Comparative study on air-purifying concrete products ... - Jos Brouwers

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Verkehrsflächen1BFT 04/200815
1ThoroughfaresConcentration ν [ppmv]1.11.00.90.80.70.60.5Con begCon end0.40.3Con avg Con tot0.20.1NONO x00 10 20 30 40 50 60Time t [min]Fig. 2 Explanation of the analysis approach for the description ofthe course of conversion.Abb. 2 Erläuterung zur Auswertung der Versuchsergebnisse.Concentration ν [ppmv]1.11.00.90.80.70.60.50.4D1 D2 D3 D4 D50.30 10 20 30 40 50 60Time t [min]Fig. 3 Degradation of nitric oxide (NO) over time.Abb. 3 Zeitlicher Verlauf des Abbaus von Stickstoffmonoxid (NO).SampleProbe16Degradation rate [%]Abbaurate [%]ning of the measurement, the process will slightly slowdown and approach a constant limiting value for the remainderof the measurement period. Finally, after switchingoff the UV-A source, the conversion process stops, andthe initial gas concentration is obtained again.The analysis of the measurement data showed that awide range of degradation rates could be obtained for thepaving stones assessed. In Fig. 3, the degradation of NO isgiven for every sample series. This graph shows the meandegradation rates of all measured samples forming part ofone series (see Table 2). Samples of the D 2 series achievedby far the highest degradation rates and thus provided thehighest air purification capability demonstrated in thistest. With markedly lower degradation rates, the D 1 seriesfollowed in this sequence. Finally, the D 3 and D 5 seriesonly achieved low conversion rates. For these products, itappears questionable if the significantly increased productioncost and higher market prices can be justified bythe minor degradation rates shown.As mentioned earlier, a correlation was found betweenthe progress of the beginning conversion, the maximumdegradation rate and the decline of conversion during themeasurement. For all samples with high maximum conversionrates, it was shown that the maximum conversionrate was reached quickly while a more significant declinefrom maximum conversion to a constant value was alsodocumented. However, the decline of the maximum degradationrate to a constant conversion level was found inall cases. This effect could be explained by an initial saturationof the reactive surface by end products and particularlyby intermediate products such as nitrogen dioxide.SampleProbeDegradation rate [%]Abbaurate [%]Deg beg Deg avg Deg end Deg beg Deg avg Deg endD 1_1 14.2 15.9 15.9 D 3_3 5.2 6.6 6.7D 1_2 7.0 8.3 8.2 D 4_1 (coarse) 31.0 34.0 32.2(grob)D 2_1 41.1 44.6 42.4 D 4_1 (fi ne/fein) 2.1 2.8 2.7D 2_2 37.6 41.3 38.7 D 4_2 (coarse) 32.4 33.5 30.9(grob)D 3_1 5.0 6.6 6.6 D 4_3 (coarse) 32.3 37.7 36.4(grob)D 3_2 5.2 6.6 6.5 D 5_8 2.5 4.0 4.1Table 2 Degradation rates for tested samples.Tabelle 2 Abbauraten der untersuchten Proben.droxylradikale können aber noch NO x oxidieren, jedochnur so lange, bis sie verbraucht wurden. Aus diesemGrund wird der Abbau von NO ohne UV-A-Bestrahlungnicht betrachtet.DiskussionIm Allgemeinen kann ein sofortiger Abbau von NO nachdem Einschalten der UV-A-Quelle festgestellt werden.Weiterhin sind maximale Umsatzraten abhängig vonRandbedingungen wie relativer Luftfeuchtigkeit, Strahlungsintensitätsowie andere die Probe betreffende Eigenschaften(Oberflächencharakteristik und Titandioxidgehalt).Nachdem zu Beginn der Messung eine maximaleAbbaurate erreicht wurde, nimmt diese leicht ab undnähert sich während des verbleibenden Messzeitraumeseinem konstanten Grenzwert an. Nach dem Ausschaltender UV-A Bestrahlung stoppt der Umwandlungsprozessund die Eingangsgaskonzentration wird wieder erreicht.Die Analyse der Messergebnisse ergibt ein weitesSpektrum an Umsatzraten für die untersuchten Pflastersteinprodukte.In Abb. 3 ist der Abbau von NO für alleTestserien anhand der gemittelten Abbauraten aller Probeneiner Serie dargestellt (vgl. Tabelle 2). Die Proben derSerie D 2 erreichen dabei die mit Abstand höchsten Umsatzratenund weisen somit die besten Luftreinigungseigenschaftenauf. Mit deutlich niedrigeren Raten folgendie Proben der Serie D 1. Letztlich folgen die Serien D 3und D 5 mit allgemein nur geringen Umwandlungsraten.Für diese Produkte scheint es fragwürdig, ob deutlich erhöhteProduktionskosten sowie höhere Marktpreise mitden nur geringen nachgewiesenen Abbauraten gerechtfertigtwerden können.Wie zuvor bereits erwähnt, wurde ein Zusammenhangzwischen der anfänglichen Umsatzgeschwindigkeit,der maximalen Abbaurate und dem Abfall der Umsatzratewährend der Messung gefunden. Bei allen Probenmit hohen maximalen Umsatzraten wurden ein schnellesErreichen der maximalen Umsatzrate sowie ein deutlicherAbfall vom maximalen Stoffumsatz auf einenkonstanten Wert festgestellt. Ein Abfall der maximalenAbbaurate zu einer konstanten Stoffumwandlung wurdedabei in allen Fällen gefunden. Diese Erscheinung könntemit einer anfänglichen Sättigung der reaktiven Oberflächedurch Reaktionsendprodukte sowie auch durchZwischenprodukte wie Stickstoffdioxid erklärt werden.Obwohl die Messwerte der Serie D 4 die zweithöchstenUmsatzraten aufweisen, nehmen die dazugehörigenBFT 04/2008
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