RU2482912C1 - Method of producing filtering-sorbing material with photo catalytic properties - Google Patents
Method of producing filtering-sorbing material with photo catalytic properties Download PDFInfo
- Publication number
- RU2482912C1 RU2482912C1 RU2011140004/05A RU2011140004A RU2482912C1 RU 2482912 C1 RU2482912 C1 RU 2482912C1 RU 2011140004/05 A RU2011140004/05 A RU 2011140004/05A RU 2011140004 A RU2011140004 A RU 2011140004A RU 2482912 C1 RU2482912 C1 RU 2482912C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- silicon dioxide
- anatase
- dioxide
- filtering
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства защитных материалов фильтрующего типа, предназначенных для использования при изготовлении защитной одежды, для очистки воздуха от паров и газов вредных химических веществ в замкнутых помещениях, в том числе в сооружениях коллективной защиты, обеспечивающих жизнедеятельность в автономных условиях. Предложен способ получения фильтрующе-сорбирующего материала, содержащего тканевую основу, диоксид кремния и фотокаталитически активный диоксид титана анатазной формы, обладающего адсорбционными и фотокаталитическими свойствами, высокой эффективностью очистки воздуха от вредных химических соединений и способностью к самодегазации. Предложенный способ позволяет получать фильтрующе сорбирующий материал, совмещающий высокие фильтрующие и сорбирующие свойства с фотокаталитической активностью, обеспечивающей разложение органических соединений.The invention relates to the production of filter-type protective materials intended for use in the manufacture of protective clothing for the purification of air from vapors and gases of harmful chemicals in enclosed spaces, including in collective protection facilities providing vital activity in autonomous conditions. A method is proposed for producing a filtering and sorbing material containing a fabric base, silicon dioxide and photocatalytically active anatase titanium dioxide having adsorption and photocatalytic properties, high efficiency of air purification from harmful chemical compounds and the ability to self-degassing. The proposed method allows to obtain filtering sorbing material that combines high filtering and sorbing properties with photocatalytic activity, which ensures the decomposition of organic compounds.
Использование диоксида титана в качестве фотокатализатора является предметом ряда изобретений.The use of titanium dioxide as a photocatalyst is the subject of a number of inventions.
Известен метод получения материала, обладающего антибактериальной активностью, путем импрегнирования хлопкового трикотажа золем диоксида титана, полученного гидролизом прекурсора диоксида титана (алкоксида титана, нитрата титана или хлорида титана) абсолютированным спиртом (этиловым, пропиловым или бутиловым) или в водной среде при рН 1-2 (пат. US 2005/0260455 А1). Образование золей происходит при комнатной температуре. Материал не только очищается от грамм-отрицательных бактерий Klebsiella pneumonia при облучении ультрафиолетовым светом, но и разрушает бактериальные клетки. Недостатком известного изобретения является отсутствие в импрегнирующем составе сорбента, функции фотокаталитического разложения вредных химических веществ, использование в качестве основы для импрегнирования хлопкового трикотажа, который не применяется для изготовления защитной одежды.A known method for producing material with antibacterial activity by impregnating cotton knit with a titanium dioxide sol obtained by hydrolysis of a titanium dioxide precursor (titanium alkoxide, titanium nitrate or titanium chloride) with absolute alcohol (ethyl, propyl or butyl) or in an aqueous medium at pH 1-2 (US Pat. US 2005/0260455 A1). Sol formation occurs at room temperature. The material is not only cleaned of gram-negative bacteria Klebsiella pneumonia when irradiated with ultraviolet light, but also destroys bacterial cells. A disadvantage of the known invention is the absence in the impregnating composition of the sorbent, the functions of photocatalytic decomposition of harmful chemicals, the use as a basis for impregnating cotton knitwear, which is not used for the manufacture of protective clothing.
Известны пленочные покрытия на поверхности различных материалов для удаления оксидов азота и летучих органических соединений на основе композиций, в состав которых входит диоксид титана, преимущественно анатазной формы, придающий материалам фотокаталитическую активность, частицы, активные по отношению к азотной кислоте (карбонаты кальция, магния или их смесь), кремнийсодержащее соединение (полисилоксан) и органическое связующее (поливинилакрил или эфиры метакриловой кислоты) (US 2008/0003367, С08К 3/22, B05D 3/00, 14.09.2004 и US 2010/0009085, B05D 3/02, C09D 183/04). Тонкая пленка покрытия под воздействием ультрафиолетового излучения обеспечивает разложение оксидов азота и летучих органических соединений, а также от загрязнений поверхности материала атмосферными осадками. Недостатком этих изобретений является низкая адсорбционная способность покрытия из-за отсутствия в составе композиции сорбента, а также введение в состав композиции органических компонентов, снижающих фотокаталитическую активность диоксида титана.Known film coatings on the surfaces of various materials to remove nitrogen oxides and volatile organic compounds based on compositions that include titanium dioxide, mainly anatase form, which gives the materials photocatalytic activity, particles that are active with respect to nitric acid (calcium, magnesium carbonates or their mixture), a silicon-containing compound (polysiloxane) and an organic binder (polyvinyl acryl or methacrylic acid esters) (US 2008/0003367, C08K 3/22, B05D 3/00, 09/14/2004 and US 2010/0009085, B05D 3/02, C09D 183 / 04). A thin coating film under the influence of ultraviolet radiation provides the decomposition of nitrogen oxides and volatile organic compounds, as well as from surface contamination of the material by atmospheric precipitation. The disadvantage of these inventions is the low adsorption ability of the coating due to the absence of a sorbent in the composition, as well as the introduction of organic components that reduce the photocatalytic activity of titanium dioxide into the composition.
Известен метод получения ткани, обладающей свойствами самодегазации, дезодорации, стерилизации, а также противоплесневыми свойствами после воздействия света, путем нанесения водной дисперсии, включающей диоксид титана, ацетон и смолу, на предварительно подготовленную ткань (промытую водой с добавлением детергента, не содержащего фосфаты и тяжелые металлы) (US 2005/0227557, В32В 5/02). Существенным недостатком материала, полученного известным методом, является низкая сорбционная способность.A known method of obtaining tissue with the properties of self-degassing, deodorization, sterilization, as well as anti-mold properties after exposure to light, by applying an aqueous dispersion, including titanium dioxide, acetone and resin, on a previously prepared fabric (washed with water and detergent that does not contain phosphates and heavy Metals) (US 2005/0227557, B32B 5/02). A significant disadvantage of the material obtained by the known method is the low sorption ability.
Известен объект, покрытый фотокатализатором, который включает субстрат и слой фотокатализатора, находящийся на субстрате. Слой фотокатализатора включает частицы оксидов металлов, предпочтительно частицы оксида титана структуры анатаз, частицы оксида кремния, алюминия, циркония, церия и других металлов, предпочтительно частицы оксида кремния в водной коллоидной форме или в форме органозоля в гидрофильном растворителе, гидролизуемый силикон и неионное поверхностно-активное вещество в качестве необязательных компонентов. Слой фотокатализатора наносят на субстрат кистью, валиком, распылением, струйной установкой, погружением в жидкое покрытие, трафаретной печатью и тому подобным. Жидкое покрытие после нанесения на субстрат высушивают при комнатной температуре или при нагревании. Субстраты, на которые наносят слой фотокатализатора, включают строительные материалы, оконные рамы и стекла, элементы конструкции, покрытие транспортных средств и др. (RU 2434691, В05 D7/24). Известный фотокатализатор не может быть использован для получения фильтрующе-сорбирующего материала для изготовления защитной одежды.Known object coated with a photocatalyst, which includes a substrate and a layer of photocatalyst located on the substrate. The photocatalyst layer includes particles of metal oxides, preferably particles of anatase titanium oxide, particles of silicon oxide, aluminum, zirconium, cerium and other metals, preferably particles of silicon oxide in an aqueous colloidal form or in the form of an organosol in a hydrophilic solvent, hydrolyzable silicone and a nonionic surfactant substance as optional components. The photocatalyst layer is applied to the substrate with a brush, roller, spray, inkjet, immersion in a liquid coating, screen printing and the like. After application to the substrate, the liquid coating is dried at room temperature or by heating. The substrates onto which the photocatalyst layer is applied include building materials, window frames and glass, structural elements, vehicle coatings, etc. (RU 2434691, B05 D7 / 24). Known photocatalyst cannot be used to obtain filtering and sorbing material for the manufacture of protective clothing.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является фотокатализатор-адсорбент, полученный пропиткой неорганического полотна на тканой или нетканой основе составом, содержащим неорганическое связующее, адсорбент и фотокаталитически активный диоксид титана, или пропитанный составом, содержащим неорганическое связующее и адсорбент с последующим нанесением фотокаталитически активного диоксида титана (RU 2375112, B01J 21/06, B01J 21/08, B01J 21/18, B01J 23/38, B01J 27/18, B01J 32/00, C02F 1/30, B01D 53/86, 18.12.2008). Катализатор-адсорбент, полученный однованным или двухванным способом, сочетает в себе свойства фотокатализатора и сорбента и применяется как конструкционный материал преимущественно для фотокаталитической очистки воздуха и воды, загрязненных молекулярными примесями органического и неорганического происхождения. В качестве неорганического связующего используются соединения кремния, и/или алюминия, и/или магния, а также фосфорная, и/или азотная кислоты, и/или их соли. В качестве адсорбента в пропиточный состав входит активированный уголь, или силикагель, или их смесь. В качестве неорганического полотна используется сетка из стеклянного волокна. Фотокатализатор-адсорбент может содержать добавки благородных металлов - серебро, золото, платина, палладий. Фотокатализатор-адсорбент обладает достаточной сорбционной емкостью и саморегенерирующей способностью под действием ультрафиолетового света.The closest technical solution to the present invention is a photocatalyst adsorbent obtained by impregnating an inorganic cloth on a woven or non-woven base with a composition containing an inorganic binder, adsorbent and photocatalytically active titanium dioxide, or impregnated with a composition containing an inorganic binder and adsorbent, followed by the application of photocatalytically active titanium dioxide (RU 2375112, B01J 21/06, B01J 21/08, B01J 21/18, B01J 23/38, B01J 27/18, B01J 32/00, C02F 1/30, B01D 53/86, 12/18/2008). The adsorbent catalyst obtained in a single or two-way method combines the properties of a photocatalyst and a sorbent and is used as a structural material mainly for the photocatalytic purification of air and water contaminated with molecular impurities of organic and inorganic origin. As an inorganic binder, compounds of silicon and / or aluminum and / or magnesium are used, as well as phosphoric and / or nitric acids and / or their salts. Activated carbon or silica gel, or a mixture thereof, is included in the impregnating composition as an adsorbent. As an inorganic web, a glass fiber mesh is used. Photocatalyst adsorbent may contain additives of noble metals - silver, gold, platinum, palladium. Photocatalyst adsorbent has sufficient sorption capacity and self-regenerating ability under the influence of ultraviolet light.
К числу недостатков указанного фотокатализатора-адсорбента следует отнести невысокое гидродинамическое сопротивление, жесткость материала, достаточную для его самоподдержания в конструкции очистителей, использование в качестве основы сетки из стеклянного волокна, что делает фотокатализатор-адсорбент непригодным для использования при изготовлении защитной одежды.The disadvantages of this photocatalyst adsorbent include low hydrodynamic resistance, the rigidity of the material sufficient for its self-maintenance in the design of cleaners, the use of glass fiber mesh as the basis, which makes the photocatalyst adsorbent unsuitable for use in the manufacture of protective clothing.
Технической задачей предлагаемого изобретения является способ получения фильтрующе-сорбирующего материала с фотокаталитическими свойствами, обеспечивающего высокий уровень защиты за счет сорбции токсичных химических веществ и разложения этих веществ при облучении ультрафиолетовым светом при комнатной температуре.The technical task of the invention is a method for producing filtering and sorbing material with photocatalytic properties, providing a high level of protection due to sorption of toxic chemicals and decomposition of these substances when irradiated with ultraviolet light at room temperature.
Технический результат достигается тем, что титан-силикатный комплекс, включающий диоксид кремния, освобожденный от оксида натрия, и фотокаталитически активный диоксид титана анатазной формы при массовом отношении диоксида титана и диоксида кремния (1-3):5 наносят на текстильную основу, в качестве которой используется хлопковая ткань, например фланель С514-ТИ, или смешанная хлопко-полиэфирная ткань с содержанием хлопка не менее 35%, например ткань арт.81428 (35% хлопка, 65% полиэфира).The technical result is achieved by the fact that the titanium-silicate complex, including silicon dioxide, freed from sodium oxide, and photocatalytically active anatase titanium dioxide with a mass ratio of titanium dioxide and silicon dioxide (1-3): 5 is applied to a textile base, as which a cotton fabric is used, for example C514-TI flannel, or a blended cotton-polyester fabric with a cotton content of at least 35%, for example, fabric art.81428 (35% cotton, 65% polyester).
Объектом изобретения является способ получения фильтрующе-сорбирующего материала с фотокаталитическими свойствами, основанный на золь-гель методе, заключающемся в пропитке хлопковой или хлопко-полиэфирной ткани золем - коллоидным раствором, содержащим гидрозоль диоксида кремния, освобожденный от оксида натрия, и фотокаталитически активный диоксид титана анатазной формы, с последующим выдерживанием пропитанной ткани при температуре (55±5)°С в течение 4 часов для образования титан-силикатного комплекса - геля, термической обработкой, промывкой и сушкой готового материала.The object of the invention is a method for producing a filtering and sorbing material with photocatalytic properties, based on the sol-gel method, which consists in impregnating cotton or cotton-polyester fabric with sol - a colloidal solution containing silicon dioxide hydrosol freed from sodium oxide and photocatalytically active titanium dioxide anatase forms, followed by maintaining the impregnated fabric at a temperature of (55 ± 5) ° C for 4 hours to form a titanium-silicate complex - gel, heat treatment, etc. washing and drying the finished material.
Гидрозоль диоксида кремния «Кремнезоль КЗ-Л» ТУ 6-00-0209604-019-89 (эмпирическая формула (SiO2)x·(Na2O)y,), используемый в качестве связующего, представляет собой дисперсную систему, состоящую из наноразмерных частиц (размер частиц 6,0-10,5 нм, рН коллоидного раствора - 8,0-10,5), стабилизированную щелочным катионом. Удаление катионов натрия из гидрозоля диоксида кремния способствует переходу золя в гель. Образованию гелей предшествует индукционный период, в течение которого свойства системы заметно не изменяются.Silica hydrosol “Kremnesol KZ-L” TU 6-00-0209604-019-89 (empirical formula (SiO 2 ) x · (Na 2 O) y ,) used as a binder, is a dispersed system consisting of nanoscale particles (particle size 6.0-10.5 nm, the pH of the colloidal solution is 8.0-10.5), stabilized by an alkaline cation. The removal of sodium cations from the hydrosol of silicon dioxide promotes the transition of the sol into a gel. The formation of gels is preceded by an induction period during which the properties of the system do not noticeably change.
Диоксид титана характеризуется следующими показателями:Titanium dioxide is characterized by the following indicators:
- фазовый состав - анатаз;- phase composition - anatase;
- область когерентного рассеяния (согласно данным РФА) - 10-15 нм;- region of coherent scattering (according to the XRD data) - 10-15 nm;
- удельная площадь поверхности SБЭТ - 250-265 м2/г.- specific surface area S BET - 250-265 m 2 / year
Перед добавлением диоксида титана анатазной формы в гидрозоль диоксида кремния последний обрабатывают катионитом в Н+-форме. Содержание оксида натрия после деионизации составляет 0,01-0,03%.Before adding anatase titanium dioxide to the silica hydrosol, the latter is treated with cation exchange resin in the H + form. The content of sodium oxide after deionization is 0.01-0.03%.
Порошкообразный диоксид титана анатазной формы добавляют небольшими порциями к гидрозолю диоксида кремния, освобожденному от катионов натрия, при интенсивном перемешивании при комнатной температуре. Полученной водной дисперсией пропитывают образцы хлопковой или смешанной хлопко-полиэфирной ткани на двухвальной плюсовке и выдерживают при температуре (55±5)°С для образования титан-силикатного комплекса, затем подвергают термообработке. Формирование титан-силикатного комплекса на ткани проходит через следующие стадии: золь → гель → кремнезем с внедренным в него фотокатализатором.Powdered anatase titanium dioxide is added in small portions to the silica hydrosol freed from sodium cations with vigorous stirring at room temperature. Samples of cotton or mixed cotton-polyester fabric are impregnated with the obtained aqueous dispersion on a two-shaft pad and kept at a temperature of (55 ± 5) ° С to form a titanium-silicate complex, then subjected to heat treatment. The formation of a titanium-silicate complex on a tissue goes through the following stages: sol → gel → silica with a photocatalyst incorporated into it.
Предпочтительно, чтобы гидрозоль диоксида кремния был обработан катионитом, например катионитом КУ-2-8 в Н+-форме, с целью освобождения от катионов натрия.Preferably, the silica hydrosol is treated with a cation exchanger, for example KU-2-8 cation exchanger in the H + form, in order to release sodium cations.
Предпочтительно, чтобы диоксид титана имел кристаллическую структуру анатаза и область когерентного рассеяния составляла 10-15 нм.Preferably, the titanium dioxide has a crystalline anatase structure and the coherent scattering region is 10-15 nm.
Предпочтительно, чтобы массовое отношение диоксида титана и диоксида кремния составляло (1-3):5.Preferably, the mass ratio of titanium dioxide and silicon dioxide is (1-3): 5.
Предпочтительно, чтобы продолжительность диспергирования диоксида титана в золе диоксида кремния составляла не менее 3 часов.Preferably, the duration of the dispersion of titanium dioxide in the silica sol is at least 3 hours.
Предпочтительно, чтобы для пропитки использовалась хлопковая или смешанная хлопко-полиэфирная ткань с содержанием хлопка не менее 35% и ткань перед пропиткой была высушена при температуре (100±5)°С.Preferably, a cotton or mixed cotton-polyester fabric with a cotton content of at least 35% is used for impregnation and the fabric is dried at a temperature of (100 ± 5) ° С before impregnation.
Предпочтительно, чтобы ткань после пропитки была выдержана в закрытой емкости без воздействия света в течение не менее 4-х часов при температуре (55±5)°С для образования титан-силикатно комплекса.Preferably, the fabric after impregnation was kept in a closed container without exposure to light for at least 4 hours at a temperature of (55 ± 5) ° C to form a titanium-silicate complex.
Предпочтительно, чтобы ткань затем была подвергнута термообработке при температуре (120±5)°С в течение 15 минут.Preferably, the fabric is then subjected to heat treatment at a temperature of (120 ± 5) ° C for 15 minutes.
Предпочтительно, чтобы ткань после термической обработки была промыта обессоленной водой до нейтральной реакции промывной воды и высушена при температуре (100±5)°С.After heat treatment, the fabric is preferably washed with demineralized water until the washings are neutral and dried at a temperature of (100 ± 5) ° С.
Полученный заявляемым способом материал обладает высокой фотокаталитической активностью - способностью разлагать большинство имеющихся в воздухе органических примесей при облучении ультрафиолетовым светом до безвредных компонентов - углекислого газа и воды. Сущность изобретения демонстрируется следующими примерами.Obtained by the claimed method, the material has high photocatalytic activity - the ability to decompose most of the organic impurities present in the air when irradiated with ultraviolet light to harmless components - carbon dioxide and water. The invention is demonstrated by the following examples.
Пример 1. 200 мл гидрозоля диоксида кремния с концентрацией SiO2 10% (рН 10,5) пропускают через колонку, заполненную катионитом КУ-2-8 в Н+-форме. К деионизированному гидрозолю диоксида кремния (рН 3,6) добавляют порциями при интенсивном перемешивании 4 г порошкового диоксида титана. Перемешивание продолжают в течение 3-х часов при комнатной температуре. Полученной водной дисперсией (рН 4,06) пропитывают предварительно высушенный при температуре (100±5)°С образец фланели С514-ТИ, дважды погружая ткань в пропиточный раствор и дважды отжимая между валами плюсовки. Пропитанный образец ткани выдерживают при температуре (55±5)°С течение 4-х часов, затем подвергают термообработке при температуре (120±5)°С в течение 15 минут, промывают обессоленной водой до нейтральной реакции промывной воды и сушат при температуре (100±5)°С. Образец помечают как С514-ТИ-4. Содержание титан-силикатного комплекса (ТС-комплекса) в образце составляет 12,5%.Example 1. 200 ml of a hydrosol of silicon dioxide with a concentration of SiO 2 of 10% (pH 10.5) is passed through a column filled with KU-2-8 cation exchanger in the H + form. To a deionized silica hydrosol (pH 3.6) was added portionwise with vigorous stirring 4 g of titanium dioxide powder. Stirring is continued for 3 hours at room temperature. The obtained aqueous dispersion (pH 4.06) is impregnated with a sample of the C514-TI flannel previously dried at a temperature of (100 ± 5) ° С, twice immersing the fabric in an impregnating solution and squeezing twice between the shafts of the plus. The impregnated tissue sample is maintained at a temperature of (55 ± 5) ° C for 4 hours, then subjected to heat treatment at a temperature of (120 ± 5) ° C for 15 minutes, washed with demineralized water to a neutral reaction of washing water and dried at a temperature of (100 ± 5) ° С. The sample is labeled as C514-TI-4. The content of titanium-silicate complex (TC complex) in the sample is 12.5%.
Пример 2. Аналогичен примеру 1 с тем исключением, что в качестве основы для пропитки используют смешанную ткань арт.81428. Образец помечают как арт.81428-4. Содержание ТС-комплекса в образце - 6,4%.Example 2. Similar to example 1 with the exception that as the basis for impregnation using a mixed fabric art.81428. The sample is marked as art.81428-4. The content of the TC complex in the sample is 6.4%.
Пример 3. К 200 мл деионизированного гидрозоля диоксида кремния (концентрация SiO2 10%, рН 3,8) добавляют порциями при интенсивном перемешивании 8 г порошкового диоксида титана. Перемешивание продолжают в течение 3-х часов при комнатной температуре. Полученной дисперсией (рН 5,1) пропитывают предварительно высушенный образец фланели С514-ТИ. Образец помечают как С514-ТИ-8. Содержание ТС-комплекса в образце - 14,1%.Example 3. To 200 ml of deionized hydrosol of silicon dioxide (SiO 2 concentration of 10%, pH 3.8), 8 g of titanium dioxide powder are added in portions with vigorous stirring. Stirring is continued for 3 hours at room temperature. The pre-dried C514-TI flannel sample is impregnated with the resulting dispersion (pH 5.1). The sample is labeled as C514-TI-8. The content of the TC complex in the sample is 14.1%.
Пример 4. Аналогичен примеру 3 с тем исключением, что в качестве основы для пропитки используют смешанную ткань арт.81428. Образец помечают как арт.81428-8. Содержание ТС-комплекса в образце - 7,6%.Example 4. Similar to example 3 with the exception that as the basis for impregnation using a mixed fabric art.81428. The sample is marked as art.81428-8. The content of the TC complex in the sample is 7.6%.
Пример 5. К 200 мл деионизированного гидрозоля диоксида кремния (концентрация SiO2 10%, рН 2,8) добавляют порциями при интенсивном перемешивании 12 г порошкового диоксида титана. Перемешивание продолжают в течение 3-х часов при комнатной температуре. Полученной дисперсией (рН 5,21) пропитывают предварительно высушенный образец фланели С514-ТИ. Образец помечают как С514-ТИ-12. Содержание ТС-комплекса в образце - 15,4%.Example 5. To 200 ml of deionized hydrosol of silicon dioxide (SiO 2 concentration of 10%, pH 2.8), 12 g of titanium dioxide powder are added in portions with vigorous stirring. Stirring is continued for 3 hours at room temperature. The pre-dried C514-TI flannel sample is impregnated with the resulting dispersion (pH 5.21). The sample is labeled as C514-TI-12. The content of the TC complex in the sample is 15.4%.
Пример 6. Аналогичен примеру 5 с тем исключением, что в качестве основы для пропитки используют смешанную ткань арт.81428. Образец помечают как арт.81428-12. Содержание ТС-комплекса в образце - 8,5%.Example 6. Similar to example 5 with the exception that as the basis for impregnation using a mixed fabric art.81428. The sample is marked as art.81428-12. The content of the TC complex in the sample is 8.5%.
Пример 7 (сравнительный). Готовят водную суспензию коммерческого фотокатализатора Hombifine N (Sachtleben Chemie) (SБЭТ=350 м2/г) в деионизованной воде концентрации 14 мг TiO2 на 1 мл суспензии и обрабатывают ультразвуком в течение 15 минут. Затем микропипеткой отбирают 0,5 мл суспензии и равномерно распределит по поверхности обезжиренной стеклянной подложки размером (2,4×2,9)см. Высушивают при комнатной температуре в течение 24 часов, а затем при 100°С в течение двух часов. Плотность нанесенного порошка TiO2 составляет 1 мг/см2. Образец помечают как TiO2-HF.Example 7 (comparative). An aqueous suspension of a commercial Hombifine N photocatalyst (Sachtleben Chemie) (S BET = 350 m 2 / g) in a deionized water concentration of 14 mg TiO 2 per 1 ml of suspension was prepared and sonicated for 15 minutes. Then, 0.5 ml of the suspension is taken with a micropipette and evenly distributed over the surface of a defatted glass substrate with a size of (2.4 × 2.9) cm. It is dried at room temperature for 24 hours, and then at 100 ° C for two hours. The density of the applied TiO 2 powder is 1 mg / cm 2 . A sample is labeled as TiO 2 —HF.
Фотокаталитическую активность образцов под действием УФ-света измеряют в реакции окисления паров ацетона в проточно-циркуляционной установке, а также в реакции окисления смеси органических веществ в герметичной камере.The photocatalytic activity of the samples under the influence of UV light is measured in the oxidation reaction of acetone vapor in a flow-circulation installation, as well as in the oxidation reaction of a mixture of organic substances in a sealed chamber.
При проведении испытаний в проточно-циркуляционной установке образец материала размером (2,4×2,9)см2 помещают в стальной реактор и освещают УФ-светом лампы Philips, 365 нм, 9 Вт. На вход реактора подают ацетон с концентрацией 16-22 мкмоль/л и в течение 6 часов определяют концентрацию продукта окисления ацетона - углекислого газа на выходе из реактора по изменению площади полос поглощения соответствующих веществ в ИК-спектрах.When testing in a flow-circulation installation, a sample of material (2.4 × 2.9) cm 2 in size was placed in a steel reactor and Philips lamps, 365 nm, 9 W were illuminated with UV light. Acetone with a concentration of 16-22 μmol / L is fed to the reactor inlet and the concentration of the acetone oxidation product — carbon dioxide at the outlet of the reactor — is determined within 6 hours by changing the area of the absorption bands of the corresponding substances in the IR spectra.
Скорость выделения углекислого газа , мкмоль/мин, вычисляют по формуле:Carbon dioxide emission rate , mmol / min, calculated by the formula:
, ,
где - разность концентраций СО2 в конечной реакционной смеси (КРС) и исходной реакционной смеси (ИРС), мкмоль/л;Where - the difference in the concentrations of CO 2 in the final reaction mixture (cattle) and the initial reaction mixture (IRS), µmol / l;
U - объемная скорость потока, л/мин.U is the volumetric flow rate, l / min.
Объемная скорость потока составляет 30 л/мин.The volumetric flow rate is 30 l / min.
Результаты измерения скорости образования CO2 в ходе реакции фотокаталитического окисления паров ацетона в проточно-циркуляционной установке представлены в таблице 1.The results of measuring the rate of CO 2 formation during the photocatalytic oxidation of acetone vapors in a flow-circulation installation are presented in Table 1.
Сравнение представленных данных показывает, что образцы фильтрующе-сорбирующего материала с внедренным фотокатализатором обладают фотокаталитической активностью. Скорость окисления паров ацетона и выделения СО2 при облучении УФ-светом образцов фильтрующе-сорбирующего материала повышается с увеличением содержания титан-силикатного комплекса на ткани и содержания диоксида титана в комплексе. Скорость выделения СО2 при облучении образца С514-ТИ-12 практически равна скорости выделения СО2 при облучении коммерческого фотокатализатора Hombifine N (Sachtleben Chemie).Comparison of the presented data shows that samples of filtering and sorbing material with an embedded photocatalyst have photocatalytic activity. The rate of oxidation of acetone vapor and the release of CO 2 upon irradiation of samples of filtering and sorbing material with UV light increases with an increase in the content of the titanium-silicate complex on the fabric and the content of titanium dioxide in the complex. The rate of CO 2 emission during irradiation of sample C514-TI-12 is practically equal to the rate of CO 2 emission during irradiation of a commercial Hombifine N photocatalyst (Sachtleben Chemie).
При проведении испытаний в герметичной камере фотокаталитическую активность фильтрующе-сорбирующего материала оценивают по изменению концентрации аммиака, ацетона, бензола, ксилола и этилацетата под воздействием УФ-облучения. Образец закрепляют в боксе объемом 150 дм3 на опорном кольце диаметром 120 мм вокруг УФ-лампы с мощностью падающего излучения 15 мВт/см2. Длительность облучения составляет от 60 до 180 минут. Концентрацию вредных примесей в герметичной камере определяют хроматографическим методом на газовом хроматографе «Кристалл 2000М» ТУ 9443-001-12908609 с пламенно-ионизационным детектором и программным обеспечением «Хроматэк Аналитик».When conducting tests in a sealed chamber, the photocatalytic activity of the filter-sorbing material is evaluated by changing the concentration of ammonia, acetone, benzene, xylene and ethyl acetate under the influence of UV radiation. The sample is fixed in a box with a volume of 150 dm 3 on a support ring with a diameter of 120 mm around a UV lamp with an incident radiation power of 15 mW / cm 2 . The exposure time is from 60 to 180 minutes. The concentration of harmful impurities in a sealed chamber is determined by the chromatographic method on a Crystal 2000M gas chromatograph TU 9443-001-12908609 with a flame ionization detector and Chromatek Analytic software.
Каталитическая активность фильтрующе-сорбирующего материала с внедренным фотокатализатором сохраняется и после длительного облучения ультрафиолетовым светом.The catalytic activity of a filtering and sorbing material with an embedded photocatalyst is maintained after prolonged exposure to ultraviolet light.
Фотокаталитическую активность образцов фильтрующе-сорбирующего материала (ФСМ) с внедренным диоксидом титана (примеры 1-6) иллюстрируют результаты испытаний, представленные в таблице 2.The photocatalytic activity of samples of filtering and sorbing material (FSM) with embedded titanium dioxide (examples 1-6) illustrate the test results presented in table 2.
Из представленных в таблице 2 данных видно, что фильтрующе-сорбирующий материал с внедренным фотокатализатором, полученный предлагаемым в изобретении способом, с высокой эффективностью разрушает находящиеся в воздухе герметичной камеры вредные химические соединения при облучении УФ-светом. С увеличением содержания диоксида титана на ткани повышается каталитическая активность.From the data presented in table 2, it can be seen that the filtering and sorbing material with an embedded photocatalyst obtained by the method of the invention with high efficiency destroys harmful chemical compounds in the air of a sealed chamber when irradiated with UV light. With an increase in titanium dioxide content on the fabric, catalytic activity increases.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011140004/05A RU2482912C1 (en) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | Method of producing filtering-sorbing material with photo catalytic properties |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011140004/05A RU2482912C1 (en) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | Method of producing filtering-sorbing material with photo catalytic properties |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2482912C1 true RU2482912C1 (en) | 2013-05-27 |
Family
ID=48791838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011140004/05A RU2482912C1 (en) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | Method of producing filtering-sorbing material with photo catalytic properties |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2482912C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552452C1 (en) * | 2013-12-24 | 2015-06-10 | Открытое акционерное общество "Казанский химический научно-исследовательский институт" | Photocatalytic composite material |
RU2559506C1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Микрозарядные устройства" (ООО "МЗУ") | Method of production of photocatalytic sorbing fabric material |
RU2562485C1 (en) * | 2014-10-28 | 2015-09-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Photocatalytic sorbing fabric material |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10323568A (en) * | 1997-05-23 | 1998-12-08 | Sintokogio Ltd | Porous gel photocatalyst |
JPH1190327A (en) * | 1997-09-17 | 1999-04-06 | Dainippon Toryo Co Ltd | Formation of coating film |
JPH11169727A (en) * | 1997-12-11 | 1999-06-29 | Titan Kogyo Kk | Photocatalyst body and application thereof |
JP2000086933A (en) * | 1998-09-16 | 2000-03-28 | Toto Ltd | Photocatalytic hydrophilic material and photocatalytic hydrophilic coating composition |
JP2000262909A (en) * | 1999-03-23 | 2000-09-26 | Sintokogio Ltd | Product having photocatalytic function |
US6143400A (en) * | 1995-09-11 | 2000-11-07 | Hoechst Research & Technology Deutchland Gmbh & Co. Kg | Aerogel and adhesive-containing composite, process for its production and its use |
JP2001152362A (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-05 | Nisshin Steel Co Ltd | Photocatalyst-coated metallic sheet |
JP2002115176A (en) * | 2000-10-05 | 2002-04-19 | Nisshin Steel Co Ltd | Porous fiber board supporting photocatalyst and method for producing the same |
JP2005254128A (en) * | 2004-03-11 | 2005-09-22 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Photocatalyst particle and method of immobilizing it, and photocatalytic member |
US20080003367A1 (en) * | 2004-09-14 | 2008-01-03 | John Stratton | Composition Useful for Providing Nox Removing Coating On Material Surface |
RU2375112C1 (en) * | 2008-12-18 | 2009-12-10 | Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) | Photocatalyst-adsorbent (versions) |
US20100009085A1 (en) * | 2004-01-30 | 2010-01-14 | Millennium Inorganic Chemicals, Inc. | COMPOSITION FOR USE AS NOx REMOVING TRANSLUCENT COATING |
RU2404852C1 (en) * | 2006-09-28 | 2010-11-27 | Тото Лтд. | Sol of catalytically-active titanium oxide, coat composition and part with said coat |
RU2409419C2 (en) * | 2006-02-01 | 2011-01-20 | Тосиба Матириалс Ко., Лтд. | Photocatalytic material, photocatalytic composition using such material and photocatalytic product |
-
2011
- 2011-09-30 RU RU2011140004/05A patent/RU2482912C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6143400A (en) * | 1995-09-11 | 2000-11-07 | Hoechst Research & Technology Deutchland Gmbh & Co. Kg | Aerogel and adhesive-containing composite, process for its production and its use |
JPH10323568A (en) * | 1997-05-23 | 1998-12-08 | Sintokogio Ltd | Porous gel photocatalyst |
JPH1190327A (en) * | 1997-09-17 | 1999-04-06 | Dainippon Toryo Co Ltd | Formation of coating film |
JPH11169727A (en) * | 1997-12-11 | 1999-06-29 | Titan Kogyo Kk | Photocatalyst body and application thereof |
JP2000086933A (en) * | 1998-09-16 | 2000-03-28 | Toto Ltd | Photocatalytic hydrophilic material and photocatalytic hydrophilic coating composition |
JP2000262909A (en) * | 1999-03-23 | 2000-09-26 | Sintokogio Ltd | Product having photocatalytic function |
JP2001152362A (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-05 | Nisshin Steel Co Ltd | Photocatalyst-coated metallic sheet |
JP2002115176A (en) * | 2000-10-05 | 2002-04-19 | Nisshin Steel Co Ltd | Porous fiber board supporting photocatalyst and method for producing the same |
US20100009085A1 (en) * | 2004-01-30 | 2010-01-14 | Millennium Inorganic Chemicals, Inc. | COMPOSITION FOR USE AS NOx REMOVING TRANSLUCENT COATING |
JP2005254128A (en) * | 2004-03-11 | 2005-09-22 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Photocatalyst particle and method of immobilizing it, and photocatalytic member |
US20080003367A1 (en) * | 2004-09-14 | 2008-01-03 | John Stratton | Composition Useful for Providing Nox Removing Coating On Material Surface |
RU2409419C2 (en) * | 2006-02-01 | 2011-01-20 | Тосиба Матириалс Ко., Лтд. | Photocatalytic material, photocatalytic composition using such material and photocatalytic product |
RU2404852C1 (en) * | 2006-09-28 | 2010-11-27 | Тото Лтд. | Sol of catalytically-active titanium oxide, coat composition and part with said coat |
RU2375112C1 (en) * | 2008-12-18 | 2009-12-10 | Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) | Photocatalyst-adsorbent (versions) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552452C1 (en) * | 2013-12-24 | 2015-06-10 | Открытое акционерное общество "Казанский химический научно-исследовательский институт" | Photocatalytic composite material |
RU2552452C9 (en) * | 2013-12-24 | 2015-11-10 | Открытое акционерное общество "Казанский химический научно-исследовательский институт" | Photocatalytic composite material |
RU2559506C1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Микрозарядные устройства" (ООО "МЗУ") | Method of production of photocatalytic sorbing fabric material |
RU2562485C1 (en) * | 2014-10-28 | 2015-09-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Photocatalytic sorbing fabric material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101657258B (en) | Photocatalytic material, photocatalytic member using the same, and purification device | |
JP5845385B2 (en) | Air purifier | |
KR102101220B1 (en) | Visible light active photocatalyst coating composition and filter for air cleaning | |
CN102151562B (en) | Method for preparing carbon fiber cloth material capable of effectively purifying air | |
US6365007B1 (en) | Photocatalysts for the degradation of organic pollutants | |
TWI665015B (en) | Antibacterial photocatalyst material, method for manufacturing the same, and photocatalyst component using the same | |
CN101014371A (en) | Air revitilization methods and systems | |
CN115279487A (en) | Method for manufacturing a photocatalytic device, photocatalytic composition and gas decontamination apparatus | |
RU2482912C1 (en) | Method of producing filtering-sorbing material with photo catalytic properties | |
CN104147924A (en) | Novel photo-catalyst air purifying agent and preparation method | |
JP5544515B2 (en) | Method for producing emulsion paint for forming weather and stain resistant film, emulsion paint and weather and stain resistant paint film | |
CN103230812A (en) | Photocatalytic air filtering material and preparation method thereof | |
JP5979243B2 (en) | Photocatalyst and method for producing photocatalyst | |
JP5090787B2 (en) | Titanium oxide composite particle aqueous dispersion and production method thereof | |
JP5358433B2 (en) | Composite, method for producing the same, and composition containing the same | |
JPWO2012036231A1 (en) | Glass with photocatalytic activity | |
JP2002159865A (en) | Titanium oxide photocatalyst for basic gas removal | |
JPH09239277A (en) | Photocatalytic powder, photocatalyst using the powder and environment cleaning method using them | |
JPH105598A (en) | Photocatalyst powder, photocatalyst body using the same and their production, and environmental cleaning method using them | |
RU2465046C1 (en) | Composite adsorption-catalytic material for photocatalytic oxidation | |
JP2003268945A (en) | Interior finish material | |
RU2552452C9 (en) | Photocatalytic composite material | |
JP2010058994A (en) | Silicate-coated titanium oxide material for decomposing volatile organic compound | |
WO2008018178A1 (en) | Photocatalyst, method for producing the same, photocatalyst dispersion containing photocatalyst, and photocatalyst coating composition | |
JP4580197B2 (en) | Titanium oxide photocatalyst having photocatalytic activity in a wide wavelength region and method for producing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141001 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20171003 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20200424 |