Модуль y f модуль x: Функция y = |x| — урок. Алгебра, 8 класс.

BarlowCondensed-RegularBarlow CondensedRegularOpen TypeVersion 1. 422; ttfaautohint (v1.8) Ложь

БелыйCMYKPROCESS0.0000000.0000000. 0000000.000000

25% Красный M=25 Y=25CMYKPROCESS0. 00000025.00000025.0000000.000000

25% Синий C=25 M=12,5CMYKPROCESS25. 00000012.5000000.0000000.000000

25% Фиолетовый C=12,5 M=22,5CMYKPROCESS12. 50000022.5000000.0000000.000000

Новый образец цвета 83PROCESS100. 000000CMYK0.0000000.0000000.000000100.000000

Высокоэффективный фотокатализатор для разложения газа, извлеченного из почвы под действием видимого света

³ , Шых-Вэй Чен ⁴ , Жэнь-Цзе Вэй ² , Шэн-Цзе Ю ² , Ya-Fen Wang  ²

+ Показать информацию об авторах

¹  Факультет гражданского строительства, Христианский университет Чунг Юань, Таоюань 32023, Тайвань
²  Факультет экологического проектирования им. 32023, Тайвань
³  Бюро по охране окружающей среды, правительство города Цзяи, Цзяи 60045, Тайвань
⁴  Администрация по охране окружающей среды Исполнительный юань, город Тайбэй 10042, Тайвань

Получено: 6 октября 2019 г.
Пересмотрено: 27 октября 2019 г.
Принято: 9 ноября 2019 г.
Скачать Цитата: ||https://doi.org/10.4209/aaqr.2019.10.0499

• Скачать: PDF

Цитировать эту статью:

Фенелон, Э. , Хуссейн, А., Ян, Т.Х., Чанг, Г.М., Чен, С.В., Вэй, Р.Дж., Ю, С.Дж. и Ван, Ю.Ф. (2019). Модуль высокого фотокатализатора по деградации извлеченного газа из почвы под видимым светом. Аэрозоль Air Qual. Рез. 19: 2865-2878. https://doi.org/10.4209/aaqr.2019.10.0499

• Коммерческий фотокаталитический модуль потенциально может обрабатывать добычу почвенного газа.
• Коммерческий фотокаталитический модуль очень стабилен в течение длительного времени эксперимента.
• Оптимальная влажность окружающей среды для всего модуля составляла 4 %.

Фотокаталитическое окисление (ФКО) является многообещающей технологией очистки воздуха благодаря низким эксплуатационным расходам, потенциально длительному сроку службы и простоте обслуживания. С целью установления высокой эффективности удаления твердофазной экстракции (SVE) в данном исследовании использовали активированный уголь для адсорбции SVE и диоксид титана, легированный лантаном, в качестве фотокатализатора. Фотокатализатор наносили на ткань из стекловолокна и наносили на фотокаталитический модуль, а затем проводили разложение толуола с концентрацией 15 частей на миллион. Адсорбционный модуль использовался для устранения остаточных загрязнений. Рентгеновская дифракция (XRD), сканирующая электронная микроскопия (SEM) и спектроскопия диффузного отражения (DRS) показали, что синтез катализатора был успешно подготовлен, и фотокаталитический коммерческий модуль был разработан из четырех фотокаталитических тканей из стекловолокна под видимым светом. Адсорбционный модуль был выполнен из пяти слоев активированного угля, каждый слой содержал 30 г наборов активированного угля в фотокаталитическом модуле. Когда относительная влажность окружающей среды составляет менее 4%, эффективность удаления превышает 9%.5% в течение 1 часа. Экспериментальные результаты показывают, что фотокаталитический коммерческий модуль собран с расходом менее 3 литров в минуту, а эффективность удаления может быть стабильной в течение более 72 часов.

Ключевые слова: фотокатализ; Добыча почвенного газа; Диоксид титана; Толуол; Видимый свет.

Большое значение имеет качество воздуха в помещении, особенно в общественных местах, таких как школы, офисы, торговые центры. в основном из-за герметичности зданий для энергосбережения и в некоторых случаях из-за плохой вентиляции. Однако в большинстве систем не учитывается концентрация загрязняющих веществ в помещении, которая может колебаться во времени (Li and Biswas, 2017).

— это метод, использующий световую энергию с потенциальным уровнем для обеспечения энергии для химической реакции (Feng et al. , 2019). В последние годы, в связи с развитием науки и техники, состоянием уровня жизни людей, в основном у людей есть собственные автомобили; люди используют все больше и больше топлива в транспорте. Подземные нефтяные резервуары и большие резервуары для хранения нефтехимических продуктов на бытовых заправочных станциях устарели из-за ослабления трубопроводов или оседания грунта, что приводит к утечке хранящегося в резервуаре материала и приводит к загрязнению почвы и грунтовых вод. Некоторые предварительные исследования показали, что наиболее распространенными загрязняющими веществами в почве и грунтовых водах, загрязненных нефтью, являются общее количество нефтяных углеводородов (TPH), бензол, толуол, ксилолы, этилбензол, фенол (Irie и др. , 2003) и других летучих органических углеродов (ЛОС), которые вызывают повреждение центральной нервной системы (Lerner et al. , 2012; Hua et al. , 2018; Juuti et al. , 2019) человеческого организма а также ухудшение состояния окружающей среды. Кроме того, источниками ЛОС являются промышленность, коммерческие объекты, государственные учреждения, жилые домохозяйства, добыча и переработка ископаемого топлива и сжигание биомассы (Ou-Yang et al. , 2017; Widiana et al. , 2017; Алвим и др. , 2018; Ху и др. , 2018). Тем не менее комплексная глобальная оценка характера и концентрации выбросов ЛОС, связанных с операциями по переработке, никогда не проводилась (Guerra et al. , 2017). ЛОС — это всеобъемлющий термин для многочисленных органических соединений с достаточно низкой температурой кипения и, следовательно, высокой летучестью (Ishikawa et al. , 2018; Wang et al. , 2018). Из-за сложности и уникальности мебельной промышленности, а также различий в технологиях контроля выбросов между предприятиями ни один коэффициент выбросов не может эффективно измерять выбросы ЛОС (Cheng и др. , 2018).

Для удаления летучих органических соединений (ЛОС) из почвы или грунтовых вод общепринятой бытовой технологией очистки является удаление твердых паров (SVE) (Yu et al. , 2019). Принцип заключается в непрерывном использовании вакуумной откачки через насосную скважину для создания отрицательного давления из загрязненной почвы (Ратфельдер и др. , 1995), вызываемого загрязняющими веществами, хранящимися в почве, и переноса загрязнителей из твердой или жидкой фазы в газовая фаза, загрязняющие вещества могут быть извлечены в направлении насосной скважины с различным давлением для извлечения газа в почве. Наконец, газ в почве можно удалить и сбросить после обработки.

В целях соблюдения правил, большая часть внутреннего применения используется под башнями с активированным углем для обработки загрязняющих веществ. Таким образом, это исследование было предназначено для разработки коммерческого модуля, который может быть напрямую подключен к отработке метода SVE с использованием диоксида титана, легированного лантаном, и небольшого количества активированного угля.

Хотя диоксид титана обладает высокой фотокаталитической активностью, однако он может вступать в реакцию только в ультрафиолетовом свете. Многие ученые стремятся улучшить фотокаталитическую активность диоксида титана в видимом свете, чтобы решить проблему загрязнения окружающей среды для экономии энергии и повышения эффективности. Результаты видны сквозь металл (Eshaghi and Moradi, 2018; Gao и др. , 2019; Матос и др. , 2019; Цю и др. , 2019) неметалл (Hoseini et al. , 2017; Barmeh et al. , 2018; Ho et al. , 2019; Shafei and Sheibani, 2019; Tbessi 909 3 , 209 9000.9000. и редкоземельные элементы (Chiou and Juan, 2007; Yajun et al. , 2011; Shao et al. , 2018; Thiruppathi et al. , 2018; Singh et al. , 2018) peded с титаном диоксид может эффективно улучшить эффективность разложения диоксида титана на загрязнители.

В этом исследовании элемент лантана был подмешан к коммерческому диоксиду титана и приготовлен золь-гель методом покрытия из диоксида титана, легированного лантаном, для уменьшения ширины запрещенной зоны катализатора и улучшения фотокаталитической активности материала в видимом свете. Кроме того, TiO ₂ , легированный La, может способствовать разделению электронов и дырок, поскольку La ³⁺ может оказывать синергетический эффект и захватывать фотоиндуцированные электроны (Huang et al. , 2017). Кроме того, фотокатализатор был нанесен на ткань из стекловолокна и нанесен на фотокаталитический модуль. Наконец, процесс адсорбции остаточного выхлопного газа осуществлялся через адсорбционный модуль. В этой статье фотокаталитический коммерческий модуль был собран из адсорбционного модуля и фотокаталитического модуля, которые используются для уменьшения содержания толуола как опасного газа, присутствующего в почве, посредством процесса извлечения паров почвы (SVE) для обработки почвенных газов. Наконец, обработка производительности фотокаталитического коммерческого модуля была протестирована в реальных условиях.

Следующие химические вещества, использованные в этом исследовании, были аналитической чистоты (Huang et al. , 2017). Его не нужно очищать, и его можно использовать напрямую, все разведения были обработаны деионизированной водой, приготовленной Lab Water Purification Systems (ELGA Lab Water, Великобритания). Используются следующие химикаты: тетрабутилтитанат (ТБОТ) от Alfa Aesar, безводный этанол из Японии (990,5%), азотная кислота от Panreac AppliChem, нитрат лантана от FERAK, стандартный газ толуол от Ming yang Special Gas Company.

Метод получения La-TiO ₂ относится к методу (Hoseini et al. , 2017). Сначала тщательно перемешивали 50 мл этанола и 10 мл тетрабутилтитаната при 400 об/мин в течение 10 минут. Это была реакция предшественника; Затем 5M 4,5 мл раствора азотной кислоты медленно добавляли к 4,5 мл деионизированной воды и растворяли в 1,864 г лантана (1% по массе). Это решение было реакцией катализатора; реакционный катализатор медленно добавляли по каплям к реакционному предшественнику и перемешивали при 800 об/мин в течение 10 минут. Кроме того, парафиновую пленку герметизировали, скорость доводили до 400 об/мин и перемешивали в течение 2 часов. После этого раствор геля помещали в печь при 60°С на 12 часов, затем гель удаляли и помещали при комнатной температуре. Для приготовления ткани из стекловолокна с покрытием золь-гель заливали в сосуд, а затем ткань из стекловолокна погружали в раствор для равномерного покрытия диоксидом титана, легированным лантаном. После сушки ее помещали в печь при 400°С на 2 часа для получения фотокаталитической ткани из стекловолокна.

В этом исследовании была собрана конструкция фотокаталитического модуля, показанная на рис. 1, модуль представлял собой цилиндрический бак-реактор с внутренним диаметром 19 см и внутренней емкостью 6785,84 мл. Внутри модуля находятся 5 патронов для ламп, регулируемых в разных положениях; спереди, сзади, слева, справа и посередине модуля соответственно. В окружающей части средней лампы имелся трубчатый каркас, реакционный с камерой, куда отводился загрязнённый газ. В камере также размещена для реакции фотокаталитическая ткань из стекловолокна. Средний объем покрытия каждой ткани из стекловолокна составляет 80,62 мл легированного латанием золя диоксида титана. В этом исследовании в тесте модуля использовалась различная влажность окружающей среды и фотокаталитическое стекловолокно.

Рис. 1. Фотокаталитический модуль.

Спецификация адсорбционного модуля на рис. 2, общая спецификация адсорбционного модуля представляет собой акриловый модуль длиной 22 см, шириной 21 см и высотой 23,5 см. В конце нижней стороны устроена подставка длиной 2 см, шириной 2 см и высотой 10 см, а в верхней части модуля диаметр входного отверстия для воздуха составляет 1/4 дюйма. Внизу имеется вентиляционное отверстие диаметром 1/4 дюйма, а над и под модулем расположены расходящиеся каналы для облегчения быстрой диффузии загрязненного газа. Верхняя часть была снабжена ректификационной пластиной, а внутренняя спецификация ректификационной пластины составляла 14 × 12 отверстий с радиусом 0,2 см, и во избежание утечки внутренних загрязнений во время использования модуля каждый внутренний компонент снабжен с 8 отверстиями под винты (М3) и на внутреннюю поверхность нанесена смола.

Рис. 2. Конструкция корпуса адсорбционного модуля .

Технические характеристики внутреннего носителя адсорбционного модуля ректификационной пластины показаны на Рис. 3. Общая спецификация носителя представляет собой акриловый модуль длиной 20 см, шириной 16,5 см и высотой 3 см, а также ректификационным модулем. плита расположена внизу. Внутренняя спецификация пластины выпрямителя — 1412 отверстий радиусом 0,2 см.

В этом исследовании были проверены оптимальные параметры адсорбционного модуля путем тестирования количества слоев в носителе, количества активированного угля и потока загрязняющих веществ. Каждый эксперимент был протестирован путем равномерного распределения активированного угля на носителе.

Рис. 3. Конструкция носителя адсорбционного модуля.

Испытание использованного оборудования показано на Рис. 4. Трубопровод, используемый в системе, был присоединен к тефлоновой трубке диаметром 1/4. Сначала стандартный газ толуол в баллоне обрабатывался генераторами газа с нулевым значением при высокой температуре и через два поплавковых расходомера. Затем смешанный газ использовали для регулирования относительной влажности через другой поплавковый расходомер. Загрязняющие вещества тестируются с помощью модулей предварительного тестирования. Наконец, фотоионизационный детектор (ФИД) использовался для расчета скорости удаления загрязняющих веществ.

Рис. 4. Лабораторная модель поля.

Результат СЭМ показан на рис. 5(а) и 5(б) фотокатализатор, нанесенный на стекловолокно. Показано, что поверхность катализатора гладкая и имеет малое количество примесей. Было показано, что поверхность материала была покрыта катализатором, но катализатор имел крупный размер частиц, неравномерную дисперсию и агломерацию, а связывание было невысоким, а нагрузка была небольшой на рис. 5(c) и 5(d) фотокатализатор, покрытый активированным углем. В результате было доказано, что присутствие всего материала в композите и четкое признание того, что активированный уголь, нанесенный на фотокатализатор, показал наилучшую площадь поверхности, больший размер пор, более гладкую и более правильную форму. Это может быть объяснением того, почему фотокаталитические модули очень хорошо работают при фотодеградации толуола.

Рис. 5. (а, б) Фотокатализатор, нанесенный на стекловолокно и (в, г) Фотокатализатор, нанесенный на активированный уголь.

На Рис. 6 показан рентгеноструктурный анализ диоксида титана, легированного лантаном. Справочный номер диоксида титана JCPDS Card No. 21–1272, которые видны под углами 2θ (27.0, 35.6, 40.8, 54.0, 53.9, 56.1 и 61.0, соответствующие (110), (101), (200), (111), грани кристалла (210 ), (211), (220), (002) и (310), а также номер карты JCPDS для рутила 65–019. 1, и видно, что кристаллическая форма легированного диоксида титана претерпевает множество изменений. Кроме того, 1% диоксида титана, легированного лантаном, может показать, что все пики его кристаллической формы основаны на чистом диоксиде титана, из чего можно сделать вывод, что кристаллическая форма анатаза все еще была неповрежденной, до количества легирования 3% или более. показывает, что кристаллическая форма титана была разрушена. Кристаллическая форма анатаза диоксида титана также анализируется с помощью Search-Match программного обеспечения для XRD-анализа на фиг. 4.5.1-2 и по сравнению с pdf № 84–1286 библиотеки XRD. Можно видеть, что нелегированная кристаллическая форма диоксида титана является относительно полной, и все пики различных кристаллических форм анатаза в библиотеке являются обратной связью с кристаллической формой анатаза в этом исследовании.

Рис. 6. Рентгенограмма диоксида титана, легированного лантаном.

Можно сделать вывод, что экспериментальный метод позволяет эффективно производить диоксид титана, который можно использовать, а диоксид титана, легированный 1% церием, все еще может воспроизводить пик кристаллической формы анатаза.

Ультрафиолетово-видимая спектроскопия диффузного отражения и поглощения анализ различных количеств легирования диоксида титана, ультрафиолетовый свет-видимый интервал электромагнитных волн непрерывного спектра в качестве источника света для освещения образца, для изучения относительной силы молекулы материала для спектрального поглощения и путем спектр наблюдения для анализа диапазона поглощения света образцом и качественного анализа материала.

( αHV ) ^1/N = A ( HV - E _G ) (1)

Два способа получить ширину запрещенной зоны полупроводника из спектра DRS UV-Vis: метод перехвата; другой, который появляется чаще, — это метод Tauc polt из метода Tauc polt, в основном основанный на Tauc, Davis and Mott et al.  Предлагаемая формула, широко известная как график Тауца. Единицы формулы следующие: α — значение поглощения, h — постоянная Планка, v — частота, A — постоянная, Eg — ширина запрещенной зоны полупроводника. Показатель n напрямую связан с типом полупроводника: прямозонный полупроводник: n = 1/2; полупроводник с непрямой запрещенной зоной: n = 2. После построения графика (αhv)1/n для hv можно получить карту измерений ширины запрещенной зоны, а затем оценить изменение ширины запрещенной зоны.

Согласно литературным данным, фотокатализатор, легированный эрбием, является полупроводником с непрямой запрещенной зоной, поэтому формула (αhv) 1/2 = A(hv – E _g ), а данные спектра поглощения диффузного отражения в ультрафиолетовой и видимой областях используется в качестве эталона, а затем рассчитывается конверсия. Для данных о ширине запрещенной зоны и нарисуйте два графика в виде графика, чтобы наблюдать за изменением способности поглощения света.

На рис. 7 показан анализ поглощения диффузного отражения в УФ-видимом диапазоне для различных количеств легирования диоксида титана. Легирование диоксида титана вызывает изменение диапазона поглощения образца. Огромное поглощение может быть связано с энергией, необходимой для возбуждения валентной зоны диоксида титана в зону проводимости, и было высказано предположение, что нелегированный диоксид титана находится в ультрафиолетовом диапазоне, поэтому световой интервал имеет хорошие характеристики поглощения.

Рис. 7. Анализ поглощения диффузного отражения в УФ-видимом диапазоне различных количеств легирующих добавок на диоксиде титана.

На Рис. 8 можно понять ширину полосы различных количеств легирования диоксида титана. Вспомогательное наблюдение за изменением ширины полосы, ширина полосы нелегированного диоксида титана 3,06 эВ; однако, 1 мас.% La-TiO ₂  ширина полосы 2,57 эВ, 3 мас.% La-TiO ₂  ширина полосы 2,3 эВ, 5 мас.% La-TiO ₂  имеет ширину полосы 1,85 эВ. В соответствии с изменением ширины полосы чем меньше ширина запрещенной зоны, тем выше степень красного смещения, так что можно получить легированный фотокатализатор. Он способен изменять свою светопоглощающую способность и вызывать эффект красного смещения. Его легирование может уменьшить размер наночастиц образца, а фотокаталитическая реакция может быть направлена ​​из исходной области, поглощающей ультрафиолет, в область поглощения, видимую.

  Рис. 8.  Различное количество легирования ширины полосы диоксида титана.

Влияние различной влажности окружающей среды на эффективность удаления толуола с 1 мас. % La-TiO ₂ показан на рис. 9. Экспериментальные результаты подтвердили, что повышение влажности (Кавар и Андерхилл, 1999) влияет на эффективность разложения толуола с использованием диоксида титана, легированного лантаном. Когда влажность окружающей среды превышает 4 % относительной влажности, максимальная мгновенная эффективность разложения достигает 24 %, если влажность окружающей среды составляет 60 % относительной влажности и 80 % относительной влажности, максимальная мгновенная эффективность разложения достигает 23,21 % и 18,18 % соответственно. Это явление происходит из-за того, что фотокатализатор облучали светом для получения энергии, превышающей ширину запрещенной зоны. Индуцированные электроны на фотокатализаторе вызывают переход электронов из валентной зоны в зону проводимости. Супероксидные радикалы ( ^● O ^{2 –} ) и гидроксильные радикалы ( ^● OH) образуются под действием генерируемых электронов и дырок, перенесенных на поверхность фотокатализатора. Следовательно, повышение влажности окружающей среды может также увеличить образование супероксидных радикалов ( ^● O ^{2 –} ) и гидроксильных радикалов ( ^● OH). Добавление определенной доли влажности окружающей среды к загрязняющим веществам повышало эффективность удаления фотокатализатора загрязняющих веществ. Однако при высокой влажности окружающей среды большое количество молекул воды прикрепляется к поверхности фотокатализатора. Вероятность контакта между фотокатализатором и загрязняющим веществом меньше, в результате чего обычно снижается эффективность удаления (Тируппати и др. , 2018).

Рис. 9.  Влияние различной влажности окружающей среды на удаление толуола на 1 мас. % La-TiO ₂ .

Сравнение эффективности удаления толуола в фотокаталитическом модуле с использованием различного количества волокон фотокаталитического стекла в видимом свете показано на рис. 10. Экспериментальный результат показывает, что фотокаталитический модуль состоял из 4 кусков ткани из фотокаталитического стекловолокна (1 ,2,3,4) соответственно эффективность удаления 4-го куска достигала 66,9%, что является лучшей эффективностью удаления по сравнению с другими частями.

Рис. 10. Влияние количества комбинаций фотокаталитического стекловолокна на эффективность удаления толуола.

Чтобы избежать явления короткого потока внутри адсорбционного модуля, используйте программное обеспечение ANSYS для анализа методом конечных элементов для анализа поля внутреннего потока модуля. Настройка аналитической модели в этом исследовании представляла собой модель внутренней жидкости адсорбционного модуля 1/4, граничные условия модели для скорости притока, скорости оттока, были установлены симметричные все поверхности и неизменяемые стенки, скорость потока всасываемого воздуха была рассчитана следующим образом. Формула параметров жидкости использует параметры газа толуола из встроенной базы данных ANSYS.

Результаты анализа поля потока адсорбционного модуля показаны на Рис. 11. Результаты анализа показали, что из-за конструкции выпрямляющей пластины внутри адсорбционного модуля, внутри твердого адсорбционного модуля практически отсутствует явление короткого потока. После поступления загрязненного газа в адсорбционный модуль он сначала ректифицируется через первый слой ректификационной плиты и закрепляется на корпусе модуля. Таким образом, загрязняющий газ проходит через каждое маленькое отверстие в ректификационной пластине соответственно, и ректификационная пластина одновременно рассеивает загрязняющие вещества. Ректифицирующая пластина может одновременно рассеивать скорость потока всасываемого загрязненного газа, а когда скорость потока жидкости была низкой, возникновение короткого потока также уменьшалось. Эта конструкция эффективно уменьшила явление короткого потока, которое может возникнуть внутри адсорбционного модуля 9. 0009

Рис. 11. Анализ внутренней жидкости адсорбционного модуля.

При анализе влияния различного количества носителей активированный уголь помещали в среднем 60 г на различное количество носителей и распределяли его по различному количеству носителей, дополнительно проверяя, влияет ли количество носителей на эффективность удаления адсорбции. модуль. Экспериментальные результаты показаны на Фиг.12, лучший эффект от несущего слоя был у 3-го слоя носителя, и где в каждом слое носителя используется количество активированного угля 20 г/слой. Адсорбционный эффект на толуоле достигал около 92,4%. Наименьший адсорбционный эффект обнаружен при использовании 1-го слоя, который имеет адсорбционное действие по толуолу 84,7%, хотя его можно покрыть активированным углем, используя только один слой носителя. Однако экспериментальные результаты показывают, что большое количество активированного угля может вызвать плохую внутреннюю ректификацию. Таким образом, общий эффект адсорбции был низким, эффект адсорбции был снижен, а загрязняющее вещество не полностью контактировало с активированным углем при использовании небольшого количества активированного угля. Кроме того, при использовании большего количества слоев количество активированного угля становится выше, фотокаталитическая активность модулей влияла, когда активированный уголь был выше оптимального. Однако оптимальное количество слоев равно 2 или 3, поэтому эффективность удаления снижается при увеличении количества слоев более чем на 3, поскольку количество активированного угля увеличивается при увеличении количества слоев.

Рис. 12. Влияние количества носителей на концентрацию разложения толуола.

Как показывают экспериментальные результаты на Рис. 13, размещение активированного угля разного веса на 1-м слое носителя для подтверждения того, было ли добавлено количество активированного угля для эффективности удаления адсорбционного модуля. Наилучшая скорость деградации обнаружена при 30 г активированного угля в однослойном носителе, эффект удаления толуола достигается при 92,6%, в то время как другие скорости разложения были обнаружены при 60 г, 50 г, 40 г и 20 г активированного угля в однослойном носителе, эффект удаления толуола достигался 84,7%, 85,1%, 90,2% и 85,2% соответственно. По этому результату был сделан вывод, что 60 г активированного угля в однослойном носителе имеют самый низкий показатель эффективности из-за избыточного количества активированного угля на ректификационной пластине по сравнению с другим количеством активированного угля. Следовательно, соответствующее количество активированного угля может только повысить эффективность удаления адсорбционного модуля.

Рис. 13. Различное количество активированного угля в тесте однослойного носителя.

На скорость потока загрязнителя влияло удаление всего модуля адсорбции в единицу времени. Поэтому скорость потока является важным параметром в адсорбционном модуле. Путем тестирования потока загрязняющих веществ определяется максимальное количество загрязняющих веществ, которое может быть удалено адсорбционным модулем в единицу времени. Сравнение эффективности удаления адсорбционного модуля при различных расходах загрязняющих веществ показано на рис. 14. Согласно экспериментальным результатам, адсорбционный модуль показывает, что эффективность удаления была незначительной при расходах 1 л мин ^{– 1} , мин. 2 л ^{– 1}  и мин. 3 л ^{– 1} . Эффект удаления был достигнут до 92,6%, 93,3% и 93,5% для 1 л мин ^{– 1} , 2 л мин ^{– 1} и 3 л мин ^{– 1} соответственно. Таким образом, после общей оценки модуль адсорбции использует скорость потока 3 л мин ^{– 1} в качестве наилучшего параметра.

Рис. 14. Влияние различных расходов загрязняющих веществ на эффективность удаления адсорбционного модуля.

Механизм фотокаталитической реакции облучали видимым светом. Для получения большей энергии, чем ширина полосы; тем самым электроны фотокатализатора перемещались из валентной зоны в зону проводимости. Супероксидные радикалы ^● O ^{2 –} и гидроксильные радикалы ^● OH генерируются под действием сгенерированных электронов и дырок, переносимых на поверхность фотокатализатора. Следовательно, образование супероксидных радикалов ^● O ^{2 –} и гидроксильные радикалы ^● OH увеличивались при увеличении влажности окружающей среды. Таким образом, влажность является важным параметром фотокаталитических реакций. Однако влажность окружающей среды снижала адсорбционную способность активированного угля (Barmeh et al. , 2018), поскольку активированный уголь не только адсорбирует загрязняющие вещества, но и молекулы воды также адсорбируются. Как только молекулы воды конденсируются на поверхности активированного угля, скорость адсорбции снижается. Фотокаталитический коммерческий модуль состоит из фотокаталитического модуля и адсорбционного модуля, поэтому стоит изучить влияние влажности окружающей среды на его параметры.

Результаты испытаний фотокаталитического коммерческого модуля при различной влажности окружающей среды представлены на рис. 15. Экспериментальные результаты подтвердили, что фотокаталитический коммерческий модуль демонстрирует наилучшую эффективность удаления выше 95% при относительной влажности окружающей среды ниже 4%. концентрация толуола внутри фотокаталитического коммерческого модуля также была низкой и не определялась фотоионизационным детектором (ФИД) через 58 минут при влажности окружающей среды ниже 4%. Эффективность удаления фотокаталитического коммерческого модуля достигла более 90% при влажности окружающей среды ниже 10% относительной влажности и 77,12% при влажности окружающей среды 60% относительной влажности соответственно.

Рис. 15. Скорость удаления толуола из фотокаталитических коммерческих модулей при различной влажности.

Параметр скорости потока на входе контролирует время контакта загрязняющих веществ, фотокатализатора и активированного угля. Чем выше скорость потока, тем больше загрязняющих веществ может быть переработано в единицу времени. Скорость потока загрязняющего вещества является важнейшим параметром в фотокаталитическом коммерческом модуле. Поэтому в этом исследовании проверялась эффективность удаления толуола из фотокаталитических коммерческих модулей при различных концентрациях загрязнителя. Влияние фотокаталитических коммерческих модулей на эффективность разложения толуола при различных скоростях потока показано на Рис. 16. Экспериментальные результаты показывают, что фотокаталитический коммерческий модуль собирается при скорости потока менее 3 литров в минуту. У лучшего для фотокаталитического коммерческого модуля эффективность удаления толуола достигалась выше 95%. В дальнейшем расход загрязняющего вещества поддерживали, используя 3 л мин ^{– 1}  для дальнейших экспериментов.

Рис. 16. Сравнение эффективности удаления загрязнений различной скорости потока в фотокаталитических коммерческих модулях.

Долгосрочные испытания показали, что фотокаталитические коммерческие модули могут быть практически применены для восстановления почвенных паров (SVE) в будущем. Продолжительность этого экспериментального испытания составила 3 ​​дня. Экспериментальный результат показал, что фотокаталитический коммерческий модуль обладал хорошей устойчивостью к разложению загрязняющих веществ в течение длительного времени в будущем; вероятность применения фотокаталитических коммерческих модулей в оборудовании для восстановления SVE может быть значительно повышена.

Результаты длительных испытаний фотокаталитического коммерческого модуля представлены на рис. 17, результаты экспериментов показали, что фотокаталитический коммерческий модуль может удалять около 90% загрязняющих веществ в течение 22 мин. На 58-й минуте концентрация внутренних загрязняющих веществ в модуле была ниже 5%, и, наконец, на 59-й минуте концентрация толуола полностью ухудшилась. Внутренняя концентрация толуола в модуле была ниже предела обнаружения фотоионизационного детектора (ФИД) и сохранялась до конца эксперимента. Благодаря этому эксперименту стало известно, что собранный фотокаталитический коммерческий модуль может удалять загрязняющие вещества в течение длительного времени эксперимента. Также была проверена возможность применения модуля к реальному сайту.

Рис. 17.  Испытание фотокаталитических коммерческих модулей длительного действия.

Чтобы проверить, был ли собран фотокаталитический коммерческий модуль в этом исследовании, его можно практически применить к оборудованию для восстановления паров почвы (SVE). Фактические испытания проводились на заправочной станции на севере Тайваня. Результаты испытаний фотокаталитического коммерческого модуля на фактическом участке показаны на Рис. 18. Экспериментальные результаты показали, что удаление загрязняющих веществ внутри фотокаталитического модуля было ниже предела прибора фотоионизационного детектора (ФИД) во время первого 15 минут эксперимента. Таким образом, он может быть известен как фотокаталитический коммерческий модуль, установленный научно-исследовательским институтом, который может эффективно и быстро удалять загрязняющие вещества в реальном поле загрязнения.

Рис. 18.  Фотокаталитический коммерческий модуль Испытание на месте.

Модуль предварительного тестирования газообразного толуола на первом этапе был пропущен через фотоионизационный детектор (ФИД) для расчета начальной концентрации газообразного толуола, которая после расчета концентрации на объекте составила 30 частей на миллион. На этапе 2 ^и коммерческий фотокаталитический модуль вводили в газообразный толуол. В этом процессе газообразный толуол был соединен с фотокаталитическим модулем, затем прошел через адсорбционный модуль, а затем газ из точки выпуска был соединен с фотоионизационным детектором (ФИД) для расчета общего разложения газообразного толуола.

После прохождения газообразного толуола через фотокаталитический коммерческий модуль он был подключен к ФИД. Реальное показано на Рис. 19, в первые 2 минуты концентрация газообразного толуола постепенно снижалась, через 2 минуты разложение достигло 100% и остается таким же до 30 минут.

Рис. 19. Эксперимент на реальной площадке.

Механизм разложения толуола показан на Рис. 20. Посредством которого La-TiO ₂  под видимым светом образовывал гидроксильные и супероксидные радикалы, описывается следующими реакциями:

La-TiO ₂  → e ⁺  + h ⁺
e ^–  + O ₂  →  ^● O ₂ ^–
h ⁺  + H ₂ O → H ⁺  +  ^● OH
2h ⁺  + 2H ₂ O → 2H ⁺ + H ₂ O ₂
H ₂ O ₂ → 2 ^● OH
36 ^{● 9174 OH + C} OH
36 ^{● 9174 OH + C} OH
36 ^{● 9174 OH + C} OH
36 ^{● 9174 OH + C} OH
36 ^{● 9174 OH + C} OH
36 ^{. + 22ч ₂ О}

Рис. 20. Механизм фотокаталитического разложения.

Большая часть удаления толуола у предварительных исследователей была реализована под воздействием УФ-излучения, поскольку УФ-свет показал лучшие результаты, чем видимый свет. но УФ-метод требует больше энергии и также более опасен для человека, однако в нашем исследовании мы использовали видимый свет с низкой энергией и высокой эффективностью удаления, кроме того, видимый свет является более легким источником света, доступным для нас, поэтому те Сравнение показало в Таблице 1 , что наш метод можно было использовать везде для восстановления газообразного толуола.

В этом исследовании был подготовлен фотокаталитический коммерческий модуль, состоящий из фотокаталитического модуля с адсорбционным модулем и фотокаталитическим методом под видимым светом для деградации извлечения паров почвы (SVE), сравните и выберите лучшие параметры фотокаталитического коммерческого модуля, регулируя различные параметры . Рентгеновская дифракция (XRD), сканирующая электронная микроскопия (SEM) и спектроскопия диффузного отражения (DRS) показали, что синтез катализатора прошел успешно. После завершения использования оптимальных параметров фотокаталитического коммерческого модуля с этим параметром было проведено испытание на месте фактического загрязнения. Результаты испытаний показали, что наилучшие параметры фотокаталитического коммерческого модуля расположены из 4 отрезков фотокаталитического стекловолокна в фотокаталитический модуль. В адсорбционном модуле использовалось 5 слоев носителя и 30 г активированного угля в каждом носителе, а оптимальная влажность окружающей среды всего модуля составляла <4% относительной влажности. Используя вышеуказанные параметры, можно поддерживать эффективность удаления газообразного толуола более чем в 9 раз.5% в течение 1 часа, а эффективность удаления может оставаться стабильной более 72 часов. Таким образом, по результатам различных экспериментов стало известно, что фотокаталитический коммерческий модуль может улучшить оборудование для очистки выхлопных газов и существующего метода извлечения почвенного газа.