CN102247755A - 一种分解汽车尾气的方法 - Google Patents

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刘黎萍
孙立军
李剑飞
徐海铭
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Abstract

本发明属于环境保护技术领域，涉及一种分解汽车尾气的方法，该方法包含如下步骤：首先将纳米二氧化钛添加到有机溶剂中，充分搅拌溶解；再将所得的溶液均匀涂刷在道路两侧的水泥防撞墙表面上，使纳米材料与汽车尾气发生反应，以达到分解汽车尾气的效果。本发明材料易获得，纳米二氧化钛在该有机溶剂中有良好的分散性，溶液制作及涂刷过程操作简单；能大规模进行溶液生产和涂刷，整个过程周期短且吸收尾气效果明显。

Description

一种分解汽车尾气的方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，涉及一种分解汽车尾气的方法。
背景技术
交通行业的快速发展已给世界环境带来了严重影响，其中汽车尾气污染已经越来越受到人们的关注。在尾气治理方面除了使用清洁能源、改善发动机性能、采用机外净化技术之外，近年来具有分解汽车尾气功能的新型光触媒纳米材料也逐渐引起了人们的注意。已有研究表明，纳米二氧化钛在光照条件下可成为催化剂，将汽车尾气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOX)等有害物质催化分解为无毒、无害、中性的碳酸或硝酸化合物，而且只要光催化剂不剥落，净化废气的功能就能一直保持下去。因此，现已有研究者将其应用在路面工程中以达到分解汽车尾气的效果。但该种材料呈粉末状，且价格较贵，因此如何将其添加到路面中，尤其是沥青路面才能既经济又有效地发挥其作用已成为当前的研究热点和难点。有研究将其直接与沥青混合料拌合，吸收尾气效果明显但因用量大而导致费用较高，也有研究将其负载到一定载体上来考虑其应用，但尚处于研究阶段并未见其实际应用的报道。考虑到汽车尾气并非仅贴路面，而是呈空间分布，而多数道路两侧一般都有水泥防撞墙，因此，为了更经济地达到分解汽车尾气的效果，本发明尝试将纳米二氧化钛通过一定方式应用在道路两侧的水泥防撞墙表面上，该方式既经济又有效。目前尚未见有关该方面的报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种分解汽车尾气的方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
将纳米二氧化钛应用在道路两侧的水泥防撞墙表面上，采用一定的工艺流程将该纳米二氧化钛溶解在一定量的有机溶剂中，并用一定的方式涂刷在水泥防撞墙表面，以达到分解汽车尾气的效果。
一种分解汽车尾气的方法，包含步骤：
(1)将纳米二氧化钛添加到一种有机溶剂中，充分搅拌溶解；
(2)将步骤(1)所得的溶液均匀涂刷在道路两侧的水泥防撞墙表面上，使纳米材料与汽车尾气发生反应。
所述的纳米二氧化钛为锐钛矿型纳米二氧化钛，外观为白色粉体，平均粒径≤20nm，比表面积≥120m2/g，水分含量≤1.5％。
所述的有机溶剂为异丁基三乙氧基硅烷，适用于路桥混凝土结构的防腐蚀硅烷溶剂，能使纳米材料较好的分散在其中，其表面极低的表面张力能使涂膜成“荷叶效应”，不易沾染污水或灰尘，且能有效形成防水网络，阻止水分进入。
所述的溶液中纳米二氧化钛质量含量经过试验后确定为4‰-10‰。
所述的溶解过程为先在容器中加入有机溶剂，再缓缓加入纳米二氧化钛，使其分散均匀。
所述的溶解过程的搅拌时间为10-30min，转速为200-500r/min。
所述的涂刷过程为用刷子将所得溶液均匀涂刷在水泥防撞墙表面。
所述的涂刷次数为2-4次，每次间隔时间为30-40min，每次涂刷量为150-300mL/m2。
本发明的优点是：
①锐钛矿型纳米二氧化钛及所使用的有机溶剂易获得；
②纳米二氧化钛在该有机溶剂中有良好的分散性；
③使用高速旋转仪搅拌后，能获得均一、稳定的纳米二氧化钛溶液；
④所得溶液与水泥防撞墙有很好的粘结性能，能均匀地涂刷在水泥防撞墙表面；
⑤采用涂刷两到三次、每次间隔30min以上的方法能形成有效的纳米二氧化钛涂层；
⑥整个溶液制作及涂刷过程操作简单；
⑦能大规模进行溶液生产和涂刷，整个过程周期短；
⑧吸收尾气效果明显。
附图说明
图1是不同纳米材料分散剂量对CO的分解效果。
图2是不同纳米材料分散剂量对碳氢化合物的分解效果。
图3是不同纳米材料分散剂量对NO的分解效果。
图4是不同涂刷次数和间隔时间下纳米材料对CO的分解效果。
图5是不同涂刷次数和间隔时间下纳米材料对碳氢化合物的分解效果。
图6是不同涂刷次数和间隔时间下纳米材料对NO的分解效果。
具体实施方式
以下结合附图所示对本发明作进一步的说明。
本发明所使用的纳米二氧化钛为锐钛矿型纳米二氧化钛，外观为白色粉体，平均粒径≤20nm，比表面积≥120m2/g，水悬浮液pH值为6-7，干燥失重(％)≤0.5，灼烧失重(％)≤1.0，水分含量(％)≤1.5。
本发明使用的有机溶剂为一种适用于路桥混凝土结构的防腐蚀硅烷溶剂，其成分为异丁基三乙氧基硅烷有机溶剂，能使纳米材料较好的分散在其中，其表面极低的表面张力能使涂膜成“荷叶效应”，不易沾染污水或灰尘，且能有效形成防水网络，阻止水分进入。
实施例1
(1)将纳米二氧化钛缓缓加入异丁基三乙氧基硅烷中，添加剂量为质量分数的4‰，并分别用高速旋转仪搅拌30min，高速旋转仪的转速为200r/min，使纳米二氧化钛在异丁基三乙氧基硅烷中分散均匀。
(2)用刷子将事先制好的溶液均匀涂刷在水泥混凝土板表面。为形成有效的纳米二氧化钛涂层，涂刷总共进行三次，待上一涂层干燥稳定之后再涂刷下一层，每次涂刷量为200mL/m2，两次涂刷时间间隔为30min。
将涂刷纳米二氧化钛的混凝土板置于密闭容器中，放置于室外阳光下并通入有害气体，每隔5分钟测量并计算箱内有害气体的减少比例。
通过记录数据的整理分析，得到不同添加剂量对CO、碳氢化合物和NO的分解效果见图1-3。
实施例2
(1)将纳米二氧化钛缓缓加入异丁基三乙氧基硅烷中，添加剂量为质量分数的6‰，并分别用高速旋转仪搅拌30min，高速旋转仪的转速为200r/min，使纳米二氧化钛在异丁基三乙氧基硅烷中分散均匀。
(2)用刷子将事先制好的溶液均匀涂刷在水泥混凝土板表面。为形成有效的纳米二氧化钛涂层，涂刷总共进行三次，待上一涂层干燥稳定之后再涂刷下一层，每次涂刷量为200mL/m2，两次涂刷时间间隔为30min。
将涂刷纳米二氧化钛的混凝土板置于密闭容器中，放置于室外阳光下并通入有害气体，每隔5分钟测量并计算箱内有害气体的减少比例。
通过记录数据的整理分析，得到不同添加剂量对CO、碳氢化合物和NO的分解效果见图1-3。
实施例3
(1)将纳米二氧化钛缓缓加入异丁基三乙氧基硅烷中，添加剂量为质量分数的8‰，并分别用高速旋转仪搅拌30min，高速旋转仪的转速为200r/min，使纳米二氧化钛在异丁基三乙氧基硅烷中分散均匀。
(2)用刷子将事先制好的溶液均匀涂刷在水泥混凝土板表面。为形成有效的纳米二氧化钛涂层，涂刷总共进行三次，待上一涂层干燥稳定之后再涂刷下一层，每次涂刷量为200mL/m2，两次涂刷时间间隔为30min。
将涂刷纳米二氧化钛的混凝土板置于密闭容器中，放置于室外阳光下并通入有害气体，每隔5分钟测量并计算箱内有害气体的减少比例。
通过记录数据的整理分析，得到不同添加剂量对CO、碳氢化合物和NO的分解效果见图1-3。
实施例4
(1)将纳米二氧化钛缓缓加入异丁基三乙氧基硅烷中，添加剂量为质量分数的10‰，并分别用高速旋转仪搅拌30min，高速旋转仪的转速为200r/min，使纳米二氧化钛在异丁基三乙氧基硅烷中分散均匀。
(2)用刷子将事先制好的溶液均匀涂刷在水泥混凝土板表面。为形成有效的纳米二氧化钛涂层，涂刷总共进行三次，待上一涂层干燥稳定之后再涂刷下一层，每次涂刷量为200mL/m2，两次涂刷时间间隔为30min。
将涂刷纳米二氧化钛的混凝土板置于密闭容器中，放置于室外阳光下并通入有害气体，每隔5分钟测量并计算箱内有害气体的减少比例。
通过记录数据的整理分析，得到不同添加剂量对CO、碳氢化合物和NO的分解效果见图1-3。
实施例5
(1)将纳米二氧化钛缓缓加入异丁基三乙氧基硅烷中，添加剂量为质量分数的8‰，并分别用高速旋转仪搅拌30min，高速旋转仪的转速为200r/min，使纳米二氧化钛在异丁基三乙氧基硅烷中分散均匀。
(2)用刷子将事先制好的溶液均匀涂刷在水泥混凝土板表面。为形成有效的纳米二氧化钛涂层，涂刷总共进行四次，待上一涂层干燥稳定之后再涂刷下一层，每次涂刷量为150mL/m2，两次涂刷时间间隔为30min。
将涂刷纳米二氧化钛的混凝土板置于密闭容器中，放置于室外阳光下并通入有害气体，每隔5分钟测量并计算箱内有害气体的减少比例。
通过记录数据的整理分析，得到不同添加剂量对CO、碳氢化合物和NO的分解效果见图4-6。
实施例6
(1)将纳米二氧化钛缓缓加入异丁基三乙氧基硅烷中，添加剂量为质量分数的8‰，并分别用高速旋转仪搅拌30min，高速旋转仪的转速为200r/min，使纳米二氧化钛在异丁基三乙氧基硅烷中分散均匀。
(2)用刷子将事先制好的溶液均匀涂刷在水泥混凝土板表面。为形成有效的纳米二氧化钛涂层，涂刷总共进行三次，待上一涂层干燥稳定之后再涂刷下一层，每次涂刷量为200mL/m2，两次涂刷时间间隔为35min。
将涂刷纳米二氧化钛的混凝土板置于密闭容器中，放置于室外阳光下并通入有害气体，每隔5分钟测量并计算箱内有害气体的减少比例。
通过记录数据的整理分析，得到不同添加剂量对CO、碳氢化合物和NO的分解效果见图4-6。
实施例7
(1)将纳米二氧化钛缓缓加入异丁基三乙氧基硅烷中，添加剂量为质量分数的8‰，并分别用高速旋转仪搅拌30min，高速旋转仪的转速为200r/min，使纳米二氧化钛在异丁基三乙氧基硅烷中分散均匀。
(2)用刷子将事先制好的溶液均匀涂刷在水泥混凝土板表面。为形成有效的纳米二氧化钛涂层，涂刷总共进行二次，待上一涂层干燥稳定之后再涂刷下一层，每次涂刷量为250mL/m2，两次涂刷时间间隔为40min。
将涂刷纳米二氧化钛的混凝土板置于密闭容器中，放置于室外阳光下并通入有害气体，每隔5分钟测量并计算箱内有害气体的减少比例。
通过记录数据的整理分析，得到不同添加剂量对CO、碳氢化合物和NO的分解效果见图4-6。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种分解汽车尾气的方法，其特征在于：包含步骤：
(1)将纳米二氧化钛添加到有机溶剂中，充分搅拌溶解；
(2)将步骤(1)所得的溶液均匀涂刷在道路两侧的水泥防撞墙表面上，使纳米材料与汽车尾气发生反应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的纳米二氧化钛为锐钛矿型纳米二氧化钛，外观为白色粉体，平均粒径≤20nm，比表面积≥120m2/g，水分含量≤1.5％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的有机溶剂为异丁基三乙氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的溶液中纳米二氧化钛质量含量为4‰-10‰。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的溶解过程为先在容器中加入有机溶剂，再缓缓加入纳米二氧化钛，使其分散均匀。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的溶解过程的搅拌时间为10-30min，转速为200-500r/min。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的涂刷过程为用刷子将所得溶液均匀涂刷在水泥防撞墙表面。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的涂刷次数为2-4次，每次间隔时间为30-40min，每次涂刷量为150-300mL/m2。
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