[實用新型]納米二氧化鈦光催化降解有機污染物的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201620897907.7
• 申請日: 2016-08-17
• 公開（公告）號: CN206126901U
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陽小宇;劉迪;劉四清
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 長沙朕揚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)43213
• 代理人: 李強

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于催化反應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及納米二氧化鈦光催化降解有機污染物的裝置。

背景技術(shù)

納米二氧化鈦是白色疏松粉末，屏蔽紫外線作用強，有良好的分散性和耐候性。可用于化妝品、功能纖維、塑料、涂料、油漆等領(lǐng)域，作為紫外線屏蔽劑，防止紫外線的侵害。也可用于高檔汽車面漆，具有隨角異色效應(yīng)。納米二氧化鈦主要有兩種結(jié)晶形態(tài)：銳鈦型(Anatase)和金紅石型(Rut i l e)。金紅石型二氧化鈦比銳鈦型二氧化鈦穩(wěn)定而致密，有較高的硬度、密度、介電常數(shù)及折射率，其遮蓋力和著色力也較高。而銳鈦型二氧化鈦在可見光短波部分的反射率比金紅石型二氧化鈦高，帶藍色色調(diào)，并且對紫外線的吸收能力比金紅石型低，光催化活性比金紅石型高。在一定條件下，銳鈦型二氧化鈦可轉(zhuǎn)化為金紅石型二氧化鈦。納米TiO2具有十分寶貴的光學(xué)性質(zhì)，在汽車工業(yè)及諸多領(lǐng)域都顯示出美好的發(fā)展前景。納米TiO2還具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、無毒性、超親水性、非遷移性，且完全可以與食品接觸，所以被廣泛應(yīng)用于抗紫外材料、紡織、光催化觸媒、自潔玻璃、防曬霜、涂料、油墨、食品包裝材料、造紙工業(yè)、航天工業(yè)中、鋰電池中。

納米二氧化鈦功能眾多。例如，具有殺菌功能。在光線中紫外線的作用下長久殺菌。實驗證明，以0.1mg/cm³濃度的銳鈦型納米TiO₂可徹底地殺死惡性海拉細(xì)胞，而且隨著超氧化物歧化酶(SOD)添加量的增多，Ti O₂光催化殺死癌細(xì)胞的效率也提高。對枯草桿菌黑色變種芽孢、綠膿桿菌、大腸桿菌、金色葡萄球菌、沙門氏菌、牙枝菌和曲霉的殺滅率均達到98％以上；用T iO2光催化氧化深度處理自來水，可大大減少水中的細(xì)菌數(shù)，飲用后無致突變作用，達到安全飲用水的標(biāo)準(zhǔn)；在涂料中添加納米TiO₂可以制造出殺菌、防污、除臭、自潔的抗菌防污涂料，應(yīng)用于醫(yī)院病房、手術(shù)室及家庭衛(wèi)生間等細(xì)菌密集、易繁殖的場所，可凈化空氣、防止感染、除臭除味。能夠有效殺滅等等有害細(xì)菌。具有防紫外線功能。納米TiO₂既能吸收紫外線，又能反射、散射紫外線，還能透過可見光，是性能優(yōu)越、極有發(fā)展前途的物理屏蔽型的紫外線防護劑。納米二氧化鈦的抗紫外線機理：按照波長的不同，紫外線分為短波區(qū)190～280nm、中波區(qū)280～320nm、長波區(qū)320～400nm。短波區(qū)紫外線能量最高，但在經(jīng)過離臭氧層時被阻擋，因此，對人體傷害的一般是中波區(qū)和長波區(qū)紫外線。納米二氧化鈦的強抗紫外線能力是由于其具有高折光性和高光活性。其抗紫外線能力及其機理與其粒徑有關(guān)：當(dāng)粒徑較大時，對紫外線的阻隔是以反射、散射為主，且對中波區(qū)和長波區(qū)紫外線均有效。防曬機理是簡單的遮蓋，屬一般的物理防曬，防曬能力較弱；隨著粒徑的減小，光線能透過納米二氧化鈦的粒子面，對長波區(qū)紫外線的反射、散射性不明顯，而對中波區(qū)紫外線的吸收性明顯增強。其防曬機理是吸收紫外線，主要吸收中波區(qū)紫外線。由此可見，納米二氧化鈦對不同波長紫外線的防曬機理不一樣，對長波區(qū)紫外線的阻隔以散射為主，對中波區(qū)紫外線的阻隔以吸收為主。納米二氧化鈦在不同波長區(qū)均表現(xiàn)出優(yōu)異的吸收性能，與其他有機防曬劑相比，納米二氧化鈦具有無毒、性能穩(wěn)定、效果好等特點。日本資生堂應(yīng)用10-100nm的納米二氧化鈦作為防曬成分添加于口紅、面霜中，其防曬因子可大SPF11-19。納米二氧化鈦由于粒徑小，活性大，既能反射、散射紫外線，又能吸收紫外線，從而對紫外線有更強的阻隔能力。與同樣劑量的一些有機紫外線防護劑相比，VK-T02納米二氧化鈦在紫外區(qū)的吸收峰更高，更可貴的是它還是廣譜屏蔽劑，不象有機紫外線防護劑那樣只單一對UVA或UVB有吸收。它還能透過可見光，加入到化妝品使用時皮膚白度自然，不象顏料級T iO₂，不能透過可見光，造成使用者臉上出現(xiàn)不自然的蒼白顏色。利用納米TiO₂的透明性和紫外線吸收能力還可用作食品包裝膜、油墨、涂料、紡織制品和塑料填充劑，可以替代有機紫外線吸收劑，用于涂料中可提高涂料耐老化能力。

在研究中發(fā)現(xiàn)，納米二氧化鈦具有很強的光催化功能。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在日光或燈光中紫外線的作用下使Ti0₂激活并生成具有高催化活性的游離基，能產(chǎn)生很強的光氧化及還原能力，可催化、光解附著于物體表面的各種甲醛等有機物及部分無機物。

因此，非要有必要利用納米二氧化鈦的以上功能，來設(shè)計一種納米二氧化鈦光催化降解有機污染物的裝置。

實用新型內(nèi)容