二氧化钛光催化降解甲醛废气及动力学研究
前言
随着生活和工作条件的现代化,人们大量使用有机材料进行装修,而它们会不断散发出一些有毒的气体。在众多的室内污染物中，甲醛以其来源广，毒性大，污染时间长等特点，已成为主要的室内污染物之一[3]。甲醛是一种无易溶于水的刺激性气体,当室内空气中含量为0.1 mg/m3时就有异味和不适感;当大于65 mg/m3可以引起肺炎、肺水肿等损伤,甚至导致死亡。
室内甲醛的污染来源主要为建筑材料和家具。板材中残留和未反应的甲醛会逐渐向周围环境释放，这是形成室内空气中甲醛的主体[4]。部分装饰、装修材料及用品或含有有害化学物质，或因使用不当，导致某些污染物如甲醛，苯、氡等进入室内环境，造成室内空气污染，严重者甚至危害居住者健康，引起装修纠纷，室内空气污染已引起政府和公众的高度重视。甲醛为高毒性的物质，在我国有毒化学品优先控制名单上，甲醛高居第二位。
甲醛已被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质[5]，是公认的变态反应源，也是潜在的强制突变物之一。所以寻求有效的治理方法以清除室内空气中的甲醛已成为关系到人们身体健康而亟
待解决的问题，同时也成为环境污染物治理研究中的热点之一。
一、文献综述
1当前状况
1.1课题研究的背景
20世纪是人类高速发展的世纪。世界各国投入了大量的人力、物力和财力环境污染进行治理和预防，并且已经取得了卓有成效的成绩。一提到环境问题，人们似乎更关注较易感觉到的室外空气和水的污染，认为只要降染源的排放量，净化了空气和水源就能从根本上解决环境污染问题。其实则不然，人们生活水平的提高，室内空气质量对人体健康的影响已成为引起社会普遍关注的重要环境问题之一。随着对室内环境保护意识的不断增强，人们迫切希望有一个安全、健康的生活空间。
据世界卫生组织(WHO)调查结果显示，世界上30％的新建和重修的建筑物中发现室内空气有害健康，这些被污染的室内空气已经导致全球性的人口发病率和死亡率增加，室内空气污染已被列入对公众健康危害的五种环境因素之一[1]。国际上一些室内环境专家提醒人们，在经
历了工业革命带来的“煤烟型污染”和“光化学烟雾型污染”之后，现代人已经进入了以“室内空气污染”为标志的第三个污染时期[2]。
部分装饰、装修材料及用品或含有有害化学物质，或因使用不当，导致某些污染物如甲醛，苯、氡等进入室内环境，造成室内空气污染，严重者甚至危害居住者健康，引起装修纠纷，室内空气污染已引起政府和公众的高度重视。甲醛为高毒性的物质，在我国有毒化学品优先控制名单上，甲醛高居第二位。
甲醛已成为关系到人们身体健康而亟待解决的问题！
1.2室内甲醛的污染现状
20世纪90年代末，北京大学对其校园园区内的室内空气质量进行了一次调查，表1.1反映了此次调查中甲醛的测定值及我国和其他国家已有的室内空气中甲醛平均水平。
表1-1 室内空气中甲醛平均水平(µg/m3)
Tab.1-1 Indoor air formaldehyde in average（µg/m3）
地点
加拿大
芬兰
法国
瑞典
荷兰
美国
捷克
中国
北大
新建住宅
旧宅
时间
1981
1985
1987
1984
1981
1983
1983
1986
1997
1997
样品数
378
432
984
8
15
40
24
54
46
62
平均值
42
200
48
240
270
76
108
38
86
18
从表中可以看出，芬兰、荷兰、瑞典等北欧国家及北美一些国家室内空气中甲醛浓度较高，究其原因主要在于在上述国家中脲醛绝缘泡沫材料被广泛用作隔热材料。而北大此次调查中发现新建住宅中甲醛浓度偏高，说明室内甲醛污染的主要来源是人造建筑和装饰材料及泡沫绝缘材料中所使用的脉醛树脂，而室内使用的生活用品及化纤制品，室外工业生产所排放的废气及汽车尾气排放也会造成室内空气中一定程度的甲醛污染。下面是国内、国外的污染现状：
1.2.1国外室内污染历史及现状
上世纪空气动力汽车50年代开始，二战后的各国开始实行住宅产业化，大量修建住宅以解决房荒。进入60年代以后，各国住宅建设先后进入从增量到增质的过程，人们开始对住宅室内提出宽松性、舒适性、美观性方面的新要求，住宅装修随之兴起，国外大规模兴起装修热。到了60年代末期，世界上便出现了关于室内空气质量问题的报道。其中脲甲醛树脂的泡沫隔热材料在那个时期曾被大量用于构建移动房屋。
据调查，这种房屋，甲醛含量一般可达3.35 mg/m3。于是，在这个时期，环保、建筑、材料等专业的研究人员开始对室内装修材料产生的甲醛污染进行研究。
1998年，英国的Derrick[6]等人171对新装修竣工房间的建筑装修材料进行检测，发现从中释放的包括甲醛在内的VOC污染物对室内空气质量(IAQ)有一个长期的影响，10个被测房间在装修竣工后第1年内的污染物浓度虽有所下降，但在第二年仍然维持在一个连续稳定的高浓度状态。Jamstrom[7]等人在1999~2002年的15个月内对芬兰新建建筑进行调查发现，刚竣工时室内甲醛的最高释放量是贴有墙纸的甲醛污染源，甲醛的单位时间释放量为0.02~0.06 mg/m2.h，而靠近机械送风口的测量点甲醛浓度最低，在装修竣工6个月时，甲醛最高峰值仍然达到0.1 mg/m2.h，在竣工1年后甲醛单位时间释放量依然为0.04 mg/m2.h。法国Ribota[8]等人在2001~2002年的1年时间内，在里昂和巴黎的两栋商业建筑每月对室内污染物检测时发现，大多数月份的室内甲醛浓度比WHO的标准限量(0.1 mg/m3)要高。在亚洲地区，2002年日本的Sekine等人[9]在东京三栋刚竣工的公寓楼检测室内污染物时发现，虽然苯系物的单位时间释放量在竣工后6个月内有明显降低，但室内甲醛浓度却因为受到材料释放机理、室内环境等复杂因素产生叠加效应，长期保持较高浓度。2003年Niu[10]在香港工业大学调查室内污染时提出， VOC和甲醛确实是装修材料中释放出的最主要的室内空气污染物，并认为在建筑装修前选择污染物低释放率的装修材料是控制室内污染最经济可行的方法。
1.2.2国内室内污染情况
与发达国家相比，我国在住房规模和水平上相对落后一点，但从20世纪90年代，我国住房制度全面实行商品房改革，加上生活水平的不断提高，开始刺激着人们对所住房屋的要求也越爱越高，于是人们大肆的进行装修，于是就出现了日益严重的室内装修污染，同时也越来越引起人们的关注。过去几年我们对室内甲醛污染做了一项调查，结果如图表1.2[11]所示：