CN111545060A - 一种利用羟基去除室内装修污染的喷涂施工方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种利用羟基去除室内装修污染的喷涂施工方法及设备，在装修涂料中加入纳米二氧化钛和以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂，搅拌均匀后得到混合涂料并进行喷涂，所述以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂用于改性纳米二氧化钛和分解甲醛，其中贵金属采用Ru、Pt、Rh和Pd中的一种或多种。本发明中以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂对纳米二氧化钛表面进行改性，增加了二氧化钛催化反应的活性，使改性后的纳米二氧化钛对甲醛的分解效率在原来的基础上提高了30％到50％；一定浓度的以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂也可以直接将甲醛彻底分解成无毒的二氧化碳和水，且性能稳定，能维持在98％以上的除醛效率。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种利用羟基去除室内装修污染的喷涂施工方法及设备。
背景技术
甲醛的主要危害表现为对皮肤粘膜的刺激作用，甲醛在室内达到一定浓度时，人就有不适感。大于0.1mg/m3的甲醛浓度可引起眼红、眼痒、咽喉不适或疼痛、声音嘶哑、喷嚏、胸闷、气喘、皮炎等。此外，甲醛还能与空气中的离子性氯化物反应生成二氯甲基醚，而后者是一种致癌物质。家具和室内装饰材料释放的甲醛，会造成严重的室内空气污染，危害人体健康。因此，如何有效去除甲醛以改善室内空气质量已成为人们关注的焦点。
目前，用于消除甲醛的主要技术是采用光触媒，光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称，它涂布于基材表面，在紫外光及可见光的作用下，产生强烈催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体；能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理；同时还具备除甲醛、除臭、抗污、净化空气等功能。
国内出现了很多光触媒产品，产品也均有除醛性能测试报告，但其实只有在极强的光照下，光触媒才能发挥出甲醛的功效。在实际生活中，由于橱柜或衣柜以及部分房间光线较差，导致纳米级二氧化钛无法有效的产生羟基自由基与甲醛反应，影响其甲醛的分解效率，为此，我们提出一种利用羟基去除室内装修污染的喷涂施工方法及设备。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种利用羟基去除室内装修污染的喷涂施工方法及设备，具有提高甲醛分解效率的特点，解决了现有的光触媒产品甲醛的分解效率的问题。
本发明提供如下技术方案：
一种利用羟基去除室内装修污染的喷涂施工方法，包括如下步骤：在装修涂料中加入纳米二氧化钛和以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂，搅拌均匀后得到混合涂料并进行喷涂，所述以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂用于改性纳米二氧化钛和分解甲醛，其中贵金属采用Ru、Pt、Rh和Pd中的一种或多种。
优选的，所述纳米二氧化钛的含量占混合涂料含量的20-30％。
优选的，所述CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂占混合涂料含量的0.5-3％。
优选的，所述CeO2载体的制备方法为：将6g的Ce(NO3)3·6H2O溶于40mL去离子水中后加入水热反应釜并搅拌，逐滴加入10％NaOH将溶液，pH调至12，超声30min后，将水热反应釜于100℃恒温18h，降至室温，过滤、洗涤，干燥后在马弗炉中400℃焙烧4h制得CeO2载体。
优选的，所述以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂中的贵金属采用RU时的制备方法为：称取1g所制备的CeO2载体置于250mL的圆底烧瓶中，加入100mL丙三醇，超声60min后，加入0.16gFeSO4·4H2O和2.08mLRuCl3溶液(1mg/mL)并通入N2进行保护，1h后用1mol/L的NaOH调节混合液pH值至13，然后于150℃恒温4h，降至室温后，用HCl调节混合液pH值至1.5，室温搅拌12h后，洗涤、过滤、干燥，最后于N2气氛中400℃焙烧4h制得Ru0.1Fe4.0/CeO2催化剂。
优选的，所述以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂还需置于还原炉中，350℃下用氢气预还原1h，升温速率为10℃/min，还原结束后自然冷却。
优选的，所述以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂中的贵金属含量为1％。
一种利用羟基去除室内装修污染的装置，包括箱体，所述箱体的顶部安装有涂料添加仓和催化剂添加仓，所述箱体的侧面安装有搅拌电机，所述搅拌电机带动箱体内部的搅拌架旋转搅拌，所述箱体上设置有用于增压的增压泵，所述箱体通过出料管连接有喷枪，所述箱体上还设置有用于排水的出水口，所述搅拌电机的顶部安装有控制器，所述涂料添加仓催化剂添加仓出水口上均设置有电磁阀，所述控制器分别与搅拌电机、增压泵和电磁阀电连接。
优选的，所述箱体和涂料添加仓的内部均设置有液位传感器，所述催化剂添加仓的内部设置有料位传感器或称量称。
优选的，所述控制器、搅拌电机、增压泵和电磁阀通过电插头或独立电源供电。
本发明提供了一种利用羟基去除室内装修污染的喷涂施工方法及设备，利用以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂对纳米二氧化钛表面进行改性，增加了二氧化钛催化反应的活性，使其在反应中TiO2表面生成的羟基自由基(·OH)和超氧离子自由基(·O2-)具有很强的氧化能力，其中羟基自由基的反应能为402.8MJ/mol，足以破坏有机物中的C—C、C—H、C—N、C—O、N—H等键，使甲醛和有机污染物质在·OH和·O2-作用下被完全氧化至CO2、H2O，改性后的纳米二氧化钛对甲醛的分解效率在原来的基础上提高了30％到50％；
当以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂达到一定量时，室温贵金属纳米合金催化剂可直接将甲醛彻底分解成无毒的H2O和CO2，且性能稳定，能维持在98％以上的除醛效率。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：1、箱体；2、涂料添加仓；3、催化剂添加仓；4、搅拌电机；5、搅拌架；6、增压泵；7、出料管；8、喷枪；9、出水口；10、控制器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
一种利用羟基去除室内装修污染的喷涂施工方法，包括如下步骤：在装修涂料中加入纳米二氧化钛和以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂，搅拌均匀后得到混合涂料并进行喷涂，以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂用于改性纳米二氧化钛和分解甲醛，其中贵金属采用Ru、Pt、Rh和Pd中的一种或多种。纳米二氧化钛的含量占混合涂料含量的20-30％。CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂占混合涂料含量的0.5-3％。
一种利用羟基去除室内装修污染的装置，包括箱体1，箱体1的顶部安装有涂料添加仓2和催化剂添加仓3，箱体1的侧面安装有搅拌电机4，搅拌电机4带动箱体1内部的搅拌架5旋转搅拌，箱体1上设置有用于增压的增压泵6，箱体1通过出料管7连接有喷枪8，箱体1上还设置有用于排水的出水口9，搅拌电机4的顶部安装有控制器10，涂料添加仓2催化剂添加仓3出水口9上均设置有电磁阀，控制器10分别与搅拌电机4、增压泵6和电磁阀电连接。箱体1和涂料添加仓2的内部均设置有液位传感器，催化剂添加仓3的内部设置有料位传感器或称量称。控制器10、搅拌电机4、增压泵6和电磁阀通过电插头或独立电源供电。
实施例一
在装修涂料中加入纳米二氧化钛和Ru0.1Fe4.0/CeO2催化剂，搅拌均匀后得到混合涂料并进行喷涂，其中纳米二氧化钛的含量占混合涂料含量的30％，Ru0.1Fe4.0/CeO2催化剂占混合涂料含量的0.5％，通过贵金属改性后的纳米二氧化钛对甲醛的分解效率在原来的基础上提高了30％到50％。
其中CeO2载体的制备方法为：将6g的Ce(NO3)3·6H2O溶于40mL去离子水中后加入水热反应釜并搅拌，逐滴加入10％NaOH将溶液，pH调至12，超声30min后，将水热反应釜于100℃恒温18h，降至室温，过滤、洗涤，干燥后在马弗炉中400℃焙烧4h制得CeO2载体。
其中Ru0.1Fe4.0/CeO2催化剂的制备方法为：称取1g所制备的CeO2载体置于250mL的圆底烧瓶中，加入100mL丙三醇，超声60min后，加入0.16gFeSO4·4H2O和2.08mLRuCl3溶液(1mg/mL)并通入N2进行保护，1h后用1mol/L的NaOH调节混合液pH值至13，然后于150℃恒温4h，降至室温后，用HCl调节混合液pH值至1.5，室温搅拌12h后，洗涤、过滤、干燥，最后于N2气氛中400℃焙烧4h制得Ru0.1Fe4.0/CeO2催化剂。制备后的催化剂还需进行还原反应，将催化剂置于还原炉中，350℃下用氢气预还原1h，升温速率为10℃/min，还原结束后自然冷却。
实施例二
与实施例一相比的区别技术如下：
将Ru0.1Fe4.0/CeO2催化剂替换为得Pt0.1Fe4.0/CeO2催化剂，将催化剂制备过程中的RuCl3溶液换做2.64mL、1mg/mL的H2PtCl6·6H2O溶液即可制备得到Pt0.1Fe4.0/CeO2催化剂。
将Pt0.1Fe4.0/CeO2催化剂占混合涂料含量调整为3％，Pt0.1Fe4.0/CeO2催化剂可以直接将甲醛分解成二氧化碳和水，甲醛转化率为99.9％。
实施例三
与实施例一相比的区别技术如下：
将Ru0.1Fe4.0/CeO2催化剂替换为Rh0.1Fe4.0/CeO2催化剂，将催化剂制备过程中的RuCl3溶液换做2.56mL、1mg/mL的RhCl3·3H2O溶液，其余条件相同，制得Rh0.1Fe4.0/CeO2催化剂。
将Rh0.1Fe4.0/CeO2催化剂占混合涂料含量调整为3％，Pt0.1Fe4.0/CeO2催化剂可以直接将甲醛分解成二氧化碳和水，甲醛转化率为99.8％。
实施例四
与实施例一相比的区别技术如下：
将Ru0.1Fe4.0/CeO2催化剂替换为Pd0.1Fe4.0/CeO2催化剂，将催化剂制备过程中的RuCl3溶液换做1.68mL、1mg/mL的PdCl2溶液，其余条件相同，制得Pd0.1Fe4.0/CeO2催化剂。
Pd0.1Fe4.0/CeO2催化剂占混合涂料含量调整为3％，Pd0.1Fe4.0/CeO2催化剂可以直接将甲醛分解成二氧化碳和水，甲醛转化率为99.5％。
本发明中，当以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂浓度为混合涂料0.1-1％时，对纳米二氧化钛表面进行改性，增加了二氧化钛催化反应的活性，使改性后的纳米二氧化钛对甲醛的分解效率在原来的基础上提高了30％到50％；
当以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂浓度为混合涂料1-3％时，以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂可以直接将甲醛彻底分解成无毒的二氧化碳和水，且性能稳定，能维持在98％以上的除醛效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用羟基去除室内装修污染的喷涂施工方法，其特征在于：包括如下步骤：在装修涂料中加入纳米二氧化钛和以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂，搅拌均匀后得到混合涂料并进行喷涂，所述以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂用于改性纳米二氧化钛和分解甲醛，其中贵金属采用Ru、Pt、Rh和Pd中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种利用羟基去除室内装修污染的喷涂施工方法，其特征在于：所述纳米二氧化钛的含量占混合涂料含量的20-30％。
3.根据权利要求1所述的一种利用羟基去除室内装修污染的喷涂施工方法，其特征在于：所述CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂占混合涂料含量的0.5-3％。
4.根据权利要求1所述的一种利用羟基去除室内装修污染的喷涂施工方法，其特征在于：所述CeO2载体的制备方法为：将6g的Ce(NO3)3·6H2O溶于40mL去离子水中后加入水热反应釜并搅拌，逐滴加入10％NaOH将溶液，pH调至12，超声30min后，将水热反应釜于100℃恒温18h，降至室温，过滤、洗涤，干燥后在马弗炉中400℃焙烧4h制得CeO2载体。
5.根据权利要求4所述的一种利用羟基去除室内装修污染的喷涂施工方法，其特征在于：所述以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂中的贵金属采用RU时的制备方法为：称取1g所制备的CeO2载体置于250mL的圆底烧瓶中，加入100mL丙三醇，超声60min后，加入0.16gFeSO4·4H2O和2.08mLRuCl3溶液(1mg/mL)并通入N2进行保护，1h后用1mol/L的NaOH调节混合液pH值至13，然后于150℃恒温4h，降至室温后，用HCl调节混合液pH值至1.5，室温搅拌12h后，洗涤、过滤、干燥，最后于N2气氛中400℃焙烧4h制得Ru0.1Fe4.0/CeO2催化剂。
6.根据权利要求5所述的一种利用羟基去除室内装修污染的喷涂施工方法，其特征在于：所述以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂还需置于还原炉中，350℃下用氢气预还原1h，升温速率为10℃/min，还原结束后自然冷却。
7.根据权利要求6所述的一种利用羟基去除室内装修污染的喷涂施工方法，其特征在于：所述以CeO2为载体的贵金属纳米合金催化剂中的贵金属含量为1％。
8.基于权利要求1-7中任意一项所述方法的一种利用羟基去除室内装修污染的装置，包括箱体(1)，其特征在于：所述箱体(1)的顶部安装有涂料添加仓(2)和催化剂添加仓(3)，所述箱体(1)的侧面安装有搅拌电机(4)，所述搅拌电机(4)带动箱体(1)内部的搅拌架(5)旋转搅拌，所述箱体(1)上设置有用于增压的增压泵(6)，所述箱体(1)通过出料管(7)连接有喷枪(8)，所述箱体(1)上还设置有用于排水的出水口(9)，所述搅拌电机(4)的顶部安装有控制器(10)，所述涂料添加仓(2)催化剂添加仓(3)出水口(9)上均设置有电磁阀，所述控制器(10)分别与搅拌电机(4)、增压泵(6)和电磁阀电连接。
9.根据权利要求8所述的一种利用羟基去除室内装修污染的装置，其特征在于：所述箱体(1)和涂料添加仓(2)的内部均设置有液位传感器，所述催化剂添加仓(3)的内部设置有料位传感器或称量称。
10.根据权利要求8所述的一种利用羟基去除室内装修污染的装置，其特征在于：所述控制器(10)、搅拌电机(4)、增压泵(6)和电磁阀通过电插头或独立电源供电。
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