可再生纳米复合材料净化网在中央空调系统中的应用探讨

　　0 引言

　　TiO2光催化空气净化技术是近二十年来发展起来的一项新的空气净化技术，TiO2光催化剂具有无毒、化学性能稳定、氧化能力强、廉价、无材料损耗的特点，但在空气净化方面，由于效率较低，制约了该种技术的实际应用。而将吸附法与光催化净化技术相结合，实现优势互补，已经成为纳米空气净化领域的一个重要课题[1]。实际应用中，将TiO2光催化剂和吸附材料相结合制成复合吸附材料，利用吸附材料的吸附能力，加速污染物向光催化剂表面的扩散传质，在光催化剂表面形成局部高浓度，提高室内气态污染物光催化降解效果。

　　最近几年，有学者研究通过掺杂金属、非金属元素，如Fe、S等，对TiO2进行改性处理，提高了TiO2的光催化性能。本课题组通过浸渍法制备的掺氮TiO2光催化剂负载到活性炭上制备掺氮TiO2-活性炭复合吸附材料，具有较大的比表面积与良好的可见光吸收性能，使得对低浓度挥发性有机化合的吸附和光催化分解解耦成为可能，提高了活性炭的循环利用性能[2]。在净化装置方面，由于普通TiO2光催化剂只能被特定波长的近紫外部分所激发，在使用中需紫外线发生装置进行照射，结构比较复杂，因此常作为特定的功能段或者独立的空气净化装置使用，使用范围比较有限且成本较高。同时紫外线也可能造成室内的臭氧污染[3,4]。

　　研究证明，纳米活性炭复合材料对于低浓度甲醛气体有较好的吸附能力以及可见光再生性能，即使饱和再生8次，纳米活性炭复合材料的吸附能力依然比光再生前有较大提高[5]。本文的目的是在此基础上，探讨研制具有结构简单，具有良好吸附性能，低压损的纳米活性炭空气净化网，将讨论此种新型空气净化装置的设计与参数优化问题。

　　1 传统纳米复合材料空气净化装置的结构

　　由于常规的纳米 TiO2光催化技术需要特定波长段的紫外线照射才能发生催化反应，因此在使用过程中需要设置紫外线照射段，这一特点决定了空气净化装置的结构复杂且体积不会很小。因此在使用过程中往往设计成具有预过滤器、主过滤器、光催化吸附净化层、负离子发生器等功能段的空气净化装置，作为独立于空调系统的单独设备进行使用。而在中央空调系统中的应用也是作为单独的功能段设置于空调箱或者管路上。这样的纳米复合材料空气净化装置依然存在着诸多需要解决的问题，如由于光催化速率相对较低，纳米材料吸收的紫外线波长范围较窄等原因造成的光催化过程不充分;在生成最终无害物质前产生毒性未知的中间产物;在紫外线光照过程产生的 O3可能造成臭氧污染;结构比较复杂，适用范围比较窄[6]。