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多功能蓄能发光涂料降解公路隧道壁面污染的模型试验研究
发布时间:2018-09-26   浏览次数:

  近年来,雾霾和PM2.5已经成为公众热切关心的问题,越来越严重的环境污染已经严重困扰人们的生活。造成雾霾的原因主要有以下四个方面:汽车尾气、工业废气、建筑施工及交通扬尘和厨房油烟。根据资料显示,其中汽车尾气约占PM2.5来源的20-30%,而在雾霾天气的形成中PM2.5是“罪魁”。因此治理汽车尾气排放对减少雾霾天气和降低PM2.5具有重要意义。

  本文以“中益阳光”牌多功能蓄能发光涂料为研究对象,将其涂装在模型隧道壁面上,对其释放的负离子与汽车发动机尾气产生的PM2.5进行降解试验,研究表明涂料中释放的负离子对发动机尾气产生的PM2.5有明显的降解净化作用。

 1  实验材料的选用

  采用“中益阳光”牌多功能蓄能发光涂料,其由特制的蓄能发光负离子材料与乳液复合,通过控制蓄能发光负离子材料的添加量来控制涂料中负离子的发生量。蓄能发光负离子材料具有永久电极性,通过电离空气中的O2、H2O等分子可以持续的产生负离子。

 2  实验仪器及方法

  本研究使用的仪器包括:COM-3010 PRO型负离子检测仪(日本COMSYSTEM公司);SHBY-40B型恒温恒湿养护箱(上海宏丰仪器制造有限公司);CW-HAT200型PM2.5检测仪(深圳市赛纳威环境科技有限公司);K4100型柴油机(华丰动力股份有限公司)。

  研究了在恒温条件下,不同湿度对多功能蓄能发光涂料负离子发生量的影响;在恒湿条件下,不同温度对多功能蓄能发光涂料负离子发生量的影响。对比研究了不同负离子发生量的多功能蓄能发光涂料对发动机尾气产生的PM2.5降解情况。

 3  结果与讨论

 3.1 温湿度对涂料负离子发生量的影响

  随着相对湿度增加,涂料负离子发生量会增高,当相对湿度从35%增加到95%时,负离子发生量共增加了211个/cm3。湿度对负离子发生量的影响主要原因:其一,本涂料的负离发生原理是通过添加纳米负离子材料,利用其永久电极使空气中的O2、H2O等分子电离。空气湿度增加,可供电离H2O分子的就会增加,这样就能够电离产生更多负离子;其二,氧气的电离能为12 eV,而水分子的电离能仅为1.25 eV, 电离O2比电离H2O需要更高的能量[8]。当空气湿度较大时,空气中H2O分子相对较多,而H2O分子更容易被电离,因而更容易产生较多的负离子。

 3.2  不同添加量时负离子发生量情况

  当蓄能发光负离子材料添加量为零时,涂料不能电离产生负氧离子;随着添加量的增加,负离子发生量会增加。当添加量为5%时,负离子平均发生量为563个/cm3;添加量为10%时,负离子平均发生量为2202 个/cm3;当添加量为20%时,负离子平均发生量为5092 个/cm3。因此,可以通过控制蓄能发光负离子材料添加量来控制涂料中负离子的发生量。

 3.3 对PM2.5降解分析

  当室内喷涂能够产生负离子涂料时,可见室内PM2.5会发生明显的降解。室内负离子发生量为1000、2000、5500 个/cm3时,在9 h内对PM2.5降解率分别为58.5%、75.6%、82.9%。可见负离子发生量越大,对对PM2.5的降解效果就越好。实验结果表明,蓄能发光负离子涂料对PM2.5有明显的降解效果。

 3.4 蓄能发光负离子材料的放射性检测

  目前,市场上的负离子材料一般是由稀土元素金属或氧化物掺杂电气石粉制备而成。电气石是一种天然的硼硅酸盐结晶矿物,但是其负离子发生能力很弱,为了加强其负离子的发生能力,一些厂家在稀土中添加一定量的放射性元素,通过发射性元素的强辐射来电离空气中O2、H2O等产生负离子,从而增加负离子的发生量。这类负离子材料虽然可产生较高浓度的负离子,但放射性超标多倍,给环境带来了放射性的危害,对消费者造成了无形的伤害,弊远大于利。本公司研发的蓄能发光负离子材料不含放射性元素,通过国家建筑材料检测中心检测,其内照指数为0.03、外照指数为0.07,GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》中规定使用范围不受限制的A类产品标准是内照指数不大于1.0、外照指数不大于1.3。

  4  结论

  本研究以“中益阳光”蓄能发光负离子材料复合配制的多功能蓄能发光涂料为负离子发生源,探讨了温湿度对其负离子发生量的影响,对比研究了蓄能发光负离子材料添加量与涂料负离子发生量的关系,且进一步研究多功能蓄能发光涂料对发动尾气产生的PM2.5的降解效果。研究结果表明,多功能蓄能发光涂料释放的负离子会对PM2.5具有很好的降解效果。则对于公路隧道这样相对密闭、机车尾气易聚集的环境中,在隧洞内壁喷涂能释放负离子的多功能蓄能发光涂料,不仅有利于隧道的增光增亮节能照明和应急照明[12],同时也会起到降解PM2.5、减少汽车尾气对隧道壁面的污染,进而减少维护费用,并对隧道的周边环境起到保护作用。

综合办公室摘编

 

 

 

 

 

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