《建筑环境VOCs污染散发和控制机理及过程规律》

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该项目属工程传热、传质学。建筑环境挥发性有机化合物(VOCs)严重危害人类生存环境,世界卫生组织2002年把室内空气污染列为人类健康十大威胁之一。VOCs污染控制成了国际室内空气领域的研究前沿,其源头、净化和通风控制中的关键科学难题主要聚焦在:材料VOCs散发机理和规律、光催化VOCs降解性能影响机理、通风控制中关键功能材料的性能调控原理和过程规律不清晰,阻碍了建筑环境VOCs污染的有效控制。该项目组在国家自然科学基金等资助下,在不同物理尺度(宏、介和微观)下对此进行了深入研究,取得了系列原始创性成果。主要发现点如下:1.发展了材料VOCs散发特性的测定和预测理论。从微、介观层次揭示了材料VOCs散发物性与影响因素间的本构关系,首次采用无量纲参数定量揭示了材料VOCs散发规律,解决了以往散发物性难以准确预测、散发速率测试结果只适用于测定条件而难以外推到大范围实际使用条件的难题。2.揭示了VOCs光催化降解性能和效率影响机理。发现了VOCs降解有害副产物产生和材料掺杂性能强化机制,建立了光催化反应器通用模型,揭示了光催化VOCs降解效率影响机理,解决了光催化空气净化器性能设计和评价无合适参数和公式指导的瓶颈问题。3.发现了VOCs新风稀释控制中透湿膜性能调控机理与过程规律。发现了透湿膜结构具分形特征和透湿度与其分形维数等因素间的本构关系,提出了吸/传湿过程的效率-传质单元数(ε-NTU)分析法,阐明了新风吸附/收处理热质交换过程的规律,为建筑环境VOCs污染新风稀释的节能控制提供了理论基础。科学价值:将建筑环境VOCs散发和控制机理及过程特性的认识从宏观唯象、个性和被动层次提高到介/微观机理、共性和主动控制层次,推进了工程传热传质学和材料与环境科学的交叉,为建立新学科分支理论-建筑环境VOCs控制理论(包括现象观测、机理揭示、物性预测、过程规律等)做出重要创新性贡献。获教育部自然科学一等奖1项,发表SCI论文86篇、专著2部。20篇核心论文他引809次,SCI他引516次,8篇代表论文被Chem Rev.(IF=40.2)、美国工程院院士等SCI他引302次-逾64%来自境外学者;代表论文多次被国外学者大幅介绍并评价为“first”、“invaluable”(见代表引文);代表作1列AtmosEnvion.(IF=3.47)发表以来2788篇论文中SCI他引第2,也是ESI高被引论文(近10年SCI引用次数TOP1%);项目完成人做国际学术大会特邀报告(Keynote)9次(系国际室内空气领域最权威学术会议举办30年来境外做特邀报告的首位华人),任4个SCI国际期刊副主编或编委、国际室内空气学会空气净化委员会主席和Fellow等,提升了中国学者在国际室内空气科学领域的学术影响和地位。项目成果用于中国室内装饰装修材料和木家具有害物限量标准(GB18584送审稿)和标准物质(G8W(E)081942);中国空间站空气质量保障系统;膜式和溶液新风处理设备,后者应用建筑面积逾400万平方米。

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