新型光触媒环保抑尘剂的设计研究

王斌凯

【摘要】通过新一代光触媒与抑尘剂的结合，研制光触媒节能环保复合型抑尘剂材料。新型光触媒环保抑尘剂不仅具有传统抑尘剂的水溶性、吸湿性、固尘性等性质，还具有胶体保护作用、成膜性、粘结性、吸湿性、增容或凝聚特性，和光触媒杀菌抑菌、分解有害气体的特性。通过特性互补的优势，能从不同层面降低空气污染物含量，有效控制空气中PM2.5、PM10、NOx等物质含量。与社会上已有的抑尘剂生产技术，新型光触媒环保抑尘剂设备要求程度低、制备操作简便、成本低、效果持续性长，能够减少财政支出，并大幅度节约水资源的使用，提高太阳光利用率，有显著的节能减排的效果。

【关键词】抑尘剂；光触媒；节能减排；太阳光利用率

一、研究背景

环境问题越来越引起人们的关注，许多国家在抑尘剂方面做了大量工作。如美国、俄罗斯、日本、德国等发表了大量的专题报道，在一些国家和地区已形成良好的市场供求关系，并取得优良经济效益和环境效益。目前国内外所应用的抑尘剂可分为凝聚型抑尘剂、湿润型抑尘剂、粘结型抑尘剂、复合型抑尘剂及其他类型抑尘剂这五大类。

二、研究意义

利用光触媒材料的产品特性，与现有抑尘剂的有机结合，合成一种具有新功能的光触媒环保抑尘剂，可以弥补市面上普遍抑尘剂功能不齐全的缺点，有效降低空气中有毒有害物质的含量并抑制扬尘。根据原材料制备条件简便、设备要求不高、成本低的特性来制备，通过光触媒环保抑尘剂与水的混合，大幅提高抑尘效果的持续时间，减少洒水次数以节约水资源，并且能够减少雇佣人员数量和汽车耗油量，达到降低财政支出，缓解空气质量问题的效果。

三、制备流程

新型光触媒环保抑尘剂主要通过常温络合——控制水解法制备。过程中通过离子掺杂，使光触媒的吸收光波段向可见光区域移动，有机酸溶解，经热处理回流提取光触媒。最终产品可以使光触媒吸收可见光波段，实现提高太阳光的利用率，大大加快光催化速率。

四、功效及所具性能

（一）功能原理

1.路面抑尘

光触媒节能环保抑尘剂具有较好的吸湿性，所以能够较少水分的蒸发，能使粉尘颗粒湿润，粘结成块，在路面形成一层抑尘膜，当太阳光照射还可产生氧化性气体，杀死抑制路面的致病菌，并分解汽车产生的尾气。

2.煤矿抑尘

光触媒节能环保抑尘剂，能够吸收空气中的水分，使煤尘凝结成块，减少煤尘被吸入，光触媒成分经光照，分解出的强氧化性气体可使空气中C含量降低，保护工作人员身体健康。

3.建筑工地抑尘

光触媒节能环保抑尘剂，通过自有特性，能在地表面迅速成膜，并无毒无害，成本低廉，抑尘效果显著，阳光照射其表面后所分解的氧化性物质，可将施工过程中的甲醛、放射性气体、重金属、苯等物质氧化分解，减少气体对人体的损害。

（二）性能分析

1.透明且附着力强

乳液粒度小、分散性好、稳定性高，并且可以喷涂于玻璃、瓷砖等表面。喷涂后会形成硬度相当，无色透明的膜层，且并不会影响基材外观，除非用金屬等器物强制破坏，否则不会脱膜，在无形之中提供强有力的环境保护作用。

2.超防污性能

光触媒具有很好的杀菌、除臭、净化空气、超亲水性，防污、防紫外线等功能。与人工清洗的效果来比，人工清洗重复着从干净到污染的过程，而自洁性产品的效果是一直保持其环保状态。

3.超亲水性

物体表面与水珠的接触角为零度，不会凝聚成水滴，进而薄薄地扩散开，形成薄薄的膜状。通过地心作用带着灰尘下落，且不产生静电，不易灰尘附着。通过这两种现象，物体表面的污垢会被清洗得一干二净。

4.防静电性

对玻璃进行喷涂光触媒后会对玻璃本身的电子进行破坏，产生与自然环境相同的电子即：“+”或“-”，从而形成同性相斥的原理，不易产生静电，有效减少了空气灰尘的吸附。

五、社会经济效益

（一）社会效益

近年来，我国部分城市大气问题日益显著，严重污染现象经常发生，对人民的健康、生活影响巨大。研究表明，扬尘是导致空气污染严重的原因之一。城市道路因车辆通过造成扬尘问题，愈来愈受到重视，传统洒水抑尘的固尘方法，造成水资源的严重浪费；目前市面上销售的抑尘剂仅通过保持水分、利用静电力吸附、形成粘结性薄膜的方式进行抑尘，减少空中尘土含量，但无法做到消除空气中的有害物质和气体。而光触媒所具有的杀菌抑菌、减少有害气体含量的性质可以弥补这一缺陷，从多方面防治空气污染，解决空气质量问题。

新代光触媒节能环保抑尘剂，利用了抑尘剂所具有的水溶性高分析化合物性质，具有胶体保护作用、成膜性、粘结性、吸湿性、增容或凝聚作用，和光触媒的杀菌抑菌作用、有害气体分解作用的优势，在不同方面降低空气污染物含量，做到特性互补，能够提高抑尘效率减少洒水量和洒水频次，对防治大气污染、节约用水有重要意义。

（二）经济效益

以保定市为例，需要洒水的城市路网约为200km，道路宽度约15 m，每4天洒一次水，洒水量为2～3L/m2，传统抑尘剂浓度为1%，考虑取水油耗等因素，具体成本分析见表1。运用新型抑尘剂后，抑尘剂浓度降低，喷洒量为1～1.5L/m2，而且洒水周期大幅度延长，抑尘剂有效期可达9～15天，以9天为例，进行经济分析，具体成本见表2。

通过两表的成本分析对比可以看出，新型抑尘剂能每年有效节50%（约3万吨）水资源，每年节约经济成本约195.8万元。新型光触媒环保抑尘剂不但可以有效地抑制道路扬尘，维持抑尘效果时间，还能够节约大量的水资源以及人力物力成本，缓解财政支出。

六、总结

随着化学工业的发展，在新的环保形势下，我们可以看出多功能复合抑尘剂和专用型抑尘剂已经成为目前研究的主要方向。将现有的光触媒材料技术与抑尘剂材料结合成新型的节能环保型抑尘剂，能有效降低空气中有毒有害物质含量，保护人们身体健康，大幅度节约市政、矿场、道路运输等抑尘项目的用水量，节约水资源，降低材料成本，适应社会发展潮流，响应国家节能减排政策号召。

参考文献

[1]张甜甜，王钊.化学抑尘剂的应用研究进展[J].陇东学院学报，2016，27（05）：55～58.

[2]王益民，孟丽聪，郑燕飞，李星宇.抑尘剂的应用与研究进展[J].山东化工，2016，45（12）：40～42.