CNS 15094-2007 Fine ceramics - Test method for air purification performance of photocatalytic materials - Part 1 Removal of nitric oxide《精密陶瓷－光触媒材料之空气净化效能测试法－第1部：氮氧化物去除性能》.pdf

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1、 1 印月 96 6 月 本標準非經本局同意得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 號 ICS 81.060.30 R320915094經濟部標準檢驗局印 公布日期 修訂公布日期 96 6 月 26 日 月日 (共 7 頁 )精密陶瓷光觸媒材料之空氣淨化效能測試法第 1 部：氮氧化物去除性能 Fine ceramics Test method for air purification performance of photocatalytic materials Part 1: Removal of nitric oxide 1. 適用範圍：本標準規定建築材料或其他材料表面所含光觸媒材料淨化空

2、氣中氮氧化物 (NOx， 包括一氧化氮及二氧化氮之總和 )去除效能之測試方法。 2. 用語釋義 (1) 光觸媒 (photocatalyst)：一種精密陶瓷在光之照射下，依據氧化還原反應具有諸多功能，如空氣及水中污染物之分解去除、除臭、抗菌、防污等功能。 (2) 光觸媒材料 (photocatalytic material)：本身或表面含光觸媒之材料。光觸媒可藉由塗佈 (coating)、含浸 (impregnation)、混合 (mixing)等方式加到材料中。該材料可當作建築物或其他應用之材料，並具有光觸媒之諸多功能。 (3) 校正標準空氣：不含污染物質之空氣 (主要污染物濃度在 0.01

3、vol ppm 以下之空氣 )。可使用高壓容器中之合成空氣，或以空氣精製裝置從室內空氣調製之。 (4) 標準氣體 (standard gas)：含已知污染物質濃度之鋼瓶氣體，此鋼瓶之濃度必需由公認機構或原廠驗證。 (5) 測試用氣體 (testing gas)：標準氣體或由標準氣體與校正標準空氣混合調配而成之混合氣體，使用於光觸媒材料測試。 (6) 純水 (purified water)：以離子交換法製備之，其品質須符合 CNS 3699化學分析用水 A1 級之規定。 3. 測試裝置：係提供特定之光源以照射光觸媒材料，同時連續供應測試用氣體，用以測試試片之氮氧化物去除能力，由以下所示之測試用氣

4、體供應裝置、光反應器、光源、以及氮氧化物測定裝置等所組成 ， 如圖 1 所示。 測試裝置因使用含有低濃度氮氧化物之空氣，故必須考慮吸附所產生之損耗量降到最小限度。 2 CNS 15094, R 3209 圖 1 測試裝置之組成示例 (光反應器之切面圖 ) (1) 測試用氣體供應裝置：使用高壓容器之氮氧化物混合氣體，調製既定濃度、溫度、濕度之測試用氣體，連續供應於光反應器，由流量控制器、加濕器、氣體混合器等所構成。 (2) 光反應器：支撐平面狀之試片，在與其平行之方向上保持厚度 5 mm 距離之空間間隔，設置透光窗板，其材料須為低氮氧化物吸附且可耐近紫外線照射者。測試用氣體只會穿過試片與窗板之間

5、的空間。窗板為 300 nm 以上波長光線範圍中具低吸收度之石英玻璃或硼矽酸玻璃板。 為了擾亂氣體之氣流以使試片上的流速分布平均化，氣體出入口應讓容器內之氣流呈垂直方向；否則必須在出入口處設置障礙板等，如圖 1 所示。把氣體流路部分的長度設成試片之 3 倍左右， 為了避免出入口處氣流亂流之直接影響，試片要設置在其中央。氣體流路部分的高度可視試片厚度而改變。此外，試片光源窗板試片試片長度 (99.50.5 mm)排出 測定裝置氣體混合器加濕器試片 窗板試片長度 (99.50.5 mm)輔助板空氣層厚 (5 mm) 高度調整板 測 試用 氣體 空氣壓縮機 流量控制器 空氣精製裝置一氧化氮標準氣體減

6、壓閥 3 CNS 15094, R 3209 前後之氣體流路部分尚視其需要設置輔助板以使與試片之落差在 1 mm 以下。 (3) 光源：使用光化學螢光燈 (波長範圍 300 400 nm)或者以光學濾鏡阻隔 300 nm以下光線之氙燈 (xenon)，透過光反應器之窗板，平均照射試片。此外，調節到光反應器之距離使得在 300 400 nm 之光線於試片上的照射強度為 10 W/m2。測定照射強度時應使用已校正過之紫 外線強度計。此外，在光反應器中勿使外部光線進入。 (4) 氮氧化物測定裝置：使用 CNS 13199大氣中氮氧化物檢驗法 (化學發光法 )規定之化學發光式氮氧化物自動測定裝 置。裝

7、置之校正應使用對應於測定濃度範圍之濃度的校正標準空氣以及標準氣體來進行。 4. 試片：試片須是平板狀之光觸媒材料，寬度 (49.5 0.5)mm，長度 (99.5 0.5)mm。另為抑制光觸媒面以外區域之氣體吸附及容易清洗回收，試 片厚度須在 5 mm 以下(1)。蜂窩狀或凹凸狀之光觸媒材料，若厚度在 5 mm 以下，則同樣可作為試片。 註 (1) 若光反應器之深度夠也可使用厚度 5 mm 以上之試片，但須先將側面密封以避免側面氣體吸附。 5. 測試方法 5.1 試片之前處理：依以下步驟實施， 若前處理後未立即測試時 ， 須將測試試片放在密閉容器中保存。 (1) 有機物之去除：使用紫外線燈照射

8、 5 小時以上。光觸媒面之紫外線照射強度須大於 10 W/ m2。 (2) 水洗：將試片浸漬在純水中 2 小時以上，取出後於室溫下風乾；或於不產生物理化學變化之溫度 (110 為上限 )下 ， 加熱乾燥至恆重。 若洗液中有沉澱物等則需記錄其狀況與乾燥方式，並同第 5.3 節，除了測定pH 值外，需測定硝酸根離子及亞硝酸根離子之濃度。 5.2 氮氧化物去除測試：依以下步驟實施 ，量測未光照時之吸附量、光照下之去除量及光照測試後之脫附量。圖 2 為依此過程之氮氧化物濃度變化之示例。 4 CNS 15094, R 3209 圖 2 測試操作之氮氧化物濃的測定圖 (1) 預先調整測試用氣體供應裝置使穩

9、定產生一氧化氮 (NO)濃度 1.0 vol ppm，水蒸氣濃度 1.56 vol%，溫度 (25.0 2.5) 之測試用氣體。設定流量控制器，使得光反應器入口之流量為 3.0 L/min(0 ， 1013 hPa，乾燥標準氣體 )。此時水蒸氣濃度相當於 25 之 50%相對濕度。於此測定並記錄光源之照射強度，並在量測前確認氮氧化物測定儀器之暖機與校正。 (2) 在光反應器之氣體流路中央位置設置試片， 調整試片與窗板間之距離至 5 mm，視需要設置輔助板使試片前後與氣體流路 之落差在 1 mm 以內。之後，裝設窗板並確認其為密閉。 (3) 導入測試用氣體於光反應器之中。持續 30 分鐘的吸附過

10、程，記錄未光照條件下一氧化氮以及二氧化氮的濃度變化。然而，出口之一氧化氮濃度可確認與進氣濃度一致時，即可開始光照。 30 分鐘後氮氧化物濃度低於供應濃度之90%時，應持續到 90%以上，方可光照。 (4) 開啟光源 (為得到穩定之光 源，應事先關閉遮光片並開啟燈光，待穩定後，再打開遮光片 )，持續 5 小時記錄照光下光反應器出口之一氧化氮與二氧化氮之濃度。 (5) 停止光照，在同一溫度、濕度以及流速條件下切換至校正標準空氣，記錄光反應器出口之氮氧化物濃度共 30 分鐘。但若氮氧化物濃度為零時，也可以在此之前即結束。 (6) 停止供給校正標準空氣到容器中，把試片從容器中取出。 5.3 溶出測試

11、(2)：依以下步驟進行。 (1) 將氮氧化物去除測試後之試片浸在已知容量之純水 50 mL 左右 (3)中一小時，取出試片。將其當作洗液 1，記錄其容量。再把試片浸在同量純水中一小時，取出試片。此為洗液 2，記錄其容量。 接觸開始 光照開始 NO 進氣濃度停止光照 切換校正標準空氣標準氣時間 (h)NONO2NO, NO2(vol-ppm) 5 CNS 15094, R 3209 此外，若洗液有變色、沉澱等現象則記錄該狀況。 註 (2) 對於因吸水性太強導致溶出測試執行困難之試片，則省略第 5.1(2)節後進行再測試，以顯示可由水洗充分恢復光觸媒材料去除氮氧化物之能力。 (3) 若試片吸收水時

12、則適當地增量。 (2) 依據 CNS 6492水溶液 pH 測定方法及 CNS 6232水中硝酸根離子之檢驗法測定洗液 1 及洗液 2 之 pH 值及硝酸根離子及亞硝酸根離子濃度。 (3) 依據 (1)及 (2)之結果計算出試片之氮氧化物溶出量以及水洗之再生 (recovery)效率。 參考： 光觸媒材料所進行之氮氧化物去除作用中，氮氧化物大部分以化學變化產生硝酸根離子及亞硝酸根離子，吸附於光觸媒材料上。為持續光觸媒之效果，必須定期水洗以去除硝酸根離子及亞硝酸根離子。溶出測試之目的即測試其再生效率。 6. 測試結果之計算：計算值之處理係依 CNS 2925規定極限值之有效位數指示法修整至小數點

13、第 2 位。 (1) 試片之氮氧化物吸附量：試片之 氮氧化物吸附量係依第 5.2(3)節中試片因吸附作用而非光觸媒作用之氮氧化物去除量，以式 (1)計算之。 () 4.22/fdtNOdtNONOQ20ads=(1) 式中， Qads ：試片之氮氧化物吸附量 (mol) NO0：一氧化氮之供給濃度 (vol ppm) NO ：光反應器出口之一氧化氮濃度 (vol ppm) NO2：光反應器出口之二氧化氮濃度 (vol ppm) t ：吸附操作之時間 (min) f ：換算為標準狀態 (0 ， 1013 hPa)之空氣流量 (L/min) (2) 試片之一氧化氮去除量：係依第 5.2(4)節中所

14、測定之根據光觸媒作用之一氧化氮去除量，由式 (2)計算。 ()()= dtNONO4.22/fQ0NO(2) 式中， QNO ：試片之一氧化氮去除量 (mol) NO0 ：一氧化氮之供給濃度 (vol ppm) NO ：測試容器出口之一氧化氮濃度 (vol ppm) t ：去除操作之時間 (min) f ：換算為標準狀態 (0 ， 1013hPa)之空氣流量 (L/min) (3) 試片之二氧化氮生成量：係第 5.2(4)節中所測定之根據光觸媒作用生成之二氧化氮量 ， 由式 (3)計算出。 ()()= dtNO4.22/fQ2NO2(3) 式中，2NOQ：試片之二氧化氮生成量 (mol) NO

15、2 ：光反應器出口之二氧化氮濃度 (vol ppm) t ：生成操作之時間 (min) 6 CNS 15094, R 3209 f ：換算為標準狀態 (0 ， 1013 hPa)之空氣流量 (L/min) (4) 試片之氮氧化物脫附量：脫附係在第 5.2(5)節中測定之附著於試片上之氮氧化物所脫附之量，由式 (4)計算出。 () += dtNOdtNO4.22/fQ2des(4) 式中， Qdes ：試片之氮氧化物脫附量 (mol) NO ：測試容器出口之一氧化氮濃度 (vol ppm) NO2：測試容器出口之二氧化氮濃度 (vol ppm) t ：脫附操作之時間 (min) f ：換算為標準

16、狀態 (0 ， 1013 hPa)之空氣流量 (L/min) (5) 試片之氮氧化物去除量：光觸媒作用下之氮氧化物去除量由式 (5)計算出。 desNONOadsNOxQQQQQ2+= (5) 式中， QNOx ：試片之氮氧化物的去除量 (mol) Qads ：試片之氮氧化物的吸附量 (mol) QNO ：試片之一氧化氮的去除量 (mol) 2NOQ ：試片之二氧化氮的生成量 (mol) Qdes ：試片之氮氧化物的脫附量 (mol) (6) 試片之氮化合物溶出量：由第 5.3 節所測定之氮化合物溶出量由式 (6)計算出。 ( ) ( )46/NO62/NOV46/NO62/NOVQQQ2w2

17、2w32w1w21w31w2w1ww+=+= (6) 式中， Qw：試片之氮化合物的溶出量 (mol) Vw ：回收洗液之容量 (mL) NO3 ：試片之硝酸根離子溶出量 (mg/L) NO2 ：試片之亞硝酸根離子溶出量 (mg/L) w1、 w2：各表示第 1 次、第 2 次。 (7) 水洗之再生效率：由第 5.3 節中所測定之再生效率由式 (7)計算出。 ()100Q/QQNOx2w1ww+= (7) 式中， w ：水洗再生效率 (%) Qw1 ：試片之氮化合物的溶出量 (第 1 次 )(mol) Qw2 ：試片之氮化合物的溶出量 (第 2 次 )(mol) QNOx：試片之氮氧化物的去除

18、量 (mol) 7. 報告：測試結果應包括以下項目報告之。項目 (4)及 (5)，係以試片之各個測試報告之。 (1) 測試年月日、測試負責人、溫度及相對濕度。 (2)試片之種類、材質、形狀。 (3) 測試裝置之型式及規格。 (4) 測試條件 (污染物質氣體的種類、進氣濃度、水蒸氣濃度或相對濕度、流速、光源之種類、強度、使用之溫度計、光度計種類等 )。 (5) 試片之氮氧化物去除量、二氧化氮生 成量、氮氧化物吸附量、脫附量以及水洗之再生效率。 7 CNS 15094, R 3209 (6) 測試狀況及測試後試片相關之特別加註事項 (例如：測試後試片之改變 )。 引用標準： CNS 2925 規定

19、極限值之有效位數指示法 CNS 3699 化學分析用水 CNS 6232 水中硝酸根離子之檢驗法 CNS 6492 水溶液 pH 測定方法 CNS 13199 大氣中氮氧化物檢驗法 (化學發光法 ) 相對應國際標準： ISO/DIS 22197-1 Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials Part 1: Removal of nitric oxide