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抗菌衛士——納米二氧化鈦 |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2014-07-14 16:10:29 瀏覽次數: |
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納米二氧化鈦涂料應用
(中國粉體技術網/遠志)當前,納米TiO2以其優異的抗菌性能成為開發研究的熱點之一。納米TiO2廣泛應用于抗菌水處理裝置、食品包裝、衛生日用品(抗菌地磚、抗菌陶瓷衛生設施等)、化妝品、紡織品、抗菌性餐具和切菜板、抗菌地毯、新房裝修及新家具除有害氣體以及建筑用抗菌砂漿、抗菌涂料和抗菌不銹鋼板、鋁板等制作的電冰箱、醫用敷料及醫用設備等耐用的消費品。
1抗菌塑料
納米TiO2粉末與樹脂高分子材料摻混可以制備成抗菌塑料。經表面包覆處理過的納米銳鈦礦相TiO2抗菌塑料具有長效廣譜的抗菌性能。摻雜銀離子的納米二氧化鈦與聚乙烯母粒摻混制備的抗菌塑料,吹制成薄膜用于牛奶包裝,能起到殺菌保鮮作用,在冷藏條件下,可保存10d。
2抗菌涂料
利用二氧化鈦的光催化性和超親水性,將納米TiO2摻入建筑涂料中,可以提高涂料的防水性,防玷污性。納米二氧化鈦粉體對紫外線有很好的屏蔽能力,故納米二氧化鈦改性涂料的耐候性增強。有關專家認為,采用新技術研制出的納米 TiO2改性涂料與傳統涂料相比,對人體,環境無任何傷害。
將納米TiO2粉末添于苯丙配液中可制備成抗菌涂料,是值得大力推廣的一種綠色環保材料。納米TiO2抗菌涂料,殺菌作用徹底持久,而且在室內自然光、日光燈甚至黑暗處微光條件下,也能起到較強的殺菌效果,對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢的殺菌率均可達到90%以上。
3抗菌陶瓷
在20世紀80年代末,美國、日本等工業發達國家在醫院、餐廳、高級住宅等地率先使用了抗菌衛生陶瓷。他是在已制好的陶瓷成品上涂上一層納米無機分子薄膜(二氧化鈦薄膜),在經過低溫燒結,在光照下就可實現光催化抗菌、一直陶瓷表面細菌的繁殖。若要實現在微光下殺菌的作用,金額在二氧化鈦漿料中添加銀、銅離子化合物。
涂覆有TiO2納米膜的抗菌瓷磚和衛生陶瓷在日本已進行了工業化生產。主要用于醫院、食品加工等場所,但抗菌效果受到了光源條件的限制。為了充分利用室內的太陽光和弱光,人們又積極開發了新型的抗菌陶瓷。
4抗菌不銹鋼
納米TiO2薄膜涂覆于不銹鋼表面可制備成具有殺菌性能的不銹鋼,在食品工業、醫療衛生乃至一般家庭都有廣泛的應用前景。有研究者制備了涂覆有Ag+/TiO2薄膜的抗菌不銹鋼,與普通不銹鋼相比,其材料性能基本相同,抗菌性能隨著膜層中含銀量的增加而提高。當含銀量大于2%時,不銹鋼的抗菌率可達到90%以上。
5新型抗菌熒光燈
日立制作新開發了具有抗菌作用的新型熒光燈,并于1997年商品化。這種燈壽命長,節省能量,應用前景廣闊。該燈表面涂上了光催化殺菌劑TiO2,能分解燈表面的油漬、空氣中的菌類異臭等。
6水處理
污水處理要把水中的有害物質、懸浮物、泥沙、細菌、病毒、異味、色素等污染物從水中去除。傳統水處理方法占地大,投資高,耗電大,效率低,運行費用高,并且還有二次污染,所以污水處理問題一直得不到理想解決,納米科技的發展和應用解決了這一難題。
納米二氧化鈦催化可直接利用太陽光、紫外光、徹底分解有機或無機的有毒污染物,通過納米粒子的光催化作用,可以完全礦化、氧化成無害的CO2,H2O無二次污染,經對造紙廠、印刷廠、酒精廠、化工廠、食品廠、生物制藥廠、農藥廠等污水的降解處理結果顯示,60分鐘COD的降解率達90%以上,完全可以達到COD低于100以下的國家污水排放標準。
納米技術對氮氧化合物的降解和污水中有機物的降解都已顯示出巨大的威力,甚至是其他傳統技術難以替代的,納米二氧化鈦對污水處理無殘留,殺菌面廣,效力強,無腐蝕,無刺激,無毒,不受有機污物,水質硬軟,PH、溫度等影響,而且是長效的。
美國得克薩斯大學研究人員利用TiO2和太陽光進行滅菌。他們將大腸桿菌和TiO2混合液在大于380nm的光線照射下,發現大腸桿菌以一級反應動力學方程被迅速殺死。這種技術有可能成為目前用氯化方法水處理的代用技術。
7氣體凈化
環境有害氣體可分為室內有害氣體和大氣污染氣體。室內有害氣體主要有裝飾材料等放出的甲醛及生活環境中產生的甲硫醇、硫化氫及氨氣等。納米二氧化鈦通過光催化作用可將吸附于其表面的這些物質分解氧化,從而使空氣中這些物質的濃度降低,減輕或消除環境不適感。
8有機廢水的處理
納米TiO2復合材料對有機廢水的處理,效果十分理想。以TiO2為光催化劑,在光照的條件下,可使水中的烴類、鹵代物、羧酸等發生氧化-還原反應,并逐步降解,最終完全氧化為環境友好的CO2和H2O等無害物質。杭州萬景新材料有限公司采用新型納米二氧化鈦載銀復合催化劑,對印染和精煉廢水生化處理后的出水進行深度處理,光照120min后,印染和精煉廢水的COD去除率分別為75.3%和83.4%。經研究表明,在太陽光照射下用多孔納米TiO2薄膜處理水溶液中的敵敵畏有很好的效果。
9處理無機污水
除有機物外,許多無機物在TiO2表面也具有光學活性,例如無機污水中的Cr6+接觸到TiO2催化劑表面時,能夠捕獲表面的光生電子而發生還原反應,使高價有毒的Cr6+降解為毒性較低或無毒的Cr3+,從而起到凈化污水的作用;一些重金屬離子如Pt4+,Hg2+,Au3+等,在催化劑表面也能夠捕獲電子而發生還原沉淀反應,可回收污水的無機重金屬離子。
隨著科學水平的飛速發展和人們生活水平的提高,人們衛生的要求越來越高,納米二氧化鈦這一優良的光催化劑在消毒殺菌方面更是有著有人的應用前景,它將適用于各種要求抗菌、防污的場合。
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