐基。芐基在氧和活性中間體羥基,過氧自由基等的作用下生成苯甲酸。苯甲酸進(jìn)一步被氧化為二氧化碳和水,如圖2所示。由于二氧化碳和水是無毒的,因此使用光觸媒JR05的納米已達(dá)到凈化車內(nèi)空氣的目的。