户外大型水泥混凝土护栏降解氮氧化物技术和性能研究

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发布时间：2021-09-16

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户外大型水泥混凝土护栏降解氮氧化物技术和性能研究
杨政徐子芳邹小童
(安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南232001)
摘要为净化汽车尾气排放的氮氧化物(N )，采用液态喷涂的负载方法，使城市混凝土护栏具有光催化降解N 的环保特性。本实验就
如何使护栏表面的光催化材料在雨水冲刷等表面磨损作用下保持长期的稳定性和有效性提出可行性改进措施，并且进一步优化了光催化料浆配比
方案。结果表明，表面活性剂十二烷基苯磺酸钠掺量为sT(由H2sO4酸化处理过的Ti02)质量的3．5％，ST浆液质量浓度为2．0g／L，渗透剂(硅烷
偶联剂KH550)最佳掺量为光催化料浆体积的2％，在小于等于1．5 mm的磨损范围内，ST光催化材料均表现了良好的净化效果。
关键词纳米TiO2 光催化活性水泥混凝土 N 净化
中图分类号：TQ426；X701 文献标识码：A 文章编号：1000-8098(2013)04--0018--03
Study on the Decontamination of Nitrogen Oxides by the outside Cement Concrete Barrier
Yang Zheng Xu Zifang’ Zou Xiaotong
(School ofMaterial Science and Engineering，Anhui university of Science and Technology,Huainan，Anhui 232001)
Abstract In order to purify NOx produced by auto exhaust，studies had utilized diferent spray—finishing technology to make the urban concrete
barrier have the function ofpurification N ．This paper have showed the improvements ofhow to make the photocatalytic materials on barrier surface
maintain long·term stability and the efectiveness，and further optimize the ratio ofphotocatalytic slurry．The results show that the content ofsurfactant
sodium dodecylbenzenesulfonate is 3．5％ of that of ST(TiO2 moidified by H2so,)，actual concentration of the ST slurry is 2．0 g／L，the best content of
the penetrant(silane coupling agent~-i550)is 2％ of the photocatalytic slurry,within the wear range of less than 1．5 mm，ST photocatalytic materials
show good purification efect．
Key words nano—TiO2 photocatalytic activity cement concrete NO purification
城市汽车尾气排放造成的环境污染问题日益加
剧，如何更有效地净化汽车排放污染物(主要为氮氧
化物NO )已成为国内外研究热点。纳米二氧化钛
(TiO，)作为一种新型环境友好材料，以其独特的光
催化活性、氧化分解性和价廉无毒等优良性能[1 被
广泛应用到污水处理、抗菌消毒和空气净化等方面
[2-4]
。在城市道路两旁的水泥混凝土护栏表面负载纳
米TiO，，将其优良的光催化降解性能和基体材料表面
粗糙多孔的特点相结合[5】，实现汽车尾气的“二次净
化”，进一步降低N0 含量，成为目前大气污染治理的
新途径和新方法。目前国内关于以建筑材料为基体
负载纳米TiO 光催化降解NOx(多以NO：为研究对象)
的研究尚处于实验室中试阶段 ]，纳米TiO：光催化
或能量转换效率普遍偏低，特别是与建筑材料的结
合，在表面磨损和雨水冲刷等复杂环境因素影响下，
使纳米Ti0，光催化活性受到严重限制】。
本实验就如何使护栏表面的光催化材料在表面
磨损作用下保持长期的稳定性和有效性提出了可行
收稿日期：2O1 3．05．26
基金项目：国家自然科学基金(51175004)；2012年安徽高校省级自
然科学重点研究项目(KJ2012A078)。
‘通讯作者，Tel：1 8855406089；E-mail：zhfxu@aust．edu．ca。
． 18．
性改进措施：对纳米TiO 进行酸化处理，优化光催化
料浆的配比方案，净化效果良好。同时就基体表面磨
损对光催化效果的影响进行了模拟试验和机理分析。
1 实验部分
1．1 原料试验用纳米TiO 主要成分为锐钛矿型二
氧化钛基复合物，有效成分含量大于等于98．7％。水
泥混凝土基材强度等级为C40，负载量为9~1O eCm2。
1．2 纳米TiO，的强酸化处理室温下将纳米TiO，
浸渍于1．5 mol／L H2SO4溶液中，持续12h后，80℃
烘干，再经300℃恒温烧结1 h，自然冷却后形成粉
末状SO4 一／TiO 强酸光催化剂(简称ST，粒径范围
o．5～l lam)。通过强酸化处理，SOft-以螯合双配位形
式结合于TiO，表面，形成特殊的酸结构中心。这种
特殊的表面酸结构抑制光生电子与空穴的复合，有效
提高了反应效率。
1_3 光催化料浆的配制称取一定质量ST粉末和
其质量5．0％的十二烷基苯磺酸钠倒入盛水烧杯中，
利用超声波清洗器持续10 min分散该混合液，向烧
杯中加入混合液体积2．0％的硅烷偶联剂KH550，最
后将烧杯放在磁力搅拌器上低速(300 r／min)、恒温
(50℃)搅拌2 h，使粉末颗粒进一步碎解、悬浮，保证