RU2151632C1 - Photocatalytic element and method for manufacture thereof - Google Patents

Photocatalytic element and method for manufacture thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2151632C1
RU2151632C1 RU98119055A RU98119055A RU2151632C1 RU 2151632 C1 RU2151632 C1 RU 2151632C1 RU 98119055 A RU98119055 A RU 98119055A RU 98119055 A RU98119055 A RU 98119055A RU 2151632 C1 RU2151632 C1 RU 2151632C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carrier
titanium dioxide
photocatalytic element
shell
diameter
Prior art date
Application number
RU98119055A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.Л. Балихин
В.И. Берестенко
И.А. Домашнев
Е.Н. Куркин
А.Н. Першин
Е.Н. Савинов
В.Н. Троицкий
Original Assignee
Балихин Игорь Львович
Берестенко Виктор Иванович
Домашнев Игорь Анатольевич
Куркин Евгений Николаевич
Першин Алексей Николаевич
Савинов Евгений Николаевич
Троицкий Владимир Николаевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Балихин Игорь Львович, Берестенко Виктор Иванович, Домашнев Игорь Анатольевич, Куркин Евгений Николаевич, Першин Алексей Николаевич, Савинов Евгений Николаевич, Троицкий Владимир Николаевич filed Critical Балихин Игорь Львович
Priority to RU98119055A priority Critical patent/RU2151632C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2151632C1 publication Critical patent/RU2151632C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: gas treatment materials. SUBSTANCE: photocatalytic element for removing organic impurities from air and other gases contains porous carrier consisting of at least five sintered glass beads at least 0.1 mm in diameter and, coating surface of carrier, powdered anatase modification of titanium dioxide with specific surface 100-150 sq.m/g and mesopore size from 5 to 15 nm. Original glass beads 0.1 to 1.5 mm in diameter in amounts sufficient to obtain at least five carrier layers are sintered at temperature below glass softening temperature within specified envelop, shape the carrier to be obtained, made from metal, graphite, or from an easily degradable or easily soluble in water material. Thereafter, enveloped sintered carrier is cooled, taken out of its envelop, coated with above-said titanium dioxide powder, and dried in air until moisture is fully removed. EFFECT: enhanced gas treatment efficiency and reduced process cost due to utilization of inexpensive material. 20 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области очистки воздуха и газов от органических примесей, в частности к способам получения фотокаталитических элементов и фотокаталитическим элементам (ФЭ), которые могут быть использованы как самостоятельно, так и в качестве основной конструктивной части устройств для очистки. The invention relates to the field of purification of air and gases from organic impurities, in particular to methods for producing photocatalytic elements and photocatalytic elements (PV), which can be used both independently and as the main structural part of the cleaning devices.

Процесс очистки воздуха и газов от органических примесей с использованием ФЭ основан на том, что молекулы органических веществ адсорбируются на поверхности катализатора - порошка диоксида титана анатазной модификации и под действием света, содержащего УФ с длиной волны около 350 нм, окисляются кислородом воздуха до диоксида углерода и воды. The process of purifying air and gases from organic impurities using PE is based on the fact that molecules of organic substances are adsorbed on the surface of the catalyst - anatase-modified titanium dioxide powder and are oxidized by atmospheric oxygen to carbon dioxide under the influence of light containing UV with a wavelength of about 350 nm and water.

ФЭ и устройства, его содержащие, могут использоваться для очистки воздуха от примесей органических соединений в жилых помещениях, лечебных учреждениях, на промышленных предприятиях, в помещениях культурно-массовых развлечений: кинотеатры, театры, дискотеки, музеи и в других местах, где присутствуют органические вещества, а также запахи. PE and devices containing it can be used for air purification from impurities of organic compounds in residential premises, hospitals, industrial enterprises, in the premises of cultural entertainment: cinemas, theaters, discos, museums and other places where organic substances are present as well as smells.

Известен способ очистки воздуха от органических примесей /1. Патент РФ N 2071816, B 01 D 53/72, 53/86, 1997 г./, заключающийся в том, что воздух с примесями органических соединений пропускают вначале через зону импульсного газового разряда, а затем через блок фотокатализатора, который освещают источником света в видимом или ультрафиолетовом излучении. При этом блок фотокатализатора может содержать трубчатые стеклянные элементы, на которые нанесен слой катализатора-порошка диоксида титана. A known method of purifying air from organic impurities / 1. RF patent N 2071816, B 01 D 53/72, 53/86, 1997 /, which consists in the fact that air with impurities of organic compounds is first passed through a zone of a pulsed gas discharge, and then through a photocatalyst unit, which is illuminated by a light source in visible or ultraviolet radiation. In this case, the photocatalyst unit may contain tubular glass elements, on which a layer of a catalyst-powder of titanium dioxide is applied.

Способ является достаточно сложным для использования, имеет недостаточно высокую эффективность из-за малой площади поверхности катализатора. The method is quite complicated to use, has a low efficiency due to the small surface area of the catalyst.

Известны керамическая ультра- и нанофильтрационная мембрана с селективным слоем на основе оксидов переходных металлов и способ ее получения /2. Патент РФ N 2088319, B 01 D 69/10, 67/00, 1997 г./. Known ceramic ultra - and nanofiltration membrane with a selective layer based on transition metal oxides and a method for its production / 2. RF patent N 2088319, B 01 D 69/10, 67/00, 1997 /.

Фильтрационная мембрана содержит носитель-подложку по крайней мере из одного слоя неорганического материала со средним размером пор 0,05-0,3 мкм и максимальным 0,5-2,0 мкм, поверхность которой покрыта слоем порошка оксида переходного металла, например, диоксида титана. The filtration membrane contains a carrier substrate of at least one layer of inorganic material with an average pore size of 0.05-0.3 μm and a maximum of 0.5-2.0 μm, the surface of which is coated with a powder layer of a transition metal oxide, for example, titanium dioxide .

Способ получения фильтрационной мембраны заключается в следующем. Готовят спиртовой раствор алкоксида титана определенной концентрации, подвергают его гидролизу в водном растворе пептизатора при температуре 50-100oC, смешивают полученный золь гидроксида титана с раствором полимера-загустителя, затем наносят на керамическую подложку, высушивают до полного удаления влаги, затем прокаливают вначале при 150-160oC, затем при 300-350oC и 500-700oC, выдерживая при каждой температуре не менее 30 минут.A method of obtaining a filtration membrane is as follows. An alcoholic solution of titanium alkoxide of a certain concentration is prepared, it is hydrolyzed in an aqueous solution of a peptizer at a temperature of 50-100 ° C, the obtained titanium hydroxide sol is mixed with a polymer thickener solution, then it is applied to a ceramic substrate, dried to completely remove moisture, and then calcined first at 150-160 o C, then at 300-350 o C and 500-700 o C, keeping at each temperature for at least 30 minutes.

Способ получения фильтрационной мембраны многостадиен, при указанных температурах отжига анатазная модификация диоксида титана переходит в рутил, поэтому мембрана не может быть использована как фотокаталитический элемент для очистки воздуха от органических примесей. The method of obtaining a filtration membrane is multi-stage, at the indicated annealing temperatures, the anatase modification of titanium dioxide passes into rutile, therefore, the membrane cannot be used as a photocatalytic element for purifying air from organic impurities.

Известны фотокаталитический элемент, который использован в устройстве для очистки воздуха от органических примесей и способ его получения /3. Статья "Глубокое гетерогенное фотокаталитическое окисление паров ацетона, этанола и диэтилового эфира воздухом на TiO2, нанесенном на сотовый носитель", А.В.Воронцов, Г.Б.Баранник, О.И.Снегуренко, Е.Н.Савинов и В.Н.Пармон, журнал "Кинетика и катализ", 1996, том 37, N 5, с. 1- 5/.Known photocatalytic element, which is used in a device for purifying air from organic impurities and a method for its production / 3. Article "Deep heterogeneous photocatalytic oxidation of vapors of acetone, ethanol and diethyl ether by air on TiO 2 deposited on a cellular carrier", A.V. Vorontsov, G. B. Barannik, O. I. Snegurenko, E. N. Savinenko and V. N. Parmon, the journal "Kinetics and Catalysis", 1996, Volume 37, N 5, p. fifteen/.

Известный фотокаталитический элемент содержит пористый сотовый носитель, по составу близкий к минералу кордиериту, с каналами квадратного сечения, плотностью 36 отверстий на 1 см2, поверхность которого покрыта слоем порошка диоксида титана анатазной модификации толщиной 100-125 мкм.Known photocatalytic element contains a porous honeycomb carrier, the composition is close to the cordierite mineral, with square channels, with a density of 36 holes per 1 cm 2 , the surface of which is covered with a layer of anatase modification titanium dioxide powder with a thickness of 100-125 microns.

Способ получения фотокаталического элемента включает подготовку поверхности сотового носителя путем ее обезжиривания и активации обработкой в 2%-м растворе плавиковой кислоты, измельчение порошка диоксида титана до необходимого размера, приготовление водной суспензии порошка диоксида титана анатазной модификации, нанесение суспензии на подготовленную поверхность носителя, имеющего каналы квадратного сечения, с плотностью каналов - 36 отверстий на 1 см2, высушивание носителя с нанесенным слоем диоксида титана на воздухе в течение 48 часов, затем сушку под ИК-лампой при 80oC в течение 4 часов и последующую термообработку при 450oC в течение 4 часов.A method for producing a photocatalytic element includes preparing the surface of a honeycomb carrier by degreasing it and activating it with treatment in a 2% hydrofluoric acid solution, grinding titanium dioxide powder to the required size, preparing an aqueous suspension of anatase titanium dioxide powder, applying a suspension to a prepared surface of a carrier having channels square cross-section, with a channel density of 36 holes per 1 cm 2 , drying the carrier with a deposited layer of titanium dioxide in air for 48 hours owls, then drying under an infrared lamp at 80 o C for 4 hours and subsequent heat treatment at 450 o C for 4 hours.

Известный фотокаталитический элемент при использовании в составе устройства для очистки воздуха от примесей органических веществ показал, что время очистки воздуха, например, от примеси ацетона составляет более 300 мин, от примеси этанола от 200 до 400 мин, т.е. ФЭ малоэффективен. The known photocatalytic element when used as part of an air purification device from organic impurities showed that the time for air purification, for example, from acetone impurity, is more than 300 minutes, from ethanol impurity from 200 to 400 minutes, i.e. PV is ineffective.

Кроме того, ФЭ выполнен из малодоступного материала, за счет чего ФЭ имеет высокую себестоимость, что ограничивает его массовое применение. In addition, PV is made of inaccessible material, due to which PV has a high cost, which limits its mass application.

Способ получения известного ФЭ длителен во времени (более 50 часов только на стадиях сушки и отжига носителя), кроме того, поверхность активного слоя диоксида титана недостаточно велика, что также сказывается на эффективности очистки воздуха от примесей органических веществ. The method of obtaining the known PV is time-consuming (more than 50 hours only at the stages of drying and annealing of the carrier), in addition, the surface of the active layer of titanium dioxide is not large enough, which also affects the efficiency of air purification from impurities of organic substances.

Задачей изобретения является создание нового вида эффективных фотокаталитических элементов, которые могут быть использованы как самостоятельно, так и для комплектации устройств для очистки воздуха и газов от органических примесей. The objective of the invention is to create a new type of effective photocatalytic elements, which can be used both independently and for the assembly of devices for cleaning air and gases from organic impurities.

Другой задачей является снижение времени очистки воздуха, особенно при больших концентрациях органических примесей в воздухе. Another task is to reduce the time of air purification, especially at high concentrations of organic impurities in the air.

Другой задачей является создание простого и дешевого промышленного способа получения фотокаталитических элементов разнообразных форм и размеров, доступных для их массового использования. Another objective is to create a simple and cheap industrial method for producing photocatalytic elements of various shapes and sizes, available for mass use.

Задача достигается тем, что фотокаталитический элемент для очистки воздуха и газов от органических примесей содержит:
- пористый носитель, выполненный в заданной дизайном форме: трубы, пластины, полусферы или конуса, преимущественно в форме трубы или пластины, по крайней мере из пяти слоев (5-10 слоев) спеченных стеклянных шариков диаметром по крайней мере 0,1 мм, преимущественно диаметром 0,6-0,8 мм;
- порошок диоксида титана анатазной модификации в количестве 50-250 г/м2, с удельной поверхностью 100-150 м2/г и размерами мезопор 5-15 нм, нанесенный на поверхность носителя.
The objective is achieved in that the photocatalytic element for purifying air and gases from organic impurities contains:
- a porous carrier made in a given design form: pipes, plates, hemispheres or cones, mainly in the form of a pipe or plate, of at least five layers (5-10 layers) of sintered glass balls with a diameter of at least 0.1 mm, mainly diameter 0.6-0.8 mm;
- anatase modification titanium dioxide powder in an amount of 50-250 g / m 2 , with a specific surface area of 100-150 m 2 / g and mesopore sizes of 5-15 nm, deposited on the surface of the carrier.

Способ получения такого фотокаталитического элемента включает:
- предварительное изготовление носителя ФЭ в заданной дизайном форме: трубы, пластины, полусферы или конуса, преимущественно в форме трубы или пластины, путем спекания стеклянных шариков диаметром 0,1-1,5 мм, преимущественно диаметром 0,6-0,8 мм, взятых в количестве, необходимом для получения по крайней мере пяти слоев шариков в носителе, при температуре ниже температуры размягчения стекла, в оболочке, соответствующей форме носителя, выполненной металлической (чугун, черная или нержавеющая сталь), или из графита, или из легкоразрушаемого материала (смесь гипса и цеолита в весовом соотношении 2: 3), или из материала, легко растворимого в воде (хлорид натрия, калия или кальция, преимущественно из хлорида натрия);
- охлаждение спеченного носителя вместе с оболочкой;
- извлечение его из оболочки;
- подготовку носителя любым из известных методов для активации поверхности;
- нанесение на активированную поверхность носителя порошка диоксида титана анатазной модификации любым из известных способов: окунания, распыления или кистью, преимущественно методом окунания;
- использование порошка диоксида титана с величиной удельной поверхности 100-150 м2/г и размерами мезопор 5-15 нм в количестве 50-250 г/м2;
- сушку носителя с нанесенным на него порошком диоксида титана на воздухе до полного удаления влаги;
- использование полученного ФЭ по назначению.
A method of obtaining such a photocatalytic element includes:
- pre-fabrication of the PE carrier in a given design form: pipes, plates, hemispheres or cones, mainly in the form of a pipe or plate, by sintering glass balls with a diameter of 0.1-1.5 mm, mainly with a diameter of 0.6-0.8 mm, taken in the amount necessary to obtain at least five layers of balls in the carrier, at a temperature below the softening temperature of the glass, in a shell corresponding to the shape of the carrier made of metal (cast iron, black or stainless steel), or from graphite, or from an easily destroyed material la (mixture of gypsum and zeolite in a weight ratio of 2: 3), or of a material easily soluble in water (sodium chloride, potassium or calcium, preferably sodium chloride);
- cooling the sintered carrier together with the shell;
- removing it from the shell;
- preparation of the carrier by any of the known methods for surface activation;
- applying anatase modification of titanium dioxide powder to the activated surface of the carrier by any of the known methods: dipping, spraying or brushing, mainly by dipping;
- the use of titanium dioxide powder with a specific surface area of 100-150 m 2 / g and mesopore sizes of 5-15 nm in an amount of 50-250 g / m 2 ;
- drying the carrier with titanium dioxide powder deposited on it in air until the moisture is completely removed;
- the use of the obtained PE as intended.

Подготовку поверхности носителя проводят, с целью ее активации, для увеличения прочности сцепления порошка диоксида титана со стеклянными шариками, путем обработки поверхности плавиковой кислотой (парами или 1-2%-м раствором) или другими известными методами. The surface preparation of the carrier is carried out, in order to activate it, to increase the adhesion strength of titanium dioxide powder to glass balls by treating the surface with hydrofluoric acid (in pairs or a 1-2% solution) or other known methods.

Стеклянные шарики используют, как правило, марки КС-1, однако это не ограничивает возможности использования стекла других марок как отечественного, так и зарубежного производителя. Glass balls are used, as a rule, of the KS-1 brand, however this does not limit the possibility of using glass of other brands of both domestic and foreign manufacturers.

Не ограничивается также диаметр шариков. Однако при диаметре менее 0,1 мм возможны участки подплавления стекла, что приводит к уменьшению площади активной поверхности, а следовательно, к снижению эффективности ФЭ. The diameter of the balls is also not limited. However, with a diameter of less than 0.1 mm, areas of glass melting are possible, which leads to a decrease in the area of the active surface and, consequently, to a decrease in the efficiency of PV.

Порошок диоксида титана наносят на поверхность носителя одним из следующих способов. Titanium dioxide powder is applied to the surface of the carrier in one of the following ways.

Готовят водную суспензию порошка, которую при необходимости для устранения конгломерирования подкисляют, приготовленную суспензию наносят распылением на подготовленную поверхность носителя или, погружая носитель в емкость с суспензией, или кистью. An aqueous suspension of the powder is prepared, which is acidified if necessary to eliminate conglomeration, the prepared suspension is applied by spraying onto the prepared surface of the carrier or by immersing the carrier in a container with a suspension or by brush.

Другим вариантом является распыление порошка на увлажненную поверхность носителя. Another option is to spray the powder onto a moistened surface of the carrier.

На фиг. 1 представлен фрагмент пористого носителя из пяти слоев 1 стеклянных шариков 2 с нанесенным на поверхность носителя порошком диоксида титана анатазной модификации. In FIG. 1 shows a fragment of a porous carrier of five layers 1 of glass beads 2 with anatase modification of titanium dioxide powder deposited on the surface of the carrier.

На фиг.2 представлены формы носителя для ФЭ (а - цилиндр, б - пластина). Figure 2 presents the form of the carrier for the PV (a - cylinder, b - plate).

Пример 1. Изготовление ФЭ в форме цилиндра. Example 1. The manufacture of PV in the form of a cylinder.

Стеклянные шарики размером 0,6 мм засыпают в оболочку из нержавеющей стали, имеющей форму трубы длиной 450 мм, внешним диаметром 80 мм и внутренним 68 в количестве, необходимом для полного заполнения оболочки с получением радиальной упаковки из десяти слоев шариков, после чего проводят спекание шариков в носитель при температуре ниже температуры размягчения стекла (около 650oC), в течение 60 мин. После постепенного охлаждения полученного носителя его извлекают и проводят обработку поверхности парами плавиковой кислоты. Затем на активированную поверхность носителя наносят порошок диоксида титана с удельной поверхностью 100 м2/г и размерами мезопор 10 нм в количестве 250 г/м2 методом окунания подготовленного носителя в водную суспензию, после чего порошок на поверхности носителя высушивают на воздухе до полного удаления влаги при температуре не выше 100oC в течение не более 5 часов. Готовый фотокаталитический элемент содержит:
- пористый носитель, выполненный по форме трубы длиной 450 мм и внешним диаметром 80 мм, состоящий из 10 слоев стеклянных шариков диаметром 0,6 мм;
- нанесенный на поверхность носителя порошок диоксида титана анатазной модификации с удельной поверхностью 100 м2/г, размерами мезопор 10 нм и в количестве 250 г/м2.
Glass balls with a size of 0.6 mm are poured into a stainless steel shell having a pipe shape of 450 mm in length, an external diameter of 80 mm and an inner 68 in the amount necessary to completely fill the shell with a radial package of ten layers of balls, after which the balls are sintered in the carrier at a temperature below the softening temperature of the glass (about 650 o C), for 60 minutes After gradual cooling of the obtained carrier, it is removed and surface treatment is carried out with hydrofluoric acid vapors. Then, titanium dioxide powder with a specific surface of 100 m 2 / g and 10 mesopore sizes of 250 g / m 2 is applied onto the activated surface of the support by dipping the prepared support in an aqueous suspension, after which the powder on the surface of the support is dried in air until the moisture is completely removed at a temperature not exceeding 100 o C for no more than 5 hours. The finished photocatalytic element contains:
- a porous carrier made in the form of a pipe 450 mm long and an outer diameter of 80 mm, consisting of 10 layers of glass balls with a diameter of 0.6 mm;
- anatase modification titanium dioxide powder deposited on the surface of the carrier with a specific surface area of 100 m 2 / g, mesopore sizes of 10 nm and in an amount of 250 g / m 2 .

Полученный фотокаталитический элемент, общий вид которого представлен на фиг. 2, б, был испытан в приборе, описанном в прототипе для очистки воздуха от паров ацетона. The resulting photocatalytic element, a general view of which is shown in FIG. 2b, was tested in the device described in the prototype for air purification from acetone vapors.

С этой целью в замкнутую камеру объемом 190 л помещали реактор, содержащий фотокаталитический элемент, УФ-лампу и вентилятор. For this purpose, a reactor containing a photocatalytic element, a UV lamp, and a fan was placed in a closed chamber with a volume of 190 L.

С помощью вентилятора находящийся в камере воздух продували через ФЭ, освещенный светом УФ-лампы. Объемная скорость потока воздуха, проходящего через реактор, составляла не менее 3 м2/ч.Using a fan, the air in the chamber was blown through a PV illuminated by the light of a UV lamp. The volumetric flow rate of air passing through the reactor was at least 3 m 2 / h.

В камеру с помощью шприца вводили ацетон до концентрации 500 ppm и сразу включали фотокаталитичекий реактор. Acetone was injected into the chamber with a syringe to a concentration of 500 ppm, and the photocatalytic reactor was immediately turned on.

Изменение концентрации ацетона фиксировали по его убыли и накоплению диоксида углерода в камере с помощью газового хроматографа. The change in the concentration of acetone was recorded by its decrease and the accumulation of carbon dioxide in the chamber using a gas chromatograph.

Полное окисление ацетона происходит через 60 минут. Complete oxidation of acetone occurs after 60 minutes.

Пример 2. Example 2

ФЭ изготовлен также, как и в примере 1, из стеклянных шариков диаметром 0,8 мм в виде трубы с радиальной упаковкой из пяти слоев шариков в оболочке из легкоразрушаемого материала, а именно из смеси гипса и цеолита в весовом соотношении 2:3, при использовании порошка диоксида титана с удельной поверхностью 150 м2/г и размерами мезопор 15 нм, при расходе порошка в количестве 200 г/м2.FE is also made, as in example 1, from glass balls with a diameter of 0.8 mm in the form of a tube with a radial packing of five layers of balls in a shell of readily destructible material, namely from a mixture of gypsum and zeolite in a weight ratio of 2: 3, when using titanium dioxide powder with a specific surface area of 150 m 2 / g and mesopore sizes of 15 nm, with a powder flow rate of 200 g / m 2 .

Готовый фотокаталитический элемент содержит:
- пористый носитель, выполненный по форме трубы длиной 450 мм, внешним диаметром 80 мм с радиальной упаковкой из 5 слоев стеклянных шариков диаметром 0,8 мм;
- нанесенный на поверхность носителя порошок диоксида титана анатазной модификации с удельной поверхностью 150 м2/г и размерами мезопор 15 нм в количестве 200 г/м2.
The finished photocatalytic element contains:
- a porous carrier made in the form of a pipe with a length of 450 mm, an outer diameter of 80 mm with a radial packaging of 5 layers of glass balls with a diameter of 0.8 mm;
- anatase modification titanium dioxide powder deposited on the surface of the carrier with a specific surface area of 150 m 2 / g and mesopore sizes of 15 nm in an amount of 200 g / m 2 .

Полученный в примере 2 ФЭ был использован для очистки воздуха от примеси дихлорэтана в условиях, аналогичных примеру 1. Полная очистка воздуха от дихлорэтана при его концентрации 187 ppm достигалась за 30 минут. The PV obtained in Example 2 was used to purify air from dichloroethane impurities under conditions similar to Example 1. Complete purification of air from dichloroethane at a concentration of 187 ppm was achieved in 30 minutes.

Пример 3. Example 3

Все как в примере 1, но в качестве формы носителя была выбрана круглая пластина диаметром 300 мм, общий вид которой представлен на фиг. 2,а. Everything is as in Example 1, but a round plate with a diameter of 300 mm was chosen as the form of the carrier, a general view of which is shown in FIG. 2 a.

В качестве материала оболочки использовался графит. Graphite was used as the shell material.

Температура спекания используемых стеклянных шариков диаметром 1,5 мм составила 750oC.The sintering temperature of the used glass balls with a diameter of 1.5 mm was 750 o C.

Порошок диоксида титана с удельной поверхностью 120 м2/г и размерами мезопор 5 нм наносили распылением порошка на увлажненную поверхность круглого носителя в количестве 50 г/м2.A titanium dioxide powder with a specific surface area of 120 m 2 / g and a mesopore size of 5 nm was applied by spraying the powder onto the moistened surface of a round support in an amount of 50 g / m 2 .

Полученный ФЭ содержит:
- пористый носитель, выполненный по форме круглой пластины диаметром 300 мм из 8 слоев стеклянных шариков диаметром 1,5 мм;
- нанесенный на поверхность носителя порошок диоксида титана анатазной модификации с удельной поверхностью 120 м2/г, размерами мезопор 5 нм и в количестве 50 г/м2.
The obtained PV contains:
- a porous carrier made in the form of a round plate with a diameter of 300 mm from 8 layers of glass balls with a diameter of 1.5 mm;
- anatase modification titanium dioxide powder deposited on the surface of the carrier with a specific surface area of 120 m 2 / g, mesopore sizes of 5 nm and in an amount of 50 g / m 2 .

Полученный в примере 3 ФЭ был использован для очистки воздуха от примеси этанола по методике примера 1. The PV obtained in Example 3 was used to purify air from ethanol impurities according to the procedure of Example 1.

Показано, что полная очистка воздуха от этанола при его концентрации 500 ppm достигается за 30 минут. It was shown that complete air purification from ethanol at a concentration of 500 ppm is achieved in 30 minutes.

Возможности ФЭ не ограничиваются примерами, представленными выше. The possibilities of PE are not limited to the examples presented above.

Так, ФЭ, изготовленный по одному из примеров 1-3, но в плоском варианте, размерами 400x200 мм в оболочке из хлорида натрия, успешно используется для очистки лабораторных помещений, при этом содержание вредных для человека примесей снижается до ниже допустимых норм. So, PV made according to one of examples 1-3, but in a flat version, measuring 400x200 mm in a shell of sodium chloride, is successfully used to clean laboratory rooms, while the content of impurities harmful to humans is reduced to below acceptable standards.

Кроме того, ФЭ может быть использован также для очистки кислорода от примесей органических веществ. In addition, PV can also be used to purify oxygen from impurities of organic substances.

Таким образом, фотокаталитический элемент имеет высокую степень очистки воздуха или кислорода от органических загрязнителей за счет высокоразвитой поверхности фотокатализатора, нанесенного на высокопористый носитель из плотноупакованных стеклянных шариков, а также низкую себестоимость за счет использования дешевого материала - стеклянных шариков и высокопроизводительного, оптимизированного способа его изготовления, который легко автоматизируется и не требует дорогостоящего оборудования. Thus, the photocatalytic element has a high degree of purification of air or oxygen from organic pollutants due to the highly developed surface of the photocatalyst deposited on a highly porous carrier from close-packed glass beads, as well as low cost due to the use of cheap material - glass beads and a high-performance, optimized method for its manufacture, which is easily automated and does not require expensive equipment.

Claims (20)

1. Фотокаталитический элемент для очистки воздуха от органических примесей, содержащий пористый носитель и порошок диоксида титана анатазной модификации, нанесенный на поверхность носителя, отличающийся тем, что носитель фотокаталитического элемента выполнен в заданной дизайном форме по крайней мере из пяти слоев спеченных стеклянных шариков диаметром по крайней мере 0,1 мм, а диоксид титана используют с удельной поверхностью 100 - 150 м2/г и размерами мезопор 5-15 нм.1. A photocatalytic element for purifying air from organic impurities, containing a porous support and anatase-modified titanium dioxide powder deposited on the surface of the support, characterized in that the support of the photocatalytic element is made in the form of at least five layers of sintered glass balls with a diameter of at least five at least 0.1 mm, and titanium dioxide is used with a specific surface area of 100-150 m 2 / g and mesopore sizes of 5-15 nm. 2. Фотокаталитический элемент по п.1, отличающийся тем, что носитель выполнен в форме трубы, пластины, полусферы или конуса. 2. The photocatalytic element according to claim 1, characterized in that the carrier is made in the form of a pipe, plate, hemisphere or cone. 3. Фотокаталитический элемент по п.2, отличающийся тем, что носитель выполнен преимущественно в виде трубы. 3. The photocatalytic element according to claim 2, characterized in that the carrier is made mainly in the form of a pipe. 4. Фотокаталитический элемент по п.2, отличающийся тем, что носитель выполнен преимущественно в виде пластины. 4. The photocatalytic element according to claim 2, characterized in that the carrier is made mainly in the form of a plate. 5. Фотокаталитический элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что носитель выполнен из 5-10 слоев стеклянных шариков. 5. Photocatalytic element according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the carrier is made of 5-10 layers of glass balls. 6. Фотокаталитический элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что диаметр стеклянных шариков носителя составляет 0,1 - 1,5 мм. 6. Photocatalytic element according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the diameter of the glass balls of the carrier is 0.1 to 1.5 mm 7. Фотокаталитический элемент по п. 6, отличающийся тем, что диаметр стеклянных шариков носителя составляет преимущественно 0,6 - 0,8 мм. 7. The photocatalytic element according to claim 6, characterized in that the diameter of the glass beads of the carrier is preferably 0.6 to 0.8 mm. 8. Фотокаталитический элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что количество диоксида титана на носителе составляет 50 - 250 г/м2.8. The photocatalytic element according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the amount of titanium dioxide on the carrier is 50 to 250 g / m 2 . 9. Способ получения фотокаталитического элемента, включающий подготовку поверхности носителя, нанесение на подготовленную поверхность носителя порошка диоксида титана анатазной модификации и сушку на воздухе до полного удаления влаги, отличающийся тем, что носитель фолтокаталитического элемента готовят предварительно путем спекания стеклянных шариков диаметром 0,1 - 1,5 мм в количестве, необходимом для получения по крайней мере пяти слоев шариков в носителе, при температуре ниже температуры размягчения стекла, в заданную дизайном форму в оболочке, соответствующей форме носителя и выполненной металлической, или из графита, или из легкоразрушаемого или легкорастворимого в воде материала, охлаждения носителя вместе с оболочкой, извлечения полученного носителя, при этом для нанесения на подготовленную поверхность носителя используют порошок диоксида титана с удельной поверхностью 100 - 150 м2/г и размерами мезопор 5-15 нм.9. A method for producing a photocatalytic element, including preparing the surface of the carrier, applying anatase modification of titanium dioxide powder on the prepared carrier surface, and drying in air to completely remove moisture, characterized in that the carrier of the foltocatalytic element is preliminarily prepared by sintering glass balls with a diameter of 0.1 - 1 , 5 mm in the amount necessary to obtain at least five layers of balls in the carrier, at a temperature below the softening temperature of the glass, in the form specified by the design in a shell corresponding to the shape of the carrier and made of metal, or of graphite, or of a material readily disintegrable or readily soluble in water, cooling the carrier together with the shell, extracting the obtained carrier, and for applying onto the prepared carrier surface, titanium dioxide powder with a specific surface of 100 150 m 2 / g and mesopore sizes of 5-15 nm. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что для спекания используют стеклянные шарики диаметром преимущественно 0,6-0,8 мм. 10. The method according to claim 9, characterized in that for sintering using glass balls with a diameter of mainly 0.6-0.8 mm 11. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что оболочка для носителя выполнена в форме трубы, пластины, полусферы или конуса. 11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the shell for the carrier is made in the form of a pipe, plate, hemisphere or cone. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что оболочка выполнена преимущественно в форме трубы. 12. The method according to claim 11, characterized in that the shell is made mainly in the form of a pipe. 13. Способ по п.11, отличающийся тем, что оболочка выполнена преимущественно в форме пластины. 13. The method according to claim 11, characterized in that the shell is made mainly in the form of a plate. 14. Способ по п.9, или 10, или 11, или 12, или 13, отличающийся тем, что в качестве материала металлической оболочки используют чугун, черную или нержавеющую сталь. 14. The method according to claim 9, or 10, or 11, or 12, or 13, characterized in that the material of the metal shell is used cast iron, black or stainless steel. 15. Способ по п.9, или 10, или 11, или 12, или 13, отличающийся тем, что в качестве легкоразрушаемого материала оболочки используют преимущественно смесь гипса и целита в весовом соотношении 2:3. 15. The method according to claim 9, or 10, or 11, or 12, or 13, characterized in that the mixture of gypsum and celite in a weight ratio of 2: 3 is used as an easily destroyed shell material. 16. Способ по п.9, или 10, или 11, или 12, или 13, отличающийся тем, что в качестве легкорастворимого материала оболочки используют хлориды натрия, калия или кальция. 16. The method according to claim 9, or 10, or 11, or 12, or 13, characterized in that sodium chloride, potassium or calcium chloride is used as the readily soluble sheath material. 17. Способ по п.16, отличающийся тем, что в качестве легкорастворимого материала оболочки используют преимущественно хлорид натрия. 17. The method according to clause 16, characterized in that as the readily soluble material of the shell using predominantly sodium chloride. 18. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что нанесение порошка диоксида титана на подготовленную поверхность носителя проводят путем окунания, распыления или кистью. 18. The method according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the deposition of titanium dioxide powder on the prepared surface of the carrier is carried out by dipping, spraying or brushing. 19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что нанесение порошка диоксида титана проводят преимущественно методом окунания. 19. The method according to p. 18, characterized in that the deposition of titanium dioxide powder is carried out mainly by dipping. 20. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что диоксид титана наносят на поверхность носителя в количестве 50 - 250 г/м2.20. The method according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the titanium dioxide is applied to the surface of the carrier in an amount of 50 to 250 g / m 2 .
RU98119055A 1998-10-20 1998-10-20 Photocatalytic element and method for manufacture thereof RU2151632C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98119055A RU2151632C1 (en) 1998-10-20 1998-10-20 Photocatalytic element and method for manufacture thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98119055A RU2151632C1 (en) 1998-10-20 1998-10-20 Photocatalytic element and method for manufacture thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2151632C1 true RU2151632C1 (en) 2000-06-27

Family

ID=20211486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98119055A RU2151632C1 (en) 1998-10-20 1998-10-20 Photocatalytic element and method for manufacture thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2151632C1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004030808A2 (en) * 2002-09-30 2004-04-15 Northrop Grumman Corporation Sintered glass bead filter with active microbial destruction
RU2450851C2 (en) * 2010-02-17 2012-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "СибТермоХим" Method of air cleaning and decontamination
RU2465046C1 (en) * 2011-08-01 2012-10-27 Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН Composite adsorption-catalytic material for photocatalytic oxidation
RU2494794C2 (en) * 2011-03-29 2013-10-10 Валерий Петрович Фоканов Method of cleaning airflows from chemical contaminants and device to this end
WO2014098641A1 (en) 2012-12-20 2014-06-26 Ипхф Ран Photocatalytic element for purification and disinfection of air and water and method for the production thereof
CN104857847A (en) * 2015-05-27 2015-08-26 成都虹华环保科技股份有限公司 Organic waste gas treatment system based on photocatalysis
KR20150118108A (en) * 2012-12-20 2015-10-21 오오오 ˝크라스노에 포레˝ Photocatalytic element for purification and disinfection of air and water and method for the production thereof
RU169520U1 (en) * 2015-10-13 2017-03-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) CLEANER AND DISINFECTOR OF AIR
RU2640811C1 (en) * 2017-06-08 2018-01-12 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "Информационно-технологический институт" (ООО "ИТИ") Method for obtaining modified photocatalyst based on titanium dioxide
RU2743705C1 (en) * 2020-09-07 2021-02-24 Валерий Михайлович Киселев Method for air photocatalytic purification and sterilization

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВОРОНЦОВ А.В. и др. Глубокое гетерогенное фотокаталитическое окисление паров ацетона, этанола и диэтилового эфира воздухом на TiO 2 , нанесенном на сотовый носитель. - Кинетика и катализ, т.37, № 5, 1996, М., с.1-5. *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004030808A2 (en) * 2002-09-30 2004-04-15 Northrop Grumman Corporation Sintered glass bead filter with active microbial destruction
WO2004030808A3 (en) * 2002-09-30 2004-05-06 Northrop Grumman Corp Sintered glass bead filter with active microbial destruction
US6783740B2 (en) * 2002-09-30 2004-08-31 Northrop Grumman Corporation Sintered glass bead filter with active microbial destruction
RU2450851C2 (en) * 2010-02-17 2012-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "СибТермоХим" Method of air cleaning and decontamination
RU2494794C2 (en) * 2011-03-29 2013-10-10 Валерий Петрович Фоканов Method of cleaning airflows from chemical contaminants and device to this end
RU2465046C1 (en) * 2011-08-01 2012-10-27 Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН Composite adsorption-catalytic material for photocatalytic oxidation
KR20150118108A (en) * 2012-12-20 2015-10-21 오오오 ˝크라스노에 포레˝ Photocatalytic element for purification and disinfection of air and water and method for the production thereof
WO2014098641A1 (en) 2012-12-20 2014-06-26 Ипхф Ран Photocatalytic element for purification and disinfection of air and water and method for the production thereof
US20160008804A1 (en) * 2012-12-20 2016-01-14 Ooo "Krasnoe Pole" Photocatalytic element for purification and disinfection of air and water and method for the production thereof
EA027566B1 (en) * 2012-12-20 2017-08-31 Общество С Ограниченной Ответственностью "Красное Поле" Photocatalytic element for purification and disinfection of air and water and method for the production thereof
RU2647839C2 (en) * 2012-12-20 2018-03-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики РАН (ИПХФ РАН) Photo-catalytic element for cleaning and disinfecting of air and water and the method of its manufacturing
US9925529B2 (en) * 2012-12-20 2018-03-27 OOO “Krasnoe Pole” Photocatalytic element for purification and disinfection of air and water and method for the production thereof
CN104857847A (en) * 2015-05-27 2015-08-26 成都虹华环保科技股份有限公司 Organic waste gas treatment system based on photocatalysis
RU169520U1 (en) * 2015-10-13 2017-03-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) CLEANER AND DISINFECTOR OF AIR
RU2640811C1 (en) * 2017-06-08 2018-01-12 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "Информационно-технологический институт" (ООО "ИТИ") Method for obtaining modified photocatalyst based on titanium dioxide
RU2743705C1 (en) * 2020-09-07 2021-02-24 Валерий Михайлович Киселев Method for air photocatalytic purification and sterilization

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5032241A (en) Fluid purification
US4966759A (en) Fluid purification
US4892712A (en) Fluid purification
US8709341B2 (en) System for purifying air through germicidal irradiation and method of manufacture
JP2775399B2 (en) Porous photocatalyst and method for producing the same
JP2600103B2 (en) Photocatalytic filter and method for producing the same
RU2151632C1 (en) Photocatalytic element and method for manufacture thereof
JPH09225263A (en) Air pollutant removing filter, air pollutant removing fan and ventilator using the fan
CN102151562B (en) Method for preparing carbon fiber cloth material capable of effectively purifying air
JPH0899041A (en) Photocatalyst of titanium oxide porous thin film and preparation of the same
JPS60118236A (en) Molded photo-oxidation catalyst body
US20230025309A1 (en) Method for manufacturing a photocatalytic device, photocatalytic device, photocatalytic composition and gas depolluting apparatus
CN2378113Y (en) Photocatalysis air processing device
JP2009247546A (en) Air cleaning filter and air cleaner
US9925529B2 (en) Photocatalytic element for purification and disinfection of air and water and method for the production thereof
JP2945926B2 (en) Photocatalyst particles and method for producing the same
CN102784633B (en) Photocatalyst TiO2supported body manufacture method and the manufacture of photocatalyst air purifying machine
JP4163374B2 (en) Photocatalytic membrane
JP2004313844A (en) Harmful substance decomposing method
KR101891512B1 (en) Photocatalytic element for purification and disinfection of air and water and method for the production thereof
JP2002282704A (en) Titanium oxide-carrying photocatalytic silica gel and its manufacturing method
JP4182209B2 (en) Fine cell porcelain structure, porcelain filter, photocatalytic porcelain filter, method for producing the same, and purification device
KR100627972B1 (en) equipment for treatment of air using immobilized photocatalytic fiber filter
JP2006075696A (en) Photocatalyst supported silica soot body, its manufacturing method, air cleaner, exhaust gas treatment apparatus, wastewater treatment apparatus and water purifying apparatus
JP2004141737A (en) Photocatalyst body, its manufacturing method, its regeneration method and photocatalyst filter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111021