Фотокаталитическое окисление вредных веществ, сорбированных материалом с внедренным диоксидом титана

УДК 677077.62

М. А. Саляхова, И. Ш. Абдуллин, В. В. Уваев, Р. А. Кайдриков

ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ,

СОРБИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОМ С ВНЕДРЕННЫМ ДИОКСИДОМ ТИТАНА

Ключевые слова: фильтрующе-сорбирующий материал с внедренным диоксидом титана, наноразмерныйдиоксид титана,

фотокаталитическая активность.

Фотокаталитическую активность образцов материала с внедренным диоксидом титана измеряли в реакции окисления газо-воздушной смеси органических веществ под действием УФ излучения.

Keywords: filtering-sorbent material embedded with titanium dioxide, nano-sized titanium dioxide photocatalytic activity.

The photocatalytic activity of the sample material embedded with titanium dioxide were measured as in the oxidation reaction of gas-air mixture of organic substances by UV radiation.

Одним из перспективных способов очистки воздуха от вредных веществ и зараженных токсичными веществами материалов является фотокаталитическая технология глубокого окисления химических веществ на поверхности наноразмерного диоксида титана при ультрафиолетовом (УФ) облучении. Важной областью применения фотокатализаторов стало использование диоксида титана в составе тканей, из которых изготавливают специальную одежду. Используется диоксид титана при отделке текстильных тканей с целью придания им фотокаталитической активности, которая проявляется при УФ облучении.

Задачей создания любых защитных материалов является исключение или снижение до допустимого уровня токсичных веществ, проникших через эти материалы к телу человека. Одним из путей создания химзащитных материалов является обработка текстильной основы специальным составом путем импрегнации (пропитки). В процессе отработки технологии получения фильтрующе-сорбирующего материала с внедренным диоксидом титана (ФСМ) уточнялись параметры технологического процесса,

соотношение диоксида титана и диоксида кремния в титан-силикатном комплексе (ТС-комплексе), температурный режим сушки ФСМ после пропитки ткани. Установлено, что оптимальным является соотношение TiO2 : SiO2 = 1:1, температура сушки материала после пропитки ТС-комплексом и промывки пропитанной ткани должна быть не выше 100 оС. Повышение температуры сушки выше 100 оС приводит к миграции пропиточного состава на поверхность ткани, снижению прочности ткани [1,2].

Фотокаталитическую активность ФСМ измеряли в реакции окисления газо-воздушной смеси органических веществ под действием УФ излучения по изменению концентрации ацетона, этилацетата, бензола, м-ксилола в герметичной камере. Массовая концентрация вредных органических примесей измеряли при помощи газового хроматографа «Кристалл 2000М»

(испытания проводились в лаборатории ОАО «Корпорация «Росхимзащита»).

Для определения времени окисления микропримесей вредных веществ при УФ облучении фильтрующе-сорбирующего материала с внедренным диоксидом титана осветительной лампой мощностью 15 Вт. Образцы ФСМ помещались в герметичную камеру объемом 150 л и закреплялись вокруг лампы на опорном кольце диаметром 120 мм.

Зависимость фотокаталитического

окисления ацетона в камере от продолжительности УФ облучения ФСМ показано на рисунке 1.

Рис. 1 - Кинетика фотокаталитического разложения (окисления) ацетона в камере в присутствии ФСМ при УФ облучении

Степень превращения ацетона при облучении образца фотокаталитического композиционного материала УФ светом в герметичной камере более 99 % происходит за 275 минут.

Степень превращения этилацетата при УФ облучении образца фотокаталитического композиционного материала в герметичной камере более 99 % происходит за 60 минут (рис. 2).

Степень превращения бензола при УФ облучении образца ФСМ в герметичной камере более 99 % происходит за 60 минут (рис. 3).

Рис. 2 - Кинетика фотокаталитического разложения (окисления) этилацетата в камере в присутствии ФСМ при УФ облучении

Рис. 4 - Кинетика фотокаталитического разложения (окисления) м-ксилола в камере в присутствии ФСМ при УФ облучении

Полученные результаты позволяют сделать вывод, что образцы ФСМ, пропитанные ТС-комплексом, характеризуются высокой

фотокаталитической активностью (степень превращения 99 %), позволяющей разрушать вредные примеси под действием УФ излучения при комнатной температуре.

Работа выполнена при поддержке Минобрнауки РФ, проект №1779.

Литература

1 М.А. Саляхова, И.Ш. Абдуллин, В.В.Уваев. Вестник Казанского Технологического Университета, 17, 17, Рис. 3 - Кинетика фотокаталитического 134-135 (2014).

разложения (окисления) бензола в камере в 2 М.А. Саляхова, И.Ш. Абдуллин, И.П. Карасева, Э.Н.

присутствии ФСМ при УФ облучении Пухачева, Р.Х. Фатхутдинов, В.В.Уваев. Вестник

Казанского Технологического Университета, 16, 23, 52-

Степень превращения м-ксилола при УФ 53 (2013).

облучении образца ФСМ в герметичной камере более 99 % происходит за 120 минут (рис. 4).

© М. А. Саляхова - асп. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, milya_salyah@mail.ru; И. Ш. Абдуллин - д.т.н, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, abdullin_i@kstu.ru; В. В. Уваев - канд. хим. наук, ген. дир. ОАО «КазХимНИИ», vildanuvaev@rambler.ru; Р. А. Кайдриков - д.т.н, проф., зав. каф. технологии электрохимических производств КНИТУ, krust@kstu.ru.

© M. A. Salyahova - postgraduate of. Plasma-Chemical and Nanotechnology of High-Molecular Materials Department, KNRTU, milya_salyah@mail.ru; 1 Sh. Abdullin - Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of. Plasma-Chemical and Nanotechnology of High-Molecular Materials Department, KNRTU, abdullin_i@kstu.ru; V. V. Uvaev - Candidate of Chemical Science, General director of Kazan Chemical Scientific-Research Institute, vildanuvaev@rambler.ru; R. A. Kaidrikov - Doctor of Technical Sciences, Professor, KNRTU, krust@kstu.ru.