一種模擬隧道環境條件的汽車尾氣降解效果評價方法與流程
2023-06-13 02:20:11
本發明是一種模擬隧道環境條件下光催化劑降解汽車尾氣效果的評價方法，屬於隧道環境質量監測技術領域。
背景技術：
隨著國民經濟的發展和隧道建設水平的不斷提高，我國大型公路隧道和城市地下通道的數量逐年增加，且隨著我國汽車保有量不斷增大，隧道內交通量逐漸增加。由於隧道是半封閉的管狀結構，排風不暢，導致隧道內汙染物濃度明顯高於隧道外，這些汙染物中含有大量的CO、NOx、HC等嚴重危害司乘人員健康的氣體。尤其是當隧道內發生嚴重堵車情況時，汽車排放的尾氣不能及時排出，大量累積，尾氣濃度將快速升高，當其濃度達到一定程度時，會致人昏迷，甚至死亡。
在眾多治理和降解汽車尾氣的方法中，光催化降解技術以其安全、反應條件溫和、長效、能耗低、可再生、價格低廉等諸多優點逐漸引起人們的重視，而其獨特的優點也使其在汽車尾氣治理領域發揮著越來越重要的作用。光催化降解材料本身並不直接參與氧化還原反應，而是作為一種催化劑促進汽車尾氣降解反應的進行，材料本身不會消耗所以它在理論上具有永久性，長時間淨化各種有害氣體的功能。因此可以將光催化降解材料塗覆於隧道內襯表面，或隧道路面，實現隧道內空氣的淨化。
但是，由於受到隧道內空間、通風、光照等條件的影響，且在測試降解汽車尾氣過程中，隧道內的行車安全和測試人員的安全無法保障，因此在隧道內直接測試光催化材料對汽車尾氣降解的效果難以實現。在現有條件下，實驗室內通常利用X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外-可見光漫反射光譜(UV-Vis DRS)等表徵手段對光催化材料進行測試分析，其結果只能在理論上支持光催化材料的降解效果，且實驗周期長，成本高，實驗結果不直觀，不能直接呈現光催化材料的降解效率。
因此，需要研製一套在室內易實現，較真實模擬隧道實際襯砌、光照等情況，且實驗結果直觀的測試系統，進行模擬隧道環境測試，以此來評價光催化材料對汽車尾氣的降解效果。所以，本發明利用光催化原理，以紫外光和可見光作為光源，不透光板材模擬隧道內襯，研發了模擬隧道環境條件下的汽車尾氣降解測試室，並利用汽車尾氣分析儀實時監測測試室內的尾氣濃度變化。為研製隧道環境下高效光催化材料提供實時、可靠的測試數據提供有利的實驗條件。
技術實現要素：
(1)技術問題
本發明目的是提供一種模擬隧道環境條件的汽車尾氣降解效果評價方法，解決目前評價隧道環境條件下光催化材料降解實驗周期長、成本高、測試結果不直觀、難以實時、可靠直接呈現光催化材料降解效果的問題。
(2)技術方案
鑑於目前直接測試隧道光催化材料對汽車尾氣降解的效果難以實現，不能實現實時、可靠採樣測試分析。本發明分別以紫外光和可見光作為光源，不透光板材模擬隧道內襯，製成模擬隧道條件下的汽車尾氣降解測試室，利用汽油發動機生成汽車尾氣，並通過密閉管道把發動機出口與測試室相連接，利用汽車尾氣分析儀，實時測試尾氣中各組分HC、CO、CO2和NOx的濃度變化，提供實時、可靠的測試數據，從而準確評價隧道環境條件下光催化材料對汽車尾氣的降解效果。
(3)有益效果
隧道是個相對封閉的空間，車輛行駛時排出的廢氣、煙塵、有機物等汙染物難以排出。導致隧道內的汽車尾氣濃度明顯高於隧道外，有毒有害物質含量高，導致嚴重空氣汙染，危害司乘人員的健康，光催化材料作為降解汽車尾氣的有效方法之一，需要一套簡單、高效的測試系統，來評價光催化材料的降解效果。本發明提供的一種適應隧道照明條件汽車尾氣降解效果的室內評價方法，能較真實模擬隧道實際光照條件，具有較強的抗幹擾能力，測試準確，可反覆使用，可滿足模擬隧道環境下的汽車尾氣光催化材料降解效果的測試要求，與傳統的表徵方法相比，該方法可以較快的評價光催化材料的降解效果，成本較低，可實時連續觀察各汽車尾氣成分的變化，為研發隧道環境下高效光催化材料提供可靠的實測數據，對淨化隧道尾氣汙染，提高空氣品質具有重要的現實意義。
附圖說明
圖1光催化劑降解汽車尾氣測試裝置示意圖
1-汽車尾氣分析儀；2-普通白熾燈；3-紫外燈；4-過濾乾燥器；
5-汽油發動機；6-光催化材料樣品臺；7-真空泵；8-不透光測試室
具體實施方式
本發明提供一種模擬隧道環境條件的汽車尾氣降解效果評價方法，具體實施步驟如下：
(1)利用不透光木板和紫外光、可見光燈製成模擬隧道環境、光照條件的汽車尾氣降解密閉測試室，利用汽油發動機模擬生成汽車尾氣，並通過密閉管道通往測試室，採用汽車尾氣分析儀測試尾氣濃度變化；
(2)檢測前打開汽車尾氣分析儀主機並調試，預熱10min後，先進行測試室檢漏測試，確保密閉後將尾氣分析儀檢測探頭插入測試室，汽油發動機排氣管和測試室進氣閥相連接；
(3)將光催化材料樣品均勻撒布在的樣品臺上，以確保樣品與光源充分接觸，密封測試室，啟動真空泵，使測試室氣壓達到-0.02Mpa，以利於尾氣進入測試室；
(4)啟動汽油發動機，待發動機運行穩定，打開測試室進氣控制閥，通入尾氣，同時按下汽車尾氣分析儀測試按鈕，實時監測尾氣各成分濃度；
(5)持續通入尾氣，觀察尾氣分析儀上各成分濃度測試結果，當尾氣各成分濃度值達到預定初始濃度範圍時，停止通入尾氣，關閉進氣閥門；
(6)記錄尾氣各成分初始濃度值，打開白熾燈或紫外燈光源，每間隔10分鐘記錄尾氣各成分濃度值，連續觀測2小時，經統計分析測試結果，從而分別評價光催化材料在白熾燈或紫外燈照射下對尾氣的降解效果。