集成催化剂技术的大气污染物去除 V 型过滤器层流建模

来自颗粒物、挥发性有机化合物和温室气体的大气污染是关键的环境与公共健康问题，会导致呼吸系统疾病和气候变化。一种潜在的缓解策略是利用通风系统，该系统处理大量室内外空气并通过过滤去除颗粒物污染物。然而，尽管在烟气处理和汽车排气系统中已显示出同时去除颗粒物和气体的潜力，但将催化技术与通风系统中的过滤器相结合仍鲜有研究。在本研究中，我们开发了一种针对带隔板与不带隔板 V 型过滤器的预测性长波模型。该模型经实验和数值数据验证，提供了一个通过增大纤维直径和孔隙率、同时降低长宽比与过滤器厚度来提高流量的框架。这些改变提高了渗透率，从而降低了能耗。然而，它们也降低了污染物去除效率，凸显了流量、过滤性能与运行成本之间的权衡。利用长波模型及实验结果，我们估算了部署十亿个集成催化增强的 V 型过滤器时的最大潜在去除率（每年 $4.5\times10^{-3}$ GtPM$_{2.5}$、$6.4\times10^{-3}$ GtNO$_{\text{x}}$、$2.0\times10^{-2}$ GtCH$_{4}$；每年 $1.6\times10^{0}$ GtCO$_{2}$e，CH$_{4}$ 的 20 年 GWP）和最低成本（每吨 NO$_{\text{x}}$ $$3.4\times10^{3}$，每吨 CH$_{4}$ $$1.1\times10^{3}$；每吨 CO$_{2}$e $$1.3\times10^{1}$）。这些发现突显了催化过滤器作为一种可扩展、高效解决方案在改善空气质量和缓解大气污染方面的可行性。