一种具有净化汽车排放NOX功能的沥青路面渗透剂.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200910073284.6

申请日:

2009.11.27

公开号:

CN102078751A

公开日:

2011.06.01

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):B01D 53/56申请日:20091127授权公告日:20130417终止日期:20141127|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B01D 53/56申请日:20091127|||公开

IPC分类号:

B01D53/56; B01D53/94; B01J21/06

主分类号:

B01D53/56

申请人:

东北林业大学

发明人:

陈萌; 储江伟; 韩相春; 刘艳华

地址:

150040 黑龙江省哈尔滨市和兴路26号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

净化汽车排放氮氧化物(NOx)的沥青路面渗透剂的制备方法,属于新材料技术领域。目的是为公路路面提供一种能够用于净化汽车排放NOx的新型沥青路面渗透剂。本发明特征是利用沥青路面具有孔隙的特点,通过配制具有净化功能的渗透液,喷洒在沥青路面表面后可迅速渗透到沥青路面内部,溶剂挥发后,使纳米光催化材料负载在沥青路面的孔隙中,使其具备净化功能,同时不影响沥青路面的视觉效果和其它路用性能。本发明的效果和益处是,这种新型沥青路面渗透剂,可净化汽车排放NOx达到40%以上,适用于各等级沥青路面。

权利要求书

1: 一种沥青路面渗透剂组合物, 其特征为在于由下述的原料成分及其质量份配比制 成: 锐钛型, 有效成分大于 95%的纳米 TiO21%~ 5%, 活性炭 1%~ 3%, 硅烷偶联剂 1%~ 5%, 乙醇 5%~ 10%, 异丁基三乙氧硅烷 20%~ 40%。

说明书


一种具有净化汽车排放 NOx 功能的沥青路面渗透剂

    一、 技术领域
     本发明属于新材料技术领域, 涉及到使用纳米二氧化钛 (TiO2) 作为光催化剂来制 备的一种具有净化汽车排放氮氧化物 (NOx) 的沥青路面渗透剂及制法。 二、 背景技术
     汽车尾气是大气环境的主要污染源之一, 而 NOx 是汽车尾气中危害最大, 最难处 理的主要污染物。综合来看, 治理汽车排放 NOx 的技术主要分为机内净化和机外净化两大 途径。机内净化就是通过改善发动机的燃烧状况, 如改良燃料、 改进汽车发动机结构等, 从 根本上防止或减少有害污染物在机内生成, 达到发动机的 “标本兼治” 功效。其中目前较为 先进的技术有 : 稀薄燃烧技术、 排气再循环技术等。机外净化, 主要有化学法、 静电法、 机械 法三种净化方法。机械法净化主要是采用某种特殊的吸附剂吸附尾气中的有害物质。由于 吸附剂需要经常更换, 因而使用受到很大限制 ; 静电法则是在排气口加上高压电极, 使流经 的废气有害成分电离成离子, 然后, 在下端设置吸附离子的吸附板, 废气经净化器净化后排 入大气, 减轻了汽车尾气对大气污染, 但吸附板需要定期清洁。 而化学法就是将汽车尾气通 过专用装置进行催化氧化或催化还原, 将废气中有害或未燃尽的成分转化或补燃为无害气 体, 达到净化作用。其中三效催化转换器, 是最为常用的方法。
     目前, 在众多 NOx 的治理方法中, 把纳米 TiO2 光催化材料作为了治理机动车排放 NOx 的一种新途径。 道路是汽车的直接承载者, 其路面附近及道路周围又是汽车尾气污染的 重灾区, 将纳米光催化材料有效的应用到道路表面, 会直接有效的消除汽车尾气的污染, 从 而产生巨大的经济效益和社会效益。 三、 发明内容
     本发明的目的在于为沥青公路路面提供一种能够用于净化汽车排放 NOx 的新型 沥青路面渗透剂。
     本发明的基本原理是 : 纳米 TiO2 材料是当今应用的一种主要光催化材料, 其带隙 能为 3.2eV, 相当于波长为 387.5nm 光子的能量。当受到波长小于 387.5nm 的紫外光照射 时, 纳米材料价带上的电子跃迁到导带上, 形成电子 - 空穴对 H+ 和 e-。 同时由于电子和空穴 -2 可以自由移动, 当溶解在纳米 TiO2 中的氧俘获电子形成 O 时, O2 便与 H+ 反应形成 HO2·, 而空穴将吸附纳米 TiO2 中的 OH- 和 H2O 氧化成 OH·。当汽车排放的污染物 NOx 扩散到 TiO2 表面时, NO 可快速的与 HO2·进行了光化学反应并生成 NO2。NO2 进一步与 OH·反应, 氧化形 成 NO3 。
     本发明的技术方案是 : 一种用于净化汽车排放 NOx 的沥青路面渗透剂, 其基本组成 为: 纳米 TiO21%~ 5%, 活性炭 1%~ 3%, 硅烷偶联剂 1%~ 5%, 乙醇 5%~ 10%, 异丁基 三乙氧硅烷 20%~ 40%, 其余为双蒸馏水, 以上均为质量百分比。
     本发明的效果和益处是 : 这种沥青路面渗透剂, 具有优良净化汽车排放 NOx 的功 能, 并可通过定期用水清洗路面, 可保证该沥青路面保持净化功能不丧失。 该渗透剂材料生产简单, 造价低廉, 广泛适用于各等级沥青路面, 能够产生巨大的经济效益和社会效益。 四、 具体实施方式
     实例一 :
     步骤 1 选用锐钛型纳米 TiO2 其有效成分要大于 95%, 一次粒径≤ 25nm ;
     步骤 2 将选用的纳米 TiO2 其溶于硅烷偶联剂中, 并使用不低于 4000r/min 的速度 搅拌均匀 ;
     步骤 3 将活性炭进行研磨后 ( 细度在 200 目以下 ), 并缓慢加入纳米 TiO2 溶液中, 并继续使用磁力搅拌均匀 ;
     步骤 4 将异丁基三乙氧硅烷与乙醇配成浓度为 25% ( 质量百分比浓度 ) 的混合溶 液;
     步骤 5 将纳米 TiO2 与活性炭混合溶液, 缓慢加入异丁基三乙氧硅烷与乙醇配成的 混合溶液中, 并使用超声分散混合均匀。
     步骤 6 利用喷枪, 进行喷涂渗透。空气压力 3.0-3.5MPa, 喷距 20-30cm, 速度为 8-10g/s。使用时, 枪口垂直于路面, 每次喷涂 3-5 次。 实例二 :
     步骤 1 选用锐钛型与金红石型纳米 TiO2 其质量比为 (9 ∶ 1) ~ (7 ∶ 3), 有效成 分要大于 95%, 一次粒径≤ 25nm ;
     步骤 2 将选用的纳米 TiO2 其溶于硅烷偶联剂中, 并使用不低于 4000r/min 的速度 搅拌均匀 ;
     步骤 3 将活性炭进行研磨后 ( 细度在 200 目以下 ), 并缓慢加入纳米 TiO2 溶液中, 并继续搅拌均匀 ;
     步骤 4 将异丁基三乙氧硅烷与乙醇配成浓度为 25% ( 质量百分比浓度 ) 的混合溶 液;
     步骤 5 将纳米 TiO2 与活性炭混合溶液, 缓慢加入异丁基三乙氧硅烷与乙醇配成的 混合溶液中, 并使用超声分散混合均匀。
     步骤 6 利用喷枪, 进行喷涂渗透。空气压力 3.0-3.5MPa, 喷距 20-30cm, 速度为 8-10g/s。使用时, 枪口垂直于路面, 每次喷涂 3-5 次。
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1、10申请公布号CN102078751A43申请公布日20110601CN102078751ACN102078751A21申请号200910073284622申请日20091127B01D53/56200601B01D53/94200601B01J21/0620060171申请人东北林业大学地址150040黑龙江省哈尔滨市和兴路26号72发明人陈萌储江伟韩相春刘艳华54发明名称一种具有净化汽车排放NOX功能的沥青路面渗透剂57摘要净化汽车排放氮氧化物NOX的沥青路面渗透剂的制备方法,属于新材料技术领域。目的是为公路路面提供一种能够用于净化汽车排放NOX的新型沥青路面渗透剂。本发明特征是利用沥青路。

2、面具有孔隙的特点,通过配制具有净化功能的渗透液,喷洒在沥青路面表面后可迅速渗透到沥青路面内部,溶剂挥发后,使纳米光催化材料负载在沥青路面的孔隙中,使其具备净化功能,同时不影响沥青路面的视觉效果和其它路用性能。本发明的效果和益处是,这种新型沥青路面渗透剂,可净化汽车排放NOX达到40以上,适用于各等级沥青路面。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页CN102078754A1/1页21一种沥青路面渗透剂组合物,其特征为在于由下述的原料成分及其质量份配比制成锐钛型,有效成分大于95的纳米TIO215,活性炭13,硅烷偶联剂15,乙醇510,异丁基三乙氧。

3、硅烷2040。权利要求书CN102078751ACN102078754A1/2页3一种具有净化汽车排放NOX功能的沥青路面渗透剂一、技术领域0001本发明属于新材料技术领域,涉及到使用纳米二氧化钛TIO2作为光催化剂来制备的一种具有净化汽车排放氮氧化物NOX的沥青路面渗透剂及制法。二、背景技术0002汽车尾气是大气环境的主要污染源之一,而NOX是汽车尾气中危害最大,最难处理的主要污染物。综合来看,治理汽车排放NOX的技术主要分为机内净化和机外净化两大途径。机内净化就是通过改善发动机的燃烧状况,如改良燃料、改进汽车发动机结构等,从根本上防止或减少有害污染物在机内生成,达到发动机的“标本兼治”功效。

4、。其中目前较为先进的技术有稀薄燃烧技术、排气再循环技术等。机外净化,主要有化学法、静电法、机械法三种净化方法。机械法净化主要是采用某种特殊的吸附剂吸附尾气中的有害物质。由于吸附剂需要经常更换,因而使用受到很大限制;静电法则是在排气口加上高压电极,使流经的废气有害成分电离成离子,然后,在下端设置吸附离子的吸附板,废气经净化器净化后排入大气,减轻了汽车尾气对大气污染,但吸附板需要定期清洁。而化学法就是将汽车尾气通过专用装置进行催化氧化或催化还原,将废气中有害或未燃尽的成分转化或补燃为无害气体,达到净化作用。其中三效催化转换器,是最为常用的方法。0003目前,在众多NOX的治理方法中,把纳米TIO2。

5、光催化材料作为了治理机动车排放NOX的一种新途径。道路是汽车的直接承载者,其路面附近及道路周围又是汽车尾气污染的重灾区,将纳米光催化材料有效的应用到道路表面,会直接有效的消除汽车尾气的污染,从而产生巨大的经济效益和社会效益。三、发明内容0004本发明的目的在于为沥青公路路面提供一种能够用于净化汽车排放NOX的新型沥青路面渗透剂。0005本发明的基本原理是纳米TIO2材料是当今应用的一种主要光催化材料,其带隙能为32EV,相当于波长为3875NM光子的能量。当受到波长小于3875NM的紫外光照射时,纳米材料价带上的电子跃迁到导带上,形成电子空穴对H和E。同时由于电子和空穴可以自由移动,当溶解在纳。

6、米TIO2中的氧俘获电子形成O2时,O2便与H反应形成HO2,而空穴将吸附纳米TIO2中的OH和H2O氧化成OH。当汽车排放的污染物NOX扩散到TIO2表面时,NO可快速的与HO2进行了光化学反应并生成NO2。NO2进一步与OH反应,氧化形成NO3。0006本发明的技术方案是一种用于净化汽车排放NOX的沥青路面渗透剂,其基本组成为纳米TIO215,活性炭13,硅烷偶联剂15,乙醇510,异丁基三乙氧硅烷2040,其余为双蒸馏水,以上均为质量百分比。0007本发明的效果和益处是这种沥青路面渗透剂,具有优良净化汽车排放NOX的功能,并可通过定期用水清洗路面,可保证该沥青路面保持净化功能不丧失。该渗。

7、透剂材料生说明书CN102078751ACN102078754A2/2页4产简单,造价低廉,广泛适用于各等级沥青路面,能够产生巨大的经济效益和社会效益。四、具体实施方式0008实例一0009步骤1选用锐钛型纳米TIO2其有效成分要大于95,一次粒径25NM;0010步骤2将选用的纳米TIO2其溶于硅烷偶联剂中,并使用不低于4000R/MIN的速度搅拌均匀;0011步骤3将活性炭进行研磨后细度在200目以下,并缓慢加入纳米TIO2溶液中,并继续使用磁力搅拌均匀;0012步骤4将异丁基三乙氧硅烷与乙醇配成浓度为25质量百分比浓度的混合溶液;0013步骤5将纳米TIO2与活性炭混合溶液,缓慢加入异丁。

8、基三乙氧硅烷与乙醇配成的混合溶液中,并使用超声分散混合均匀。0014步骤6利用喷枪,进行喷涂渗透。空气压力3035MPA,喷距2030CM,速度为810G/S。使用时,枪口垂直于路面,每次喷涂35次。0015实例二0016步骤1选用锐钛型与金红石型纳米TIO2其质量比为9173,有效成分要大于95,一次粒径25NM;0017步骤2将选用的纳米TIO2其溶于硅烷偶联剂中,并使用不低于4000R/MIN的速度搅拌均匀;0018步骤3将活性炭进行研磨后细度在200目以下,并缓慢加入纳米TIO2溶液中,并继续搅拌均匀;0019步骤4将异丁基三乙氧硅烷与乙醇配成浓度为25质量百分比浓度的混合溶液;0020步骤5将纳米TIO2与活性炭混合溶液,缓慢加入异丁基三乙氧硅烷与乙醇配成的混合溶液中,并使用超声分散混合均匀。0021步骤6利用喷枪,进行喷涂渗透。空气压力3035MPA,喷距2030CM,速度为810G/S。使用时,枪口垂直于路面,每次喷涂35次。说明书CN102078751A。

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