材料光催化降解汽車(chē)尾氣性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于汽車(chē)尾氣治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于測(cè)試納米Ti02材料光催化 降解汽車(chē)尾氣性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 納米Ti02材料是一種優(yōu)異的光催化材料，可以在紫外線的照射下將汽車(chē)尾氣中 C0、HC及NOx等有害物質(zhì)催化氧化，生成C02、H20、硝酸等無(wú)害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)空氣的凈化，而其自 身在催化降解過(guò)程中并不發(fā)生本質(zhì)上的變化，并且可以重復(fù)使用。因其高效、環(huán)保等優(yōu)良性 能，納米Ti0 2材料成為當(dāng)今材料科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，眾多專(zhuān)家學(xué)者基于各自的研究目的， 采用各種評(píng)價(jià)方式對(duì)其光催化性能進(jìn)行了定量的衡量和評(píng)價(jià)，盡管評(píng)價(jià)結(jié)果均證明了其優(yōu) 異的光催化分解性能，但是目前的評(píng)價(jià)的方式仍存在不少缺陷和不足。
[0003] 對(duì)于如何衡量現(xiàn)場(chǎng)條件下納米Ti02材料的光催化性能，現(xiàn)有的檢測(cè)方法分兩種：
[0004] -、采用一氧化氮、二氧化氮等氣體檢測(cè)設(shè)備，置于室外條件下的試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)相關(guān)氣體濃度在施加納米Ti0 2材料前后的濃度變化，以此反映其光催化降解性能。如東 南大學(xué)的李麗等人將納米二氧化鈦漿液噴灑在南京長(zhǎng)江三橋橋北收費(fèi)站廣場(chǎng)的混凝土路 面鋪制現(xiàn)場(chǎng)，待三橋通車(chē)后，采用儀器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)路面的一氧化氮、二氧化氮等濃度進(jìn)行了測(cè) 量，依據(jù)國(guó)標(biāo)JISK0104-2000標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該段光催化功能性混凝土路光催化降解汽車(chē)尾氣中氮 氧化物的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明納米二氧化鈦與路面材料復(fù)合的方法能夠明顯降低路面 上汽車(chē)排放的氮氧化物的污染。東北林業(yè)大學(xué)的關(guān)強(qiáng)等人采用類(lèi)似的方法，對(duì)Ti0 2材料的 光催化降解汽車(chē)尾氣的性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
[0005] 二、在納米Ti〇2光催化材料施工同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)制作納米Ti〇2光催化材料試件，待試件 養(yǎng)護(hù)完成，將試件置于特制汽車(chē)尾氣反應(yīng)裝置內(nèi)進(jìn)行光催化降解試驗(yàn)，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié) 果間接反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)條件下納米Ti0 2材料光催化降解汽車(chē)尾氣的性能。如，同濟(jì)大學(xué)的徐海銘 等人將納米Ti02材料應(yīng)用于上海浦東中環(huán)線的瀝青路上，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)制作試件的室內(nèi)試 驗(yàn)，評(píng)價(jià)了納米Ti0 2光催化瀝青路面對(duì)汽車(chē)尾氣的的降解效果。在比利時(shí)，將納米Ti02材料 制作成路面磚，并用納米Ti〇2光催化路面磚在Antwerp市公園里修筑了 一條面積約為 10000m2的步行道。對(duì)納米Ti02光催化路面磚的進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，試結(jié)果表明納米Ti0 2光催 化路面磚具有良好的降低汽車(chē)尾氣的性能，納米Ti02光催化路面磚服役兩年后對(duì)汽車(chē)尾氣 的降解效率并沒(méi)有減弱。
[0006] 但是以上兩種方法都存在不同程度的缺陷：對(duì)第一種方法，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下各種汽車(chē) 尾氣氣體的濃度會(huì)受到諸如風(fēng)速，風(fēng)向，溫度，濕度等等氣候條件的影響，儀器檢測(cè)數(shù)據(jù)漂 移較大，代表性不高，難以準(zhǔn)確說(shuō)明將納米Ti0 2材料的實(shí)際光催化降解性能。而且相關(guān)檢測(cè) 儀器價(jià)格昂貴，操作規(guī)范相對(duì)復(fù)雜，因而性價(jià)比不高。對(duì)第二種方法，盡管室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果可 以表明納米Ti0 2材料能夠有效降解汽車(chē)尾氣中的有害成分，但是相比較現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，室內(nèi)試 驗(yàn)環(huán)境多為人為設(shè)定的最適宜的汽車(chē)尾氣降解反應(yīng)條件，室內(nèi)試驗(yàn)所測(cè)得的納米Ti0 2材料 對(duì)汽車(chē)尾氣的降解效率不能準(zhǔn)確反應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)條件下納米Ti02材料對(duì)汽車(chē)尾氣的降解效率， 亦不能夠準(zhǔn)確反應(yīng)隨時(shí)間推移現(xiàn)場(chǎng)納米Ti〇2材料對(duì)汽車(chē)尾氣降解效率的變化值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有納米Ti02材料光催化降解汽車(chē)尾氣測(cè)試方法 存在的缺陷，提供一種能夠準(zhǔn)確評(píng)價(jià)納米Ti0 2材料光催化降解汽車(chē)尾氣效率的新方法，徹 底解決在使用各種氣體檢測(cè)裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，各氣體濃度受自然環(huán)境影響較大，檢測(cè) 程序復(fù)雜，數(shù)據(jù)不穩(wěn)，難以準(zhǔn)確說(shuō)明納米Ti〇 2材料對(duì)汽車(chē)尾氣的實(shí)際降解效率的現(xiàn)象；另一 方面本方法很好的解決了在室內(nèi)條件下，由于試驗(yàn)裝置內(nèi)人為設(shè)定的試驗(yàn)環(huán)境同現(xiàn)場(chǎng)條件 下的具體環(huán)境有較大差別，試驗(yàn)結(jié)果難以準(zhǔn)確說(shuō)明納米Ti〇 2材料對(duì)汽車(chē)尾氣實(shí)際降解效率 的缺陷，并且本方法能夠定量的評(píng)價(jià)隨時(shí)間推移，納米Ti〇2材料光催化降解汽車(chē)尾氣的變 化值。
[0008] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0009] -種用于測(cè)試納米Ti02材料光催化降解汽車(chē)尾氣性能的方法，包括如下步驟：
[0010] 第一步、將納米Ti〇2、基體材料、分散劑與水以一定比例混合、攪拌，然后，將攪拌 均勻的漿體涂抹在面板表面或直接澆筑成面板；
[0011 ]第二步、將納米Ti〇2衆(zhòng)體面板進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，然后，將面板置于高速公路或城市道路路 旁，或高速公路收費(fèi)站等汽車(chē)尾氣含量較高的環(huán)境中，并保證太陽(yáng)光對(duì)試驗(yàn)面板的照射；
[0012] 第三步、記錄納米Ti02漿體面板置于汽車(chē)尾氣環(huán)境的時(shí)間和天氣情況，定期將納 米Ti〇2漿體面板取回試驗(yàn)室，用定量的蒸餾水或自來(lái)水進(jìn)行噴洗，收集噴洗液，通過(guò)化學(xué)方 法，檢測(cè)目標(biāo)離子的含量；
[0013] 第四步、根據(jù)噴洗液中目標(biāo)根離子的含量計(jì)算納米Ti02漿體面板對(duì)汽車(chē)尾氣的降 解量，除以面板置放在汽車(chē)尾氣環(huán)境的時(shí)間和面板的面積，得到單位時(shí)間、面積的納米Ti〇 2 漿體面板對(duì)汽車(chē)尾氣的降解效率。
[0014] 進(jìn)一步的，所述第一步中，首先，將占基體材料質(zhì)量8%~15%的納米Ti02、占基體 材料質(zhì)量〇. 24%~0.48 %的分散劑、占基體材料質(zhì)量50 %的自來(lái)水或者蒸餾水混合;然后， 先使用高速分散勻質(zhì)機(jī)對(duì)混合溶液高速剪切攪拌分散20~40min，再使用超聲波清洗器對(duì) 混合溶液超聲分散30min~60min;最后，在分散均勾的混合溶液中加入基體材料，使用攪拌 機(jī)對(duì)混合溶液和基體材料攪拌，將攪拌均勻的漿體涂抹在面板表面或直接澆筑面板。
[0015] 進(jìn)一步的，所述第一步中的基體材料為可負(fù)載納米Ti02的水泥、瀝青或砂漿，所述 納米Ti〇2材料也可以直接噴灑在面板上、或?qū)⒓{米Ti〇 2材料的溶液涂抹在面板上或?qū)⒓{米 Ti〇2材料、基體材料、分散劑與水?dāng)嚢韬蟮臐{體涂抹在面板表面。
[0016] 進(jìn)一步的，所述第二步中應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)面板做防水保護(hù)，以防止面板表面納米Ti02材 料光催化降解汽車(chē)尾氣所生成的產(chǎn)物被雨水沖洗掉。
[0017] 進(jìn)一步的，所述第三步中，將蒸餾水或自來(lái)水作為噴洗用水，并以噴霧的形式對(duì)面 板表面的光催化反應(yīng)物進(jìn)行全面均勻的噴洗。
[0018] 進(jìn)一步的，所述噴洗用水在進(jìn)行第三步噴洗之前，需采用空白對(duì)照試驗(yàn)對(duì)蒸餾水 或自來(lái)水中的目標(biāo)離子進(jìn)行標(biāo)定，以準(zhǔn)確確定噴洗用水內(nèi)目標(biāo)離子的含量。
[0019] 進(jìn)一步的，所述第三步中，將所述試驗(yàn)面板整體傾斜放置在一引流槽中進(jìn)行噴洗， 所述引流槽傾斜設(shè)置，在引流槽的低端放置量筒用于收集噴洗液。
[0020] 進(jìn)一步的，所述第三步中采用定量的噴洗用水對(duì)面板表面進(jìn)行噴洗，所述噴洗用 水的量通過(guò)前期預(yù)備試驗(yàn)確定。
[0021] 進(jìn)一步的，所述前期預(yù)備試驗(yàn)包括以下兩部分：
[0022] 第一部分、分別使用等體積差的噴洗用水對(duì)面板進(jìn)行沖洗作業(yè)，對(duì)每次噴洗后噴 洗液中目標(biāo)離子的含量進(jìn)行化學(xué)測(cè)定，確定基于目標(biāo)離子濃度或含量最大的最優(yōu)噴洗用水 量的基本范圍；
[0023] 第二部分、在基本噴洗用水量范圍內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行第一部分的噴洗作業(yè)，最后在噴洗 用水量的基本范圍內(nèi)精確確定噴洗面板最佳用水量。
[0024] 在本發(fā)明中，所述目標(biāo)離子為硝酸根離子。
[0025] 本發(fā)明根據(jù)具體試驗(yàn)?zāi)康?，在現(xiàn)場(chǎng)或者實(shí)驗(yàn)室條件下制作大小合適并摻有一定量 納米Ti02材料的面板，將面板置于高速公路或城市道路路旁，或高速公路收費(fèi)站等汽車(chē)尾 氣含量較高的環(huán)境中，固定好面板，并保證太陽(yáng)光對(duì)試驗(yàn)面板的照射。，記錄納米Ti0 2漿體 面板置于汽車(chē)尾氣環(huán)境的時(shí)間和天氣情況，一定時(shí)間后將納米Ti02漿體面板取回試驗(yàn)室， 用定量的蒸餾水或自來(lái)水進(jìn)行噴洗，收集噴洗液，通過(guò)化學(xué)方法，檢測(cè)硝酸根離子的含量； 第四步、根據(jù)噴洗液中硝酸根離子的含量，推算納米Ti0 2漿體面板對(duì)汽車(chē)尾氣的降解量，除 以面板置放在汽車(chē)尾氣環(huán)境的時(shí)間和面板的面積，得到單位時(shí)間、面積的納米Ti0 2漿體面 板對(duì)汽車(chē)尾氣的降解效率。
[0026] 本發(fā)明的測(cè)試結(jié)果更貼近實(shí)際，可信度高，試驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單、方便，成本低廉，相關(guān)檢 測(cè)結(jié)果可以為納米Ti02漿體在降解汽車(chē)尾氣中的大規(guī)模應(yīng)用提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
[0027] 由上所述，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):將面板置于汽車(chē)尾氣濃度較高的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，使 其在現(xiàn)場(chǎng)各種不確定性條件下對(duì)汽車(chē)尾氣中有害氣體進(jìn)行光催化降解，從而能夠?qū){米 Ti02材料光催化降解汽車(chē)尾氣的性能進(jìn)行驗(yàn)證。而通過(guò)采用專(zhuān)業(yè)檢測(cè)儀器在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)空氣進(jìn) 行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法，來(lái)評(píng)價(jià)納米Ti0 2材料的光催化降解性能，由于現(xiàn)場(chǎng)氣體濃度受自然環(huán) 境影響較大，儀器測(cè)試數(shù)據(jù)漂移嚴(yán)重，測(cè)試數(shù)據(jù)誤差大，難以有說(shuō)服力。本試驗(yàn)方法可信度 高，過(guò)程簡(jiǎn)單、方便，成本低廉。在室內(nèi)試驗(yàn)室環(huán)境對(duì)納米Ti0 2材料進(jìn)行光催化降解試驗(yàn)，室 內(nèi)試驗(yàn)室環(huán)境同實(shí)際路面環(huán)境有較大差距，所得的檢測(cè)結(jié)果中人為干涉的因素較多。
[0028] 本發(fā)明的測(cè)試結(jié)果更貼近實(shí)際，可信度高，試驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單、方便，成本低廉，相關(guān)檢 測(cè)結(jié)果可以為納米Ti02漿體在降解汽車(chē)尾氣中的大規(guī)模應(yīng)用提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
[0029]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1為實(shí)施例中的試驗(yàn)面板噴洗裝置的主視圖。
[0031] 圖2為實(shí)施例中的試驗(yàn)面板噴洗裝置的側(cè)視圖。
[0032]圖中標(biāo)號(hào)：1_量筒，2-引流槽，3-試驗(yàn)面板。
【具體實(shí)施方式】 [0033] 實(shí)施例
[0034]以下結(jié)合實(shí)施例具體闡述本發(fā)明采用的測(cè)試方法。
[0035] 一種用于測(cè)試納米Ti02材料光催化降解汽車(chē)尾氣性能的方法，包括如下步驟：
[0036] 第一步、將納米Ti02、基體材料、分散劑與水以一定比例混合、攪拌，然后，將攪拌 均勻的漿體涂抹在面板表面或直接澆筑面板。納米Ti0 2光催化面板可以在現(xiàn)場(chǎng)大規(guī)模施工 的同時(shí)予以制作，面板大小以便于加