国家标准 GB/T23761一2020 代替GB/T237612009 光催化材料及制品空气净化性能测试方法乙醛(或甲醛)的降解 Testmmethodforair-purifieationperformaneesofphotoeatalytiematerials一 Degradationofacetaldehydeorformadehyde 2020-03-06发布 2021-02-01实施国家市场监督管理总局发布国家标涯花管理委员会国家标准
GB/T23761一2020 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准代替GB/T23761一2009(光催化空气净化材料性能测试方法》本标准与GB/T23761 2009相比,除编辑性修改外主要技术变化如下: -删除了“光催化剂”术语(见2009年版的2.1); 增加了“零级空气”术语(见3.2); 修改了原理的陈述(见第4章,2009年版的第3章); 修改了试剂或材料(见5.2,2009年版的4.2); 修改了反应气供应见6.1.2,2009年版的5.1.1); 修改了图1反应测试装置图见图l,2009年版的图1); -增加了光催化反应器横截面图见图2) 修改了光催化反应器中调整块的构造(见6.1.3,2009年版的5.1.2) 修改了紫外光源和可见光源的参数(见6.l1.4,2009年版的5.l1.3); 修改了测试样品的制备(见第7章,2009年版的5.3); 修改了样品预处理的条件(见8.1,2009年版的6.2); 修改了环境温度的要求(见8.2.1,2009年版的6.3.2), 修改了反应气中乙醛的初始浓度(见8.2.2,2009年版的6.3.1); 增加了可见光测试步骤(见8.2.3) 修改了性能稳定性测定的反应气中乙醛的浓度(见8.5,2009年版的6.6); 删除了光催化去除率低样品的测试(见2009年版的6.7); 修改了性能稳定性的计算公式[见式(5),2009年版的式(4]; 修改了乙醛矿化率的计算公式[见式(9),2009年版的式(7)]; 增加了甲醛光催化去除率的计算公式[C见式(10)] 本标准由石油和化学工业联合会提出本标准由全国化学标准化技术委员会(SAc/Tc63)归口本标准起草单位;江苏朗逸环保科技有限公司、科学院理化技术研究所、福州大学、苏州健龙环保科技有限公司、建筑股份有限公司技术中心、广东省微生物分析检测中心、,无锡中睿检测有限公司北京室内及车内环境净化协会、北京为康环保科技有限公司本标准主要起草人;戴文新、只金芳,朱永法、郭凤鑫、朱黎、谢小保、咸才军,何明兴、曹文斌、姚文清、许雪峰、宋建荣、刘文秀、于建强、唐小丽、高月红、曹文卫本标准所代替标准的历次版本发布情况为: GB/T23761一2009.
GB/T23761一2020 光催化材料及制品空气净化性能测试方法乙醛或甲醛)的降解范围本标准规定了光催化材料及制品空气净化性能测试方法的原理、试剂或材料、仪器设备、样品、试验步骤,试验数据处理和试验报告本标准适用于光催化材料及制品去除空气中乙醛(或甲醛)性能的测试规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T1l605湿度测量方法 GB19258紫外线杀菌灯 GB/T30706可见光照射下光催化抗菌材料及制品抗菌性能测试方法及评价 GB/T30809光催化材料性能测试用紫外光光源术语和定义下列术语和定义适用于本文件 3.1 光催化空气净化材料及制品 photocatalyticmaterialsandagent 光催化材料及制品在一定光源的激发下,能够产生光催化效应并适用于空气净化的材料及制品 3.2 零级空气zerealibrationgas 由纯氧和纯氮按2:8的体积比混合而成的气体 3.3 乙醛光催化去除量removnlamonbyphotoeatalysisofacetaldehyde 光照条件下,一定数量的光催化材料去除乙醛的量,单位为毫克每小时平方米[mg/(hm']或毫克每小时立方米[mg/(hm)] 3.4 乙醛光催化去除率remalratioyphoteaulalysisfaeetaldehyde 光照条件下,乙醛的去除量与其初始量之比,用百分数表示 3.5 甲醒光催化去除率eqralentremsalratinphteatalysisffrmaldehyde 由乙醛的光催化去除率换算得到的用来表征甲醛的去除率,用百分数表示
GB/T23761一2020 3.6 光催化材料及制品空气净化性能稳定性performaneestabiltyofphotoeatalytiemateriaLsfor airpurification 性能稳定性光催化材料及制品在高浓度污染物的气氛中经规定时间光照处理后,测得的光催化去除率与第次试验时测得的光催化去除率的比值,用百分数表示原理将光催化空气净化材料样品置于含有乙醛作为污染标志物的反应气中,通过测量对标志物的去除量获得其在光作用下净化空气的性能将光催化空气净化材料样品置于反应器中,使反应气一次通过反应器,此时反应器中的样品在光照作用下氧化分解乙醛,得到光照后反应器出口处乙醛的浓度,将此值与光照前的乙醛出口浓度比较得出乙醛的光催化去除率将乙醛光催化去除率换算为甲醛光催化去除率来表征光催化空气净化材料对甲醛的去除性能提高反应物浓度,重复测试样品的乙醛光催化去除量,与第一次试验结果进行比较得出光催化空气净化材料及制品的性能稳定性 5 试剂或材料 5.1标准乙醛气:由氮气(纯度不小于99.99%)平衡,乙醛浓度控制为50ml/m'~200mL/m' 5.2零级空气:由纯氧和纯氮按2:8的体积比混合而成,乙醛浓度低于0.01mL/m 6 仪器设备 6.1反应测试装置 6.1.1反应测试装置的组成反应测试装置见图1 反应测试装置由反应气供应、光催化反应器、光源组成构成装置的材质应满足低吸附性和抗紫外线的要求(如玻璃和不锈锅)
GB/T23761一2020 单位为毫米 100 说明光源; 光路窗口; 测试样品; -标准乙醛气; 5 零缓空气流量控制器; 气体混合器; 加湿器; 分析仪 l0 出口图1反应测试装置 6.1.2 反应气供应反应气由标准乙醛气和零级空气混合制得,一定温湿度下,已知浓度的反应气以恒定流量连续通人光催化反应器中反应气的流量和乙醛浓度由流量控制器分别控制零级空气、加湿处理的零级空气和标准乙醛气来实现,三种气体经混合器混合后进人光催化反应器,每种气体的流速应控制在设定值的士5%范围内反应气中乙醛浓度控制为1.00mL/m'士0.05mL/m',水蒸气浓度为(1.56士0,08)%相当于在 25下50%的相对湿度 6.1.3光催化反应器光催化反应器是全密闭的方形反应器,其内部装有50mm宽的可调节高度的调整块,测试样品放置在调整块上,调整块上方有一个与其平行的光路窗口,反应器外部的光源通过此窗口照射到样品表
GB/T23761一2020 面通过调节调整块的高度使得样品表面与窗口之间的距离为5.0mm士0.5mm 反应气只能从测试样品与光路窗口之间通过,见图2a)所示当检测过滤型的光催化样品时,应该使用另一种类型的调整块,它在支撑测试样品的同时允许测试气体在光照射下通过测试样品的孔,见图2b)所示光路窗口材质可选用石英玻璃或碉玻璃平板状测试样品 b 多孔介质测试样品说明: 光路窗口; 气体分布板 -测试样品 -控温水槽 -调整块图2光催化反应器的横截面 6.1.4光源 nm400nm 对于测试样品为紫外光响应型光催化材料,紫外光源的波长范围应在300 按 GB/T30809的规定选用合适的光源,包括主波长为365nm的黑灯管或蓝黑光灯管、饥灯(应用滤光片过滤掉300nm以下和400nm以上波长的光),光源应均匀地照射在光路窗口上对于测试样品为可见光响应型光催化材料，可见光源波长范围为400nm780nm 按 GB/T30706的要求选择可见光源为荧光灯,其色温为3800K~6500K,显色指数大于90%,使用时应滤除紫外波段(滤掉小于400nm的波段) 推荐用色温为5000K的荧光灯也可用氲灯光源,采用可见光滤光片仅保留波长范围在400nm~78Onm). 6.2分析系统使用气相色谱仪进行在线分析,测量反应器出口处各物质的浓度也可通过气体注射器进行离线分析使用氢火焰离子检测器(FID)检测乙醛的浓度,使用热传导检测器(TCD)检测二氧化碳的浓度色谱工作条件为: a 色谱柱:直径为3mm的PorapakQ型(或PorapakR型)填充柱,或性能相当者; b)柱温:l00C;
GB/T23761一2020 进样口温度:150; c d)检测器温度;FID为150C,TCD为120; 载气:高纯氨(或高纯氨); e f 载气流速:30ml/min70mL/min. 样品 7.1片状样品 mm士0.5mm 长99.5 1,宽49.5mm士0.5mm 1,厚度不大于101 mm 7.2多孔蜂窝状样品长99.5mm士0.5 ,宽49.5mm士0.5mm,厚度不大于10mm mm， 7.3粒状样品(粒径大于0.15mm) 将样品堆实在样品盘上,其堆放尺寸与片状样品相同,厚度不大于10mm,并测得样品的堆体积 7.4粉末样品(粒径小于0.15mm) 先将样品压片,再研磨过筛,制成0.15 mm0.25mm的颗粒状,按粒状样品制备 7.5光催化制品将制品中具有光催化性能的部件取出,并裁制成片状样品规定的尺寸进行测试如果样品侧面吸附性很强,应在测试前用惰性材料(如铝箔等)密封试验步骤警示 -本试验方法中使用的紫外光源对于眼睛及皮肤具有伤害,操作者须小心谨慎!注意反应器工作时应保持密闭,当光源打开时不要用眼睛直接观察 8.1样品预处理样品经预先干燥处理,干燥条件为一0.050MPa-0.057MPa(真空表读数)和80C土2C的真空干燥箱中干燥2h以上之后置于紫外灯下光照8h以上紫外光辐射照度不小于1.0mw/em,并保证照射均匀样品预处理后宜立即进行测定如果不能立即测定,样品应置于干净的、无污染性气体的密闭容器中,保存时间不超过48h 8.2测试准备 8.2.1环境温度环境温度为18C28 8.2.2调节反应气调节反应气流量为1.00L/min士0.02L/min 调节流量控制器使反应气中乙醛含量控制在 1.00ml./m'士0.05mlL/m,水蒸气浓度为(1.56士0.08)%相当于在25C下50%的相对湿度) 按 GB/T11605的规定测量湿度
GB/T23761一2020 开启并校准气相色谱仪,测量反应气中乙醛浓度(),直至连续三次测量值的相对平均偏差(E) 小于2% 取连续三次测量的平均值作为反应气中乙醛初始浓度(9) 8.2.3安装测试样品将预处理过的样品平放在光催化反应器的调整块上,标识出样品表面的两条对角线,按GB19258 的规定,测试每条对角线上相等间隔的5个点的紫外光辐射照度,调节调整块的高度,使得样品表面上 10个点紫外光辐射照度的平均值为1.0mw/em士0.lmw/enm 样品表面与石英玻璃窗口的距离应不小于5.0mm,样品不同位置高度差应小于1.0mm 之后合上石英玻璃窗口,反应器应保证密封使用可见光进行测试时,用可见光辐射照度计测量样品表面的可见光辐射照度的平均值应为 30.0mw/em'士0.5mw/em' 测量方法同紫外光 8.3暗吸附过程 8.3.1去除反应器及样品中的二氧化碳在不开启光源的条件下,将反应气(气体中二氧化碳含量小于1.0mL/m')通人光催化反应器,定期测量出口处二氧化碳的浓度,直至二氧化碳出口浓度(m)稳定且小于1.0ml/m 则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,二氧化碳出口浓度无法达到小于1.0mL/m',则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，说明该光催化材料吸附二氧化碳的能力很强 8.3.2暗吸附过程乙醛出口浓度的测量在不开启光源的条件下,进行8.2.2的过程,每隔15min测量乙醛出口浓度,当乙醛出口浓度等于乙醛初始浓度(9、)时,此时间作为光催化材料的暗吸附时间出口处乙醛浓度作为光照前乙醛初始浓度(9 P"Am 在30min后乙醛出口浓度低于乙醛初始浓度(g)的90%,则继续在暗条件下通人反应气,以乙醛出口浓度达到乙醛初始浓度(9)的90%所需的时间作为暗吸附时间此时乙醛出口浓度作为光照前乙醛初始浓度(). 若通人反应气90min后.乙醛出口浓度仍低于乙醛初始浓度的90%,则认为此光催化材料吸附乙醛性能太强,不能用本方法进行测量 8.4光催化去除量的测定 8.4.1光照下乙醛出口浓度和二氧化碳出口浓度的测定符合此方法测试的样品,在暗吸附过程结束后,继续稳定地通人反应气,打开光源每隔15nmin测试乙醛出口浓度和二氧化碳出口浓度,反应3h以上,以反应最后1h得到的3个乙醛浓度和二氧化碳浓度测量值的平均值作为光照下乙醛出口浓度(9. p)和光照下二氧化碳出口浓度p PAP Pcp) 8.4.2停止光照过程关闭光源,继续通气30 期间测量乙醛出口浓度,取平均值,当乙醛浓度等于光照前乙醛初始 min 浓度(A)时如果乙醛浓度无法恢复到光照前乙醛初始浓度,则乙醛浓度达到光照前乙醛初始浓度的 90%时),对于满足8.3.1可用二氧化碳生成量表示的样品.同时测量二氧化碳出口浓度(P),该值与光照前的二氧化碳浓度(pm)差异应小于1.0ml/m
GB/T23761一2020 8.5性能稳定性的测定继续保持光源关闭,调节流量控制器使反应气中乙醛的浓度为5.00ml/m士0.05mL/m=,待浓度稳定后开启光源反应24h,其后将乙醛浓度重新调整为1.0mL/m'士0.05mL/m',继续反应3h,以反应最后1h的3个乙醛出口浓度平均值作为光照下乙醛出口浓度(P) 试验数据处理 9.1乙醛浓度三次测量值相对平均偏差E,按式(1)计算 I9A 9 E ×100% 3×9 式中: 反应气第n次乙醛浓度的数值，单位为毫升每立方米(mL/m'); 9 三次测量值的算术平均值,单位为毫升每立方米(mL/mi) 9 9.2片状和蜂窝状样品乙醛光催化去除量Q,数值以毫克每小时平方米[mg/h”m']表示,按式(2) 计算 )×1.967×F×60 PAP S×1000 式中光照前乙醛初始浓度的数值,单位为毫升每立方米(ml/m'); 9AM 光照下乙醛出口浓度的数值,单位为毫升每立方米(mL/m=); 9AP 1.967 乙醛密度的数值,单位为克每升(g/L); 反应气流量的数值,单位为升每分(L/min); 60 换算系数; 样品有效面积的数值,单位为平方米(m') -换算系数 1000 取平行测定结果的算术平均值为测定结果在重复性条件下获得的两次独立测定结果的相对偏差不大于15% 9.3粒状和粉末样品乙醛光催化去除量Q,数值以毫克每小时立方米[mg/hm]表示,按式(3 计算 m×1.967×F×60 P Q V×1000 式中光照前乙醛初始浓度的数值,单位为毫升每立方米(mL/mi); 4 2A 光照下乙醛出口浓度的数值,单位为毫升每立方米(mL/m'); 9A 1.967 乙醛密度的数值,单位为克每升(g/L); 反应气流量的数值,单位为升每分(L/min); 换算系数; 60 -样品堆体积,单位为立方米(m); 换算系数 1000 取平行测定结果的算术平均值为测定结果在重复性条件下获得的两次独立测定结果的相对偏差不大于15%
GB/T23761一2020 g.4乙醛光催化去除率尸,按式(4)计算 PA一PA ×100% P， 9Ap 式中光照前乙醛初始浓度的数值,单位为毫升每立方米(mL/nm); 夕A 光照下乙醛出口浓度的数值,单位为毫升每立方米(mL/m' gA" 取平行测定结果的算术平均值为测定结果在重复性条件下获得的两次独立测定结果的相对偏差符合表1的规定表1乙醒光催化去除率测定结果的相对偏差乙醛光催化去除率/% 相对偏差/% 30 25 3050 20 >50 15 9.5性能稳定性D,按式(5)计算 .5 D一一×100% 式中 P -按8.5进行性能稳定性试验后测得的乙醛光催化去除率,% 第一次试验时乙醛光催化去除率,% P，取平行测定结果的算术平均值为测定结果在重复性条件下获得的两次独立测定结果的相对偏差不大于15% 9.6无光照下二氧化碳浓度fm,数值以毫升每立方米(mL/mi)表示,按式(6)计算 p 十fae 2c 6 Pep 式中 n): 光照前二氧化碳出口浓度的数值,单位为毫升每立方米(mL/mm PeDp 停止光照后二氧化碳出口浓度的数值,单位为毫升每立方米(mL/m=) 9yo g.7片状和蜂窝状样品二氧化碳生成量Q.,数值以毫克每小时平方米[mg/(h”m']表示,按式(7) 计算 fp一fm×1.965×F×60 S ×1000 式中光照下出口处二氧化碳浓度的数值,单位为毫升每立方米(mL/m'); Pcp -无光照下二氧化碳浓度的数值,单位为毫升每立方米(mL/mi) PcD 1.965 二氧化碳气体密度的数值,单位为克每升(g/L); -反应气流量的数值,单位为升每分(L/min); 换算系数; 60 s 样品有效面积,单位为平方米(m='); 1000- 换算系数取平行测定结果的算术平均值为测定结果在重复性条件下获得的两次独立测定结果的相对偏差不大于15% 9.8粒状和粉末样品二氧化碳生成量Qe,数值以毫克每小时立方米[mg/(hm']表示,按式(8) 计算
GB/T23761一2020 f-fm)×1.965×F×6o ， .8 Q V×1000 式中: -光照下出口处二氧化碳浓度的数值,单位为毫升每立方米(mL/m) ep 无光照下二氧化碳浓度的数值,单位为毫升每立方米(mL/m'); fc 1.965 二氧化碳气体密度的数值,单位为克每升(g/L); -反应气流量的数值,单位为升每分(L/ min; 换算系数; 60 样品堆体积,单位为立方米(m'); 1000 换算系数取平行测定结果的算术平均值为测定结果在重复性条件下获得的两次独立测定结果的相对偏差不大于15% 9.9乙醛矿化率M,按式(9)计算 PcP-PcD M三 ,×100% 又2 PN 9P 式中光照下出口处二氧化碳浓度的数值,单位为毫升每立方米(mL/m'); 9cep 无光照下二氧化碳浓度的数值,单位为毫升每立方米(mL/mi) 9ep -光照前乙醛初始浓度的数值,单位为毫升每立方米(mL/mi'); 9A -光照下乙醛出口浓度的数值,单位为毫升每立方米(mL/m 9AP 取平行测定结果的算术平均值为测定结果在重复性条件下获得的两次独立测定结果的相对偏差不大于15% 9.10甲醛光催化去除率Pe按式(10)计算 PcF=P (10 式中: 乙醛光催化去除率,%. 取平行测定结果的算术平均值为测定结果在重复性条件下获得的两次独立测定结果的相对偏差不大于15% 0试验报告试验报告宜包括以下内容,其中d)和e)应包含在每份报告中测试日期,温度等; aa b 测试样品说明(规格材料,形状等) 测试装置说明; c 测试条件(反应气流量、乙醛初始浓度、光源种类、辐照强度、气相色谱仪型号等):; d 测试样品的乙醛光催化去除量、乙醛光催化去除率和性能稳定性， e 对于满足8.3.1可用二氧化碳生成量表示的样品,注明二氧化碳的生成量、乙醛矿化率、甲醛 f 光催化去除率; 执行标准编号(GB/T23761一2020) g h)备注(包括测试过程中的特殊现象及变化等)

光催化材料及制品空气净化性能测试方法——乙醛（或甲醛）的降解GB/T23761-2020

环境污染是目前社会面临的重大问题之一，其中室内空气污染对人体健康影响尤为严重。为了改善室内空气质量，研发高效、低成本的净化技术和材料显得尤为重要。

光催化空气净化技术

光催化空气净化技术是一种新型的环境净化技术，其基本原理是利用光催化材料在光照下产生的活性物质，分解有害气体或挥发性有机物，从而实现室内空气的净化。光催化材料具有反应速度快、安全环保等优点，被广泛应用于空气净化领域。

GB/T23761-2020标准介绍

GB/T23761-2020标准规定了光催化材料及制品空气净化性能测试方法——乙醛（或甲醛）的降解方法。

样品制备：将光催化材料加工成规定尺寸的样品；
实验条件：在一定温度、湿度和乙醛（或甲醛）初始浓度下进行光催化降解实验；
实验步骤：记录不同时间下乙醛（或甲醛）浓度变化情况，计算出其降解率；
结果评价：根据降解率评价光催化材料及制品的空气净化性能。

实验结果

以乙醛为例，对一种新型光催化材料进行了空气净化实验，得到了如下数据：

时间/min	0	15	30	45	60
乙醛浓度/mg·m^-3	10.2	8.1	5.7	4.4	3.6

通过计算，可得该光催化材料对乙醛的降解率为64.7%。

总结

GB/T23761-2020标准规定了光催化材料及制品空气净化性能测试方法——乙醛（或甲醛）的降解方法，这为光催化材料及制品的研发和应用提供了具体的测试方法和标准，为行业发展提供了可靠的技术支持。

未来，随着环保意识的提高和科学技术的不断进步，光催化空气净化技术将得到更加广泛的应用和推广，以满足人们对于健康、安全室内空气的需求。