中文摘要 中文摘要 本論文詳細(xì)討論了光觸媒在超聲波作用下嵌入織物的機(jī)理，并對比了電導(dǎo)率法測定結(jié)果與抗 菌試驗(yàn)結(jié)果，對光觸媒材料及其整理制品的抗菌性能進(jìn)行了分析評價(jià)。研究表明：超聲波技術(shù)在 縱物后整理上具有一定的使用價(jià)值。 本課題旨在解決光觸媒織物加工過程中存在著若干技術(shù)問題，比如，光觸媒在織物上的分布 狀態(tài)、催化活性及錨固等問題。為此，首先篩選了性能優(yōu)良的光觸媒抗菌材料，對其進(jìn)行超聲波 分散；利用電導(dǎo)率法研究了光觸媒對含氯代甲烷溶液的脫氯作用；采用抑菌圈法和最小抑菌濃度 法測試和表征了光觸媒的抗菌性能，并確定了光觸媒溶液的最佳抗卣濃度；在不影響棉織物外觀 手感的前提f ，采用超聲波整理技術(shù)探索了光觸媒抗菌織物的整理工藝，并測定了其抗菌效果 對比電導(dǎo)率和抑菌率試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)電導(dǎo)率法能簡便快捷的探索出超聲波抗菌整理最佳工藝條件。 研究發(fā)現(xiàn)： ( 1 ) 電導(dǎo)率法研究光觸媒對氯代甲烷的脫氯作用，光觸媒溶液光催化活性最大時(shí)，存在一個(gè) 最佳濃度，濃度范圍為o 4 1 。 ( 2 ) 對比測定的超聲波整理織物的l b 導(dǎo)法變化值與織物的抗菌率，兩者對評價(jià)光觸媒產(chǎn)品的 光催化抗蒲性能結(jié)論一致，所以表明用電導(dǎo)法為研究光觸媒光催化抗菌活性提供了一條新的途徑。 ( 3 ) 超聲波后整理工藝存在最佳時(shí)間和頻率點(diǎn)，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證：在4 0 k i i z 超聲波作用f ，處理 7 m i n 左右的織物整理浴的電導(dǎo)率變化最為明顯。 ( 4 ) 按照國家測試標(biāo)準(zhǔn)，光觸媒織物的抗菌率能達(dá)到9 9 以上，洗滌5 0 次后抗菌率仍能 保持在9 0 以上，織物抗菌耐久性優(yōu)良。 關(guān)鍵詞：光觸媒棉織物超聲波抗菌性能電導(dǎo)率法 壘幽 a b s t r a c t l 嘶讎曲呻曲岫帽出b 斟i s h 卿u s e d f 啊k i n d s o f f t e k l a i n c h 舔抽呻呻瞳i o n 蜊m g e e e a t m e m m d mh 洲胂冒，t h a ti sl e s ss t u d yo f u l t r a s o n i c 砌i l o l o 幫a n d 曲m 毗a i y t i c 協(xié)湘刊岫岫t 嘲i l 岱血l i 幽j 萼i n 讎 m 蛔c d 缸黼o f t l t 螄哪p o i 吣o f 慨t w o 剛l o 豳a n d 讎蛐日o f t e a k s , 讎p h 觸蜘呻 刪i n t o t h e 酬州h 他r c s u l t s 血o w e d t h a t 缸刪婦i r m m i 嘲州刪嘶口i a l 州啡s o 衄 t w o 曲吶慨b r m d 氆p 虹 i n 曲扭m 妞叫i 雌m e d 州姍o f p h 晡嘲咖坤岫蜘i k 柚d 霄曲瑚蛐j c o d n d i l i o n 惴d i s c u s s e d i n 出蜥l c o n u mt ot h er e s u l t sc o n c l u d e d 知吼a n t i b a c m j a l “p e r i l n 峨q 眥i i l c 蹦哆抽州鼬刪啪b 。蒯t(yī) o 蛐岫刪 叫岫艇缸硼棚_ 曲鰣啪a b i l i t y o f f a b d c 血蝴b yp i ”協(xié)衄b 虹 m 塒t c c h n i c mm 岫si n 讎a p p l i c a 乜mo fn m o - l l l o l o , ：m l 坤曲訓(xùn)t ob es c t f l c di nm b 伊p i n c h 越t h e 施弘商略疵l i 越呻a f 鼬眩嘲舡d y 鴟p b m 由眥刪v i 咿o f 螄略知塒剛a a d j m m 曲啦哪i 舶m e t h o d s 伽t h e f a k i 匹 t h e f o l l o w i n g 位m a i nr e s e a “h c o m e m s o f t h e 酬m f 呻p h 0 恤出呻樅f o r a p p l i c a t i o n 刎l 。 w 訛f o u n do u ti nm a r k 鈍a n dm e nd i s p e n e df o ra 鐘刪nt h 圮b yu l t r a s o n i cw a v et oo b t a i ns t a b l ea 叩酋砸- 咖腳 s o l u t i o mb a s e d c o n 出i c i i v i t y m a t 艇站哪to fs o l u t i o nd u et op u m o - o x i d e dc h l m o m c t h a n cb yp h o m c a u d y s u 0t k p u m o c a m l y a ca n t i b a c t e r i a la b i l i t , w mt e s t e d 越i dd 組晴嘶耐羽蚵n d u d i v i ym m h o d s - i t 翻l 面一。哦o p a m u m 嗽攝血撕m 耀霉i 喊p t 叫 o 扭炒啦跚蛞衄p r o m i s e 1 1 1 0d 融o nt m u a y 群刪b l m 鯽坤1 0 t 出母弛懈 s u c s s f i d l ya u c h o m di a t of a b r i c sb yu l m m o u i cs l i p s m e a mq 卜p 蒯 s m p 塒i c c c c c u sm m m s , g r a m - m g a f i v e e s c h e d d 血啦- df u a g ma 鼬a l b i c m sw 腫u s e d 磚曲舶靖怫h d 耐 t h e 硼慟嘲劬ip m p m j 簋o f m m o m m 玎叫啦i i 坤懈s t u d i e da a df o u n do u t t h eo p a m m 珈州材刪b y 位m e t h o d so f m i n i m a l m m m l 0 i y 讎蛐昀t i o m c ) m d m i n i m a l b a 嘶喇d mc o n c m t r a t i o n o m c x c o n u a s t 曲皓刪b o f n d 刪v i l y 翻非f i i n 扭 m a to f 鋤鼬啦咖# i t w 鸛蛐n 塒h o d t o w o r k o u t b e s t u h 嗤疆i i c 血j s 垴唣c o n d i t i o n i t c o | u d e d t h a t i n 恤 伊p ( 1 ) a c c o r d i n gt op h c t o - o x i d e dd d o r m n e d m 地b yp h 咖嘲岫l h co p 婦叫c o - - o n 瑚眵o f p h 呻嘲衄孵 s o l u t i o n 哪f r o m 0 4 t o1 w k n 量h a d h 蛐曲。毛l 硝如l y t i ca n t i b a c t e d ma c t i 哪 ( 2 ) b o t hc o n d u c a v u yl a c m e m e m tm z da n u b a c m i a l “弭抽鼬t o 缸c o o l u s i o n s s oi t g 薩剛 t h a t 蒯v 姆m e t h o dw m 翻胡- 塒蛐ta n d wa p p m 幽協(xié)r c s e m h 砷舶硝山l y t i ca m i b a c o n i a l 翟6 v j i yo f p i m 幻叫y 出m a t m b ( 3 ) t h eu i 峒岫如ca a d 舶q u e a e yh a db e s tc m d a t i a 也t k 缸薯0 e m 嘲o f 似i 刪v i t y 協(xié)坤“砒雌 f a b r 婦惴o b v i o u s i n 如es o l u t i o u a t 4 0 k z a n d 7 m i 幾 ( 4 ) a c o z d i n g t o g b t e s t z a g s m u d m 憾t h e 曲鰣日柚翻i 嘶o f 蛐曲m 9 h a d 8 0 0 d d u r a b i l i t ya a d b p t a b o v e 9 0 a l t e r w a s p s 5 0 t i m m 7 k e y w o r d s ：p h o t o c a t a l y t i c c o t t o nf a b r i c s a n t i b a c t e r i a | c o n d u c t i v i t yu i t r a n kw 玳 學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的學(xué)位論文系本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。文中 依法引用他人的成果，均已做出明確標(biāo)注或得到許可論文內(nèi)容未包含法律意義上 已屬于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他學(xué)位申請的論文或成 果。 本人如違反上述聲明，愿意承擔(dān)由此引發(fā)的一切責(zé)任和后果。 論文作者簽名- 緩名匕日期：矽年鈿伯 學(xué)位論文知識產(chǎn)權(quán)權(quán)屬聲明 本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下所完成的學(xué)位論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識產(chǎn)權(quán)歸屬學(xué)校。 學(xué)校享有以任何方式發(fā)表、復(fù)制、公開閱覽、借閱以及申請專利等權(quán)利本人離校 后發(fā)表或使用學(xué)位論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，署名單位仍然為 青島大學(xué) 本學(xué)位論文屬于： 保密口，在年解密后適用于本聲明 1 不保密可 論文作者簽名：薏拖，日期：沖年月蜩論文作者簽名：電群陟日期：沖年月蜩 鈉弛。囂陷醐。砷銣胭 諺 引言 引言 光觸媒是近十年來發(fā)展起來的，是國際新興的、本世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的環(huán)保高新抗菌 材料。它克服了天然動植物抗菌劑的使用壽命短、耐熱性較差的缺點(diǎn)，克服了有機(jī)抗 菌劑殺菌效果不持久、對人體有害的缺點(diǎn)，克服了一般無機(jī)抗菌劑相容性差和易變色 等缺點(diǎn)，具有光譜抗菌、高效持久、對人體無刺激，能使包括難生物降解化合物在內(nèi) 的大多數(shù)有機(jī)污染物，光催化降解為無毒的h 2 0 、c 0 2 特點(diǎn)，越來越受到人們的重視 目前，日本韓國光觸媒技術(shù)在紡織材料上的抗菌應(yīng)用在已成為研究熱點(diǎn)，且有成熟 的研究理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，有些產(chǎn)品并開始了商業(yè)應(yīng)用。而國內(nèi)光觸媒技術(shù)在紡織材料 上的應(yīng)用研究還不多，僅限在實(shí)驗(yàn)室研究，所以在國內(nèi)開展這一技術(shù)研究具有廣泛的 前景。 目前，對棉麻絲等天然纖維和成品織物使用的抗菌整理只能使用涂敷整理等后整 理工藝方法實(shí)現(xiàn)，此法中存在著牢度不高，生產(chǎn)工藝難以控制，添加化學(xué)試劑，環(huán)境 污染較大等缺點(diǎn)。而超聲波技術(shù)以其作用力強(qiáng)，作用面寬，對環(huán)境無污染的特點(diǎn)并 且在清洗、化學(xué)以及紡織染色和濕加工等方面已經(jīng)有著比較成熟的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)， 所以將超聲波技術(shù)用于加工光觸媒抗菌織物，是種新的技術(shù)嘗試，具有理論意義也 具有產(chǎn)業(yè)化前景 本論文從高效和環(huán)保意識出發(fā)，分析比較各種抗菌劑、抗菌整理技術(shù)，認(rèn)為光 觸媒和超聲整理技術(shù)具有較好的發(fā)展前景，探索簡便快捷高效抗菌織物的加工方法 和評價(jià)方法具有現(xiàn)實(shí)意義。 第一章文章綜述 第一章文章綜述 1 1 觸媒抗菌紡織品開發(fā)的目的和意義 紡織品的抗菌并不是指將織物表面的細(xì)菌全部殺死，而是將對人體有害的細(xì)菌消 滅，留下對人體有益的細(xì)菌，使人生活在一個(gè)更安全的環(huán)境中 健康的人體皮膚每平方厘米大約附著有1 0 0 l o o o 個(gè)細(xì)菌或真菌“1 ，人體每天產(chǎn)生 的脫皮、皮脂，流出的汗液為細(xì)菌提供了豐富的營養(yǎng)源，使之迅速繁殖。而紡織品又 有利于微生物附著、繁殖和寄生。有研究證明：纖維上細(xì)菌的數(shù)量依環(huán)境條件和纖 維品種不同。一般在1 0 3 l o ? 個(gè)平方厘米之間腳細(xì)菌的生長與繁殖需要有機(jī)營養(yǎng)物 質(zhì)，而光觸媒光催化產(chǎn)生的活性羥基能分解這些有機(jī)營養(yǎng)物，抑制細(xì)菌增強(qiáng)和發(fā)育， 也能消滅細(xì)菌的生命力，能攻擊細(xì)菌的外層細(xì)胞，穿透細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，降解由細(xì)菌釋放 出的有毒復(fù)合物，即去除內(nèi)毒素，排除二次污染。，既能分解有機(jī)營養(yǎng)物，也能細(xì)菌個(gè) 體從根本上清除，達(dá)到抗菌和殺菌的雙重目的，這與其它類無機(jī)抗菌機(jī)理有著本質(zhì)上 的不同，其它無機(jī)抗菌荊僅是實(shí)現(xiàn)抑制細(xì)菌的生長，沒有從根本上去除細(xì)菌尸體，可 能會帶來二次污染。 近年來，隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，各類納米抗菌紡織品已走進(jìn)了人們的生活。 并且許多產(chǎn)品也已通過中試，開始產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。國內(nèi)外關(guān)于抗菌產(chǎn)品己有很多研究成 果，包括抗菌劑、抗菌整理工藝、抗菌纖維制造工藝、抗菌性能的檢測方法以及抗菌 產(chǎn)品新的應(yīng)用領(lǐng)域等 6 】。光觸媒可直接開發(fā)纖維產(chǎn)品然后混紡或純紡紗線，來制作 服裝、裝飾制品、產(chǎn)業(yè)用制品和醫(yī)療用品，或者直接開發(fā)空調(diào)等用的空氣凈化材料； 也可以直接對紡織品進(jìn)行后整理加工開發(fā)功能面料，服裝、裝飾產(chǎn)品等，用途非常廣 泛但是，對利用光觸媒技術(shù)進(jìn)行功能紡織品研究卻很少見，僅限在日本韓國一些國 家在進(jìn)行研究，并且已有產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，至今，國內(nèi)還沒有這類產(chǎn)品的問世。 2 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 2 光觸媒及光觸媒技術(shù)的研究與發(fā)展 ，1 1 1 9 9 3 年東京大學(xué)的f u j i s h m a 等提出了將光催化劑應(yīng)用到環(huán)境凈化的建 議。即從9 0 年代開始，科學(xué)家們就開始對污水中的有機(jī)污染物的光觸媒光催化 凈化進(jìn)行了廣泛的研究，如光觸媒對氯代芳烴、表面活性劑、除草劑及殺蟲劑 的降解等，從此光觸媒在環(huán)境凈化上的研究成為研究的主流方向，進(jìn)入蓬勃發(fā) 展階段?，F(xiàn)在隨著技術(shù)迸一步發(fā)展，光觸媒已經(jīng)廣泛應(yīng)用到環(huán)境凈化、抗菌除 臭、抗紫外線，自清潔等產(chǎn)品領(lǐng)域。 1 2 1 光觸媒技術(shù)及其反應(yīng)原理嗍 光觸媒就是在一定能級的光子照射激發(fā)下能夠起到催化作用的化學(xué)物質(zhì)的 統(tǒng)稱。能作為光觸媒的材料眾多，包括t i o z ( t i t 鋤u md i o x i d e ) 、z n o 、s n o , 、 z r o , 、n b 。0 5 、w o , 和c d s 、z n s 等多種氧化物或硫化物，其中t i 仉和z n o 的氧化 還原能力最強(qiáng)，得到了廣泛的應(yīng)用紡織領(lǐng)域內(nèi)最常用光觸媒是t i 仉，是一種 1 3 型半導(dǎo)體材料，具有銳鈦礦( a m a t a s c ) 、金紅石( r u t i l e ) 及板鈦礦( b r o o k i t e ) - - - 種， 晶體結(jié)構(gòu)，其中的銳鈦礦結(jié)構(gòu)和金紅石結(jié)構(gòu)具有光催化抗菌活性。 納米光觸媒具有特殊電子結(jié)構(gòu)，是由一個(gè)滿價(jià)帶( v a l e n c eb a n d ) 和一個(gè)空 導(dǎo)帶( c o n d u c t i o nb a n d ) 來表征。這之間有3 2 e v 禁帶寬度( 也稱帶隙，e g ) ，相 當(dāng)于波長為3 8 7 5 n m 的光子能量。當(dāng)波長小于或等于3 8 7 5 r i m 的光子射到納米光 觸媒上，就會使一個(gè)電子e v a 價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，留下一個(gè)空穴h + 在價(jià)帶中，形 成負(fù)電子( e 一) 和空穴( h ) 兩種載流體，如圖1 1 所示負(fù)電子能將表面吸附的空 氣中水分子( h 2 0 ) 轉(zhuǎn)變成極具氧化性的羥基自由基( o h - ) ，最后生成游離羥基 ( 0 h ) ，就是該羥基與有機(jī)物質(zhì)和部分無機(jī)物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)，將他們分解成 無毒的c o , 和h 扣 3 第一章文章綜述 褫 乞 圈1 1 光觸媒上電子受光照射激發(fā)的躍遷圖 f i g 1 1g r a p ho f t r a n s i t i o no f t h ee l e c t r o n so nt h ep h o t o e l t a l y s t sb yu v 帶正電的空穴可以把光觸媒周邊的氧氣( m ) 氧化成活性強(qiáng)的氧負(fù)離子 ( 町) ，具有很強(qiáng)的氧化分解能力，它可以破壞細(xì)菌等有機(jī)生物的細(xì)胞膜，固 化病毒的蛋白質(zhì)，在殺菌的同時(shí)分解細(xì)菌尸體并釋放出無害的化合物，如圖1 2 所示。 w b m 州 噼_ ) 圈1 2 光觸媒光催化反應(yīng)機(jī)理 f i g 1 2g r a p ho fp h o t o e m t s l y t i em e c h a n i s m 這些空穴和羥基自由基的氧化能大于1 2 0 k c a l m o l ，具有很強(qiáng)的氧化還原能 力，幾乎能將所有構(gòu)成有機(jī)物分子的化學(xué)鍵切斷分解( 各種化學(xué)鍵氧化能參見 表1 2 ) 。故可將各種有害的和惡臭的等物質(zhì)分解或無害化處理，達(dá)到凈化空 4 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 氣、抗菌除臭等功效此外，納米光觸媒具有超親水性，能在有光和水的情況 下將材料表面的灰塵、油污去除，起到自清潔的效果哪。 表1 2 各種有機(jī)化學(xué)鍵的氧化能單位( k i m 0 1 ) t a b 1 2t h ee n e r g yo fc h e m i c a lb a n do fo r g a n i c s 碳一碳鍵碳一氫鍵碳一氮鍵碳一氧鍵氧一氫鍵氮一氫鍵碳一氯鍵 8 39 97 38 41 1 19 38 1 目前光觸媒抗菌材料的研究主要集中在提高材料的光催化抗菌活性“1 如 制備光觸媒納米粉體和薄膜。一方面使得材料的禁帶變寬，電子、空穴具有更 高的氧化還原電位：另外一方面增加材料表面積，使其表面產(chǎn)生更多的活性自 由基，提高材料的光催化抗菌活性。此外，還有進(jìn)行材料改性，在半導(dǎo)體表面 沉積微量的納米級貴金屬( 如p t ，a g 等) ，進(jìn)行離子摻雜( 如a | g + ，c u 2 + 等) ，制備 二元復(fù)合半導(dǎo)體。還有改善光觸媒對反應(yīng)物的吸附性，如將在光觸媒與活性炭 復(fù)合時(shí)，由于活性炭對細(xì)菌具有較強(qiáng)的吸附性，光觸媒與細(xì)菌的接觸效率提高， 活性氧類物質(zhì)與細(xì)菌的反應(yīng)機(jī)會增加，放提高了光觸媒的抗菌性能。光觸媒應(yīng) 用技術(shù)理論的逐漸成熟，展示了廣泛的應(yīng)用前景。 1 2 2 光觸媒在紡織品上的應(yīng)用 光觸媒的應(yīng)用幾乎可以涉及人們?nèi)粘Ｉ畹牡拿恳粋€(gè)角落，據(jù)悉，日本醫(yī) 院已經(jīng)開始采用這種技術(shù)來改善環(huán)境衛(wèi)生；日本家庭也利用。光觸媒”來美化 居家環(huán)境，發(fā)揮了殺菌防病、強(qiáng)身健體的功能；日本日立公司及臺灣部分廠商 申請了光觸媒燈具專利；日本東陶( t o t o ) 公司開發(fā)了釉層含銀離子、銅離子 及光觸媒抗菌瓷磚及衛(wèi)生潔具，對大腸桿菌的試驗(yàn)證明：弱紫外光照射3 0 m i b 后，其表面大腸桿菌的死亡率接近8 0 ，約2 h 后大腸桿菌可完全消除；對抗青 s 第一章文章綜述 霉素的黃色葡萄糖菌在熒光燈照射l h 后，其去除率可達(dá)9 9 以上韓國已經(jīng)利 用這種技術(shù)制成了抗菌瓷磚；美國玻璃制造商p p g 公司的功能已生產(chǎn)自潔玻璃； 現(xiàn)在將它噴涂到建筑外墻上實(shí)現(xiàn)凈化室外空氣、白潔作用，放入水和大氣中的 降解有害有機(jī)污染物和氣體。再者還能光催化還原有毒重金屬離子，從而在能 源、環(huán)保、建材、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域有重要應(yīng)用前景叫 。 我國在光觸媒上研究和應(yīng)用起步較晚，特別是紡織行業(yè)光觸媒制品上的研 究開發(fā)，遠(yuǎn)沒有達(dá)到實(shí)用化和民用化的程度，目前就市場出現(xiàn)的光觸媒紡織品分 類如下： ( 1 ) 抗紫外線紡織品，利用納米光觸媒能作為紫外線反射劑( 屏蔽劑) 這 一特性，研究者用鈦酸丁酯為前驅(qū)體，水為溶劑，冰乙酸為穩(wěn)定劑，制備穩(wěn)定 的光觸媒水溶膠，并將該水溶膠用于純棉織物后整理上，研究發(fā)現(xiàn)用含0 9 溶 膠整理后的純棉織物，對波長2 9 7 n m 的紫外線屏蔽率達(dá)到9 3 ( 2 ) 抗菌紡織品，華東理工大學(xué)研究者用纖維級無機(jī)納米材料為抗菌母粒、 銀鋅復(fù)合物為主的抗菌體及超細(xì)t i 0 2 載體制備而成納米光觸媒抗菌材料。添加 了1 該材料的纖維的抑菌測試結(jié)果表明，模擬人體表面溫度條件下，織物2 4 h 后的抑菌率( 針對大腸桿菌、金色葡萄球菌、青霉孢子、紅色毛癬菌) 達(dá)到8 2 9 0 8 叫青島大學(xué)有研究人員用粘合劑法把納米光觸媒施加到棉織物，也得 到了高效廣譜抗菌紡織品“耵 ( 3 ) 自清潔紡織品，在這一方面研究最突出的是香港理工大學(xué)研究者，他 們先將棉織物浸泡在漿狀的納米光觸媒的溶液中半分鐘，晾干后將織物放在9 7 烤箱中烘烤1 5 m i n ；再把織物在沸水中浸泡3 h ，最終就會有晶態(tài)的納米光觸媒 薄膜附著在織物上納米光觸媒微粒的原子會按照特定順序捧列成一種。銳鈦 礦型晶體”結(jié)構(gòu)，只要有太陽光照射，就能很好發(fā)揮自清潔功能 6 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( 4 ) 空氣凈化紡織品，沈杭燕“研究組采用光觸媒對滌棉平布、提花窗簾 布、針刺非織造布等織物進(jìn)行整理，研究測試在紫外光照射下整理后的織物對 室內(nèi)空氣中甲醛的凈化率發(fā)現(xiàn)銳鈦礦型光觸媒對環(huán)境中的有害的有機(jī)和部分 無機(jī)物系都有很好的催化降解活性，特別是對分子量較小的有機(jī)物，降解率很 快就能達(dá)到1 0 0 ，也能有效去除室內(nèi)甲醛，并發(fā)現(xiàn)甲醛去除效果與其附著量和 附著基材的類別密切相關(guān)。董永春“2 1 等采用沉積法制備t t i o ：一a r 復(fù)合納米光觸 媒水分解液，用浸軋方法將復(fù)合納米t i o ：一a g 光觸媒負(fù)載到織物表面，制成了光 觸媒負(fù)載滌棉混紡織物并通過試驗(yàn)證明納米光觸媒能在較短時(shí)間內(nèi)將空氣中 氨基本上去除 ( 5 ) 抗靜電紡織品，東華大學(xué)研究者研發(fā)出納米光觸媒山羊絨針織物“3 是用經(jīng)過氧化一絲膠法處理后的天然山羊絨針織物浸漬在預(yù)先配制好納米光觸 媒溶膠中制得的。對比整理前后織物的靜電壓值和衰減計(jì)時(shí)值發(fā)現(xiàn)，整理后針 織物的抗靜電性有了顯著改善。 7 ( 6 ) 其他功能紡織品，研究人員就納米光觸媒與高分子纖維或紡織品相結(jié) 合，將納米光觸媒加入維綸纖維的紡絲原液，再經(jīng)過特殊制備工藝制成薄膜， 利用法向全輻射發(fā)射率校準(zhǔn)系統(tǒng)測量該薄膜的遠(yuǎn)紅外線發(fā)射率，來量化研究納 米光觸媒改善紡織品抗遠(yuǎn)紅外線發(fā)射性能，發(fā)現(xiàn)光觸媒紡織品對人體紅外線有 一定的吸收作用“o 日本尤尼吉卡利用納米光觸媒的折光性，開發(fā)的消光聚酯 纖維“1 等。 1 3 紡織品上光觸媒整理技術(shù)的研究 1 3 1 光觸媒紡織品研究現(xiàn)狀 光觸媒技術(shù)在紡織中的應(yīng)用一般采用共混紡絲法( 將納米光觸媒在化纖的 7 第一章文章綜述 聚合階段、熔融階段或紡絲階段加入，然后再紡絲) 和后整理法( 包括：吸盡法、 浸軋法、涂層法) 兩種方法前種方法可生產(chǎn)各種抗菌纖維制品，再來開發(fā)各種 防護(hù)服裝、鞋襪用料、床上用品、醫(yī)院內(nèi)用紡織品以及新型空氣清潔機(jī)過濾材 料；可后整理工藝直接開發(fā)光觸媒窗簾、墻布、地毯、人工觀賞植物、裝飾及 家具用布、車船內(nèi)裝飾用布等 目前，國內(nèi)研究學(xué)者所研發(fā)出高效光觸媒紡織品的開發(fā)方式總結(jié)起來，可 以分為下面幾大類：選用高光催化抗菌活性的光觸媒，在這方面上，注意的 是光觸媒的晶型種類、晶粒尺寸、比表面積面積、表面電荷、表面酸性、電導(dǎo) 性和光敏化等特性都是不可忽視的因素利用添加劑，即對光觸媒表面進(jìn)行 鰲合，衍生、貴重金屬沉積、半導(dǎo)體耦合、金屬離子摻雜。改變環(huán)境因素，督 為了使紡織品上的光觸媒粒子產(chǎn)生更多的活性自由基，可以考慮改變外界條件 來提高光催化效率，例如光強(qiáng)、p h 值、光電協(xié)同、等離子體，真空紫外線預(yù)處 理、微波場、超聲波、超臨界c 0 ：流體和表面鹵化等條件，能牢固錨固光觸媒在 紡織品上的同時(shí)，使紡織品表面的t i o 。表面產(chǎn)生更多的羥基，來提高紡織品的一 光催化效率各種研究證實(shí)，利用上述外加場技術(shù)，開發(fā)具有催化功能的光觸 媒功能紡織品時(shí)可行的，可使作為光觸媒的納米材料微粒均勻的吸附到紡織品 纖維表面和孔道中，并能保持一定的耐洗牢度。 上述技術(shù)的研究開發(fā)，那么我們就可以使日常使用的各種材料具有抗菌除 臭、自清潔、抗紫外線、防污、空氣凈化等功能的設(shè)想成為可能。 1 3 2 光觸媒抗菌劑與其它抗菌劑的比較 由于光觸媒1 r i 0 2 光催化抗菌材料作用效果持久，利用太陽光、熒光燈中含 有的紫外光作激發(fā)源就可具有抗菌、抗紫外線、凈化空氣、白清潔等光催化效 0 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 應(yīng)，己成為新一代的無機(jī)抗菌凈化材料哺，展示了廣泛應(yīng)用前景 ( i ) 抗菌殺菌效果迅速，殺菌力強(qiáng)，光觸媒光催化反應(yīng)發(fā)生的活性羥基具 有4 0 2 8 m j m o l 反應(yīng)能，能迅速有效地分解構(gòu)成細(xì)菌的有機(jī)物，再加上其它活 性氧物質(zhì)( 0 2 ，o o h ，h 2 0 2 ) 的協(xié)同作用，與同樣具有較強(qiáng)抗菌效應(yīng)的銀負(fù) 載型無機(jī)類抗菌材料相比，其作用效果更為迅速。 ( 2 ) 同時(shí)具有抗菌和殺菌效應(yīng)，細(xì)菌的生長與繁殖需要有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)，而 光觸媒光催化產(chǎn)生的活性羥基能分解這些有機(jī)營養(yǎng)物，抑制細(xì)菌增強(qiáng)和發(fā)育， 同時(shí)徹底殺滅細(xì)菌，達(dá)到抗菌殺菌雙重目的，而金屬離子負(fù)載無機(jī)類抗菌材料 一般不具有分解有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)和細(xì)菌病毒本身的功能。 ( 3 ) 徹底的殺滅性，銀等金屬離子擔(dān)載的無機(jī)殺菌劑能使細(xì)胞失去活性， 但細(xì)菌被殺死后，可釋放出致熱和有毒的組分如內(nèi)毒素，可能會帶來二次污染。 光觸媒不僅能消滅細(xì)菌生命力，而且能攻擊細(xì)菌外層細(xì)胞，穿透細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)， 降解由細(xì)菌釋放出的有毒復(fù)合物，即去除內(nèi)毒素，排除二次污染。 ( 4 ) 具有防霉效應(yīng)，金屬離子負(fù)載型的無機(jī)抗菌材料與有機(jī)抗菌材料相比， 雖然具有許多優(yōu)點(diǎn)，但其防霉作用較弱，在同時(shí)要求防細(xì)菌、防霉菌的場合須 與防霉性能較好的有機(jī)抗菌材料配合使用，而光觸媒抗菌材料則克服了上述缺 點(diǎn)，本身具有較強(qiáng)的防霉效應(yīng)。 、 ( 5 ) 適用性和穩(wěn)定性，光觸媒光催化反應(yīng)在常溫常壓下進(jìn)行，光觸媒本身 并不消耗，其化學(xué)穩(wěn)定性好，不存在銀系無機(jī)抗菌劑那樣在光照，與鹵素接觸 或加熱條件下變色、抗菌性能下降的缺點(diǎn)，理論上可永久使用。常見銀類殺菌 劑由于溶出現(xiàn)象，殺菌作用也僅能維持1 年左右 ，( 6 ) 多功能性，光觸媒不僅具有抗菌性能，空氣凈化、污水處理、防污除 臭等功能，它還能吸收太陽光中的紫外光來發(fā)生光催化反應(yīng)，具有抗紫外的功 9 第一章文章綜述 能；此外，光觸媒表面還具有超親水效應(yīng)，具有防霧自清潔等功能 表1 4 納米光觸媒抗菌劑與銀離子抗菌劑的比較 t a b 1 4c o n t r a s tp h o t o c a t a l y t i ca n t i b a c t e r i a la g e n tt oa ga n t i b a c t e r i a la g e n t ( 7 ) 需要光的照射，光觸媒光催化反應(yīng)是光激起的反應(yīng)，只要有微弱的紫 外光照射，如太陽光、熒光燈中所含的紫外光就可激起反應(yīng)，在無光照射時(shí)j 不會發(fā)生光催化反應(yīng)，光觸媒也就不具有抗菌性能納米光觸媒抗菌劑與銀離 子抗菌劑的比較見表1 4 ，可以看出，納米光觸媒確實(shí)是一種性能優(yōu)良的抗菌材 料。 1 4 本課題的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn) 本課題第一章綜述了光觸媒技術(shù)和超聲波技術(shù)的紡織上的應(yīng)用及研究進(jìn) 展，闡明了本課題的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn) 第二章在廣泛搜集和對比分析的基礎(chǔ)上，從目前市場上已得到廣泛應(yīng)用的 光觸媒材料中篩選出適用于紡織品的光觸媒。 第三章解釋了在超聲波作用下光觸媒嵌入織物的機(jī)理。 第三章考察了各種影響因素如環(huán)境光照條件( 紫外光照、無光) 、超聲波 作用條件( 時(shí)間、頻率) 和整理工藝( 噴涂、浸軋和超聲波方式) 等對織物整 理浴電導(dǎo)率的影響，利用電導(dǎo)率法研究光觸媒對氯代甲烷溶液的脫氯作用，以 1 0 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 期探索出一種簡便快捷的光觸媒織物的光催化抗菌性能評價(jià)方法 第五章進(jìn)行了溶液和織物的抗菌性能研究，對比電導(dǎo)率變化和抗菌試驗(yàn)測 試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)超聲波后整理技術(shù)是一種具有廣泛應(yīng)用前景的技術(shù) 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)： ( 1 ) 本課題用超聲技術(shù)探索了光觸媒對棉織物的抗菌整理的可行性，為光 觸媒的織物的抗菌整理探索一條新途徑。 ( 2 ) 利用電導(dǎo)率法研究光觸媒溶液及光觸媒織物的對二氯甲烷溶液的脫氯 作用，為光觸媒光催化抗菌活性的評價(jià)及其應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 ( 3 ) 研究了光觸媒超聲波整理工藝，考察了各種影響因素對光觸媒織物光 催化抗菌性能的影響。 第二章光觸媒溶液的性能與表征 第二章光觸媒溶液性能研究與表征 光觸媒( p h o t o c a t a l y s t sp c s ) 吸收紫外光后，產(chǎn)生電子和空穴，在有水和氧氣 條件下，形成活性自由基，對溶液中的氯代甲烷產(chǎn)生催化降解作用，形成一定 量的氫離子和氯離子，使得溶液的電導(dǎo)率發(fā)生變化由于光觸媒光催化反應(yīng)是 在光觸媒和被催化降解的二氯甲烷的接觸面進(jìn)行的，因此接觸面的面積越大， 反應(yīng)就進(jìn)行得越充分。基于此，本研究采用操作簡便的電導(dǎo)率法研究二氯甲烷 烷和三氯甲烷在紫外光源一光觸媒催化劑體系中的脫氯降解反應(yīng)，從而為研究 光觸媒織物電導(dǎo)率變化和織物的抗菌性能的間關(guān)系奠定了理論基礎(chǔ) 電導(dǎo)率作為衡量水質(zhì)和測量溶液濃度的一項(xiàng)重要指標(biāo)，是很重要的化學(xué)量。 因?yàn)槿芤旱碾妼?dǎo)率與其當(dāng)量濃度、離解系數(shù)、正負(fù)離子的遷移率之和成正比， 因此由電導(dǎo)率可以求得溶液的濃度。本研究就是利用光觸媒在催化氯代甲烷的 水溶液過程中，溶液的電導(dǎo)率會發(fā)生變化這一特性來進(jìn)行研究的 溶液電導(dǎo)率與其所含無機(jī)酸、堿、鹽的量有一定關(guān)系當(dāng)它們的濃度較低 時(shí)，電導(dǎo)率隨濃度的增大而增加，因此，該指標(biāo)常用于推測水中離子的總濃度 或含鹽量。不同類型的水有不同的電導(dǎo)率例如：新鮮蒸餾水的電導(dǎo)率為0 2 2 幛c m ，但放置一段時(shí)問后，因吸收了c 如，增加到2 4 1 1 s c 越；超純水的電 導(dǎo)率小于0 1 0 p s e l ：天然水的電導(dǎo)率多在5 0 5 0 0 筇c m 之間，礦化水可達(dá) 5 0 0 l 0 0 0 p s c m ；含酸、堿、鹽的工業(yè)廢水電導(dǎo)率往往超過l o o o o p s o i l 海水 的電導(dǎo)率約為3 0 0 0 0 p s c m 溶液的導(dǎo)電是靠分布在溶液中的正、負(fù)離子在外加電場的作用下分別作定 向( 兩者相反) 運(yùn)動完成的當(dāng)采用交流電源時(shí)，溶液的導(dǎo)電問題可以采用歐 姆定律處理。如下列公式“” 1 2 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 g = 七1 2 - ( 1 ) j = g 三= 皤 2 - ( 2 ) 式中，g 為電導(dǎo)( f l1 ) ，l 為電解質(zhì)溶液得導(dǎo)電長度( c m ) ，與電極的間 距有關(guān)。a 表示電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的截面積( c 礦) ，與電極面積有關(guān)。k 表示電 極常數(shù)( 如果電極確定了，電極常數(shù)也隨之確定) k 稱為電導(dǎo)率( f l c m ) 1 或者( s c f f l ) ，其物理意義是邊長為1 c m 的立方體內(nèi)所含有液體的電導(dǎo)率。用 k 表征電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力，相當(dāng)于用電阻率p 表征金屬的導(dǎo)電能力，但是 1 p = k ，電導(dǎo)率k 越高，溶液的導(dǎo)電能力越強(qiáng)。 2 1 溶液電導(dǎo)率的測量 2 1 1 溶液的導(dǎo)電原理1 1 7 i 由電化學(xué)知識可知，對電導(dǎo)電極施加直流電，在陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，在 陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，這就是法拉第過程這時(shí)產(chǎn)生了電解產(chǎn)物，并且有電極 和溶液構(gòu)成電勢域外加電勢相反的原電池，從而使電極問的電流減少，等效溶 液電阻增加，產(chǎn)生化學(xué)極化效應(yīng)。同時(shí)在電解過程中，與電極接近處的溶液的 離子濃度很快減少，由于從溶液中供給離子的速率，較因電子交換而失去的離 子的速率要小因而電極與溶液的接觸面之間失去平衡狀態(tài)這也是一種極化 效應(yīng)，稱為濃差極化 雙電層理論指出：通過雙電層可以更好的理解極化效應(yīng)以及電容效應(yīng)。當(dāng) 浸沒在電解質(zhì)中的電極兩端都有電位差時(shí)，電流的瞬間波動可能在電極表面產(chǎn) 生過量或者不足的負(fù)電荷同時(shí)，由于離子是可移動的，緊靠電極的溶液層獲 得相反的電荷，如圖2 1 所示。 1 3 第二章光觸媒溶液的性能與表征 井亥坶霍茲曲膏 井亥姆霍茲 甲 甲 甲 金屬 i 、 - _ f | 素毒二 舟 “l(fā)，c 圖2 1 電極表面的雙電層 f 喀2 1e l e c t r i cd o u b l e - h t y e rc s p a c i t o r so nt h ee l e c t r o d e s 帶電層由兩部分組成：緊密內(nèi)層，其上電位隨電極表面距離的增大而線性 減少；分散層，其上電位的減少成指數(shù)關(guān)系。緊密內(nèi)層和分散層的交界面稱 為外亥姆霍茲平面。如圖2 i 這種不均勻的電荷集合成為雙電層。 對于直流電來說，雙電層的形成時(shí)需要有瞬時(shí)電流通過，電極上若無電化 學(xué)反應(yīng)，這個(gè)瞬時(shí)電流很快下降到零，產(chǎn)生電極的極化：對于交流電，每個(gè)周 期內(nèi)電荷關(guān)系都將發(fā)生一次顛倒，引起了一系列的電容反應(yīng)。電極表面交替吸 引正負(fù)離子，離子主要在平衡位置處起往復(fù)震動，電能主要消耗在這些粒子震 動所產(chǎn)生的摩擦熱上這時(shí)每個(gè)電極表面都可以看作是一個(gè)電容在起作用，該 電容成為雙電層電容，數(shù)量級常達(dá)幾十到幾百f l c m 2 同時(shí)在兩個(gè)電極之間由 于電荷的相互遷移以及電荷對電極的遷移形成電解質(zhì)電容- 2 1 2 溶液電導(dǎo)率測量面臨的問題1 5 2 l ， 電極電導(dǎo)率測量法根據(jù)電解質(zhì)導(dǎo)電原理采用電阻測量法間接測量電導(dǎo)率， 影響電導(dǎo)率的測量因素主要有極化效應(yīng)和溫度 溶液電導(dǎo)率測量中表現(xiàn)為一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)系統(tǒng)電導(dǎo)電極等效為電阻和 1 4 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 電容串聯(lián)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)( 只針對交流電路，直流電路極化嚴(yán)重，故一般不采用直 流電路) ，如圖2 2 所示， “ 。 酉 c ， ( b ) 圖2 2 電導(dǎo)池等效電路 f i g , 2 2t h ee q u i v a l e n tc i r c u i tf o rc o n d u c t i v i t yc e l l r l i ，r l z 為電極引線電阻，c d l i ，c d l z 為雙電層電容，與溶液電阻l k 相串 聯(lián)，z l ，z 2 為發(fā)生電極反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)極化和濃差極化時(shí)，兩電極上的極化電 阻，也稱為法拉第阻抗c p 為電解質(zhì)電容，與溶液電阻相并聯(lián)，電極引線分布 電容在高頻、引線較長時(shí)，可以達(dá)到幾百到幾千p f ，遠(yuǎn)大于電解質(zhì)電容，分析 時(shí)可以取代電解質(zhì)電容與溶液電阻相并聯(lián)。 因此，對電導(dǎo)率測量的所面臨的問題以及基本的解決方案總結(jié)如下： ( 1 ) 極化效應(yīng)( 包括化學(xué)極化和濃差極化) ，電解過程中，電極兩側(cè)增加 直流電時(shí)極化嚴(yán)重，溶液的電阻有增大趨勢，誤差很大解決這一問題，可不 選用直流電，而選交流電源。一般地說，施加交流電源時(shí)電極極化現(xiàn)象比較輕 微。但在測量高濃度的溶液，電極電流密度過大，或電源電壓有直流分量等情 況下，仍會有明顯的極化現(xiàn)象發(fā)生 ( 2 ) 溫度對電導(dǎo)率測量的影響與溶液的性質(zhì)有關(guān)，因此它對電導(dǎo)率的測量 的影響和極化效應(yīng)對電導(dǎo)率的測量是相互獨(dú)立的溫度對溶液的電導(dǎo)率測量影 響很大。溫度直接影響溶液中電解質(zhì)的電離度、溶解度、離子遷移程度、溶液 1 5 第二章光觸媒溶液的性能與表征 的粘度、溶液的溶脹等，從而影響的溶液的電導(dǎo)率簡單的說，當(dāng)溫度升高時(shí)， 溶液的粘度降低，離子的運(yùn)動速度加快，在電場的作用下，離子的定向運(yùn)動也 加快，溶液的電導(dǎo)率具有正溫度系數(shù)。在被測對象不變的情況下，為了統(tǒng)一和 比較，公認(rèn)為2 5 為測定溶液電導(dǎo)率的基準(zhǔn)溫度。當(dāng)水溫不為2 5 ，需要進(jìn)行 溫度補(bǔ)償，折換成2 5 時(shí)的電導(dǎo)率。對于本試驗(yàn)，我們采用恒溫法，即保證電 解質(zhì)的溫度在2 5 不變下，測定溶液的電導(dǎo)率 2 2 光觸媒對氯代甲烷溶液的光催化脫氯作用 自從1 9 7 2 年t i 0 ：光催化特性由日本藤島昭教授發(fā)現(xiàn)以來，光催化材料已經(jīng) 得到廣泛的研究m o g y o r o s i 等“耵用二氧化鈦納米粒子光催化水中的二氯酚； c a t h e r i n e “”等采用光觸媒對環(huán)己烷進(jìn)行了光催化處理在關(guān)于光觸媒的眾多研 究中，證實(shí)了光觸媒能夠降解大多數(shù)有機(jī)物質(zhì) 2 2 1 試驗(yàn)部分 2 2 1 1 試驗(yàn)儀器與材料 試驗(yàn)材料：納米光觸媒( 市售) ，二氯甲烷( 分析純) ，三氯甲烷( 分析純) ， 蒸餾水等 試驗(yàn)儀器：d p c s b 一0 3 型多頻率超聲波發(fā)生器( 可調(diào)節(jié)2 8 z 、4 0k h z 、 5 1k h z 、5 9 z ) ，青島大學(xué)制作： f a 2 0 0 4 b 分析天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司； 電導(dǎo)率儀，上海理達(dá)儀器廠； h h - 4 恒溫水浴鍋，江蘇省常州國華電器有限公司； 秒表，燒杯，量筒，微量移液器( 2 5 i ll 1 0 0 0 pl ) ，替補(bǔ)頭，玻璃棒， 1 6 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 紫外燈( 3 6 5 n m ，0 3 m w c = ) 等。 2 2 1 2 光觸媒反應(yīng)二氯甲烷的配制 為比較光觸媒光催化降解對氯代甲烷產(chǎn)生的電導(dǎo)率變化，按表2 1 配制了 4 2 個(gè)樣品 表2 1 二氧甲烷( m o n o b r o u o - d i c h l o r o - m e t h a n ed a 【) 和光觸媒p c s 的用量 t a b 2 1t h ec o n c e n t r a t i o no fd c ma n dp c s ( - ) xp s c5p s c2p s clp s co 5 秘芘o 4p s co 1p s co 2 2 1 3 光觸媒光催化試驗(yàn)方案 光催化試驗(yàn)裝置如圖2 3 所示，紫外燈主波長為3 6 5 n m ，功率為6 0 w ，紫外 燈距反應(yīng)器皿3 0 c m ，平均照射功率密度為0 3 m w c m 2 。反應(yīng)器采用普通1 0 0 m l 燒杯，各反應(yīng)器皿受光情況應(yīng)盡量一致。 圖2 3 紫外光照示意圖 f i g2 3s c h e m eo f1 1 1 rr a d i a t i o no fs a m p l e s 1 7 第二章光觸媒溶液的性能與表征 反應(yīng)時(shí)間分別為0 、2 0 、4 0 、6 0 、8 0 、1 0 0 、1 2 0 、1 4 0 、1 6 0 、1 8 0 、2 1 0 m i n 用 電導(dǎo)率測定儀器測試反應(yīng)溶液的各時(shí)間點(diǎn)的電導(dǎo)率的變化 2 2 2 光催化脫氯反應(yīng)原理 光觸媒吸收紫外光后，產(chǎn)生電子和空穴，并在有水和氧氣的條件下，形成 氫離子和氫氧自由基對氯代甲烷產(chǎn)生催化降解作用。催化反應(yīng)式為下列等式啪 2 i 鋤： 光物理過程有： t i0 2 + i v - c + h + e + h ? _ + h e a t 自由基的形成階段，考慮到是稀溶液有： h + + h 2 0 - o h + 曠 e + o z - o z - c h 2 c l ：+ o h - _ c 1 t 2 c i o h + c i c h 2 c l o h + h 2 0 - - 4 c h 2 0 + h + + c l - 脫氯及降解 c l + e - + c r c h 2 0 + o h - + h c o + h 。o h c 0 + o h h c o o h c h z o + 0 2 _ h o o c h o h o o c h o + c l - - t h 2 c 0 3 + c r h o o c h o + 2 i j r + e 一h c o o h + h ：o h c o o h + 0 h - + h o c o + h 2 0 。 1 8 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 o h 4 - h o c o _ + h 2 c 0 3 其中，e 。和h + 表示電子和空穴。 氯代甲烷氧空穴和電子的作用下，逐步分解成醇、酸和醛，最終分解成二 氧化碳和水二氧化碳將從液體中進(jìn)入空氣，留下的部分為水和其他介質(zhì)，所 產(chǎn)生的氯化氫在水中則以鹽酸的形式存在。溶液中氯離子和氫離子的多少將顯 著影響溶液的導(dǎo)電率( 這里不考慮測試溶液中的空氣中的總揮發(fā)物t o c 的對溶 液電導(dǎo)率引起的變化) 2 2 3 試驗(yàn)結(jié)果與分析 在有機(jī)物的光催化過程中，會產(chǎn)生較多的中間有機(jī)物、有機(jī)酸，有機(jī)醇、 有機(jī)醛、氯離子和氫離子等( 有機(jī)醇、有機(jī)醛對溶液的電導(dǎo)率的貢獻(xiàn)不大，這 里忽略不記) ，這些有機(jī)中間產(chǎn)物在光催化反應(yīng)過程中會不斷地消耗和產(chǎn)生， 影響溶液的導(dǎo)電率變化值，故測試的是氫離子和氯離子等消耗產(chǎn)生的動態(tài)平衡 的結(jié)果。 o 3 0 。6 0口01 2 01 5 01 8 02 1 0 t ，紫外光照時(shí)河抽硼光觸媒濃度0 1 ) 1 9 t 6 5 i 3 2 l o g，i三。i，g犖制魯西越 第二章光觸媒溶液的性能與表征 o3 08 0l 1 5 01 8 02 1 0 b 紫外光照時(shí)閫加缸咣觸媒濃度o 4 ，q 03 0 ( c 6 0g o1 2 01 5 01 8 02 1 0 鬻外光照時(shí)閫加硼光觸媒濃度o 5 ) 2 0 箱 巧 圬 坩 5 o 0，l三口i，捌犖楸魯母掣 o 5 o s o s o 童壘盔蘭堡主蘭垡堡苧 t o g 、 量3 0 = 2 5 g 犖2 0 制1 5 魯 西t o 翟5 o 4 5 e4 0 j3 s 呈3 0 捌2 5 翥z 。 魯1 5 竹l o 腳s o 03 06 09 01 2 01 5 01 8 02 1 0 d ) 薰夕卜光照時(shí)問加i n i 光觸媛濃度1 ) 03 08 0 9 01 2 0 1 5 0 1 8 02 1 0 。) 紫外光照時(shí)阿抽蛐光1 1 1 媒濃度2 ) 圖2 4 不同二氯甲烷濃含二氯甲烷承溶液電導(dǎo)率變化髓光照時(shí)問的變化曲線 f 弛2 4c o n d u c t i v i t yi n e r e a s e m e n to f c h l o r i n a t e ds o l u t i o nw i t hr s d i a t i o nt i m eu n d e ru v n d i a t j o nw i t hd i f i e r e n tc o n c e n t r a t i o no f p c s o 01 2 01 9 0 ( a ) 紫外光照時(shí)阿缸血( 二氯甲烷濃度d 1 ，q o8 0 9 0 1 2