室内有害气体的光催化去除
在干洁的大气中，衡量气体的组成是微不足道的。但是在一定范围的大气中，出现了原来没有的微量物质，其数量和持续时间，都有可能对人、动物、植物及物品、材料产生不利影响和危害。当大气中污染物质的浓度达到有害程度，以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人或物造成危害的现象叫做大气污染。凡是能使空气质量变差的物质都是大气污染物。大气污染物目前已知的约有100多种。有自然因素（如森林火灾、火山爆发等）和人为因素（如工业废气、生活燃煤、汽车尾气等）两种，并且以后者为主要因素，尤其是工业生产和交通运输所造成的污染。大气中的污染物浓度较低时，通常不会造成人体急性中毒，但在某些特殊条件下，如工厂在生产过程中出现特殊事故，大量有害气体泄露外排，外界气象条件突变等，便会引起人群的急性中毒。如印度帕博尔农药厂甲基异氰酸酯泄露，直接危害人体，发生了2500人丧生，十多万人受害。大气污染对人体健康慢性毒害作用，主要表现为污染物质在低浓度、长时间连续作用于人体后，出现的患病率升高等现象。，近年来中国城市居民肺癌发病率很高，其中最高的是上海市，城市居民呼吸系统疾病明显高于郊区。这是长期影响的结果，是由于污染物长时间作用于肌体，损害体内遗传物质，引起突变，如果生殖细胞发生突变，使后代机体出现各种异常，称致畸作用；如果引起生物体细胞遗传物质和遗传信息发生突然改变作用，又称致突变作用；如果诱发成肿瘤的作用称致癌作用。这里所指的“癌”包括良性肿瘤和恶性肿瘤。环境中致癌物可分为化学性致癌物，物理性致癌物，生物性致癌物等。致癌作用过程相当复杂，一般有引发阶段，促长阶段。能诱发肿瘤的因素，统称致癌因素。由于长期接触环境中致癌因素而引起的肿瘤，称环境瘤。 大气污染会导致人的寿命下降。因此必须对有毒气体进行处理。
光催化氧化是在外界可见光的作用下发生催化作用，以半导体及空气为催化剂，以光为能量，将有机物降解为CO2和H2O及其它无毒无害成份。本公司利用人工紫外线光波作为能源，配合经我公司特殊处理后活性最强、反应效率最高的纳米TiO2催化剂，废臭气体经过处理后可达到净化的更理想的效果。
在半导体光催化氧化反应中，通过紫外光照射在纳米TiO2催化剂上，纳米TiO2催化剂吸收光能产生电子跃进和空穴跃进，经过进一步的结合产生电子-空穴对，与废气表面吸附的水分（H2O）和氧气（O2）反应生成氧化性很活波的羟基自由基和超氧离子自由基能够把各种有机废气如烃类、醛类、酚类、醇类、硫醇 类、苯类、氨类、氮氧化物、硫化物以及其它VOC类有机物及无机物在光催化氧化的作用下还原成二氧化碳（CO2）、水（H2O）以及其它无毒无害物质，经 过净化之后的废气分子被活化降解，臭味也同时消失了，起到了废气净化的作用，同时对管道内滋生的细菌病毒都可以有效的去除，由于在光催化氧化反应过程中无 任何添加剂，所以不会产生二次污染。
图1 光催化处理废气基本原理图
实验目的：了解纳米材料对大气中废气的光催化处理过程及机理。
实验仪器及耗材：气相光催化测试系统、纳米粉体
1. 气相光催化测试系统简介
分类：连续相催化、光催化、热催化、合成催化、污染物降解、气固相光催化、气液反应等。
气相光催化在线测试系统主要应用于连续相光催化，气固相光催化，气液反应光催化，热催化等领域获得很好的应用。可以实现多路气体的配气混合，并按需求实现任意气体配比。可以进行相应的光催化实验。多路配气系统，多级混合反应，耐压的全不锈钢管路系统，按实际需求定制的各种混合釜，反应釜。
2. 实验装置示意图
光催化反应器是一个全密闭的方形反应器，其内部装有200mm*100mm大小、可调节高度的支撑块，测试样品放置在支撑块上。支撑块上方有一与其平行的光路窗口，反应器外部的紫外光通过此窗口照射到样片表面。通过调节支撑块的高度使得样片表面与窗口之间的距离大于5.0mm。反应气只能在样片表面和窗口之间通过。光路窗口材料可选用石英玻璃或硼玻璃。
实验装置总示意图
该反应器应用范围比较广泛，可以应用到光催化相关的光降解有机物、常压的气相分析、可以放入膜系催化剂、气液相连续反应等。而且可选择的光源种类也比较多，常用的光催化专用光源CEL-HX300氙灯光源。
3.气相催化系统的配气系统说明
三路进气管路：氮气加湿；甲醛或乙醛ppm级混合气体（空气或氮气）；氧气。亦可以通入其他所需要混合的气体如CO2，CO，氩气， DCB，甲苯，二甲苯等。
一路混合气体集中出气管路。
管路规格为φ3×0.5，材质316外抛光不锈钢，接头为卡套式连接。
从气瓶出去的高压气体，通过自带的减压阀进行减压，减为0.2-0.5MPa。首先，经过卡套式球阀，对流量进行调节。接着流经质量流量计，对流量进行测量显示并可以随时调整流量。各管路进入混合容器之前设置止回阀，防止气体倒流。
其中，氮气加湿管路具有加湿器，位于顶部。进气管路深入加湿器距底部5mm左右，出气口管路与接头端口平齐。顶部端盖设计有注水口，侧面有溢流口。注水口采用60°的DN10的焊接直通接头，堵头密封。溢流口采用60°的DN4的焊接直通接头连接，堵头密封，用来设定加水量的上限，防止因加水量太多，从进气口进入的气体鼓泡，将水带入出气口。
三路进气管路进入第一个混合容器充分混合，端部侧面均匀开有2圈10个φ2的小孔。混合气体混合完全后通过小孔进入第二个容器。并设计有湿度与压力测量显示的仪器。
集中出气管路设有止回阀，通过四通切换球阀，分别进行检验，去反应釜，去GC装置。
气体容器由两部分组成：主容器为φ84×2的不锈钢管，总长310mm。混合器φ48×4，总长150mm，两端由平盖堵死，插入φ84×2开孔平盖50mm，进行周向焊接。在φ48×4上打孔φ5，采用焊接直通接头与管路相连接。最后，混合容器通过U型卡子与面板进行固定。压力表和湿度计尽量靠近出气管路的端部，能耐一定的加热温度。湿度计选择，采用普通插入形式，可以从集气管路引出并能够直接显示湿度。以能够测量空气的湿度。湿度计与集气管连接，在集气管上打孔，将探头深入孔内。压力表连接方式采用球头连接，压力表量程0－0.6MPa，精度1.6级，表盘直径60mm。
4.实验操作注意事项
1. 使用之前，熟悉流程原理图,熟悉个阀门。
2. 调试之前请确认所有的接线正确。流量计的调试，需要详细阅读流量计相关的使用说明及注意事项。
3. 紧固以及拆卸接头需要用双扳手，防止接头松动。
4. 加湿器具有顶部的注水口，以及侧面的水位限制口。
5. 压力表已经进行校验，有效期内使用。
6. 控制好阀门的开关防止流量计反向流动。
