[发明专利]一种高效清除灰霾涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高效清除灰霾涂层及其制备方法，它是将稀土La‑Tb增效电气石微粉和La‑Tb掺杂纳米TiO₂溶胶涂布在构筑物表面上，溶剂常温挥发后固化形成清除灰霾功能涂层，电气石微粉自发极化产生的电场静电吸引灰霾粒子，促使其凝聚后自然清除和光电催化分解。高效清除灰霾涂层溶胶由光电催化剂、负离子发生剂、稀土增效剂、有机硅成膜剂和溶剂组成。涂层膜厚度为1‑5µm,涂层膜固体组分质量为20‑100g/m²，负离子释放量2000个/cm³以上，在重灰霾天气时和室内光照下2h内灰霾清除率为60%‑85%，既能应用于清除室内外空气中灰霾，又能向空气中长期释放负离子，提高空气质量。

技术领域

本发明涉及一种高效清除灰霾涂层及其制备方法，特别是以稀土增效电气石微粉和掺杂纳米TiO₂作为功能组分的涂层及其制备方法，属于环保和新材料领域。

背景技术

近年来，在中国既出现了跨省市、大范围、季节性强、持续时间短的灰霾，也出现了局地性、小范围、常态化、持续时间很长的灰霾。灰霾颗粒物富集有许多无机化合物和有机化合物，这些化合物吸附在气溶胶很细的固体粒子上。灰霾中含量较大的化学成分主要有硫酸盐，硝酸盐，铵盐，有机碳和元素碳五种成分，各地灰霾的组成有所不同，并随季节和气象条件有所变化。大气固体颗粒物PM通常按粗细划分为PM₁₀、PM_2.5和PM_1.0几种，灰霾的粒径一般为0.003-10µm，平均直径在0.3-1µm。研究发现粒径在 2.5µm 以下的大气细颗粒是导致灰霾发生的主要原因，PM_2.5指标可在一定程度上反映灰霾污染的程度。

大气中灰霾粒子都带有一定的负电荷或正电荷，也有电中性的，但总体上带负电荷。单极性的荷电灰霾粒子，因相互排斥使其凝聚率降低、附着性和稳定性提高，导致其在大气中难以自然沉降清除；双极性荷电灰霾粒子因相互吸引，其凝聚率明显大于非荷电粒子，为自然凝聚和沉降清除提供了条件；非荷电灰霾粒子在电场中可形成偶极性感应电，其作用类似于双极性荷电灰霾粒子。

大气中灰霾清除方法与工业粉尘治理方法相似，主要是利用灰霾的荷电性和可氧化性进行的，但技术要求更加复杂，对技术经济性要求更高，适用范围要求更广。清除方法可分为干法清除和湿法清除；也可分为物理清除法、化学清除法和光化学清除法等。近年来已公开了一系列通过电、磁、光、声、化学和光化学等方式清除灰霾的发明专利。

浙江大学发明专利CN104815496A（2015-08-05）采用喷淋荷电水雾以高效清除大气雾霾；中国矿业大学发明专利CN106902595A（2017-06-30）中采用喷淋磁化水降低水的表面张力以提高雾霾清除效果；中国地质大学（北京）发明专利CN105013255A（2015-11-04）中采用袋式除尘器原理，将除雾霾装置加装在车辆上进行移动清除；中信重工机械股份有限公司发明专利CN105890074A（2016-08-24）中借用电除尘技术原理，将含有气溶胶污染物粒子的空气输入大型电除尘器中，使污染物粒子快速集聚在电极板上清除，从而输出清洁空气；发明专利CN105536987A（2016-05-04）中借用空气净化器原理，采用大型负离子、正离子或正负离子发生器向大气二次无机气溶胶发送正负离子，以中和气溶胶污染物所带电荷，加快其凝聚和沉降清除，但这些方法都需要消耗大量电能，高昂的运行成本导致应用推广比较困难。