二氧化钛在环保中的应用

二氧化钛在环保中的应用

作者陈浩单位071102 – 08 机电学院电子信息工程学号20101001194

摘要普通陶瓷经长期使用，表面残留的污物不易清洗，容易滋生病菌。抗菌陶瓷

产品的釉料中，添加有抗菌剂，经烧制后，釉面更加光洁平滑，达到抗菌灭菌的效果。其抗菌机理大体有三种：一是采用超洁技术，用银离子做抗菌剂，釉面与水接触后可析出银离子，直接进入细菌体内破坏细菌的生长；二是在产品的釉料中，加入纳米氧化钛形成光促媒层，氧化钛在光照条件下，具有亲水性，容易与水融合形成水膜钻到污垢下面，使污垢不易黏附在釉面上，光促媒同时还会吸收空气中的有害物质，净化空气；三是将纳米复合稀土抗菌材料加在釉料配方中。稀土元素可将水氧化成有强氧化能力的活性自由基和负氧离子，当细菌细胞膜发生作用时，可达到杀灭细菌的目的。

关键字：二氧化钛环保废水处理应用

引言二氧化钛，化学式为TiO2，俗称钛白粉，多用于光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌。二氧化钛的光催化作用被人们认识以来，已经越来越多的运用到环保建材当中。代表性的例子有环保抗菌玻璃和陶瓷，治理废水，填涂料等。

近年来，随着建材行业的发展，以健康、安全、环保为主要特征的绿色建材得到了开发和利用其中一类表面用TiO2处理，在光照条件下具有抗菌、防污、能分解有机物和有害气体的环保建材越来越被广泛应用。本文就TiO2的抗菌机理及在环保应用进行论述，旨在得到进一步认识和推广。

（一）环保抗菌玻璃和陶瓷

抗菌环保的玻璃和陶瓷

用TiO2处理后的建筑玻璃，不仅具有普通玻璃所具备的功能，而且在紫外线照射下，TiO2的光催化反应能将许多有害物质及污染物分解，从而实现玻璃表面的自洁。

在二元协同理论的指导下，应用特种纳米技术、生产出具有极高光催化活性和直亲水性且性能稳定的自洁涂层材料——纳米TiO2乳液。经常温常压下，直接在玻璃表面喷涂的加工工艺，在玻璃表面形成了超双亲的薄膜，该薄膜在纳米区域形成超亲水性和超亲油性两相共存的纳米界面结构，从而使基材表面具有超双亲性，即在材料表面，水和油（以正十六烷为标准）的接触角均趋于零，因此，水滴和油滴可以在其表面完全铺展，粘附于基层表面的灰尘等污染物可被水或其他溶剂冲洗干净，在到高效自洁和光催化效果。

纳米TiO2自洁玻璃采用了特殊的溶胶之后，溶液具有很高的透明度。这种溶液涂在玻璃表面之后，玻璃具有很高的透光率，并且有2%左右的增透效果，在视觉上同没有涂层的玻璃比较，表面没有任何区别，有效克服了困扰国内外科学家的透光率降低和光干涉造成的彩虹现象。且工艺简单，只需在清洗干净的玻璃表面应用普通的喷涂设备，均匀喷涂即可，应该具有广阔的发展前景。

在陶瓷成品的釉面引入TiO2在光线的照射下产生氧化能力极强的基团，可以杀死釉面的粘附细菌，如大肠杆菌、葡萄球菌、绿脓杆菌等，从而赋予陶瓷制品抗菌功能，因此，把TiO2引入各种陶瓷制品内，如各种陶瓷内外墙砖、陶瓷卫生洁具、浴具，对人们的健康具有十分重要的意义。

普通陶瓷经长期使用，表面残留的污物不易清洗，容易滋生病菌。抗菌陶瓷产品的釉料中，添加有抗菌剂，经烧制后，釉面更加光洁平滑，达到抗菌灭菌的效果。其抗菌机理大体有三种：一是采用超洁技术，用银离子做抗菌剂，釉面与水接触后可析出银离子，直接进入细菌体内破坏细菌的生长；二是在产品的釉料中，加入纳米氧化钛形成光促媒层，氧化钛在光照条件下，具有亲水性，容易与水融合形成水膜钻到污垢下面，使污垢不易黏附在釉面上，光促媒同时还会吸收空气中的有害物质，净化空气；三是将纳米复合稀土抗菌材料加在釉料配方中。稀土元素可将水氧化成有强氧化能力的活性自由基和负氧离子，当细菌细胞膜发生作用时，可达到杀灭细菌的目的。

抗菌陶瓷发展的趋势看好，但由于目前尚无国家标准和行业标准，消费者也就没有权威的实效判别依据。因此，业内人士建议有关部门尽快制订相应的检测标准，以利抗菌陶瓷的健康发展。

（二）纳米二氧化钛在造纸工业中的应用

抗菌功能纸

一般常用的杀菌剂银、铜等能使细菌细胞失去活性，但细菌杀死后，尸体释放出内毒素等有害的组分。纳米二氧化钛不仅能影响细菌繁殖力，而且能破坏细菌的细胞膜结构，达到彻底降解细菌，防止内毒素引起二次污染。纳米二氧化钛属于非溶出型材料，在降解有机污染物和杀灭细菌的同时，自身不分解、不溶出，光催化作用持久，并具有持久的杀菌、降解污染物效果。另外，纳米二氧化钛还能使癌细胞失活，为治疗恶性肿瘤提供了一条途径[1 。将纳米。TiO 混入浆料或涂料即可生产纳米抗菌纸，主要用于物理抗菌复合纤维无纺布、生活用纸、医疗和食品包装纸等。陈慧文等用纳米TiO 粉体生产光触媒

抗菌纸，具有良好的抗菌性能。

抗静电、耐磨功能纸

高精密仪表电器、高表面光洁度的不锈钢材料及各种合金材料等对包装衬纸有较高的要求，不仅要求具有防水、防油、防锈性能，而且要求具有强度高、耐磨擦、抗静电、抗老化的特点。将纳米二氧化钛粉体以0．1 ～0．3 的量掺入浆中，制作的特种纸即具有优良的耐磨、抗水、耐腐蚀作用和良好的静电屏蔽作用，大大降低静电效应，从而大幅提高了包装产品的安全系数。

（三）二氧化钛在填涂料及处理废水的应用

填料

超细颗粒的纳米TiO 具有表面积大、表面活性高、强度和硬度大以及白度高和光学性能好等优点。其粒度细小均匀，对纸机磨损小，具有如高蔽光性、高强度、高白度等许多优点，能使用更多的填料而降低纸品成本，所抄的纸张更均匀、平整，吸油值高，使彩色纸的颜色牢固性得到提高。其作为纸张填料，主要用在高级纸张和薄型纸张中。将纳米TiO 、铬黄、氧化铁红等添加到化学纤维中，可以制成耐光的亚光高白纸，以及色彩鲜艳的有色纸，并且纳米二氧化钛的制备及其在造纸工业中的应用可以达到抗紫外线的效果。

涂料

纳米TiO 是一种重要的无机化工原料，具有无毒无害、着色力强、遮盖力高、耐候性好等诸多优良特性，在涂料工业的各个领域得到了广泛的应用。将其加入到纸张涂料中，能提高纸张涂层的耐老化性，并有效保持纸层结构，减缓纸张因光照老化的速度。但要注意的是，要获得最佳的紫外线屏蔽效果，纳米粒子的粒径有一定的范围，并不是越小越好，例

如根据拉诺克、米顿和韦伯公式，锐钛型TiO 在粒径为7O～180nm时才对紫外线有最好的散射能力。已有企业将纳米Ti0 等制成调色剂，在浆内或涂料中使用，不但能提高白度，而且使染色更容易，色彩更鲜艳，提高了有机颜料的耐热性和氧化性能，使纸张颜色更稳定而不易返黄。

处理废水

造纸废水污染大，处理难，是目前江河的主要污染源之一。传统的造纸废水处理方法主要