纳米二氧化钛分散以及活性炭纤维复合对室内甲醛降解的研究
光催化技术是近年来快速兴起的新技术，它的基本原理是光催化剂吸收紫外线中的光子能量，在其表面产生强氧化性物质，这些强氧化性物质将环境中的有机物逐步降解直至最终产物二氧化碳和水。与其它方法相比，由于不需要苛刻的反应环境，反应过程中无其它有害物质产生，所以使用范围非常广泛。本课题就是利用纳米二氧化钛的光催化特性降解室内低浓度的甲醛。在这一研究内容中主要面临两方面的问题，一是纳米二氧化钛颗粒在经过分散、整理过程后，团聚比较严重，损失了光催化特性。二是由于反应物初始浓度较低，光催化效率不高。
本课题在纳米二氧化钛的分散剂复配以及活性炭纤维与纳米二氧化钛结合后的光催化协同作用方面进行了创新性的探索研究。主要包含三方面的工作：(1)对TiO2粉体的分散改进；(2)通过静电植绒的方式将ACF(活性炭纤维)与TiO2结合，提高光催化效果；(3)对影响光催化效果的因素进行分析，找出最佳光催化效果时的反应条件组合。通过实验与分析得出以下几点结论：
纳米粉体由于自身具有较大的表面能，在水中极易团聚。依靠单独的阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂只能将分散后的粒径控制在一定的范围内，不能取得很理想的分散效果。将阴离子和非离子分散剂复合可以取得单一分散剂无法获得的分散效果。当非离子表面活性剂浓度：阴离子表面活性剂浓度=1∶3～1∶2时，数量分布的粒径参数D(n,0.5)=0.1μm，分散效果最佳。通过阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的复合，可以提高分散水平。
在实验中引入活性炭纤维，利用活性炭纤维的超强吸附性为二氧化钛的光催化反应提供一个较高的初始甲醛浓度。通过静电植绒的方式附载活性炭纤维，在提高初始反应浓度的同时，最大程度地保持活性炭纤维的吸附性能。由正交实验得出此时的最佳光催化工艺参数为：ACF4g/m2、TiO210.2g/m2、光强5μw/cm2。最佳工艺时的甲醛去除率为97.5﹪。通过静电植绒的方式将ACF和TiO2结合后的产物对甲醛的去除量远高于TiO2和ACF单独去除的甲醛量之和，ACF和TiO2之间存在着协同作用，最佳工艺时的协同降解率为35﹪。光催化整理基本不影响涤纶针刺无纺布的透气性。
本课题对低浓度反应物条件下的光催化技术以及活性炭纤维和二氧化钛在空气净化领域的工业化应用有一定的参考价值。
光催化;纳米二氧化钛;甲醛;活性炭纤维;静电植绒;空气净化
西安工程大学;西安工程科技学院
硕士
纺织材料与纺织品设计
杨建忠
2006
中文
TB383;TU834.8
67
2007-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）