文摘

在前面的时候,封闭车库的数量显著增加在发展中国家。有毒的车辆排放的尾气将大大影响停车场的环境条件。随后,这些积累的污染物暴露人类也将降低他们的健康。因此,在目前的调查,是努力估计TiO的适用性₂介导的紫外线光催化降解车辆排放的浓度,即,没有_x所以₂在封闭车库(epg)。在这方面,一个人工epg的创建环境和实验设计使用Box-Behnken设计结合响应面方法。最大化的工艺参数选择的降解污染物是TiO的浓度₂乳液(20到120 ml / m²),紫外线辐照度(1到5 mW /厘米²)、相对湿度(10 - 50%)。优化的实验表明,在工艺参数的最优条件,即。TiO的浓度₂ ,紫外线强度 ,和相对 ,最大的不退化_x所以₂,即,61。24% and 55.05%, respectively, was achieved. Further, it was revealed that relative humidity may prove to be the limiting factor while using the TiO₂介导的紫外线光催化在潮湿的地区。本研究的发现可能是有益的在城市规划可以帮助科学听觉和当地政府确定TiO的适用性₂基于光催化在降低车辆排放的影响。

1。介绍

人为活动涉及的燃烧化石燃料对空气污染的内容作出了重大贡献的世界1]。在各种排放源中,工业排放和车辆的排放是最著名的2]。最近科技的进步,汽车的报废率极大增加了由于较低的价格的车辆技术在发展中国家。这样,大量的车辆密度增加发展中国家,如印度、科威特、和Prishtina也被报道3- - - - - -6]。此外,汽车的数量由一个这些国家的公民也增加。突然激增,这些国家的道路上的车辆数量已经提出的问题管理车辆密度的城市规划者。同时,由于缺少停车位,在城市居民区,车辆一般都停在路上,导致交通堵塞和事故。为了克服这些问题,近年来,这些国家的公民已经开始采用封闭车库的规定(epg)派驻(7]。

为了减少参与建设和运营成本,这些epg通常与自然通风设计。然而,有研究报道,车辆排放epg中生成不有效地分散使用自然通风8,9]。这样,一些有毒污染物,即点,没有_x,所以₂有限公司有限公司₂、poly-aromatic碳氢化合物(多环芳烃)和挥发性有机碳(挥发性),内部积累epg (9- - - - - -12]。这些污染物被报道有几个恶化对人类健康影响(13,14]。因此,epg的工作人员,保安和清洁工等暴露在这些污染物可以推测和由此产生的健康影响。因此,这些epg可以作为热点的空气污染物可能会损害人类健康(15- - - - - -17]。因此,必须确定一个创新和具有成本效益的方法来减少车辆的污染在epg (18]。

动机减少车辆污染,在环境空气,研究确定了使用的光催化材料,即。,TiO₂沥青公路,明显有效的(19,20.]。据报道,当应用于道路表面,TiO₂可以显著降低几种污染物的浓度,即,有机碳,不是吗_x,所以₂和挥发性有机碳(挥发性有机化合物的仪器)21- - - - - -23]。为了减少空气污染,世界各地的许多国家,也实行TiO的使用₂在人行道的建设,建筑,窗户,等等(20.,24,25]。然而,研究证明光催化的适用性在减少车辆的污染,在epg是稀疏的。此外,仍有研究缺口识别响应面方法的实用程序(RSM)有效地优化TiO₂在epg介导的紫外线光催化处理污染物。

因此,在这项研究中,正在努力进行实验室实验和理解TiO的适用性₂在减少的浓度没有介导的光催化作用_x所以₂。TiO的浓度的影响₂乳液、紫外线辐照度和相对湿度(RH)估计,在一个封闭的反应室。此外,最优条件,实现最大限度的减少_x所以₂,估计使用Box-Behnken设计(bdd)结合RSM。本研究的发现,可能是有益的在科学探索寻找一个适当的解决方案带来空气污染造成的问题不受控制的epg的车辆排放。

2。材料和方法

2.1。网站配置

网站的概述,所有实验如图1。

如图1,里面的实验和空房间的体积812米³。这些房间被称为作为一个反应室在这个手稿。内在的一面墙壁和屋顶是喷洒TiO₂乳液是由混合TiO的所需数量₂在去离子水。TiO的₂乳状液喷洒在阴影的形成。紫外线灯(马自达/ 36 W / 2500 lm),作为对紫外线a辐射的来源,被安装在所有的四面墙和屋顶。反应腔内的照度估计使用日射强度计(模型:LPPYRA、SolUrja、印度),放在积极的反应室的表面。辐照度的变化调整通过移除所需数量的紫外线灯。为了研究相对湿度对防止污染过程的影响,相对湿度,在反应室,估计使用湿度计(美国模式:跟踪,费舍尔科学)。此外,相对湿度的变化是由使用加湿器和除湿机(AC4081/20、飞利浦、印度)。

巴拉特第四阶段和频道汽车被用来生成_x所以₂。汽车一直在反应室,其排放量介绍了反应室使用的中间管连接到汽车的排气管。浓度不_x所以₂在使用化学发光反应估计没有_x所以₂分析仪(罗斯蒙特分析;模型951 c, 890)。在标准化的基础上允许的限制对于室内环境,没有的初始浓度_x所以₂目前的调查,被选为40μg / m³(26,27]。因此,汽车一直在空闲模式,直到没有浓度_x所以₂,内部的反应,达到所需的限制。

2.2。统计分析

优化了使用stat容易设计专家(版本8.0.7.1)回归软件。在这个分析中,工艺参数对响应的影响参数进行了评估。本研究的工艺参数选择是TiO的浓度₂乳液、紫外线辐照度和反应室的相对湿度。同样,响应参数,选择在目前的调查,是没有的浓度变化百分比_x所以₂。三个级别的工艺参数,即,低,中,高,完成表中描述的优化过程1。

如前所述在表1,X的三个层次₁是决定的基础上,发现以前的科学文献。然而,X的水平₂选择考虑的平均强度紫外线a光受到地球的大陆(28]。同样,相对湿度,在反应室,决定按所需的范围内相对湿度的室内环境(26]。

在统计调查中,生成过程和响应参数之间的关系用多元统计的方法,这是更快和更用户友好而one-variable-at-a-time (OVAT)的方法。这种统计方法设计实验使用响应面方法(RSM)涉及Box-Behnken设计(bdd)。的三个工艺参数和两个响应参数,共17个实验结果都必须运行该应用程序。后提供17个实验的结果,采用统计方法推导出不同类型的响应之间的联系和工艺参数,通常可以用方程来描述(1)如下: 在哪里描述了响应参数(s),来是工艺参数,使用stat容易确定的响应函数系数设计专家(版本8.0.7.1)回归软件。这个软件进一步用来评估使用方差分析生成模型的准确性(方差分析)。检查适当的各种参数估计相关回归系数,调整后的回归系数和拟合优度。所有的统计分析后,3 d绘图的结果也用RSM生成。工艺参数的最优条件,最终实现最大不退化_x所以₂,进行了评估。

3所示。结果与讨论

3.1。模型方程和回归分析

基于实验结果,两个二次模型生成的响应和工艺参数之间的关系。这些二次模型描述方程(2)如下: 在哪里和显示响应参数,即。删除没有,百分比_x所以₂分别;来描述的过程参数,即。,TiO的浓度₂乳液、紫外线辐照度和相对湿度。响应参数和显示正面和负面的相关性有一定的条件显示在敌对的和协同协会,分别。进一步,客观评估的可靠性模型,使用这些模型生成的结果与实验值。这种比较的结果如表所示2。

表2比较了17个实验反应预测的反应,对不同条件下的工艺参数。在表3很明显,实验值和预测值之间存在显著的相关性。这些结果进一步增强估计之间的相关性(在95%的置信区间)实验和预测响应,如图2。

在图2,它可以暗示使用模型预测结果与实验结果显著相关。的相关系数_x删除所以₂分别为0.96和0.93,分别。,几乎等于1。因此,可以说,模型可以生成适当的结果。此外,充足,使用方差分析验证了该模型的适用性。

3.2。方差分析(方差分析)

结果的可靠性,通过生成的预测模型,验证了使用ANOVA-based分析。ANOVA-based的调查结果分析、实验和预测结果,在95%置信水平,如表所示4。

在表4,可以看出的模型值小于0.05,因此,可以描述,生成的模型在设计专家软件适合预测过程和响应参数的最优值。此外,过程参数的值,即,TiO的浓度₂乳液、紫外线辐照度和相对湿度,据报道是巨大的。回归系数接近于1,表明实验中观察到变化并预测结果是无关紧要的,模型是适合目前的分析(基利1997;Ehrig和Stegmann 1992) (29日,30.]。也可以说明生成的模型可以用于分析的反应更加的变化设计实验(即。超过17),观察相关系数的值非常接近调整相关系数( )(29日]。

此外,值也可以被用来识别的重要模型的不同条件对反应的影响参数。在目前的调查,该模型有一个条件值> 0.05被认为是微不足道的影响参数的响应。通过这种方式,它可以观察到 , , , , ,和在值> 0.05,因此在响应参数有显著的影响。其余的条款,即 , ,和 ,被淘汰的模型,进行进一步分析。此外,作为一个价值缺乏合适的观察(LoF) > 0.05,因此,它可以描述,生成的模型适用于预测响应参数。验证模型的准确性和充分性之后,他们进一步用于生成响应面图。

3.3。响应面图和优化

后评估模型的充分性,设计专家软件绘制三维表面情节进一步用于所有的操作参数。RSM方法是用来画这些情节和生成的图如图3。

表面情节的分析,如图3,派生的最大降解_x所以₂,协助确定TiO的最佳条件₂的紫外线光催化降解的_x所以₂,见表3。

在表3,它可以暗示,在优化条件下,即,TiO的浓度₂ ,紫外线 ,和 ,%不退化_x所以₂据报道,61.24%和55.05%,分别。因此,实验设计在本调查使用设计专家软件被发现是合适的在决定最优工艺参数的条件下,可以取得显著的恶化的空气污染物。

3.4。TiO的影响₂

在图3和表4很明显,TiO的浓度₂乳液有显著影响(值> 0.05)的去污_x所以₂在反应室。在反应室,TiO₂粒子后激动接触photon-embedded光,发出紫外线灯。兴奋TiO₂粒子产生自由电子和空穴,进一步与水分子发生反应,最终启动净化过程。这些带电粒子在反应混合物,协助提高退化的过程_x所以₂。自由电子和氧气分子和反应生成氧化自由基。另一方面,漏洞导致氧化气态分子由水分子产生羟基自由基。的总体反应发生在photocatalysis-induced去污_x所以₂介绍了方程(3)如下:

在方程(3),可以看出,在TiO₂介导的紫外线光催化作用,羟基自由基与没有反应_x所以₂分别,最后退化成硝酸盐和硫酸盐。随后,它也可以看到在图3TiO的浓度的增加₂解决方案,没有退化_x所以₂也增加了。这可以归因于加速羟基自由基的生成。然而,这种情况下观察到TiO的浓度₂解决方案是77.50毫升/ m²报道,之后连续轻微减少。的各种承诺的解释这种趋势可能TiO的减少曝光₂粒子紫外线造成的阻塞通道的光由于TiO的集聚₂粒子。

它也被报道,TiO的用药₂粒子之间的电荷导致intershifting基态和激活粒子(31日,32]。通过这种方式,可用较小的电子和空穴生成羟基自由基(33,34]。此外,随着更大TiO的浓度₂解决方案,溶剂粒子会渗透入墙,在那里他们可以暴露在紫外线。类似的观察使用TiO还在研究中被报道₂介导的光催化降解污染物如甲苯(名35])和苯36]。在类似的研究中,侯赛因et al。24估计TiO的光催化效率₂粒子通过喷洒3%解决方案( )在混凝土表面。据透露,混凝土表面涂层减少了98.85%的一氧化氮。在另一项研究中,据估计,混凝土表面涂层TiO的5%₂减少了大约60%的没有_x(郭et al。37]。

3.5。紫外辐照度的影响

响应面图,如图3和表4,显然表明显著积极的(值> 0.05)和二次协会退出对紫外线a辐照度和气态污染物的净化。在目前的调查,%的净化_x所以₂观察气体增加紫外线辐照度的增加和最大%没有的去污_x所以₂气体被报道在5 mW /厘米²紫外辐照度。一个有前途的解释,这可能是增加对紫外线A光的强度,在表面catalyst-covered墙壁,一代,从TiO的自由电子和空穴₂粒子,升级。这些兴奋的粒子进一步增加羟基自由基的生成,最终氧化_x所以₂分子。在类似的研究中通过Husken et al。38),提高去污的_x据报道到紫外线辐照度增加13 W / m²。结果Ballari et al。39)也支持这样一个紫外线辐照度和气体净化的观点之间的联系。然而,存在分歧而决定线性或二次污染物的净化与强度关系的紫外线a辐照度(40- - - - - -42]。这些研究解释说,当电子漏洞存在线性稳定的反应与污染物光催化表面结合,而不是电子。然而,在二次关系,相反的现象存在,主要由重组的空隙填满。在目前的调查,紫外线辐照度的影响在光催化是遵循后者描述的现象。

同时,评估紫外线辐照度的影响光催化效率,观察到最大%去污是观察到5 mW /厘米²。然而,它可以描述,进一步增加紫外线辐照度会增加去污。因此,建议需要进一步研究结论紫外线辐照度的最优值增加它的范围。

3.6。相对湿度的影响

相对湿度在反应室也观察到影响TiO₂的紫外线光催化降解的_x所以₂。如图3的最大不退化_x所以₂实现了RH的反应室是43.2%。另外,如前所述在表4污染物的净化过程显示,明显正面的(值> 0.05)和二次反应室与相对湿度的关系。观察到与RH的增加,直到43.2%,污染物的降解也增加。

讨论水分子之间的相互作用和孔洞TiO的生成₂粒子明显,RH是一个关键因素决定TiO的降解效率₂介导的紫外线光催化。在一个封闭的反应室epg、羟基自由基的生成主要受限于反应室的RH的内容。由于亲水性TiO的表面的性质₂粒子,水分子TiO最初形成单层₂粒子(43]。这TiO之间的交互₂粒子和水分子发起的光催化降解_x所以₂分子。然而,随着RH的增加,水分子的层数也增加TiO₂粒子(44]。因此,TiO的交互₂粒子与气体分子减少,吸附停止。

此外,这种现象也协助高代的自由基进一步导致彻底的清除。在自由基清除的情况下,自由基,造成污染,而是沉溺于生成水分子,在方程(描述4)如下:

这样,RH的增加反应室,一定数量后,会导致阻碍气体分子的光催化作用。因此,在目前的调查,观察的最大降解气态污染物 。增加了RH除此之外的内容可以增加水和气体分子之间的竞争让TiO的活跃的网站₂粒子。因此,它也可以暗示在潮湿地区,RH可能被证明是TiO的限制因素₂介导的紫外线光催化空气污染物。et al。(45)和Rismanchian et al。46),也观察到光催化降解甲苯的20%到80%的RH和报道,最大退化得以实现 。

4所示。结论

目前调查的结果证明TiO₂介导的紫外线光催化可以作为一种很有前途的技术没有的去污_x所以₂在封闭的车库。全面方法RSM-BBD表明,在工艺参数的优化条件,即。,TiO的浓度₂ ,紫外线 ,和相对 ,浓度不_x所以₂可退化到61.24%和55.05%,分别。通过这种方式,积累的污染物epg和相关的人类健康影响是可以预防的。

数据可用性

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的利益冲突

作者想要申报的,他们没有任何利益冲突。