本發(fā)明涉及光催化領(lǐng)域，具體涉及一種外壁涂布有光催化劑的紫外石英燈管的加工方法。
背景技術(shù)：
環(huán)保意義上的揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)是指能產(chǎn)生危害的一類(lèi)揮發(fā)性有機(jī)物，主要來(lái)源于煤、石油、天然氣等燃料不完全燃燒的產(chǎn)物以及室內(nèi)家具、裝修建材、清潔劑等揮發(fā)釋放的氣體，可以對(duì)人的肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)和血液系統(tǒng)造成嚴(yán)重傷害?，F(xiàn)有的VOC治理方法包括活性吸附、燃燒處理、生物處理和光催化降解等，其中光催化降解VOC因適用范圍廣、降解徹底、易于操作且不會(huì)造成資源浪費(fèi)而被廣泛應(yīng)用。但是，現(xiàn)有的用于光催化降解VOC的光催化凈化設(shè)備存在如下問(wèn)題：紫外光源和催化劑采用分體設(shè)計(jì)，導(dǎo)致紫外光隨傳輸距離的延長(zhǎng)，能量衰減增大，光強(qiáng)減小，光催化效率降低；現(xiàn)有的光催化凈化設(shè)備體積龐大，不能滿(mǎn)足居家或辦公場(chǎng)所無(wú)人時(shí)對(duì)于空氣凈化的需求；紫外石英燈管外壁附著有機(jī)物，影響紫外線(xiàn)到達(dá)光催化反應(yīng)界面處。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種外壁涂布有光催化劑的紫外石英燈管的加工方法，解決現(xiàn)有的光催化凈化設(shè)備紫外光源和催化劑分體設(shè)計(jì)降低光催化效率，光催化凈化設(shè)備不易于小型化以及紫外石英燈管外壁被有機(jī)污染物附著的問(wèn)題。
本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種外壁涂布有光催化劑的紫外石英燈管的加工方法，包括如下步驟：
(1)活化石英燈管表面：用質(zhì)量分?jǐn)?shù)15％的氫氟酸對(duì)石英燈管進(jìn)行40min的酸侵蝕；
(2)制備光催化涂料：
A、用溶膠凝膠水熱晶化法制備二氧化鈦溶膠；
B、將玻璃纖維棉在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的硫酸溶液中于25℃下浸泡30min～120min，離心過(guò)濾得到改性玻璃纖維棉；
C、將改性纖維棉加入二氧化鈦溶膠中，并用玻纖打漿機(jī)打漿，制得光催化涂料；
(3)涂布光催化涂料：將制備得到的光催化涂料涂布到經(jīng)活化的石英燈管表面，形成10nm～500μm的涂層厚度；
(4)烘干：于60℃～80℃下進(jìn)行2h的烘干處理；
(5)煅燒成膜：于100℃～800℃下煅燒成膜。
紫外石英燈管加工過(guò)程中由于要進(jìn)行嚴(yán)格的內(nèi)部脫羥基處理，導(dǎo)致直接在紫外石英燈管外壁涂布光催化材料時(shí)難以形成穩(wěn)定的涂層，所以需要對(duì)紫外石英燈管表面進(jìn)行活化處理產(chǎn)生粗糙表面以利于光催化材料的附著。
其中，步驟(2)中用溶膠凝膠水熱晶化法制備二氧化鈦溶膠的具體步驟包括：將鈦酸丁酯與無(wú)水乙醇按摩爾比1:5～1:20混合均勻，制得溶液1；向水與無(wú)水乙醇體積比為1:1的溶液中加入硝酸調(diào)節(jié)pH至3～4，制得溶液2；將溶液1滴加入溶液2中，室溫下劇烈攪拌6h后轉(zhuǎn)移到水熱釜中并于170℃下水熱12h得二氧化鈦溶膠。用經(jīng)過(guò)晶化處理的二氧化鈦溶膠制備得到的光催化涂料具備更大的比表面積，有助于催化效果的提高。
其中，步驟(3)中所述涂布的方法包括噴涂、浸涂和旋涂。
優(yōu)選地，步驟(3)中所述涂層厚度為10μm～100μm。
其中，步驟(4)中所述烘干操作于-0.1mPa的壓力下進(jìn)行。真空干燥有利于更好地保護(hù)涂膜的多孔結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，步驟(5)中所述煅燒成膜的溫度為400℃～500℃。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
1、本發(fā)明一種外壁涂布有光催化劑的紫外石英燈管的加工方法，將光催化劑直接涂布于紫外石英燈管外壁，使紫外線(xiàn)的傳輸距離由傳統(tǒng)的10mm～500mm降低至10μm～100μm，光強(qiáng)提高了1000倍，減少了紫外線(xiàn)的損耗，增大了光催化效率；
2、本發(fā)明一種外壁涂布有光催化劑的紫外石英燈管的加工方法，將光源和光催化材料集成一個(gè)器件，有利于光催化設(shè)備的小型化；
3、本發(fā)明一種外壁涂布有光催化劑的紫外石英燈管的加工方法，減少了紫外石英燈管表面有機(jī)物的附著。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
實(shí)施例1
本發(fā)明一種外壁涂布有光催化劑的紫外石英燈管的加工方法，包括如下步驟：
(1)活化石英燈管表面：用質(zhì)量分?jǐn)?shù)15％的氫氟酸對(duì)石英燈管進(jìn)行40min的酸侵蝕；
(2)制備光催化涂料：
A、用溶膠凝膠水熱晶化法制備二氧化鈦溶膠：將鈦酸丁酯與無(wú)水乙醇按摩爾比1:5混合均勻，制得溶液1；向水與無(wú)水乙醇體積比為1:1的溶液中加入硝酸調(diào)節(jié)pH至3，制得溶液2；將溶液1滴加入溶液2中，室溫下劇烈攪拌6h后轉(zhuǎn)移到水熱釜中并于170℃下水熱12h得二氧化鈦溶膠；
B、將玻璃纖維棉在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的硫酸溶液中于25℃下浸泡30min～120min，離心過(guò)濾得到改性玻璃纖維棉；
C、將改性纖維棉加入二氧化鈦溶膠中，并用玻纖打漿機(jī)打漿，制得光催化涂料；
(3)涂布光催化涂料：將制備得到的光催化涂料噴涂到經(jīng)活化的石英燈管表面，形成10nm的涂層厚度；
(4)烘干：在60℃～80℃的溫度和-0.1mPa的壓力下進(jìn)行2h的烘干處理；
(5)煅燒成膜：于100℃下煅燒成膜。
實(shí)施例2
本發(fā)明一種外壁涂布有光催化劑的紫外石英燈管的加工方法，包括如下步驟：
(1)活化石英燈管表面：用質(zhì)量分?jǐn)?shù)15％的氫氟酸對(duì)石英燈管進(jìn)行40min的酸侵蝕；
(2)制備光催化涂料：
A、用溶膠凝膠水熱晶化法制備二氧化鈦溶膠：將鈦酸丁酯與無(wú)水乙醇按摩爾比1:20混合均勻，制得溶液1；向水與無(wú)水乙醇體積比為1:1的溶液中加入硝酸調(diào)節(jié)pH至4，制得溶液2；將溶液1滴加入溶液2中，室溫下劇烈攪拌6h后轉(zhuǎn)移到水熱釜中并于170℃下水熱12h得二氧化鈦溶膠；
B、將玻璃纖維棉在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的硫酸溶液中于25℃下浸泡30min～120min，離心過(guò)濾得到改性玻璃纖維棉；
C、將改性纖維棉加入二氧化鈦溶膠中，并用玻纖打漿機(jī)打漿，制得光催化涂料；
(3)涂布光催化涂料：將制備得到的光催化涂料浸涂到經(jīng)活化的石英燈管表面，形成500μm的涂層厚度；
(4)烘干：在60℃～80℃的溫度和-0.1mPa的壓力下進(jìn)行2h的烘干處理；
(5)煅燒成膜：于800℃下煅燒成膜。
實(shí)施例3
本發(fā)明一種外壁涂布有光催化劑的紫外石英燈管的加工方法，包括如下步驟：
(1)活化石英燈管表面：用質(zhì)量分?jǐn)?shù)15％的氫氟酸對(duì)石英燈管進(jìn)行40min的酸侵蝕；
(2)制備光催化涂料：
A、用溶膠凝膠水熱晶化法制備二氧化鈦溶膠：將鈦酸丁酯與無(wú)水乙醇按摩爾比1:10混合均勻，制得溶液1；向水與無(wú)水乙醇體積比為1:1的溶液中加入硝酸調(diào)節(jié)pH至3.4，制得溶液2；將溶液1滴加入溶液2中，室溫下劇烈攪拌6h后轉(zhuǎn)移到水熱釜中并于170℃下水熱12h得二氧化鈦溶膠；
B、將玻璃纖維棉在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的硫酸溶液中于25℃下浸泡30min～120min，離心過(guò)濾得到改性玻璃纖維棉；
C、將改性纖維棉加入二氧化鈦溶膠中，并用玻纖打漿機(jī)打漿，制得光催化涂料；
(3)涂布光催化涂料：將制備得到的光催化涂料旋涂到經(jīng)活化的石英燈管表面，形成10μm的涂層厚度；
(4)烘干：在60℃～80℃的溫度和-0.1mPa的壓力下進(jìn)行2h的烘干處理；
(5)煅燒成膜：于400℃下煅燒成膜。
實(shí)施例4
本發(fā)明一種外壁涂布有光催化劑的紫外石英燈管的加工方法，包括如下步驟：
(1)活化石英燈管表面：用質(zhì)量分?jǐn)?shù)15％的氫氟酸對(duì)石英燈管進(jìn)行40min的酸侵蝕；
(2)制備光催化涂料：
A、用溶膠凝膠水熱晶化法制備二氧化鈦溶膠：將鈦酸丁酯與無(wú)水乙醇按摩爾比1:15混合均勻，制得溶液1；向水與無(wú)水乙醇體積比為1:1的溶液中加入硝酸調(diào)節(jié)pH至3.8，制得溶液2；將溶液1滴加入溶液2中，室溫下劇烈攪拌6h后轉(zhuǎn)移到水熱釜中并于170℃下水熱12h得二氧化鈦溶膠；
B、將玻璃纖維棉在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的硫酸溶液中于25℃下浸泡30min～120min，離心過(guò)濾得到改性玻璃纖維棉；
C、將改性纖維棉加入二氧化鈦溶膠中，并用玻纖打漿機(jī)打漿，制得光催化涂料；
(3)涂布光催化涂料：將制備得到的光催化涂料噴涂到經(jīng)活化的石英燈管表面，形成100μm的涂層厚度；
(4)烘干：在60℃～80℃的溫度和-0.1mPa的壓力下進(jìn)行2h的烘干處理；
(5)煅燒成膜：于500℃下煅燒成膜。
以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。