精細(xì)陶瓷（高級陶瓷、高級工藝陶瓷） 半導(dǎo)體光催化材料空氣凈化性能的試驗(yàn)方法 甲醛的去除 征求意見稿

1GB/TXXXXX—XXXX光催化材料及制品空氣凈化性能測試方法甲硫醇的去除本文件描述了一種用于含有或表面附著光催化劑的材料的空氣凈化性能檢測方法，所涉及光催化劑通常是半導(dǎo)體金屬氧化物，如二氧化鈦（TiO2）或其他陶瓷材料。該測試方法將試樣置于紫外光（UV-A）照射下，持續(xù)暴露于模擬污染空氣中進(jìn)行。本文件適用于不同類型和用途的板材，如薄板、木板等建筑材料。本文件也適用于結(jié)構(gòu)化的過濾材料，如蜂窩過濾板、針織布或無紡布。同時(shí)適用于復(fù)合陶瓷微晶的塑料、紙質(zhì)材料等。本文件不適用于粉狀或顆粒狀光催化材料。本試驗(yàn)方法通常適用于光催化材料的空氣凈化檢測，不適用于光催化材料其他性質(zhì)的測定，如水中污染物降解、自清潔、防霧或抗菌等。本方法僅涉及甲硫醇的去除。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款，其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。ISO10667精細(xì)陶瓷（先進(jìn)陶瓷、先進(jìn)技術(shù)陶瓷）—半導(dǎo)體光催化材料檢測用紫外燈光源[Fineceramics(advancedceramics,advancedtechnicalceramics)—Ultravioletlightsourcefortestingsemiconductingphotocatalyticmaterials]ISO/IEC17025檢測和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求（Generalrequirementsforthecompetenceoftestingandcalibrationlaboratories）3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1光催化劑photocatalyst在一定光源激發(fā)下，能夠產(chǎn)生光催化作用的物質(zhì)，包括分解和去除空氣與水中的污染物、除臭、抗細(xì)菌、抗真菌、自清潔以及防霧等。3.2光催化材料photocatalyticmaterials包含或使用了光催化劑并具有光催化性能的材料。2GB/TXXXXX—XXXX3.3零點(diǎn)校準(zhǔn)氣體zero-calibrationgas不含污染物的空氣（通常污染物含量低于0.01μL/L）。3.4標(biāo)準(zhǔn)氣體standardgas已知濃度的氣體，用氣瓶供應(yīng)，并經(jīng)認(rèn)證。3.5試驗(yàn)氣體testgas由標(biāo)準(zhǔn)氣體以及零點(diǎn)校準(zhǔn)氣體制備的已知濃度的空氣和污染物的混合物。3.6暗條件darkcondition沒有任何光源條件下的試驗(yàn)條件。4符號本文件使用的符號和相應(yīng)的說明見表1。表1符號與說明fφM0φMDφMD1φMD2nmRM%5原理本文件涉及光催化材料的研發(fā)、性能比對、質(zhì)量保證、表征、可靠性及數(shù)據(jù)計(jì)算。本測試方法是將試樣置于（紫外光還是紫外燈前后要一致）照射下并暴露在模擬污染空氣中，以獲得光催化材料的空氣凈化性能。先將試樣置于流動(dòng)式反應(yīng)器中，通過紫外線照射激活，吸附并氧化氣相甲硫醇?？諝鈨艋?GB/TXXXXX—XXXX能由試樣去除甲硫醇的量來確定的。試樣的吸附（非光催化作用）是通過暗條件下的測試確定的。然而，有些試件在暗條件下，不僅對甲硫醇發(fā)生吸附作用，還會發(fā)生催化氧化反應(yīng)，生成其他的惡臭產(chǎn)物，如二甲基二硫醚。因此，本文采用了與ISO22197系列其他部分不同的暗試驗(yàn)條件。此外，本文件不適用于在指定測試時(shí)間內(nèi)無法得到穩(wěn)定甲硫醇濃度的試件。由于主要涉及吸附過程，光催化材料的活性可能取決于污染物的物理和化學(xué)性質(zhì)。為更好地評價(jià)光催化材料的空氣凈化性能，建議結(jié)合ISO22197系列其他部分所述的一種或多種方法進(jìn)行測試。6儀器設(shè)備6.1測試裝置測試裝置試驗(yàn)氣體供應(yīng)系統(tǒng)、光反應(yīng)器、光源以及污染物測試分析系統(tǒng)組成。主要通過并且提供光源照射連續(xù)供給試驗(yàn)氣體激活光催化劑，從而檢測光催化材料去除污染物的能力。與一氧化氮去除的試驗(yàn)方法相同（ISO22197-1這個(gè)裝置由于試驗(yàn)氣體濃度很低，反應(yīng)裝置須由低吸附性、抗紫外輻照的材料制成（如丙烯酸樹脂、不銹鋼、玻璃和氟碳聚合物），測試裝置示意圖如圖1所示。為了保護(hù)實(shí)驗(yàn)人員免受甲硫醇及其反應(yīng)產(chǎn)物強(qiáng)烈的惡臭氣味的影響，應(yīng)在有洗滌器或類似通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)柜中進(jìn)行試驗(yàn)。4GB/TXXXXX—XXXX圖1測試裝置示意圖6.2試驗(yàn)氣體供應(yīng)系統(tǒng)試驗(yàn)氣體供應(yīng)系統(tǒng)可以持續(xù)地向光反應(yīng)器提供所需濃度、溫度和濕度的污染空氣。它由質(zhì)量流量控制器、加濕器、氣體混合器等組成。使用熱式質(zhì)量流量計(jì)來調(diào)節(jié)每種氣體流速時(shí)，需要根據(jù)溫度以及氣體的類型按照ISO6145-7方法進(jìn)行校準(zhǔn)，使得流速的偏差保持在設(shè)定值的±5%范圍內(nèi)。本文件表述的氣體流速均轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0℃,101.3kPa，干燥氣體）。此處用來控制污染氣體、干燥空氣和濕空氣的氣體流速的質(zhì)量流量計(jì)量程分別為50ml/min，1000ml/min和1000ml/min。稀釋前的標(biāo)準(zhǔn)甲硫醇?xì)怏w通常是氣瓶內(nèi)與氮?dú)獾木鶆蚧旌衔铮潴w積分?jǐn)?shù)范圍是100μL/L～1000μL/L。6.3光催化反應(yīng)器光催化反應(yīng)器將平面試件固定在50mm寬的槽內(nèi)，試件表面平行于光學(xué)窗口，用于接受光照射。反應(yīng)器采用不吸附試驗(yàn)氣并能承受紫外光照射的材料制成。試件與光學(xué)窗口之間有一個(gè)厚約（5.0±0.5）mm的空氣層，試驗(yàn)氣體只能從試件與光學(xué)窗口之間的空間通過。這個(gè)間隙應(yīng)根據(jù)試件的厚度準(zhǔn)確設(shè)置，可以通過如圖2a)所示的高度調(diào)節(jié)板來調(diào)節(jié)。當(dāng)采用氣體過濾式材料進(jìn)行測試時(shí)，應(yīng)變換試件的固定方式，確保試驗(yàn)氣體在輻照下通過過濾器的過濾單元，如圖2b)所示。光學(xué)窗口須選用波長大于300nm時(shí)具有最小光吸收的石英或硅硼酸鹽玻璃。5GB/TXXXXX—XXXX試件長度l試件寬度l空氣層厚度l）；圖2光反應(yīng)器截面圖6.4光源試件應(yīng)被光源均勻地照射。如果測試過濾器式的試件，光源應(yīng)照射試件的一面。需要預(yù)熱的光源應(yīng)配備遮光擋板。調(diào)整光源與光反應(yīng)器之間的距離，使得樣品表面的紫外光強(qiáng)度為10W/m2±0.5W/m2。采用符合ISO10677的紫外輻照儀測試紫外線輻照強(qiáng)度。沿試件長度方向的輻照強(qiáng)度偏差應(yīng)控制在在±5%范圍內(nèi)。光反應(yīng)器應(yīng)屏蔽外界環(huán)境光源。6.5分析系統(tǒng)甲硫醇的濃度采用氣相色譜法進(jìn)行測定。使用填充柱或毛細(xì)柱將甲硫醇和與其相關(guān)的有機(jī)化合物分離。使用火焰離子檢測器（FID）、火焰光度檢測器（FPD）、總硫發(fā)光檢測器（SCD）中的任意一種來檢測甲硫醇。試驗(yàn)氣體使用氣密性注射器進(jìn)行取樣或使用六通閥自動(dòng)取樣。六通閥的氣路圖如圖3所示。一個(gè)小型采樣泵不斷地將試驗(yàn)氣體抽入定量管，當(dāng)采完樣切換六通閥時(shí)，采樣泵停止工作。定量管的體積根據(jù)分析系統(tǒng)的靈敏度而定，一般為0.5mL。6GB/TXXXXX—XXXX圖3氣體采樣系統(tǒng)7試件試件為（99.5±0.5）mm×（49.5±0.5）mm的板材或蜂窩狀過濾材料，可從大塊材料或者涂層板上切割，也可以通過涂覆預(yù)先切好尺寸的材料進(jìn)行試件準(zhǔn)備。板材試件的厚度不超過5mm。蜂窩狀試件厚度應(yīng)小于20mm。如果試件較厚，試件的側(cè)面而采用惰性材料密封。8測試步驟8.1總則測試步驟包括試樣的預(yù)處理，暗條件吸附、測量光照條件下甲硫醇的去除量和百分率。測試中甲硫醇濃度的變化示例，如圖4所示。有些試件因其光催化活性低，可能無法得到精確的甲硫醇去除結(jié)果。這種情況下可以根據(jù)第10章規(guī)定甲硫醇的載量進(jìn)行測試。）；圖4測試過程中甲硫醇濃度變化圖7GB/TXXXXX—XXXX8.2試件的預(yù)處理8.1.1試件應(yīng)按照8.2.2和8.2.3的順序進(jìn)行預(yù)處理。若試件會有疏水性污染時(shí)，8.2.2的步驟可以放在8.2.3步驟之后。按8.2.2中的程序如果會對試件造成損壞，則可以省略這個(gè)步驟。如果試樣在預(yù)處理后不立即進(jìn)行測試，則應(yīng)將其保存在密閉容器中。8.1.2將試件置于去離子水中浸泡超過2h后取出，室溫風(fēng)干。可在不引起試樣物理或化學(xué)變化的溫度范圍內(nèi)加熱干燥（最高120℃),當(dāng)達(dá)到恒定質(zhì)量時(shí)確認(rèn)干燥。應(yīng)記錄干燥方法和任何觀察結(jié)果，例如洗滌水中有沉淀物。8.1.3用紫外燈照射至少12h（最多24h），以分解試件上殘留的有機(jī)物。樣品表面的紫外輻照度需滿足10W/cm2~20W/cm2以保證有機(jī)物完全降解。8.2甲硫醇的去除測試8.2.1預(yù)先調(diào)節(jié)試驗(yàn)氣源，使其能在（25.0±2.5）℃時(shí)穩(wěn)定地提供含有（5±0.25μL/L甲硫醇和（1.56±0.16）%水蒸氣體積分?jǐn)?shù)的試驗(yàn)氣體。此水蒸氣體積分?jǐn)?shù)相當(dāng)于在25℃下50%的相對濕度。應(yīng)使用準(zhǔn)確度±3%的濕度計(jì)測量相對濕度，調(diào)節(jié)氣體流量使光反應(yīng)器進(jìn)氣口的流速為1.0L/min（0℃,101.3kPa），測量并記錄試樣表面的輻照強(qiáng)度。對于需要預(yù)熱的光源，在進(jìn)行測量輻照度和甲硫醇去除試驗(yàn)的照射之前先開啟電源。使用遮光板，避免對反應(yīng)器造成不必要的照射。8.2.2將試件放入光反應(yīng)器的中心，調(diào)整試件與光學(xué)窗之間的空氣層厚度為（5±0.5）mm?？墒褂酶叨日{(diào)節(jié)板來調(diào)節(jié)氣流層厚度，試樣的表面距光窗高度誤差不超過1.0mm。通過檢查材料的密封情況檢查反應(yīng)器是否密封，如O形圈與玻璃窗緊密接觸。8.2.3在暗條件下將試驗(yàn)氣體通入光反應(yīng)器內(nèi)。記錄在暗條件下30min甲硫醇濃度的變化，可獲得甲硫醇在試件上的吸附。若在30min內(nèi)出氣口甲硫醇濃度恢復(fù)至供氣濃度，則開啟光照進(jìn)行照射。如果出氣口甲硫醇的濃度未能在30min達(dá)到供氣濃度的50%，則繼續(xù)該步驟直至達(dá)到要求濃度。測試前暗條件下的濃度(φMD1）通過將三次或三次以上測量得到的平均值來計(jì)算。如果在90min后出氣口甲硫醇濃度仍未超過供氣甲硫醇濃度的50%，則停止測試并且報(bào)告該試樣不適宜采用本方法進(jìn)行測試。8.2.4保持氣體流動(dòng)，開始輻照試件并記錄輻照3h內(nèi)甲硫醇的濃度。當(dāng)甲硫醇被光催化劑降解并趨向穩(wěn)定，則其濃度降低，如圖4所示。光反應(yīng)器出氣口的甲硫醇濃度應(yīng)取最后1h測試周期內(nèi)測量值的平均值。8.2.5停止光照及供氣，取出試樣。9結(jié)果計(jì)算結(jié)果計(jì)算方式如下：計(jì)算值應(yīng)四舍五入至小數(shù)點(diǎn)后一位。試驗(yàn)氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0℃,101.3kPa）下的流量f為1.0L/min。暗條件下試樣測試前后的甲硫醇濃度通過公式（1）進(jìn)行計(jì)算。如果φM不滿足公式（2），即暗條件下甲硫醇濃度與光照下甲硫醇濃度的差值小于暗條件下甲硫醇濃度的5%，則不適用于本試驗(yàn)方法。甲硫醇的去處率(φM）根據(jù)公式（3）計(jì)算。當(dāng)φM低于5%或高于95%時(shí)，則分別表述為“低于5%”或“高于95%”。試樣去除甲硫醇的量（nM）根據(jù)公式（4）計(jì)算：當(dāng)nM值低于5%或高于95%時(shí)，則nM分別表述為"低于（0.136φM0f）μmol或高于（2.545φM0f）μmol。φMD=…………（1）8GB/TXXXXX—XXXXφM≤φMD×0.95…………………（2）×100…………nM=RM×…………………RM——試件的甲硫醇去除率（%）；nM——試樣去除甲硫醇的量，單位為微摩爾(μmolφMD——暗條件下甲硫醇的平均體積分?jǐn)?shù)，單位為微升每升(μL/L）；φMD1——暗條件下測試前進(jìn)氣甲硫醇的體積分?jǐn)?shù)，單位為微升每升(μL/LφMD2——暗條件下測試后進(jìn)氣甲硫醇的體積分?jǐn)?shù)，單位為微升每升(μL/LφM——光反應(yīng)器出口處甲硫醇的體積分?jǐn)?shù)，單位為微升每升(μ10低性能試件的測試方法如果去除率小于5%且需要更準(zhǔn)確的結(jié)果時(shí)，可以同時(shí)改變試件數(shù)量和試驗(yàn)氣體流速，如表2所示。但測試報(bào)告中出現(xiàn)的甲醛去除量應(yīng)為公式（2）計(jì)算值的一半，且采用0.5L/min的流速。當(dāng)改變測試條件時(shí)，需要在改變的測試條件下確認(rèn)暗條件下吸附的時(shí)間。表2替代試驗(yàn)條件11試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含以下內(nèi)容（其中h)項(xiàng)為可選項(xiàng)）：a)測試機(jī)構(gòu)的名稱和地址；b)測試日期、報(bào)告的唯一性標(biāo)識和頁碼、送檢方名稱、地址和報(bào)告簽字人；c)檢測依據(jù)，即本文件編號；d)測試日期、溫度、相對濕度等；e)試件的描述（材料、尺寸、形狀等）；f)測試設(shè)備的描述（規(guī)格等）；g)測試條件（污染物氣體種類、進(jìn)氣濃度、水蒸氣濃度、流量、光源的詳細(xì)描述、輻照度、使用的分析儀和照度計(jì)、前處理?xiàng)l件、第10章中的改變等）；h)在最后1h內(nèi)去除甲硫醇的量，甲硫醇的去除率；i)其他重要的事項(xiàng)，如試樣的變化。9GB/TXXXXX—XXXX參考文獻(xiàn)〔1〕ISO6145-7,Gasanalysi