精細陶瓷（高級陶瓷高級工業(yè)陶瓷） 半導體光催化材料空氣凈化性能測試方法 甲硫醇的去除 征求意見稿

1GB/TXXXXX—XXXX光催化材料及制品空氣凈化性能的測試方法-甲醛的去除本文件描述了一種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體金屬氧化物，如二氧化鈦（TiO2）或其他金屬氧化物。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。同時適用于復合陶瓷微晶的塑料、紙質(zhì)材料等。本文件不適用于粉狀或顆粒狀光催化材料。本文件所采用的測試方法適用于光催化材料的空氣凈化性能檢測，不適用于光催化材料的其他性質(zhì)測定，如水中污染物降解、自清潔、防霧或抗菌等。本文件僅涉及甲醛的去除。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。ISO10677精細陶瓷(高級陶瓷，高級工業(yè)陶瓷)檢測半導光催化材料用紫外線源（Fineceramics(advancedceramics,advancedtechnicalceramics)—Ultravioletlightsourcefortestingsemiconductingphotocatalyticmaterials）ISO16000-3室內(nèi)空氣第3部分：在室內(nèi)空氣和試驗室空氣中測定甲醛和其他羰基化合物—活性取樣法（Indoorair—Part3:Determinationofformaldehydeandothercarbonylcompoundsinindoorandtestchamberair—Activesamplingmethod）GB/T27025檢測和校準實驗室能力的通用要求（GB/T27025-2019，ISO/IEC17025：2017，IDT）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在一定的光激發(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—XXXX3.3零點校準氣體zero-calibrationgas不含污染物的空氣（通常污染物含量低于0.01μL/L）。3.4甲醛氣體formaldehydegas用于測試和校準的已知濃度甲醛氣體。3.5試驗氣體testgas由標準氣體以及零點校準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條件。4符號符號描述單位f轉(zhuǎn)化為標準狀態(tài)下（0℃,101.3kPa）的試驗氣體流量L/minφF光反應器出口甲醛的體積分數(shù)μL/LφF0進氣甲醛的體積分數(shù)μL/LφFD暗條件下反應器出口處甲醛的體積分數(shù)μL/LnF試樣去除甲醛的量μmolRF試樣的甲醛去除率%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)計算。所述測試方法是將試樣置于紫外燈照射下并暴露在模擬污染空氣中，以測試光催化材料的空氣凈化性能。甲醛（HCHO）是一種典型的室內(nèi)空氣污染物，會導致病態(tài)建筑綜合征。將試樣置于流動式反應器中，通過紫外線照射激活，吸附并氧化氣相甲醛，形成二氧化碳（CO2）和其他氧化產(chǎn)物。空氣凈化性能由試樣去除甲醛的量來確定，單位是微摩爾(μmol）。其中試樣的吸附（非光催化作用）是通過暗條件下的測試確定的。如果有些試樣對甲醛的吸附能力非常強，在指定的測試時間內(nèi)可能無法得到穩(wěn)定的甲醛濃度。為更好地評價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行測試。6儀器設備3GB/TXXXXX—XXXX6.1測試裝置測試裝置由試驗氣體供應系統(tǒng)、光反應器、光源以及污染物測試分析系統(tǒng)組成。由于試驗氣體濃度很低，反應裝置應由低吸附性、抗紫外輻照的材料制成（如丙烯酸樹脂、不銹鋼、硅硼酸鹽玻璃和氟碳聚合物）。測試裝置示意圖如圖1所示。9——四通氣閥；2——空氣壓縮機；3——空氣凈化系統(tǒng)；4——標準氣體（污染物）；5——壓力調(diào)節(jié)器；6——質(zhì)量流量控制器；7——加濕器；8——氣體混合器；圖1測試裝置示意圖6.2試驗氣體供應系統(tǒng)試驗氣體供應系統(tǒng)可以持續(xù)地向光反應器提供設定濃度、溫度和濕度的甲醛污染空氣。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)量流量計來調(diào)節(jié)每種氣體流速時，需要根據(jù)溫度以及氣體的類型按照ISO6145-7的方法進行校準，使得流速的偏差保持在設定值的±5%范圍內(nèi)。本文件表述的氣體流速均轉(zhuǎn)化為標準狀態(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)量流量計量程分別為200mL/min、2000mL/min和2000mL/min。稀釋前的標準甲醛氣體通常是氣瓶內(nèi)與氮氣的均勻混合物，其體積分數(shù)約為20μL/L。4GB/TXXXXX—XXXX6.3光催化反應器將平面試件固定在光催化反應器內(nèi)50mm寬的槽內(nèi)。確保試件表面平行于光學窗口，最大程度接受光照射。反應器采用不吸附試驗氣并能承受紫外光照射的材料制成。試件與光學窗口之間有一個厚(5.0±0.5)mm的空氣層，試驗氣體只能從試件與光學窗口之間的空間通過。這個間隙應根據(jù)試件的厚度準確設置，可以通過如圖2a)所示的高度調(diào)節(jié)板來調(diào)節(jié)。當采用氣體過濾式材料進行測試時，應變換試件的固定方式，確保試驗氣體在輻照下通過過濾器的過濾單元，如圖2b)所示。光學窗口須選用波長大于300nm時具有最小光吸收的石英或硼硅酸鹽玻璃。單位為毫米b)過濾型式試件試件長度l試件寬度l空氣層厚度lg99.0mm±1.0mm5GB/TXXXXX—XXXX圖2光反應器截面圖6.4光源光源采用波長在300～400nm的UV-A輻照包括符合ISO10677規(guī)定的黑光和藍黑光熒光燈，其峰值波長為351nm。試件應被光源均勻地照射。如果測試過濾器式的試件，光源應照射試件的一面。需要預熱的光源應配備遮光擋板。調(diào)整光源與光反應器之間的距離，使得樣品表面的紫外光強度為(10±0.5)W/m2。這個距離應在不使用光反應器時調(diào)節(jié)好。將符合ISO10677的紫外輻照儀置于光學窗后面或等效位置，與試樣高度一致處測試光照強度。沿試件長度方向的輻照強度偏差應控制在在±5%范圍內(nèi)。光反應器應屏蔽外界環(huán)境光源。6.5分析系統(tǒng)試驗氣體的采集使用ISO16000-3中所規(guī)定的采樣盒、泵和流量控制器，。甲醛濃度使用ISO16000-3中規(guī)定的試劑、設備和程序采用2，4-二硝基苯肼衍生的高效液相色譜法（DNPH-HPLC）測定。7試件試件為(99.0±1.0)mm×(49.0±1.0)mm的板材或過濾材料，可從大塊材料或者涂層板上切割，也可以通過涂覆預先切好尺寸的基材制備。板材試件的厚度不超過5mm。如果試件較厚，試件的側(cè)面應采用惰性材料密封。過濾型試件厚度應小于20mm。8測試步驟8.1總則測試步驟包括試樣的預處理、暗條件吸附、測量光照條件下甲醛的去除量和去除率。測試中甲醛濃度的變化示例，如圖3所示。有些試件因其光催化活性低，可能無法得到精確的甲醛去除結(jié)果。這種情況下可以根據(jù)第10章規(guī)定降低甲醛的載量進行測試。6GB/TXXXXX—XXXX）；圖3測試過程中甲醛濃度變化圖8.2試件的預處理8.2.1試件應按8.2.2和8.2.3的順序進行預處理。若試件會有疏水性污染時，8.2.2的步驟可以放在8.2.3步驟之后。按8.2.2中的程序處理如果會對試件造成損壞，則可以省略這個步驟。如果試樣在預處理后不立即進行測試，則應將其保存在密閉容器中。8.2.2將試件置于去離子水中浸泡2h或以上，取出，室溫風干?？稍诓灰鹪嚇游锢砘蚧瘜W變化的溫度范圍內(nèi)加熱干燥（最高120℃),當達到恒定質(zhì)量時確認干燥。應記錄干燥方法和任何觀察結(jié)果，例如洗滌水中有沉淀物。8.2.3用紫外線燈照射試件至少12h（最多24h以分解試件上殘留的有機物。試件表面的紫外輻照度應滿足10~20W/cm2，以保證有機物完全分解。8.3測試準備8.3.1預先調(diào)節(jié)試驗氣源，使其能在(25.0±2.5)℃時穩(wěn)定地提供含有(1.0±0.1)μL/L甲醛和(1.56±0.16)%水蒸氣體積分數(shù)的試驗氣體。此水蒸氣體積分數(shù)相當于在25°C時50%的相對濕度。應使用已校準濕度計（準確度±3%）測量相對濕度，調(diào)節(jié)氣體流量使光反應器進氣口的流速為(3.00±0.15)L/min（0°C，101.3kPa）。測量并記錄光源的輻照度。對于需要預熱的光源，在進行測量輻照度和甲醛去除試驗的照射之前先開啟電源。適當使用遮光擋板，以避免光反應器受到不必要的光照射。7GB/TXXXXX—XXXX8.3.2將試件放入光反應器的中心，調(diào)整試件與光學窗之間的空氣層厚度為(5.0±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。檢查O形圈是否與光學窗緊密接觸用以確定反應器密封性。8.4預測試經(jīng)過8.2的預處理和8.3的測試準備后，將試驗氣體通入光反應器內(nèi)。記錄在暗條件下90min甲醛濃度的變化，可獲得甲醛在試件上的吸附。如果出氣口甲醛的濃度未能在90min達到供氣濃度的90%，則繼續(xù)該步驟直至達到要求濃度。如果在90min后出氣口甲醛濃度仍未超過供氣甲醛濃度的90%，則停止測試并且報告該試樣不宜采用本方法進行測試。如果在試驗過程中可以確定飽和時間，則不需要預測試。8.5甲醛的去除測試8.5.1進行8.2的試件預處理和8.3的測試準備。8.5.2如果已完成8.4的預測試，將試驗氣體通入光反應器內(nèi)，直到甲醛吸附飽和（如果飽和時間小于30min，則供氣30min）。如果未進行預測試，則按以下步驟進行。將試驗氣體通入光反應器內(nèi)，記錄暗條件下甲醛濃度的變化。如果出氣口甲醛濃度超過供氣濃度的90%，則將該時間與濃度定義為暗反應的時間與濃度。如果出氣口甲醛的濃度未能在90min達到供氣濃度的90%，則繼續(xù)該步驟直至達到要求濃度。如果在90min后出氣口甲醛濃度仍未超過供氣甲醛濃度的90%，則停止測試并且報告該試樣不適宜采用本方法進行測試。8.5.3保持氣體流動，開始輻照試件。對于需要預熱的光源，應按8.3.1所述步驟進行。記錄輻照3h內(nèi)甲醛的濃度，當甲醛被光催化劑降解并趨向穩(wěn)定，則其濃度降低，如圖3所示。光反應器出氣口的甲醛濃度應取最后1h測試周期內(nèi)測量值的平均值。8.5.4停止光照及供氣，取出試樣。9結(jié)果計算結(jié)果計算方式如下：計算值應四舍五入至小數(shù)點后一位。試驗氣體在標準狀態(tài)（0℃和101.3kPa）下的流量f為3.0L/min。如果φF不滿足公式（1即暗條件下甲醛濃度與光照射下甲醛濃度之差小于公式（1）中甲醛濃度的5%，則不適用本試驗方法。試樣的甲醛的去除率（RF）通過公式（2）計算。當RF低于5%或高于95%時，則分別表述為“低于5%”或“高于95%”。試樣去除甲醛的量（nF）根據(jù)公式（3）計算：當RF低于5%或高于95%時，則nF分別表述為"低于（0.134φF0f）μmol或高于（2.545φF0f）μmol。RF——試件對甲醛的去除率（%nF——試件去除甲醛的量，單位為微摩爾(μm）；φF0——進氣甲醛的體積分數(shù)，單位為微升每升(）；8GB/TXXXXX—XXXXφF——光反應器出口處甲醛的體積分數(shù)，單位為微升每）；φFD——暗條件下光反應器出口處甲醛的體積分數(shù)，單位為微升每升(μLf——標準狀態(tài)下的試驗氣體流量（3.0L/min，0°C、101.3kPa）。10低性能試件的測試方法如果去除率小于5%，并且需要更確切的結(jié)果時，可以同時改變試樣數(shù)量和試驗氣體流速，如表1所示。但報告中甲醛的去除量應為公式（3）nF計算值的50%，流速為1.5L/min。當改變測試條件時，需確定改變的測試條件后的吸附時間（暗條件）。表1替代試驗條件11試驗報告試驗報告應包含以下內(nèi)容：a)注明使用本方法；b)樣品基本信息：對光催化試樣和未經(jīng)處理的試樣的種類、大小、形狀、厚度的描述；c)試驗條件：1)紫外燈及紫外照度計的制造商和產(chǎn)品序號;2)使用的甲醛信息;3)預處理的條件（見8.2）;4)進氣濃度、進氣流量、溫度、相對濕度;5)光照條件，包括紫外光照的強度和照射時間;d)測試結(jié)果；e)與本文件實驗條件的任何偏離。9GB/TXXXXX—XXXX參考文件〔1〕ISO6145-7，Gasanalusi