PL211766B1

PL211766B1 - Sposób ograniczania fotoaktywności ditlenku tytanu

Info

Publication number: PL211766B1
Application number: PL386566A
Authority: PL
Inventors: Antoni Waldemar Morawski; Diana Dolat
Original assignee: Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date: 2008-11-20
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2012-06-29
Also published as: PL386566A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ograniczania fbtoaktywności ditlenku tytanu. Niektóre z zastosowań ditlenku tytanu wymagają obniżonej fotoaktywnoś ci, aby minimalizować zjawisko tzw. „fotokorozji” powodującej degradację materiału nośnika oraz uwalnianie cząstek HO2 do środowiska (tzw.„kredowanie” materiału). Dotyczy to zwłaszcza zastosowań w produkcji papieru czy polimerów.

Obniżenie fotoaktywności zwykle osiąga się poprzez pokrywanie ditlenku tytanu niefotoaktywnymi powłokami, zawierającymi różne tlenki metali. Pokrywanie dodatkowymi warstwami tlenków metali wmusza dodatkowe kosztowne operacje, prowadzone w podwyższonych temperaturach oraz z uż yciem roztworów soli metali, czę sto z organicznymi dodatkami. Ubocznym efektem są duż e obję tości rozcieńczonych ścieków, trudnych do utylizacji. Również pokrywanie ditlenku tytanu innymi tlenkami zmienia pozostałe istotne parametry techniczne gotowego produktu, jak np. barwę, zwilżalność, odczyn pH. Pokrywanie tlenkami metali jak i substancjami organicznymi wykonuje się według różnych technologii, które są przedmiotem poufnych receptur. Nie eliminują one jednak negatywnego wpływu na środowisko, związanego ze zużyciem energii i generowaniem ścieków.

Nieoczekiwanie okazało się, że w anatazowych formach ditlenku tytanu można uzyskać efekt obniżenia fotoaktywności bez konieczności stosowania pokryć z tlenków metali i/lub substancji organicznych, które powodują negatywne skutki dla środowiska.

Sposób ograniczania fotoaktywności ditlenku tytanu, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że ditlenek tytanu wygrzewa się, a następnie gwałtownie ochładza w warunkach beztlenowych i bezwodnych w ciekłym azocie. Ditlenek tytanu wygrzewa się w temperaturze 100-140°C.

Sposób według wynalazku pozwala na ograniczenie fbtoaktywności zarówno formy anatazowej jak i rutylowej ditlenku tytanu. Ditlenek tytanu, opuszczając kalcynator, w trakcie produkcji posiada podwyższoną temperaturę, co pozwala na stosowanie sposobu według wynalazku bezpośrednio po tym procesie. Obróbka ciekłym azotem nie jest skomplikowana technicznie i nie wymaga zaawansowanych urządzeń. Sposób według wynalazku nie generuje jakichkolwiek zanieczyszczeń, ulatniający się gazowy azot nie wywołuje skutków w środowisku. Zaleta sposobu według wynalazku jest to, że proces jest całkowicie przyjazny dla środowiska i tani.

Sposób według wynalazku ilustrują bliżej poniższe przykłady wykonania.

P r z y k ł a d 1

Do zlewki wsypuje się 2 g TiO2/anataz. Zlewkę z proszkiem wygrzewa się w piecu w temperaturze 120°C przez jedną godzinę. Następnie proszek energicznie wsypuje się do termosu z ciekłym azotem o objętości około 500ml. Po upływie kilku godzin azot wyparował. Proszek TiO2/anataz suszy się i bada poprzez fotoaktywność w rozkładzie fenolu z użyciem promieniowania UV-Vis o natężeniu 182,87/166,65 W/m². W celu zbadania fotoaktywności wobec fenolu przygotowuje się roztwór fenolu o stężeniu 20 mg/l. Do dwóch zlewek odważ a się odpowiednio po 0,1 g TiO2/anataz niemodyfikowanego oraz modyfikowanego azotem. Naważki zalewa się roztworem fenolu o objętości 500 ml. Tak przygotowane roztwory umieszcza się pod lamą UV na 5 godzin. Po upływie tego czasu mierzy się stężenie fenolu w roztworze (badanie absorbancji promieniowania UV/Vis; spektrofotometr Jasco V-530). Z różnicy stężeń fenolu oblicza się aktywności dla obu próbek. Aktywność TiO2/anataz niemodyfikowanego azotem wynosi 56,51% zaś aktywność TiO2/anataz modyfikowanego azotem wynosi 43,23%.

P r z y k ł a d 2

Do zlewki wsypuje się 2 g TiO2/anataz. Zlewkę z proszkiem wygrzewa się w piecu w temperaturze 100°C przez jedną godzinę. Po tym czasie proszek energicznie wsypuje się do termosu z ciekłym azotem o objętości około 500 ml. Po upływie kilku godzin azot wyparował. Proszek TiO2/anataz suszy się i bada jak w przykładzie 1, przy czym przygotowuje się roztwory fenolu o stężeniu 50 mg/l. Aktywność TiO2/anataz niemodyfikowanego azotem wynosi 30% zaś aktywność TiO2/anataz modyfikowanego azotem wynosi 25,26%.

P r z y k ł a d 3

Do zlewki wsypuje się 1,5 g TiO2 modyfikowanego azotem jak w przykładzie 1, następnie wygrzewa się go w piecu w temperaturze 140°C przez jedną godzinę. Po tym czasie proszek energicznie wsypuje się ponownie do termosu z ciekłym azotem o objętości około 500 ml. Po upływie kilku godzin azot wyparował. Tak otrzymany proszek- TiO2/2xN2 suszy się i bada analogicznie jak w przykładzie 1, przy czym przygotowuje się roztwór fenolu o stężeniu 20 mg/litr. Aktywność TiO2 niemodyfikowanego

PL 211 766 B1 azotem wynosi 56,51%, natomiast aktywność modyfikowanego dwukrotnie ciekłym azotem TiO2/2xN2 wynosi 41,37%.

P r z y k ł a d 4

Do zlewki wsypuje się 1,5 g TiO2 modyfikowanego ciekłym azotem (TiO2/N2) sposobem z przykładu 1. Zlewkę z proszkiem TiO2/N2 wygrzewa się w piecu w temperaturze 120°C przez jedną godzinę. Po tym czasie proszek energicznie wsypuje się do termosu z ciekłym azotem o objętości ok. 500 ml. Po upływie kilku godzin azot wyparował. Tak otrzymany proszek TiO2/2xN2 suszy się i bada analogicznie jak w przykładzie 2. Z różnicy stężeń oblicza się aktywności dla obu próbek- TiO2 i TiO2/2xN2. Aktywność TiO2 wynosi 30%, natomiast aktywność TiO2/2xN2 wynosi 23,26%.

P r z y k ł a d 5

Do zlewki wsypuje się ok. 2 g TiO2 komercyjnego o składzie około 80% anatazu + 20% rutylu. Zlewkę z proszkiem wygrzewa się w piecu w temperaturze 100°C przez jedną godzinę. Po tym czasie proszek energicznie wsypuje się do termosu z ciekłym azotem o objętości ok. 500 ml. Po upływie kilku godzin azot wyparował. Tak otrzymany proszek suszy się i bada analogicznie jak w przykładzie 2. Z różnicy stężeń obliczono aktywności dla obu próbek- TiO2 komercyjny modyfikowany azotem oraz TiO2 komercyjny niemodyfikowany azotem. Aktywność proszku niemodyfikowanego azotem wynosi 81,04% zaś dla proszku modyfikowanego azotem wynosi 54,82%.

P r z y k ł a d 6

Do zlewki wsypuje się ok. 2 g TiO2 zawierającego tylko rutyl. Zlewkę z proszkiem wygrzewa się w piecu w temperaturze 120°C przez jedną godzinę . Po tym czasie proszek energicznie wsypuje się do termosu z ciekłym azotem o objętości ok. 500 ml. Po upływie kilku godzin azot wyparował. Proszek TiO2/rutyl suszy się i bada jak w przykładzie 1, przy czym stosuje się roztwór fenolu o stężeniu 10 mg/l. Aktywność TiO2/rutyl niemodyfikowanego azotem wynosi 23,09% zaś aktywność TiO2/rutyl modyfikowanego azotem wynosi 4,95%.

Claims

1. Sposób ograniczania fotoaktywności ditlenku tytanu, znamienny tym, że ditlenek tytanu wygrzewa się, a następnie gwałtownie ochładza w warunkach beztlenowych i bezwodnych w ciekłym azocie.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ditlenek tytanu wygrzewa się w temperaturze 100-140°C.