TiO2光催化剂净化甲醛研究

2022-09-06 14:16:50 0 澳门十大信誉可靠平台环境

　　TiO2光催化氧化技术作为一种极具发展潜力的净化手段，能够有效治理气态污染物，并已被越来越多的业内人士所肯定。但由于室内空气中挥发性污染物种类多，浓度低，将光催化氧化技术直接应用于室内空气中污染物降解不但降解较慢，而且无法回收，并造成新的粉尘问题，因此光催化氧化技术并不适于直接应用于室内空气净化。

　　石膏板具有蜂窝状微孔结构，有一定吸附性能，作为光催化剂 TiO2的良好载体，同时，也是一种常用的室内建筑装饰材料，使用面积大，与光催化作用相结合，对于改善室内空气品质具有重要意义。

　　1. 建筑石膏制品种类

　　石膏建筑制品，包括轻质墙体材料石膏板、石膏墙体物件。石膏墙体材料的主要产品有：纸面石膏板、石膏砌块、石膏条板，以及石膏复合板等;还有相当量的石膏粉体产品用于墙体和室内的装修装饰。特点是质轻、抗震、导热率低、不燃、隔音、吸湿、收缩率低，可钉可锯等。石膏建筑制品石膏中要求CaSO4•2H2O≥75%。

　　2. 建筑石膏制品优势

　　石膏及其制品的微孔结构和加热脱水性，使之具优良的隔音、隔热和防火性能。石膏建材也是国内近年发展较快的一种建材产品。因为石膏建筑材料具有独特的优势：

　　一是资源丰富。我国不仅天然石膏蕴藏丰富;而且大量脱硫石膏、磷石膏等工业副产石膏急待综合利用。

　　二是绿色建材。生产过程中能耗较少;产品无毒无害，建造的房屋适合人们住居;房屋拆除时石膏建材基本可以回收利用。

　　三是施工与应用性能都很好。施工简便，不易开裂;房间透气性好，住居舒适。用石膏制品取代有味、不透气的装潢材料，对人体健康有益。用石膏粉刷的房间尤其适用于婴幼儿和老年人居住。

　　3. 建筑石膏生产工艺

　　建筑中使用最多的石膏品种是建筑石膏，其次是模型石膏，此外，还有高强19度石膏、无水石膏水泥和地板石膏。天然二水石膏可制造各种性质的石膏。

　　生产石膏的主要工序是加热与磨细。由于加热温度和方式不同，可生产不同性质的石膏。建筑石膏是将天然二水石膏等原料在 125 ℃~180 ℃ 的温度下煅烧成熟石膏，再经磨细而成的白色粉状物，其主要成分为 β 型半水石膏。

　　建筑石膏生产工艺流程：

　　1)破碎：用粉磨机将天然二水石膏磨成粒度 5-100mm 的粉末;

　　2)均化：即搅拌，使原料成分均匀;

　　3)粉磨：用雷蒙磨将均化后的原料磨成粒度为 0.04-2mm 的细粉末;

　　4)煅烧：指生成 β 型半水石膏的干法煅烧，温度为 120-140℃。

　　4. 建筑石膏负载二氧化钛

　　以建筑石膏板作为载体，将二氧化钛光催化剂负载于建材用的石膏板面上，通过建材的使用，净化室内空气，降解室内空气中的有机污染物。既发挥了光催化剂的环保功能，也不影响石膏板的建材功能，且解决了石膏堆积成固体废弃物的问题。

　　>>>>(1)净化原理

　　有机污染气体和空气中的水蒸汽和氧气进入石膏板表面，经石膏板表面的微孔吸附进入微孔，形成较高浓度的有机气体，在白炽灯和自然光的照射下，微孔附近的掺氮 TiO2粉末将之降解为二氧化碳和水，再散逸开来，从而达到净化室内空气的目的。

　　>>>>(2)功能特点

　　石膏负载光催化剂属于绿色健康光催化装饰材料，它具有以下特点：使用石膏板材作为光催化剂负载材料，发挥了石膏微孔吸附性能和掺氮TiO2光催化的协同效应;石膏微孔的吸附作用将有机污染物富集于 TiO2周围，形成高浓度环境，有利于反应的正向进行;由于净化器中被吸附的污染物可以在光催化作用下得到降解，不用添加净化材料。

　　>>>>(3)负载方法

　　(1)粉体烧结负载法：TiO2粉体+蒸馏水→超声波振荡器振荡30min→得到乳白色溶胶溶液→取上层溶胶溶液→加入60℃下烘干的石膏板浸泡 10min→100℃下烘干。

　　(2)有机粘结剂负载法：TiO2粉体+有机粘结剂(聚丙烯酰胺)+重蒸水→混合搅拌均匀后→涂抹于60℃下烘干的石膏板正面→自然风干。

　　(3)无机粘结剂负载法：TiO2粉体+无机粘结剂(硅溶胶)+重蒸水→混合搅拌均匀后→涂抹于60℃下烘干的石膏板正面→自然风干。

　　>>>>(4)负载效果

　　数据表明，三种负载方法对甲醛的吸附效率分别为粉体烧结法 23%，有机粘结剂法 34 %，无机粘结剂法 32%，有机粘结剂法对甲醛的吸附效率最高。在使用粘结剂负载方法时，石膏板担载的TiO2粉体处理甲醛具有较强的吸附性能，它能将甲醛分子富集于 TiO2表面，更有利于高浓度甲醛得到迅速降解。这说明建筑石膏负载二氧化钛光催化剂净化甲醛是一种行之有效的净化室内空气污染的方法。

　　在室内装饰装修所用的建筑材料中，石膏是应用较广的材料之一，它来源丰富，不会产生任何污染，是理想的新型墙材原料，但直到目前，石膏在国内建设领域的应用量不到7%。近年来，我国传统建材，尤其是墙体材料的结构调整、建筑节能的兴起、可持续发展战略的实施为石膏基材料的发展注入了新的活力，带来前所未有的发展机遇。

　　我国建材工业发展规划将石膏建材列为重点发展的新型建材，预计未来较长时期将保持高速度增长。因此，增加对石膏各种形式制品的光催化剂负载技术研究，强化负载二氧化钛光催化剂石膏制品的持续性吸附降解效果的意义更加重大。