(高清版)GB∕T 23761-2020 光催化材料及制品空氣凈化性能測試方法 乙醛（或甲醛）的降解

ICS71.060.01光催化材料及制品空氣凈化性能測試方法乙醛(或甲醛)的降解國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布國家標準化管理委員會IGB/T23761—2020本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標準代替GB/T23761—2009《光催化空氣凈化材料性能測試方法》。本標準與GB/T23761—2009相比，除編輯性修改外主要技術變化如下：—刪除了“光催化劑”術語(見2009年版的2.1);——修改了原理的陳述(見第4章，2009年版的第3章);——修改了反應氣供應(見6.1.2,2009年版的5.1.1);——修改了圖1反應測試裝置圖(見圖1,2009年版的圖1);—增加了光催化反應器橫截面圖(見圖2);——修改了光催化反應器中調整塊的構造(見6.1.3,2009年版的5.1.2);——修改了測試樣品的制備(見第7章，2009年版的5.3);--——修改了樣品預處理的條件(見8.1,2009年版的6.2);——修改了反應氣中乙醛的初始濃度(見8.2.2,2009年版的6.3.1);——修改了性能穩(wěn)定性測定的反應氣中乙醛的濃度(見8.5,2009年版的6.6);—刪除了光催化去除率低樣品的測試(見2009年版的6.7);—-—修改了性能穩(wěn)定性的計算公式[見式(5),2009年版的式(4)];-——修改了乙醛礦化率的計算公式[見式(9),2009年版的式(7)];本標準由中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會提出。本標準由全國化學標準化技術委員會(SAC/TC63)歸口。?？萍加邢薰?、中國建筑股份有限公司技術中心、廣東省微生物分析檢測中心、無錫中睿檢測有限公本標準主要起草人：戴文新、只金芳、朱永法、郭鳳鑫、朱黎、謝小保、咸才軍、何明興、曹文斌、本標準所代替標準的歷次版本發(fā)布情況為：——GB/T23761—2009。1GB/T23761—2020光催化材料及制品空氣凈化性能測試方法乙醛(或甲醛)的降解本標準適用于光催化材料及制品去除空氣中乙醛(或甲醛)性能的測試。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T11605濕度測量方法GB19258紫外線殺菌燈GB/T30706可見光照射下光催化抗菌材料及制品抗菌性能測試方法及評價GB/T30809光催化材料性能測試用紫外光光源3.1光催化材料及制品3.2零級空氣zero-calibrationgas由純氧和純氮按2:8的體積比混合而成的氣體。3.3克每小時立方米[mg/(h·m3)]。3.43.523.6airpurification性能穩(wěn)定性光催化材料及制品在高濃度污染物的氣氛中經(jīng)規(guī)定時間光照處理后，測得的光催化去除率與第一次試驗時測得的光催化去除率的比值，用百分數(shù)表示。4原理將光催化空氣凈化材料樣品置于含有乙醛作為污染標志物的反應氣中，通過測量對標志物的去除量獲得其在光作用下凈化空氣的性能。將光催化空氣凈化材料樣品置于反應器中，使反應氣一次通過反應器，此時反應器中的樣品在光照作用下氧化分解乙醛，得到光照后反應器出口處乙醛的濃度，將此值與光照前的乙醛出口濃度比較得出乙醛的光催化去除率。將乙醛光催化去除率換算為甲醛光催化去除率來表征光催化空氣凈化材料對甲醛的去除性能。提高反應物濃度，重復測試樣品的乙醛光催化去除量，與第一次試驗結果進行比較得出光催化空氣凈化材料及制品的性能穩(wěn)定性。5試劑或材料5.1標準乙醛氣：由氮氣(純度不小于99.99%)平衡，乙醛濃度控制為50mL/m3~200mL/m3。5.2零級空氣：由純氧和純氮按2:8的體積比混合而成，乙醛濃度低于0.01mL/m3。6.1反應測試裝置6.1.1反應測試裝置的組成反應測試裝置見圖1。反應測試裝置由反應氣供應、光催化反應器、光源組成。構成裝置的材質應滿足低吸附性和抗紫外線的要求(如玻璃和不銹鋼)。3單位為毫米3975684說明：2——光路窗口；7氣體混合器；8——加濕器；10—-—出口。圖1反應測試裝置反應氣由標準乙醛氣和零級空氣混合制得，一定溫濕度下，已知濃度的反應氣以恒定流量連續(xù)通入光催化反應器中。反應氣的流量和乙醛濃度由流量控制器分別控制零級空氣、加濕處理的零級空氣和標準乙醛氣來實現(xiàn)，三種氣體經(jīng)混合器混合后進入光催化反應器，每種氣體的流速應控制在設定值的±5%范圍內。反應氣中乙醛濃度控制為1.00mL/m3±0.05mL/m3,水蒸氣濃度為(1.56±0.08)%(相當于在25℃下50%的相對濕度)。光催化反應器是全密閉的方形反應器，其內部裝有50mm寬的可調節(jié)高度的調整塊，測試樣品放置在調整塊上，調整塊上方有一個與其平行的光路窗口，反應器外部的光源通過此窗口照射到樣品表面。通過調節(jié)調整塊的高度使得樣品表面與窗口之間的距離為5.0mm±0.5mm。反應氣只能從測試樣品與光路窗口之間通過，見圖2a)所示。當檢測過濾型的光催化樣品時，應該使用另一種類型的調整塊，它在支撐測試樣品的同時允許測試氣體在光照射下通過測試樣品的孔，見圖2b)所示。光路窗口材質可選用石英玻璃或硼玻璃。a)平板狀測試樣品b)多孔介質測試樣品1——光路窗口；3——測試樣品；圖2光催化反應器的橫截面對于測試樣品為紫外光響應型光催化材料，紫外光源的波長范圍應在300nm～400nm。按GB/T30809的規(guī)定選用合適的光源，包括主波長為365nm的黑燈管或藍黑光燈管、氙燈(應用濾光片過濾掉300nm以下和400nm以上波長的光),光源應均勻地照射在光路窗口上。對于測試樣品為可見光響應型光催化材料，可見光源波長范圍為400nm～780nm。按GB/T30706的要求選擇可見光源為熒光燈，其色溫為3800K~6500K,顯色指數(shù)大于90%,使用時應濾除紫外波段(濾掉小于400nm的波段)。推薦用色溫為5000K的熒光燈(也可用氙燈光源，采用可見光濾光片僅保留波長范圍在400nm～780nm)。6.2分析系統(tǒng)使用氣相色譜儀進行在線分析，測量反應器出口處各物質的濃度。也可通過氣體注射器進行離線分析。使用氫火焰離子檢測器(FID)檢測乙醛的濃度，使用熱傳導檢測器(TCD)檢測二氧化碳的濃度。色譜工作條件為：a)色譜柱：直徑為3mm的PorapakQ型(或PorapakR型)填充柱，或性能相當者；b)柱溫：100℃;45GB/T23761—2020c)進樣口溫度：150℃;d)檢測器溫度：FID為150℃,TCD為120℃;7樣品長99.5mm±0.5mm,寬49.5mm±0.5mm,厚度不大于10mm。8試驗步驟警示——本試驗方法中使用的紫外光源對于眼睛及皮膚具有傷害，操作者須小心謹慎!注意反應樣品經(jīng)預先干燥處理，干燥條件為一0.050MPa～—0.057MPa(真空表讀數(shù))和80℃±2℃的真空干燥箱中干燥2h以上。之后置于紫外燈下光照8h以上。紫外光輻射照度不小于1.0mW/cm2,并保環(huán)境溫度為18℃~28℃。調節(jié)反應氣流量為1.00L/min±0.02L/min。調節(jié)流量控制器使反應氣中乙醛含量控制在1.00mL/m3±0.05mL/m3,水蒸氣濃度為(1.56±0.08)%(相當于在25℃下50%的相對濕度)。按GB/T11605的規(guī)定測量濕度。6開啟并校準氣相色譜儀，測量反應氣中乙醛濃度(4Am),直至連續(xù)三次測量值的相對平均偏差(E)小于2%。取連續(xù)三次測量的平均值作為反應氣中乙醛初始濃度(φAo)。將預處理過的樣品平放在光催化反應器的調整塊上，標識出樣品表面的兩條對角線，按GB19258的規(guī)定，測試每條對角線上相等間隔的5個點的紫外光輻射照度，調節(jié)調整塊的高度，使得樣品表面上10個點紫外光輻射照度的平均值為1.0mW/cm2±0.1mW/cm2。樣品表面與石英玻璃窗口的距離應不小于5.0mm,樣品不同位置高度差應小于1.0mm。之后合上石英玻璃窗口，反應器應保證密封。使用可見光進行測試時，用可見光輻射照度計測量樣品表面的可見光輻射照度的平均值應為30.0mW/cm2±0.5mW/cm2。測量方法同紫外光。8.3暗吸附過程8.3.1去除反應器及樣品中的二氧化碳在不開啟光源的條件下，將反應氣(氣體中二氧化碳含量小于1.0mL/m3)通入光催化反應器，定期測量出口處二氧化碳的濃度，直至二氧化碳出口濃度(9CDpre)穩(wěn)定且小于1.0mL/m3。則此光催化材料的光催化性能可用二氧化碳生成量表示。在90min后，二氧化碳出口濃度無法達到小于1.0mL/m3,則此光催化材料的光催化性能不能用二氧化碳的生成量表示，而只能用乙醛的去除量或去除率表示。注：說明該光催化材料吸附二氧化碳的能力很強。8.3.2暗吸附過程乙醛出口濃度的測量在不開啟光源的條件下，進行8.2.2的過程，每隔15min測量乙醛出口濃度，當乙醛出口濃度等于乙醛初始濃度(9Ao)時，此時間作為光催化材料的暗吸附時間。出口處乙醛濃度作為光照前乙醛初始濃在30min后乙醛出口濃度低于乙醛初始濃度(4Ao)的90%,則繼續(xù)在暗條件下通入反應氣，以乙醛出口濃度達到乙醛初始濃度(4Ao)的90%所需的時間作為暗吸附時間。此時乙醛出口濃度作為光照前乙醛初始濃度(9Apo)。若通入反應氣90min后，乙醛出口濃度仍低于乙醛初始濃度的90%,則認為此光催化材料吸附乙醛性能太強，不能用本方法進行測量。8.4光催化去除量的測定8.4.1光照下乙醛出口濃度和二氧化碳出口濃度的測定符合此方法測試的樣品，在暗吸附過程結束后，繼續(xù)穩(wěn)定地通入反應氣，打開光源。每隔15min測試乙醛出口濃度和二氧化碳出口濃度，反應3h以上，以反應最后1h得到的3個乙醛濃度和二氧化碳濃度測量值的平均值作為光照下乙醛出口濃度(9Ap)和光照下二氧化碳出口濃度(9cp)。關閉光源，繼續(xù)通氣30min。期間測量乙醛出口濃度，取平均值，當乙醛濃度等于光照前乙醛初始濃度(4APo)時(如果乙醛濃度無法恢復到光照前乙醛初始濃度，則乙醛濃度達到光照前乙醛初始濃度的90%時),對于滿足8.3.1可用二氧化碳生成量表示的樣品，同時測量二氧化碳出口濃度(4cpos),該值7GB/T23761—20208.5性能穩(wěn)定性的測定繼續(xù)保持光源關閉，調節(jié)流量控制器使反應氣中乙醛的濃度為5.00mL/m3±0.05mL/m3,待濃度穩(wěn)定后開啟光源反應24h,其后將乙醛濃度重新調整為1.0mL/m3±0.05mL/m3,繼續(xù)反應3h,以反應最后1h的3個乙醛出口濃度平均值作為光照下乙醛出口濃度(9Ap)。9試驗數(shù)據(jù)處理9.1乙醛濃度三次測量值相對平均偏差E,按式(1)計算：…………(1)式中：9An——反應氣第n次乙醛濃度的數(shù)值，單位為毫升每立方米(mL/m3);9Aa——三次測量值的算術平均值，單位為毫升每立方米(mL/m3)。9.2片狀和蜂窩狀樣品乙醛光催化去除量QA,數(shù)值以毫克每小時平方米[mg/(h·m2)]表示，按式(2)計算：式中：…………9APO——光照前乙醛初始濃度的數(shù)值，單位為毫升每立方米(mL/m3);9AP——光照下乙醛出口濃度的數(shù)值，單位為毫升每立方米(mL/m3);F——反應氣流量的數(shù)值，單位為升每分(L/min);60——換算系數(shù)；S——樣品有效面積的數(shù)值，單位為平方米(m2);1000——換算系數(shù)。取平行測定結果的算術平均值為測定結果。在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的相對偏差不大于15%。9.3粒狀和粉末樣品乙醛光催化去除量QA,數(shù)值以毫克每小時立方米[mg/(h·m3)]表示，按式(3)計算：……式中：9APO——光照前乙醛初始濃度的數(shù)值，單位為毫升每立方米(mL/m3);9AP——光照下乙醛出口濃度的數(shù)值，單位為毫升每立方米(mL/m3);1.967——乙醛密度的數(shù)值，單位為克每升(g/L);F——反應氣流量的數(shù)值，單位為升每分(L/min);60——換算系數(shù)；V樣品堆體積，單位為立方米(m3);1000——換算系數(shù)。取平行測定結果的算術平均值為測定結果。在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的相對偏差不大于15%。89.4乙醛光催化去除率P.,按式(4)計算：式中：9APO——光照前乙醛初始濃度的數(shù)值，單位為毫升每立方米(mL/m3);9AP——光照下乙醛出口濃度的數(shù)值，單位為毫升每立方米(mL/m3)。取平行測定結果的算術平均值為測定結果。在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的相對偏差符合表1的規(guī)定。表1乙醛光催化去除率測定結果的相對偏差乙醛光催化去除率/%相對偏差/%30～509.5性能穩(wěn)定性D,按式(5)計算：式中：Pr———按8.5進行性能穩(wěn)定性試驗后測得的乙醛光催化去除率，%;P,——第一次試驗時乙醛光催化去除率，%。取平行測定結果的算術平均值為測定結果。在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的相對偏差不大于15%。9.6無光照下二氧化碳濃度9cp,數(shù)值以毫升每立方米(mL/m3)表示，按式(6)計算：式中：9CDre——光照前二氧化碳出口濃度的數(shù)值，單位為毫升每立方米(mL/m3);9CDpos——停止光照后二氧化碳出口濃度的數(shù)值，單位為毫升每立方米(mL/m3)。9.7片狀和蜂窩狀樣品二氧化碳生成量Qc,數(shù)值以毫克每小時平方米[mg/(h·m2)]表示，按式(7)計算：式中：……….9cp——光照下出口處二氧化碳濃度的數(shù)值，單位為毫升每立方米(mL/m3);9cp——無光照下二氧化碳濃度的數(shù)值，單位為毫升每立方米(mL/m3);1.965—-—二氧化碳氣體密度的數(shù)值，單位為克每升(g/L);F--——反應氣流量的數(shù)值，單位為升每分(L/min);S樣品有效面積，單位為平方米(m2);取平行測定結果的算術平均值為測定結果。在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的相對偏差不大于15%。9.8粒狀和粉末樣品二氧化碳生成量Qc,數(shù)值以毫克每小時立方米[mg/(h·m3)]表示，按式(8)計算：9GB/T23761—2020式中：9cp——光照下出口處二氧化碳濃度的數(shù)值，單位為毫升每立方米(mL/m3);9cp——無光照下二氧化碳濃度的數(shù)值，單位為毫升每立方米(mL/m3);1.965—--二氧化碳氣體密度的數(shù)值，單位為克每升(g/L);60——換算系數(shù)；V——樣品堆體積，單