基于造纸污染气体自动全分析仪的光催化降解过程中环境温/湿度影响的研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:biluo2007
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随着我国经济的持续高速的发展,环境问题日趋严重,而其中的大气污染问题也日益突出。而制浆造纸工业已成为全球第六大污染工业,其主要污染物分为气态、固态和液态,现在国内外的主要研究大都集中在固态和液态污染,造纸污染气体的研究很少。由于造纸工业污染气体种类较多,主要包括甲醛、苯、硫化氢、二氧化硫等对人体有害的毒性气体;目前国内现有的气体检测装置多为气相色谱仪,但其不具备完整的样品采集和预处理系统,仅能实现离线分析,造成前期的样品处理、检测过程繁琐费时,因此,针对这一现状,我们设计开发了一台造纸污染气体自动全分析仪。造纸污染气体自动全分析仪的研制以STM32F407ZET6单片机为主控芯片,以单片机微控制技术为核心,采用多种气敏传感器实现对各种污染气体的检测,实现对污染气体的实时检测和显示,通过与上位机的连接将检测的各种气体浓度数据进行记录与分析,同时可以绘制气体浓度的动态变化的轨迹,方便数据的存储以及后期的实验结果的分析与处理。在对造纸污染气体自动全分析仪进行的性能测试的实验中,我们发现其具有良好的性能,可以满足实验的需求;同时对广东两个不同的纸厂进行了实地检测,检测出了不同的污染气体的种类以及浓度。在前面的实验中,发现环境温/湿度对光催化降解过程有一定的影响,结合已经拥有的光催化降解系统,以甲醛、苯和硫化氢为目标污染物,通过改变检测环境的温/湿度,从而探究环境温/湿度对光催化降解不同污染气体的影响。在实验中,发现甲醛、硫化氢和苯的光催化降解行为都符合一级动力学反应。其中,环境湿度对光催化降解甲醛有较大的抑制作用:湿度在34%-53%的范围内,随着湿度的增加,光催化降解速率逐渐降低,甲醛光催化降解的一级反应动力学常数从0.0657 min-1降至0.0196 min-1。相反,环境湿度对光催化降解硫化氢却具有促进作用:湿度在33%-60%的范围内,随着环境湿度的增加,光催化降解硫化氢的速率加快,硫化氢光催化降解的一级反应动力学常数从0.0322 min-1上升至0.0551 min-1。在一定范围内,苯的光催化降解随着环境湿度的增加而加快,当环境湿度超过40%左右时,随着环境湿度的增加,苯的光催化降解速率减小。当湿度从33%上升至41%时,动力学常数从0.0458 min-1上升至0.0674 min-1;当湿度从41%上升至60%时,动力学常数从0.0674 min-1减小至0.0361min-1。环境温度对光催化降解甲醛、硫化氢和苯的影响都很小:环境温度在25℃-40℃的范围内,甲醛光催化降解的一级反应动力学常数基本都在0.025 min-1左右,硫化氢和苯的光催化降解的一级反应动力学常数基本都在0.04 min-1左右,与环境温度无关。
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