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目前急需一种实用、高效的可以保障文物安全的系统可以应用于国内博物馆文物保护中,而国内在这方面的研究几乎是空白。本研究将光催化技术用于净化博物馆室内典型污染气体,特别是对氮氧化物和有机物的净化展开了研究。论文比较了不同载体对净化效果的影响,同时还对光催化剂采用SEM、UV—Vis、ESD、BET法进行了表征分析;优化了最佳工艺流程和工艺条件,考察了不同初始浓度、不同停留时间、不同湿度对于光催化净化氮氧化物效果的影响;还确定了光催化对有机酸的净化效果,并且研究了光催化技术与生物质技术集成的最佳组合和工艺条件;还在光催化净化单元后增加了净化净化臭氧的单元以保证文物的安全,制备了净化臭氧的催化剂;探索了光催化净化氮氧化物和有机酸的反应机理和动力学方程。
结果表明:负载型光催化剂TiO2/γ-Al2O3具有良好的催化净化效果而湿度对净化效率影响并不大。在气体流量为1L/min,NO和NO2初始浓度分别为133.9μg/m3和102.51μg/m3,湿度20%时,该催化剂具有最佳净化效果。在有氮氧化物存在条件下,对有机酸的净化效果达80%以上。制备的臭氧净化催化剂可以初步满足博物馆室内臭氧浓度二级标准。中试装置可以满足博物馆对氮氧化物的处理要求。低浓度氮氧化物的光催化净化过程更符合一级反应动力学方程。这些研究为反应器的设计、工艺条件的选择提供了理论基础。