CN111888901A - 一种掺杂复合TiO2的VOC清除材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种掺杂复合TiO₂的VOC清除材料及其制备方法，该VOC清除材料按质量份数计，包括钛酸酯盐10‑30份、乙醇40‑80份、乙酸1‑2份、助剂10‑20份、纯水20‑40份。本发明通过合理的配方和制备工艺，实现VOC的降解，可应用于餐饮、工业烟囱、室内、窗户、汽车内部、家具等领域的VOC长效清除。

Description

一种掺杂复合TiO2的VOC清除材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及VOC处理技术领域，尤其是涉及一种掺杂复合TiO₂的VOC清除材料及其制备方法。

背景技术

VOCs已经成为了影响自然环境、人类生存安全重要的因素，涉及到的行业众多，污染种类多，成分复杂，排放浓度低，阈值低，达标治理困难，是目前各地关注的焦点。2018-2019年国家严格限定VOCs的排放，这将给食堂、工业VOC等排放带来巨大的冲击，不满足排放标准的“烟囱”将直接关闭、改造，因此，去除VOC技术具有巨大的社会效益和经济效益。

目前VOC清除材料大部分为有机物清除或降解，也有部分用到无机物，主要为TiO₂光催化分解。但是在催化分解过程中，TiO₂受吸附饱和的影响，不具备长效清除VOC的效果，而且TiO₂催化过程对光的依赖性较强，使得VOC的清除效果受限。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种掺杂复合TiO₂的VOC清除材料及其制备方法，通过合理的配方和制备工艺，实现VOC的降解，可应用于餐饮、工业烟囱、室内、窗户、汽车内部、家具等领域的VOC长效清除。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种掺杂复合TiO₂的VOC清除材料，按质量份数计，包括钛酸酯盐10-30份、乙醇40-80份、乙酸1-2份、助剂10-20份、纯水20-40份。

进一步地，所述钛酸酯盐为钛酸丁酯，或钛酸丙酯。

进一步地，所述助剂包括AgNO₃、石墨烯、碳纳米管、FeSO₄、Co(NO₃)₂中的一种或多种。

进一步地，所述助剂包括AgNO₃和石墨烯；其中，所述AgNO₃和石墨烯的质量比例为1：0.1-0.2。

本发明还提供如上述掺杂复合TiO₂的VOC清除材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)取乙醇,加入钛酸酯盐后搅拌20-40min；

(2)加入乙酸和水，保持搅拌速度，继续搅拌20-60min；

(3)加入助剂，继续搅拌2-6h，再陈化12-36h后得该VOC清除材料。

进一步地，若将步骤(3)中得到的VOC清除材料用于溶液中，可将所述VOC清除材料和溶液按不低于1：20的比例直接混合。

进一步地，若将步骤(3)中得到的VOC清除材料直接涂覆于固体表面，涂覆方法为喷涂3-5遍，或刷涂2-3遍；

再将涂敷后的固体进行表面固化，包括：于60-70℃烘烤1-3h、80-100℃烘烤0.5-3h、120-150℃烘烤0.5-4h。

进一步地，所述制备方法中的搅拌速度保持为300-700r/min。

本发明的一种掺杂复合TiO₂的VOC清除材料及其制备方法，通过掺杂的方式，实现了光触媒TiO₂的能级变化，降低了TiO₂催化对光的依赖性。另外，本发明采用化学分解VOC的方式，不受吸附饱和的影响，具有长效清除VOC的效果，可以制备成涂料或结合骨架材料制作成产品，可涂敷于金属、复合材料、非金属等表面，也可以制备成液态溶于水溶液中，实现VOC降解，应用于餐饮、工业烟囱、室内、窗户、汽车内部、家具等VOC的长效清除。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的实施例1中的金属表面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明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作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。

实施例1

本实施例的掺杂复合TiO₂的VOC清除材料的制备方法如下：

(1)将10ml钛酸丁酯缓慢加入60ml的乙醇中，磁力搅拌600r/min，30min；

(3)分别加入1ml醋酸和10ml水，继续搅拌600r/min，30min；

(4)分别加入1g硝酸银，磁力搅拌600r/min，2h；

(5)分别加入0.1g石墨烯，磁力搅拌600r/min，30min；

(5)静置24h后得到VOC清除材料。

将上述所得的VOC清除材料均匀喷涂于金属表面，于60℃烘干2h、100℃烘干1h、150℃烘干1h，所得的固化后的金属表面如图1所示。

实施例2

本实施例的掺杂复合TiO₂的VOC清除材料的制备方法如下：

(1)将10ml钛酸四丁酯缓慢加入80ml的乙醇中，磁力搅拌550r/min，30min；

(3)分别加入1ml醋酸和15ml水，继续搅拌600r/min，30min；

(4)分别加入1.5g硝酸银，磁力搅拌600r/min，2h；

(5)分别加入0.1g石墨烯，磁力搅拌600r/min，25min；

(5)静置24h后得到VOC清除材料。

将上述所得的VOC清除材料均匀喷涂于金属表面，于80℃烘干1h、100℃烘干1h、120℃烘干1h。

性能测试案例一：餐饮油烟VOC(非甲烷总烃)的案例说明

运用掺杂复合TiO₂的VOC清除材料直接涂覆于金属蜂窝状处理模块表面，涂覆方法为喷涂3-5遍，或刷涂2-3遍；再将涂敷后的固体进行表面固化，包括：于60-70℃烘烤1-3h、80-100℃烘烤0.5-3h、120-150℃烘烤0.5-4h。完成工艺加工后，金属蜂窝状VOC处理模块与餐饮油烟排烟管道进行连接，在排烟管道末端风机前安装。将餐饮油烟在线监测设备在VOC处理设备模块前安装一台设备用于监测没有经过处理模块的VOC含量和浓度数值，然后在金属蜂窝状VOC处理模块后端安装餐饮油烟在线在线监测设备进行监测VOC含量和浓度的变化，周期为12个月。1-12个月的餐饮油烟排放的VOC含量的测试证明，金属蜂窝状VOC处理模块可以长期稳定把餐饮油烟中的VOC(非甲烷总烃)有效去除。去除材料涂敷层在标准处理模块2000风量的设定情况下，可以长效的保持3-6个月以上去除效果。在VOC处理模块三个月、六个月、十二个月单个阶段同时采取了手工采样法将烟道内的VOC污染物进行了加测数据的分析，得出的检测结论与餐饮油烟实时在线监测的数据基本一致。手工检测法以及实时在线监测的试验结论确定了处理模块最长3-6个月更换即可保证处理稳定性，在没有更换模块的使用周期内可保证去除率为95％以上。处理模块的更换周期可根据工况的使用情况定期更换即可。在任何工况下的餐饮油烟排放情况下，都可以做到稳定的除去效果。餐饮油烟VOC排放为长期排放的生活面源污染排放，全新的掺杂复合TiO₂的VOC清除材料可实现高效率、成本低、低能耗以及长效去除VOC(非甲烷总烃)的去除目的，实现餐饮油烟VOC的创新治理新技术。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种掺杂复合TiO₂的VOC清除材料，其特征在于：按质量份数计，包括钛酸酯盐10-30份、乙醇40-80份、乙酸1-2份、助剂10-20份、纯水20-40份。

2.根据权利要求1所述的掺杂复合TiO₂的VOC清除材料，其特征在于：所述钛酸酯盐为钛酸丁酯，或钛酸丙酯。

3.根据权利要求1或2所述的掺杂复合TiO₂的VOC清除材料，其特征在于：所述助剂包括AgNO₃、石墨烯、碳纳米管、FeSO₄、Co(NO₃)₂中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的掺杂复合TiO₂的VOC清除材料，其特征在于：所述助剂包括AgNO₃和石墨烯；其中，所述AgNO₃和石墨烯的质量比例为1：0.1-0.2。

5.如权利要求1至4任一项所述的掺杂复合TiO₂的VOC清除材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)取乙醇,加入钛酸酯盐后搅拌20-40min；

(2)加入乙酸和水，保持搅拌速度，继续搅拌20-60min；

(3)加入助剂，继续搅拌2-6h，再陈化12-36h后得该VOC清除材料。

6.根据权利要求5所述的掺杂复合TiO₂的VOC清除材料的制备方法，其特征在于：若将步骤(3)中得到的VOC清除材料用于溶液中，可将所述VOC清除材料和溶液按不低于1：20的比例直接混合。

7.根据权利要求5所述的掺杂复合TiO₂的VOC清除材料的制备方法，其特征在于：若将步骤(3)中得到的VOC清除材料直接涂覆于固体表面，涂覆方法为喷涂3-5遍，或刷涂2-3遍；

再将涂敷后的固体进行表面固化，包括：于60-70℃烘烤1-3h、80-100℃烘烤0.5-3h、120-150℃烘烤0.5-4h。

8.根据权利要求5所述的掺杂复合TiO₂的VOC清除材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法中的搅拌速度保持为300-700r/min。

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