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基于壳聚糖/活性炭/TiO2的自组装空气过滤器对气态甲苯的光催化降解

DOI：10.1016/j.jece.2019.103455 期刊：Journal of Environmental Chemical Engineering 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 光催化过滤器与空气净化器和通风系统集成，用于去除室内空气中的挥发性有机化合物（VOCs）。然而，通过浸涂或喷涂法制备的过滤器稳定性较差，因为沉积的TiO2纳米颗粒容易被处理过的空气吹落。在本研究中，我们提出了一种基于壳聚糖（CS）介导的活性炭（AC）与TiO2在无纺聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）织物上自组装的新型过滤器制备方法。制备的过滤器（CSAT-PET）通过形貌和化学性质表征，显示出沉积TiO2的均匀性和化学键合。在黑暗和紫外光照条件下评估了该过滤器对甲苯（200–600 ppb）的光催化活性。CSAT-PET的甲苯去除效率达到91%，而纯TiO2过滤器仅为62%。约40%的甲苯去除通过CSAT-PET的吸附实现。此外，CSAT-PET在0.5至1.5 m/s的面速度范围内表现出稳健性能，且反应速率符合Langmuir-Hinshelwood模型。FTIR研究鉴定出苯甲醛和苯甲酸为吸附中间体。紫外诱导的过滤器再生部分释放了吸附物质。CSAT-PET在五次降解循环中表现出一致的甲苯去除率和完整的形貌。采用响应面法中的Box-Behnken设计（BBD）优化过滤器制备方法。TiO2、AC和CS的最佳负载量分别为38.3 g/m2、52.6 g/m2和2.06%（w/v），此时甲苯去除效率最高（93%）。该方法可用于制备低成本、稳定且可重复使用的空气净化光催化过滤器。
作者： Lekshmi Mohan V，S.M. Shiva Nagendra，M.P. Maiya
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

基于涂层形貌、键合性能和光稳定性、VOC去除效率、基于吸附中间体识别的反应机理以及组分负载优化等参数，研究自组装CSAT-PET过滤器在实际室内条件下去除VOC的适用性。

研究成果

自组装CSAT-PET过滤器对甲苯的去除效率（91.4%）显著优于纯TiO2过滤器（62.5%）。该过滤器在不同面风速和初始浓度下均表现出稳定的性能。研究通过响应面法成功优化了过滤器的制备方法，在最佳组分负载条件下实现了甲苯最高去除率（93%）。该方法为空气净化应用提供了一种低成本、稳定且可重复使用的光催化过滤器。

研究不足

该研究以甲苯作为模型污染物，未探究其他挥发性有机化合物的去除效率。实验条件仅限于室内空气浓度水平（ppb），未研究更高浓度的影响。

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