專利名稱：二氧化鈦納米管/高效玻纖濾紙?jiān)缓铣蓳?dān)載方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于空氣過濾凈化的濾紙的制備方法，具體涉及一種一維 納米管結(jié)構(gòu)光催化材料在高效空氣過濾基底上的原位合成及固載方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的環(huán)境質(zhì)量每況愈下，空氣污染越發(fā) 的嚴(yán)重，由于氣載污染物諸如有害粉塵、煙霧等污染物的數(shù)量持續(xù)增加，非常 容易導(dǎo)致人們呼吸道感染、過敏、哮喘的發(fā)作以及其它與空氣污染直接相關(guān)的 癥狀的疾病的產(chǎn)生，所以人們對(duì)于改進(jìn)環(huán)境空氣狀況更加重視。
HEPA—一玻璃纖維空氣過濾紙是一種髙效過濾材料，主要是用作空氣、 液體的凈化濾紙。比如，它能從工業(yè)氣體中去除有害粉塵、煙霧等，從而達(dá)到 凈化效果；另外，它還能隔離病毒、細(xì)菌等微生物，這在醫(yī)療衛(wèi)生、電子工業(yè)、 軍工裝備及科研方面都起到了舉足輕重的作用。HEPA濾紙主要是采用物理吸 附原理，將空氣中的有害物吸附在濾紙上，現(xiàn)在的HEPA濾紙的吸附能力已 經(jīng)能夠滿足現(xiàn)有的凈化要求，但HEPA濾紙?jiān)谑褂弥袩o法實(shí)現(xiàn)自清潔殺菌， 極大地降低了 HEPA濾紙的使用壽命，由于更換HEPA帶來的檢測(cè)、調(diào)試、 試運(yùn)行，等相關(guān)費(fèi)用可能會(huì)遠(yuǎn)髙于HEPA過濾器本身的價(jià)格?；钚蕴孔鳛樘?料有一定的應(yīng)用，但更多的是作為載體或獨(dú)立的過濾層使用，并且無法解決被 吸附細(xì)菌脫附造成的二次污染問題。目前已有的商品化溶菌酶擔(dān)載HEPA產(chǎn) 品雖然可以實(shí)現(xiàn)自清潔殺菌，但是成本昂貴，工藝復(fù)雜因而不易推廣使用。
近些年來，光催化氧化技術(shù)在有毒有害物質(zhì)治理方面有著突出的優(yōu)點(diǎn)。 Ti02(二氧化鈦)由于穩(wěn)定性好、對(duì)人體無毒、價(jià)廉等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)、成為一種 被廣泛使用的綠色環(huán)保型光催化劑。Ti02在光激發(fā)下產(chǎn)生的髙反應(yīng)活性自由基 具有較強(qiáng)的殺菌消毒作用，對(duì)幾乎所有的有機(jī)物都可以完全氧化、分解、礦化 反應(yīng)，因而Ti02被廣泛應(yīng)用于殺菌消毒?，F(xiàn)有技術(shù)主要是采用的粉末光催化 劑成膜固定在基體上的方法，成膜工藝多使用髙溫退火過程，對(duì)擔(dān)載體材料耐熱性等要求較髙，且需要相關(guān)設(shè)備支持，更重要的是，光催化劑有粉末成膜的 轉(zhuǎn)變過程中材料的比表面積會(huì)明顯減少，導(dǎo)致光催化效率的明顯降低。
因此，如果能解決Ti02與HEPA濾紙?jiān)趽?dān)載過程中的出現(xiàn)的比表面減少、 光催化效率降低的情況并且對(duì)擔(dān)載體材料性能要求較髙的問題，就可以實(shí)現(xiàn) HEPA濾紙的自清潔殺菌，延長(zhǎng)使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種二氧化鈦納米管/高效玻纖濾紙?jiān)缓铣蓳?dān)載方 法，解決了以往擔(dān)載技術(shù)中的出現(xiàn)的問題，實(shí)現(xiàn)了玻璃纖維濾紙的自清潔殺菌， 延長(zhǎng)了使用壽命。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種二氧化鈦納米管/髙效 玻纖濾紙?jiān)缓铣蓳?dān)載方法，包括下列步驟
(1) 將Ti02粉末加入到NaOH溶液中，然后將混合溶液移入反應(yīng)釜中；
() 經(jīng)過恒溫、時(shí)間6h 72h的水熱反應(yīng)后，得到沉淀物，反應(yīng)溫度為110 T 160'C ;
(3) 將步驟(2)所得到的沉淀物混合在乙醇中，超聲分散處理15min后形成穩(wěn) 定的懸濁液，再通過HEPA濾紙用去離子水反復(fù)過濾清洗，直至濾液呈中性；
(4) 將步驟(3)所得的HEPA濾紙?jiān)?0"以下烘干。 上述技術(shù)方案中，步驟(l)所述的反應(yīng)釜由特氟龍材料制成。 上述技術(shù)方案中，所述NaOH溶液的濃度為10 14摩爾/升。 優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)中的反應(yīng)溫度為140",所述NaOH溶液的濃度
為10摩爾/升。
上文中，所述水熱反應(yīng)為現(xiàn)有技術(shù)，即在密封的容器中，以水為溶劑，在 髙溫髙壓的條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。經(jīng)過水熱反應(yīng)得到的Ti02納米管具有中 空和兩端開口的管狀結(jié)構(gòu)，管徑從幾納米到數(shù)十納米不等，管的長(zhǎng)度可達(dá)微米 量級(jí)；管壁一般由2 5個(gè)Ti02分子單層組成，層間距約0.8nm。與1402納米 顆粒結(jié)構(gòu)相比，具有更大的比表面積和反應(yīng)接觸面，同時(shí)該分子單層具有大量 不飽和懸掛鍵，表面活性強(qiáng)。
上文中，步驟(3)的洗滌過濾是最重要的。玻璃纖維濾紙獨(dú)特的多孔開放結(jié)構(gòu)為納米管材料成型和擔(dān)載發(fā)揮重要作用，并且玻璃纖維具有機(jī)械強(qiáng)度髙、耐 酸堿、耐腐蝕、耐熱性好，適用于Ti02納米管水熱合成過程中的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿 環(huán)境。采用乙醇作為Ti02納米管的分散劑，使得Ti02納米管形成了疏松的網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)并且在玻璃纖維濾紙表面形成了良好的分散擔(dān)載，在纖維交叉孔洞處形 成疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而且乙醇充分的排除了內(nèi)部的細(xì)小氣泡并使得Ti02納米 管可以深入到玻璃纖維濾紙?jiān)谄鋬?nèi)部也形成了很好的疏松網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和分散擔(dān) 載。該方法使增加了 Ti02納米管的接觸表面積、吸附能力以及光催化反應(yīng)面 積，從而獲得了比一般擔(dān)載體上更好的光催化效果。制得的Ti02納米管材料 擔(dān)載高效玻璃纖維濾紙?jiān)?60 400nm紫外光激發(fā)下具有自清潔殺菌抑菌的 效果。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)
1. 采用本發(fā)明的方法制成的玻璃纖維濾紙，不僅充分發(fā)揮了玻璃纖維濾 紙本身所具有的高效過濾作用，同時(shí)利用了光催化氧化技術(shù)達(dá)到髙效殺菌抑菌 的作用，實(shí)現(xiàn)了 HEPA玻璃纖維濾紙的自清潔殺菌功能并且延長(zhǎng)了使用壽命， 廣泛適用于各種場(chǎng)所。
2. 本發(fā)明中的Ti02納米管形成了疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并且可以深入到玻璃 纖維濾紙?jiān)谄鋬?nèi)部也形成了很好的疏松網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和分散擔(dān)載，增加了 Ti02納 米管的接觸表面積、吸附能力以及光催化反應(yīng)面積，從而獲得了更好的光催化 效果，提髙了殺菌能力以及殺菌空間。
3. 本發(fā)明采用乙醇作為Ti02納米管的分散劑，使得Ti02納米管形成了疏
松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并且在玻璃纖維濾紙表面形成了良好的分散擔(dān)載，在纖維交叉孔 洞處形成疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而且乙醇充分的排除了內(nèi)部的細(xì)小氣泡并使得Ti02 納米管可以深入到玻璃纖維濾紙?jiān)谄鋬?nèi)部也形成了很好的疏松網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和分 散擔(dān)載。
4. 本發(fā)明的方法相比現(xiàn)有技術(shù)，工藝更加簡(jiǎn)單，兼容性好，并且原材料 為普通材料，價(jià)格低廉，使得生產(chǎn)成本比較低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
附圖l本發(fā)明實(shí)施例一的流程示意圖；附圖2本發(fā)明實(shí)施例一所制得的Ti02納米管的掃描電鏡示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實(shí)施例一參見附圖l所示，將lg的普通Ti02顆粒粉末加入到20ml、 10mol/L的NaOH溶液中，然后將混合溶液移入特氟龍材料制成的反應(yīng)釜中， 在恒溫H0C時(shí)，經(jīng)過72h的水熱反應(yīng)后，得到Ti02納米管狀及片狀結(jié)構(gòu)的沉 淀物，所述沉淀物混在在1000ml的乙醇中，經(jīng)過超聲分散處理15min后可以 形成穩(wěn)定的懸濁液，通過HEPA濾紙用去離子水反復(fù)過濾清洗直到濾液呈中性， 最后在60'C以下烘干，即可實(shí)現(xiàn)二氧化鈦納米管/髙效玻纖濾紙?jiān)缓铣蓳?dān) 載。
附圖2所示為上述Ti02納米管掃描電鏡示意圖。從附圖2可以看出，本 實(shí)施例中的Ti02納米管形成了疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例二 一種二氧化鈦納米管/髙效玻纖濾紙?jiān)缓铣蓳?dān)載方法，包括 下列步驟
(1) 將Ti02粉末加入到NaOH溶液中，然后將混合溶液移入反應(yīng)釜中
(2) 經(jīng)過恒溫、時(shí)間6h 72h的水熱反應(yīng)后，得到沉淀物，反應(yīng)溫度為110 t: 160"C ;
(3) 將步驟(2)所得到的沉淀物混合在乙醇中，超聲分散處理15min后形成穩(wěn) 定的懸濁液，再通過HEPA濾紙用去離子水反復(fù)過濾清洗，直至濾液呈中性；
(4) 將步驟(3)所得的HEPA濾紙?jiān)?0C以下烘干。
權(quán)利要求
1. 一種二氧化鈦納米管/高效玻纖濾紙?jiān)缓铣蓳?dān)載方法，其特征在于，包括下列步驟(1)將TiO2粉末加入到NaOH溶液中，然后將混合溶液移入反應(yīng)釜中；(2)經(jīng)過恒溫、時(shí)間6h～72h的水熱反應(yīng)后，得到沉淀物，反應(yīng)溫度為110℃～160℃；(3)將步驟(2)所得到的沉淀物混合在乙醇中，超聲分散處理15min后形成穩(wěn)定的懸濁液，再通過HEPA濾紙用去離子水反復(fù)過濾清洗，直至濾液呈中性；(4)將步驟(3)所得的HEPA濾紙?jiān)?0℃以下烘干。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦納米管/髙效玻纖濾紙?jiān)缓铣蓳?dān)載方 法，其特征在于步驟(l)所述的反應(yīng)釜由特氟龍材料制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦納米管/高效玻纖濾紙?jiān)缓铣蓳?dān)載方 法，其特征在于所述步驟(2)中的反應(yīng)溫度為140TC。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦納米管/髙效玻纖濾紙?jiān)缓铣蓳?dān)載方 法，其特征在于所述NaOH溶液的濃度為10 14摩爾/升。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的二氧化鈦納米管/髙效玻纖濾紙?jiān)缓铣蓳?dān)載方 法，其特征在于所述NaOH溶液的濃度為10摩爾/升。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二氧化鈦納米管/高效玻纖濾紙?jiān)缓铣蓳?dān)載方法，其特征在于，包括下列步驟(1)將TiO<sub>2</sub>粉末加入到NaOH溶液中，然后將混合溶液移入反應(yīng)釜中；(2)經(jīng)過恒溫、時(shí)間6h～72h的水熱反應(yīng)后，得到沉淀物，反應(yīng)溫度為110℃～160℃；(3)將步驟(2)所得到的沉淀物混合在乙醇中，超聲分散處理15min后形成穩(wěn)定的懸濁液，再通過HEPA濾紙用去離子水反復(fù)過濾清洗，直至濾液呈中性；(4)將步驟(3)所得的HEPA濾紙?jiān)?0℃以下烘干。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了玻璃纖維濾紙的自清潔殺菌功能，延長(zhǎng)了濾紙的使用壽命，并且工藝簡(jiǎn)單，對(duì)材料要求不高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)D06M11/46GK101279168SQ20081002522
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日
發(fā)明者凱 代, 程曉榮, 蘆露華, 韋 陳 申請(qǐng)人:蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所