納米空氣凈化技術

第1章 緒論1

11 納米材料的制備技術3

111 氣相法制備納米微粒3

112 液相法制備納米微粒11

113 固相法制備納米材料23

12 納米材料結構與性能29

121 納米結構自組織和分子自組織合成和性能30

122 納米微粒的結構33

123 納米材料的特性37

13 納米材料的應用技術42

131 納米應用技術概述42

132 納米材料在空氣凈化中的應用45

133 空氣凈化的根本方法--基于納米技術的清潔能源51

參考文獻52

第2章 納米材料凈化空氣中的固體粉塵55

21 空氣中粉塵及傳統(tǒng)凈化粉塵技術55

211 大氣污染55

212 粉塵狀況56

213 傳統(tǒng)粉塵控制機理與除塵設備58

214 顆粒污染物的控制技術58

215 氣態(tài)污染物的控制技術63

22 納米技術通過物理作用凈化空氣中粉塵68

221 納米技術通過物理作用凈化空氣中粉塵現(xiàn)狀68

222 靜電紡絲及其在凈化空氣中的應用68

23 納米材料通過化學作用凈化空氣粉塵91

231 傳統(tǒng)的化學方法處理粉塵技術91

232 大氣中粉塵污染物的傳統(tǒng)化學處理101

233 氮氧化物的電化學處理108

234 納米技術在凈化空氣中粉塵方面的應用112

參考文獻124

第3章 納米材料凈化空氣中的有害氣體127

31 空氣中的有害氣體127

311 大氣污染127

312 空氣污染源128

313 空氣中的主要污染物128

32 控制空氣有害氣體污染的方法130

321 冷凝法132

322 吸收法134

323 吸附法138

324 催化轉化法139

325 直接燃燒凈化法141

326 熱力燃燒凈化法142

327 催化燃燒凈化法143

328 其他廢氣凈化方法144

33 光催化反應原理與納米光催化劑146

331 光催化作用原理148

332 光催化反應動力學151

333 光催化反應催化劑152

334 納米光催化反應機理研究161

34 納米技術在凈化空氣中有害氣體中的應用162

341 納米光催化劑分解揮發(fā)性有機物(VOCs)163

342 納米技術用于消除氮氧化物(NOx)污染165

343 其他應用納米催化劑消除空氣中有機物的實例167

參考文獻173

第4章 納米材料在凈化汽車尾氣方面的應用176

41 汽車尾氣中有害氣體的產生176

411 NO的生成及機理177

412 NO2的生成及機理179

413 CO的生成及機理180

414 未燃HC的生成及機理180

415 顆粒物的生成及機理182

42 凈化汽車尾氣的一般方法184

43 納米技術在減少汽車污染中的應用186

431 納米技術在減輕汽車重量和改進發(fā)動機性能中的應用186

432 納米技術在燃油添加劑中的應用193

433 納米技術在汽車尾氣的機外凈化201

434 納米材料在汽車發(fā)動機機油中的應用218

參考文獻220

第5章 展望222

51 納米材料與環(huán)境222

52 納米空氣凈化技術的發(fā)展方向224

53 關注納米材料可能的危害228

參考文獻229 2100433B

本書介紹了納米技術在空氣凈化中應用的最新成果及相關技術。目前，介紹納米材料與技術的書籍和論文很多，但考慮到該書應滿足相關專業(yè)本科生、研究生教學的需要，于是對本書結構做出如下安排。在第1章緒論中概述了納米技術的相關知識。本書第2～4章，分別介紹了凈化空氣中的固體粉塵的納米技術、凈化空氣中的有害氣體的納米技術和凈化汽車尾氣的納米技術。在這些章節(jié)中，不僅涉及了相關納米材料制備技術、使用技術及其工作原理，還涉及了一些如靜電紡絲等現(xiàn)在比較熱門的技術。第5章為展望部分，介紹了納米技術與生態(tài)的關系、納米空氣凈化技術將來可能發(fā)展的方向及納米材料的使用可能帶來的副作用。

空氣凈化技術介紹

空氣凈化是以創(chuàng)造潔凈空氣為主要目的的空氣調節(jié)措施。根據(jù)生產工藝要求不同，空氣凈化可分為工業(yè)潔凈和生物潔凈兩類。工業(yè)潔凈系指除去空氣中懸浮的塵埃，生物潔凈系指不僅除去空氣中的塵埃，而且除去細菌等以創(chuàng)造空氣潔凈的環(huán)境。

空氣凈化技術是一項綜合性措施，應該從建筑、室內布局、空調系統(tǒng)等方面采取相應的措施。

空氣凈化技術凈化方法

（一）空氣凈化的標準

潔凈室的空氣潔凈度標準在國際上沒有統(tǒng)一標準，各國有自己的等級標準。我國《藥品生產質量管理規(guī)范》的規(guī)定如下：

潔凈度級別塵粒數(shù)/米3 活微生物數(shù)

0.5μm 5μm浮游菌/米3 沉降菌/皿

100級≤3500 0 ≤5 ≤1

10000級≤350000 ≤2000 ≤100 ≤3

100000級≤3500000 ≤20000 ≤500 ≤10

300000級≤10500000 ≤60000 暫缺≤15

潔凈室應保持正壓，即高級潔凈室的靜壓值高于低級潔凈室的靜壓值；潔凈室之間按潔凈度的高低依次相連，并有相應的壓差（壓差≥10mmH2O）以防止低級潔凈室的空氣逆流到高級潔凈室；除工藝對溫、濕度有特殊要求外，潔凈室的溫度應為18~26℃，相對濕度為45~65%.

（二）測定方法常用的潔凈室內含塵濃度測定方法有光散射法、濾膜顯微鏡法、光電比色法等。

光散射法利用散射法的強度正比于塵粒的表面積，脈沖信號的次數(shù)與塵粒數(shù)目對應的原理，由數(shù)碼管顯示粒徑與粒子數(shù)目。

濾膜顯微鏡法利用微孔濾膜真空濾過含塵空氣，將塵粒捕集在濾膜表面，再用丙酮蒸氣熏蒸，使濾膜形成透明體，最后用顯微鏡計數(shù)，并可直接觀察塵粒的形狀、大小、色澤等物理性質。

光電比色法利用光密度與積塵量成正比的原理，用光電比色計測出濾過前后濾紙的透光度的不同，直接測出空氣中的含塵量。

除采用空氣凈化器來凈化空氣之外，比較好的凈化空氣方法還有通風法。 2100433B

納米技術是一門交叉性很強的綜合學科，研究的內容涉及現(xiàn)代科技的廣闊領域。1993年，國際納米科技指導委員會將納米技術劃分為納米電子學、納米物理學、納米化學、納米生物學、納米加工學和納米計量學等6個分支學科。其中，納米物理學和納米化學是納米技術的理論基礎，而納米電子學是納米技術最重要的內容。

納米科技是90年代初迅速發(fā)展起來的新興科技，其最終目標是人類按照自己的意識直接操縱單個原子、分子，制造出具有特定功能的產品。納米科技以空前的分辨率為我們揭示了一個可見的原子、分子世界。這表明，人類正越來越向微觀世界深入，人們認識、改造微觀世界的水平提高了前所未有的高度。有資料顯示，2010年，納米技術將成為僅次于芯片制造的第二大產業(yè)。

納米科技nanotechnology）

納米技術其實就是一種用單個原子、分子制造物質的技術。

從迄今為止的研究狀況看，關于納米技術分為三種概念。第一種，是1986年美國科學家德雷克斯勒博士在《創(chuàng)造的機器》一書中提出的分子納米技術。根據(jù)這一概念，可以使組合分子的機器實用化，從而可以任意組合所有種類的分子，可以制造出任何種類的分子結構。這種概念的納米技術未取得重大進展。

第二種概念把納米技術定位為微加工技術的極限。也就是通過納米精度的“加工”來人工形成納米大小的結構的技術。這種納米級的加工技術，也使半導體微型化即將達到極限。現(xiàn)有技術即便發(fā)展下去，從理論上講終將會達到限度。這是因為，如果把電路的線幅變小，將使構成電路的絕緣膜的為得極薄，這樣將破壞絕緣效果。此外，還有發(fā)熱和晃動等問題。為了解決這些問題，研究人員正在研究新型的納米技術。

第三種概念是從生物的角度出發(fā)而提出的。本來，生物在細胞和生物膜內就存在納米級的結構。

納米科技包括納米生物學、納米電子學、納米材料學、納米機械學、納米化學等學科。從包括微電子等在內的微米科技到納米科技，人類正越來越向微觀世界深入，人們認識、改造微觀世界的水平提高到前所未有的高度。我國著名科學家錢學森也曾指出，納米左右和納米以下的結構是下一階段科技發(fā)展的一個重點，會是一次技術革命，從而將引起21世紀又一次產業(yè)革命。

雖然距離應用階段還有較長的距離要走，但是由于納米科技所孕育的極為廣闊的應用前景，美國、日本、英國等發(fā)達國家都對納米科技給予高度重視，紛紛制定研究計劃，進行相關研究