摘 要

介绍了以甲醛(HCHO)为代表的有机废气（VOCs）对环境和人类健康造成的危害。概述了常用于处理甲醛等有机废气的的方法。其中很多方法由于多种局限性导致难以适用日常生活，所以重点关注了二氧化钛（TiO₂）光催化剂的应用及其改性的方法。我们探究了沸石搭载改性二氧化钛材料的性能，在经过多维度的实验筛选后，得到了相对优良的实验参数。实验表明，在500摄氏度左右的温度条件下，焙烧锆掺杂量为20%的二氧化钛3小时，可以得到性能优良的光催化剂；为提高二氧化钛光催化剂对甲醛的降解效率，可以通过引入沸石作为吸附剂来达到提高催化活性的目的：混合材料中沸石的占比应为5%左右，若使用0.2mol/L的NaOH溶液在95摄氏度的条件下处理6小时，可以使催化剂的活性再度提升。最终我们获得了制备方法简单、催化能力较高的二氧化钛光沸石复合催化剂。

关键词：甲醛 二氧化钛 沸石 锆

Modification of Zeolite Zr/Ti Catalyst and Its Degradation of Formaldehyde with Visible Light

Abstract

The harm to human and environment has been being done by VOCs(volatile organic compounds),especially by formaldehyde .Methods those are usually taken to process VOCs such as formaldehyde were introduced.Thinking that many o,f which have their limitations,could be hardly applicated in our daily life, studies on the using titanium dioxide(TiO₂) photocatalysts and its modification were focused on. We studied on the activity of photocatalysts,zeolite-loaded titanium dioxide,and got relatively excellent technological parameters after multidimensional experiment and screening.The experiment went that we could get photocatalysts with good activity by roasting titanium dioxide three hours,whose zirconium content was about 5%.For the intention of increasing the catalytic efficiency of titaniu dioxide photocatalysts,we could get it by introducing zeolite as adsorbent:the content of zeolite should be about 5%.Processing which 6 hours,if,by NaOH whose concentration is 0.2mol/L under the condition of 95 centigrade could we increase its catalytic activity again.Finally,we achieved titaniu dioxide photocatalysts which is preparating easily,having efficient catalytic capability.

Key Words：Formaldehyde;Titanium dioxide;Zeolite;Zirconium

目录

摘要 I

ABSTRACT II

目录 III

第一章 甲醛处理的相关内容 1

1.1甲醛的性质及危害 1

1.2甲醛处理技术综述 1

1.2.1吸附技术 2

1.2.2等离子体催化技术 2

1.2.3生物技术 2

1.2.4 光催化技术 3

1.3二氧化钛的改性研究 3

1.4总结 5

1.5课题的研究内容 5

第二章 实验部分 6

2.1 实验试剂和设备 6

2.1.1 实验试剂 6

2.1.2 实验设备 7

2.2 催化剂活性评价方法 7

2.2.1光催化反应装置 7

2.2.2催化剂活性评价 8

2.3催化剂制备 8

2.3.1 Zr-TiO₂粉体的制备 8

2.3.2 沸石Zr/Ti的制备 8

2.3.3 沸石Zr/Ti的改性 9

2.4 Zr-TiO₂光催化性能评价 9

2.4.1不同Zr/Ti配比对Zr-TiO₂活性的影响 9

2.4.2不同焙烧温度对Zr-TiO₂活性的影响 10

2.4.3不同焙烧时间对Zr-TiO₂活性的影响 11

2.4.4沸石与 Zr-TiO₂复合比例对活性的影响 11

2.4.5沸石改性对催化剂活性的影响 13

第三章 结论 14

3.1 实验结论 14

3.1.1 二氧化钛的属性 14

3.1.2 沸石的改性 15

3.1.3 材料的复合 15

3.2 实验流程及实验参数 15

参考文献 17

寄语与致谢 19

第一章 甲醛处理的相关内容

1.1甲醛的性质及危害

甲醛（Formaldehyde），或福尔马林，分子结构如下（CH₂O）。甲醛对人眼、鼻等人体黏膜有很强的刺激作用。甲醛被世界卫生组织国际癌症研究机构于2017年10月认定为致癌物质。大量文献表明，甲醛无处不在，且它的来源十分广泛。室内的甲醛可能来源于纺织物^[1]、家具^[2]、日用洗化品^[3]、香烟^[4]甚至食品^[5]，而室外的甲醛则主要来源于工业原料、工业废气、汽车尾气^[6]等，这些都是我们日常生活中与工业生产中随处可见且无法离开的。

在自然条件下甲醛在环境中可以稳定存在。观察结果表明，20摄氏度的情况下，低浓度的甲醛（5mg/L）其浓度在5天内不会发生改变。甲醛在水中浓度不太高时，通过专门培养所得到的可用于降解甲醛的微生物如假单胞菌属、甲基营养菌属、芽孢杆菌属、鞘氨醇单胞菌属等可以降解浓度小于20mg/L的含甲醛水；但当甲醛含量提高于100mg/L时，会让微生物的部分机能被抑制，甲醛降解能力开始下降。当水中甲醛含量高于500mg/L时，微生物生理活动被大大抑制，新陈代谢逐渐停止甚至死亡，进而破坏了生态平衡甚至污染环境。