納米微孔活性硅小結(jié)

納米微孔活性硅通過(guò)優(yōu)化制備條件、控制材料孔徑及孔結(jié)構(gòu)、表面改性處理等技術(shù)途徑，可獲得具有大比表面積和強(qiáng)吸附性能的新型環(huán)境材料。該類(lèi)材料具有特定的孔結(jié)構(gòu)和孔徑范圍，比表面積大，對(duì)甲醛等室內(nèi)有害氣體吸附性能超強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空氣污染治理，同時(shí)也可應(yīng)用于垃圾焚燒、汽車(chē)尾氣、金屬冶煉等領(lǐng)域的高溫?zé)煔釶M2.5污染控制等領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊。

納米微孔活性硅在高效凈化甲醛涂料中的應(yīng)用

涂料是涂覆在建筑物或者制品表面起保護(hù)和裝飾作用的一類(lèi)膜材料。涂料種類(lèi)繁多、適應(yīng)性強(qiáng)、使用方便、成本低廉，具有防腐、絕緣、導(dǎo)電、防火以及美觀等重要作用，廣泛應(yīng)用于各種金屬、木材、水泥、磚石、皮革、織物、塑料、橡膠、玻璃及紙張表面，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中占有重要地位。

目前，在建筑涂料的乳液及助劑中存在的游離單體，易產(chǎn)生大量揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)、甲醛、苯等有害性揮發(fā)物，這些揮發(fā)物不僅會(huì)污染環(huán)境，而且嚴(yán)重危害人體健康，容易引發(fā)慢性呼吸道疾病、白血病等，其中VOC和甲醛是危害最嚴(yán)重、最具代表性的有害氣體物質(zhì)。隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，各國(guó)環(huán)保法規(guī)對(duì)涂料體系中VOC和甲醛的含量進(jìn)行嚴(yán)格限制，我國(guó)也加強(qiáng)了相關(guān)政策的制定。我國(guó)GB 18582-2008中規(guī)定建筑內(nèi)墻涂料VOC含量小于120g/L，甲醛含量小于0.1g/L，外墻涂料VOC含量小于200g/L。隨著對(duì)涂料中VOC含量限制政策的陸續(xù)出臺(tái)，傳統(tǒng)溶劑型涂料因其VOC含量太大，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，生產(chǎn)能耗大，其市場(chǎng)份額正大幅度降低，具有低污染環(huán)保特性的高固化涂料、粉末涂料、水性涂料等綠色環(huán)保涂料在全球涂料市場(chǎng)成為持續(xù)熱點(diǎn)。

水性涂料是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ木G色環(huán)保涂料，它是指用水作溶劑或者作分散介質(zhì)的涂料。與粉末涂料和高固化涂料相比，水性涂料具有易凈化、低成本、低粘度、良好的涂布適應(yīng)性、無(wú)毒性、無(wú)刺激、不燃性等特點(diǎn)，已成為綠色環(huán)保涂料的主要發(fā)展方向。2010年，水性涂料的總產(chǎn)量約為416萬(wàn)噸左右，2012年，水性涂料建筑涂料已經(jīng)占整個(gè)涂料行業(yè)的38%。我國(guó)涂料行業(yè)"十二五"環(huán)保發(fā)展規(guī)劃中明確提出:全面推進(jìn)涂料水性化，高固體分醇酸涂料份額提高20%，大力發(fā)展無(wú)毒、低污染、高性能、節(jié)能與功能性涂料，同時(shí)單位能耗在2009年基礎(chǔ)上降低20%，重點(diǎn)發(fā)展涂料與無(wú)機(jī)顏料的循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目;

納米微孔活性硅具有高白度、高孔隙率、大比表面積，對(duì)甲醛具有強(qiáng)吸附能力;納米微孔活性硅載Ag-AgBr-TiO2復(fù)合光催化劑采用化學(xué)沉淀法制備，能夠在可見(jiàn)光照下將甲醛等室內(nèi)有害氣體高效降解為CO2和H2O，同時(shí)具有抑菌和抗菌的功能;采用有機(jī)硅表面改性劑對(duì)納米微孔活性硅吸附材料進(jìn)行表面化學(xué)包覆改性，將表面改性后的活性硅多孔吸附材料作為一種新型的涂料顏料。以改性后的活性硅替代70%以上鈦白粉，同時(shí)添加活性硅負(fù)載Ag-AgBr-TiO2復(fù)合催化劑，確定了一種新型高凈化甲醛、具有抗菌抑菌功能和調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度的功能涂料配方及其生產(chǎn)工藝。

利用納米微孔活性硅生產(chǎn)的高凈化甲醛涂料中不含揮發(fā)性有機(jī)物和重金屬類(lèi)有害物質(zhì)，各項(xiàng)性能均達(dá)到GB/T9756-2009《合成樹(shù)脂乳液內(nèi)墻涂料》的規(guī)定，對(duì)甲醛的凈化性能高達(dá)99%、甲醛凈化效果持久性高達(dá)90%以上，均超過(guò)JC/T 1074-2008《室內(nèi)空氣凈化功能涂覆材料凈化性能》規(guī)定的甲醛的凈化性能≥75%、甲醛凈化效果持久性≥60%的標(biāo)準(zhǔn)要求，該指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平

納米微孔活性硅在垃圾焚燒煙氣凈化中的應(yīng)用

納米微孔活性硅吸附材料具有容重小、空隙發(fā)達(dá)、比表面積大、表面活性基團(tuán)多等特性，對(duì)二惡英、SO2、H2S、HCl等氣體以及揮發(fā)性重金屬具有極強(qiáng)的吸附性能。

在垃圾焚燒電廠(chǎng)的工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明:在與活性炭相同噴入量的情況下，納米微孔活性硅吸附材料對(duì)二惡英的脫除效率達(dá)到99%以上，排放煙氣中二惡英的濃度低于0.1ng/Nm，符合EU2000/76/EC的排放標(biāo)準(zhǔn)，也遠(yuǎn)低于我國(guó)2014年7月1日起頒布實(shí)施的0.1 ng/Nm的排放標(biāo)準(zhǔn);同時(shí)煙氣中SO2、HCl等有害氣體的排放濃度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放濃度

利用納米微孔活性硅吸附材料作為煙氣凈化的反應(yīng)劑，在進(jìn)布袋除塵器的煙道以及布袋除塵器中反應(yīng)劑粉體與煙氣充分接觸，活性硅復(fù)合材料通過(guò)化學(xué)吸附和物理吸附的方式對(duì)煙氣中的二惡英、酸性氣體、揮發(fā)性重金屬等有害氣體進(jìn)行綜合凈化脫除;反應(yīng)后的粉體經(jīng)布袋除塵器收集、螯合處理后排出;凈化后的煙氣由排風(fēng)機(jī)經(jīng)煙囪排入大氣。同時(shí)，由于活性硅屬無(wú)機(jī)非金屬粉體材料，對(duì)濾袋具有保護(hù)作用，也便于布袋除塵飛灰的固化處理。

吸附二惡英性能

對(duì)活性硅及活性碳(垃圾焚燒電廠(chǎng)用)在不同時(shí)間段的吸附能力進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。當(dāng)吸附時(shí)間為10min時(shí)，活性硅對(duì)二惡英的吸附量略高于活性碳，隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，活性硅和活性碳的吸附量基本相當(dāng)。1g 活性硅 1h 吸附量為 0.3599 ng I-TEQ，表明活性硅材料在高溫?zé)煔鈯A帶流中對(duì)二惡英的吸附速率較快，且后期吸附能力基本等同于活性碳。由于活性硅屬于無(wú)機(jī)非金屬材料，不會(huì)對(duì)袋式除塵器產(chǎn)生燒袋或損傷，也不會(huì)對(duì)電除塵器構(gòu)成安全隱患，因此可作為煙氣噴射吸附凈化材料，與現(xiàn)有除塵設(shè)備結(jié)合使用，應(yīng)用于垃圾焚燒、生物質(zhì)燃燒、冶金等高溫?zé)煔舛河⒌拿摮齼艋?/p>

對(duì)其它有害氣體的吸附性能

活性硅對(duì)多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)氣體和酸性氣體，尤其是甲醛、甲苯等室內(nèi)有害氣體具有很強(qiáng)的吸附能力，且飽和時(shí)間較短，吸附速率快。與其它吸附材料相比，活性硅對(duì)甲醛的吸附速率與飽和吸附量高出幾十到幾百倍，且極少脫附

活性硅吸附材料飽和吸附量

活性硅顆粒內(nèi)部呈蜂窩狀、彎曲層片狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部微孔極其發(fā)達(dá)，孔徑0.1-0.5μm，對(duì)多種物質(zhì)具有極強(qiáng)的吸附能力，也為孔道中的反應(yīng)提供了場(chǎng)所

主要用途:

可與有機(jī)物反應(yīng)，作為有機(jī)硅高分子材料的原料

金屬硅通過(guò)提純制取多晶硅。

金屬表面處理。

替代納米碳粉或石墨，作為鋰電池負(fù)極材料，大幅度提高鋰電池容量

本書(shū)從表面活性劑結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系出發(fā)，系統(tǒng)論述了表面活性劑結(jié)構(gòu)對(duì)表面活性劑性能的影響和表面活性劑性能在納米技術(shù)中的應(yīng)用。其中包括:利用表面活性劑在溶液中形成膠團(tuán)的特性，作為超微反應(yīng)器合成和制備納米粉體;利用表面活性劑在界面的吸附性和反應(yīng)性，對(duì)納米粉體材料進(jìn)行表面修飾和改性;利用表面活性劑的偶聯(lián)作用和反應(yīng)性，制備納米復(fù)合材料;利用表面活性劑的定向排列形成的模板效應(yīng)，制備納米結(jié)構(gòu)材料和納米器件;高分子表面活性劑在制備特殊結(jié)構(gòu)納米材料中的應(yīng)用;特殊結(jié)構(gòu)表面活性劑制備納米脂質(zhì)體以及表面活性劑結(jié)構(gòu)與脂質(zhì)體性能之間的關(guān)系;LB膜的制備和所采用的表面活性劑類(lèi)型及相關(guān)功能配合物。本書(shū)作者從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，根據(jù)大量的研究結(jié)果分別對(duì)表面活性劑在納米技術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)行了分類(lèi)介紹。