DIN 19279 E:2016-11
Фотокаталитическая активность поверхностей. Определение скорости фотокаталитического осаждения монооксида азота на фотокаталитически активных поверхностях.

Стандартный №: DIN 19279 E:2016-11
Дата публикации: 2016
Разместил: German Institute for Standardization
состояние: быть заменен
быть заменен: DIN 19279:2018-01
Последняя версия: DIN 19279:2018-01

сфера применения

Обзор технической структуры стандарта DIN 19279

Проект стандарта DIN 19279:2016-10, разработанный рабочей группой по фотокатализу Комитета по испытаниям материалов Немецкого института стандартизации (NMP), фокусируется на стандартизированном на международном уровне методе количественной характеристики фотокаталитической поверхностной активности. Этот стандарт обеспечивает научную основу для оценки эффективности материалов, разлагающих атмосферные загрязнители, путем измерения скорости осаждения оксидов азота (NO) на фотокаталитических поверхностях.

Теоретическая основа определения скорости фотокаталитического осаждения

Скорость фотокаталитического осаждения v_dpk, как собственный параметр свойств материала, следует кинетической модели поверхностной реакции Ленгмюра-Хиншельвуда. В этом стандарте используется градиентный реактор свободного потока для измерения скорости деградации при различных концентрациях NO на входе, а также рассчитывается скорость фотокаталитического осаждения и одноточечное сопротивление r_c.

Символ параметра	Физическое значение	Единица измерения	Расчётное соотношение
v_dpk	Скорость фотокаталитического осаждения	м/с	v_dpk = k₁·(В/С)
r_c	Фотокаталитическое сопротивление в одной точке	с/м	r_c = 1/v_dpk
k₀	Константа скорости реакции нулевого порядка	мкг/(м³·с)	Величина, обратная пересечению линейной аппроксимации
k₁	Константа скорости реакции первого порядка	с⁻¹	Величина, обратная наклону линейной аппроксимации

Требования к экспериментальной аппаратуре и приборам

Конфигурация системы реактора

Стандарт допускает использование двух типов реакторов: реактор с непрерывным перемешиванием (CSTR) и реактор с направленным потоком (GDR). Реакторы CSTR требуют достаточного турбулентного перемешивания, в то время как реакторы GDR обеспечивают полный поток тестового газа по поверхности образца. Соотношение объема реактора к площади образца должно быть менее 1,0 м³/м², а среднее время пребывания должно контролироваться в пределах 10 секунд.

Характеристики оптической системы

Источник света должен обеспечивать излучение в диапазоне УФ-А (345–385 нм) с пиковой длиной волны 365±5 нм. Интенсивность облучения на поверхности образца должна строго контролироваться на уровне 10±0,5 Вт/м² с отклонением равномерности не более ±5% для образцов ≤100 см² и не более ±10% для образцов ≤2500 см². Окно наблюдения должно быть изготовлено из кварца или высококачественного боросиликатного стекла с крайне низким поглощением в диапазоне 300-1500 нм.

Система анализа газа

Измерение концентрации NO должно использовать хемилюминесцентный анализатор, соответствующий стандарту ISO 7996 или эквивалентному. Система подачи газа должна обеспечивать стабильную концентрацию, температуру и влажность тестового газа. Все компоненты, контактирующие с тестовым газом, должны быть изготовлены из инертных, неабсорбирующих и устойчивых к УФ-излучению материалов (например, нержавеющей стали, стекла или подходящего пластика).

Процедура испытания и инструкция по эксплуатации

Предварительная обработка образцов

Образцы должны пройти тщательную предварительную обработку перед испытанием: сначала поверхность следует несколько раз промыть дистиллированной водой и высушить на воздухе до постоянного веса при комнатной температуре или при температуре, не вызывающей физико-химических изменений. Для удаления органических загрязнений облучайте источником света 300-400 нм при 10 Вт/м² в течение 24 часов в соответствии с DIN ISO 22197-1.

Контроль условий испытания

Температура реактора поддерживалась на уровне 23±5°C, а относительная влажность - 50±5%. Испытание должно проводиться как минимум при пяти концентрациях NO на входе: 100 ppb, 150 ppb, 250 ppb, 500 ppb и 1000 ppb. Измерения должны проводиться непрерывно, начиная с самой низкой концентрации.

Оценка динамического равновесия

Каждая концентрация должна измеряться до достижения стационарного состояния, при этом критерием оценки является изменение концентрации NO менее чем на 5% в течение 10 минут. Если стационарное состояние не достигается в течение 1 часа, образец считается непригодным для измерения. Для реактора GDR скорость фотокаталитической деградации при минимальной концентрации (100 ppb) не должна превышать 30%. В противном случае необходимо увеличить скорость потока.

Модель анализа данных и расчета

Кинетические параметры рассчитывались с использованием модели Ленгмюра-Хиншельвуда путем построения линейной зависимости между V/(F·(cein-caus)) и 1/caus. Коэффициент детерминации линейной регрессии (R²) должен быть больше 0,98; в противном случае требуется повторное измерение.

Для преобразования единиц концентрации используется коэффициент 1,247 (ppb → мкг/м³). caus — это среднее значение последних 5 минут измерений до выключения источника света, а cein — это среднее значение за 5 минут после установления стационарного состояния после выключения источника света.

Технические проблемы и решения для стандартного внедрения

Оптимизация выбора реактора

Для высокоактивных образцов, когда увеличение скорости потока не позволяет достичь 30% предела скорости деградации, можно уменьшить площадь образца. Рекомендуемый объем реактора CSTR составляет 6000 мл (355×260×65 мм), а для реактора GDR рекомендуется использовать конструкцию DIN ISO 22197-1 с байпасной системой.

Контроль неопределенности измерений

Основными источниками погрешностей являются: однородность источника света (±5–10%), точность измерения концентрации, колебания температуры и влажности (±5%) и ошибки расчета времени пребывания. Надежность данных обеспечивается калибровкой прибора, валидацией системы и повторными измерениями.

Области применения и значение стандартизации

Этот стандарт применим к оценке активности фотокаталитических поверхностей, таких как покрытия, штукатурки, керамика и бетон, предоставляя стандартизированный метод испытаний для материалов для контроля загрязнения воздуха. Параметр фотокаталитического сопротивления, r_c, может быть напрямую использован в расчетах атмосферной диффузии. В сочетании с аэродинамическим сопротивлением, рассчитанным с использованием VDI 3782 Blatt 5, он может предсказать скорости осаждения загрязняющих веществ в реальных условиях. Стандартизируя методы испытаний, этот стандарт обеспечивает сопоставимость данных между различными лабораториями, способствуя исследованиям и разработкам, а также рыночному применению фотокаталитических материалов и имеет большое значение для развития технологий зеленого строительства и очистки городского воздуха. В приложении к стандарту приведены подробные выводы математической модели и данные экспериментальной проверки. Основные ссылки включают метод определения скорости фотокаталитического осаждения, предложенный Энгелем и др. (2015) и стандартизированное решение для испытаний фотокаталитических материалов для очистки воздуха, разработанное Ифангом и др. (2014). Сопутствующие стандарты также включают CEN/TS 16599, DIN EN ISO 4892-1, DIN ISO 22197-1 и ISO 7996.

DIN 19279 E:2016-11 Ссылочный документ

CEN/TS 16599 Фотокатализ. Условия облучения для испытания фотокаталитических свойств полупроводниковых материалов и измерения этих условий.*， 2018-03-29 Обновление
DIN EN ISO 4892-1 Пластмассы - Методы воздействия лабораторных источников света - Часть 1: Общие указания и требования (ISO 4892-1:2024); Немецкая версия EN ISO 4892-1:2024*， 2025-04-01 Обновление
DIN ISO 22197-1 Тонкая керамика (усовершенствованная керамика, усовершенствованная техническая керамика). Метод испытания эффективности очистки воздуха полупроводниковых фотокаталитических материалов. Часть 1. Удаление оксида азота (ISO 22197-1:2016).*， 2018-12-01 Обновление
ISO 7996 Окружающий воздух; Определение массовой концентрации оксидов азота; Хемилюминесцентный метод

DIN 19279 E:2016-11 История

2018 DIN 19279:2018-01 Фотокаталитическая активность поверхностей. Определение скорости фотокаталитического осаждения монооксида азота на фотокаталитически активных поверхностях.
2016 DIN 19279 E:2016-11 Фотокаталитическая активность поверхностей. Определение скорости фотокаталитического осаждения монооксида азота на фотокаталитически активных поверхностях.
2016 DIN 19279 E:2016 Проект документа - Фотокаталитическая активность поверхностей - Определение скорости фотокаталитического осаждения монооксида азота на фотокаталитически активных поверхностях

Фотокаталитическая активность поверхностей. Определение скорости фотокаталитического осаждения монооксида азота на фотокаталитически активных поверхностях.

Специальные темы по стандартам и нормам

фотокаталитическое метилирование Почему фотокаталитическое окисление фотокаталитический свет Фотокаталитическая эффективность тетраоксида кобальта поверхностный фотохимический катализ Фотокаталитическая эффективность двойных источников света окислительный фотокатализ Фотокаталитический активный кислород фотокаталитическое окисление фотокаталитическое окисление фотокаталитический азот Фотокаталитическая активность кобальта

стандарты и спецификации