光触媒TiO2玻璃纤维布的自清洁性能研究

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滤布是袋式除尘器的关键部位,其对高温烟气的除尘效果影响极大,但是滤布在使用过程中由于受到高温含尘烟气的持续冲击,以及多变的外部环境影响,所以就需要其具有抗静电、耐高温、耐腐蚀和高强力等优异的性能。而普通的玻璃纤维布具有良好的防腐蚀性、耐热性、尺寸稳定性以及高强力,尤其是它价格低廉的特点,在滤布的基础上加入玻璃纤维布是极佳的选择。此外,由于高温含尘烟气在通过滤布时杂质会附着甚至渗入滤布内部,从而导致滤布失去原有性能,而频繁的清理或替换滤布不仅耗费人工成本还会影响工厂的正常运转,因此赋予纺织滤布自清洁性能具有重要的意义。
  目前常用的处理方法是为滤布表面覆上一层聚四氟乙烯薄膜,但是其并不具有自清洁性能,且价格较高。针对上述问题,本课题研究通过后整理的方式,将纳米TiO2颗粒负载于玻璃纤维布表面,形成一层具有防紫外线和抗静电等性能的纳米涂层,并赋予玻璃纤维布光催化自清洁性能。但是由于玻璃纤维布表面具有惰性,传统的后整理方法难以将纳米TiO2颗粒有效地负载于玻璃纤维布表面,所以本课题选用超声波处理的方式,利用其“空化效应”使得纳米TiO2颗粒负载于玻璃纤维布表面甚至渗入内部。其次通过偶联改性以及UV固化的方式来提高纳米TiO2颗粒在玻璃纤维布上的有效负载率和结合牢度,并通过耐水洗测试,模拟烟气气流和湿气对玻璃纤维滤布的冲击,以检验纳米TiO2颗粒和玻璃纤维布之间的结合牢度。此外,由于目前国内外没有统一的自清洁检验标准,所以本课题建立了一套新型自清洁评价方法对试样的光催化自清洁效果进行验证。实验结论如下:
  (1)本课题提出了两种新型的光催化自清洁性能评价方法:紫外氧化测试笔法和Atmotube空气质量检测法,成功验证了超声波处理的方式可以将纳米TiO 2颗粒负载于玻璃纤维布表面,形成一层纳米涂层,并使得玻璃纤维布具有了光催化自清洁性能。同时以甲基橙法作为检验标准,进一步验证了玻璃纤维布具有的自清洁性能,从而证明本课题提出的两种新型评价方法可以用于验证光触媒TiO2纺织品的光催化自清洁性能。
  (2)针对滤布在实际使用过程中可能遇到的不利因素,本课题对负载纳米TiO2颗粒的玻璃纤维布进行了抗湿等级、透气性、紫外防护性能、抗静电性能和耐水洗时间的测试。实验结果表明不同工艺条件下整理出的玻璃纤维布透气性并未产生明显的变化,但是抗湿等级、紫外防护性能和抗静电性能均有不同程度的提升。此外耐洗时间测试结果并不理想,表明只通过超声波处理的方式,纳米TiO2颗粒与玻璃纤维布之间的结合牢度较差。
  (3)对纳米TiO2溶胶偶联改性和玻璃纤维布UV固化后,整理出来的玻璃纤维布耐水洗时间得到了提升,表明纳米TiO 2颗粒与玻璃纤维布之间的结合牢度增强。且偶联改性后玻璃纤维布紫外防护性能又有进一步提升,同时由于纳米TiO2颗粒在玻璃纤维布表面附着率提升,其光催化自清洁性能也相应提高。
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