纳米微孔活性硅小结

纳米微孔活性硅通过优化制备条件、控制材料孔径及孔结构、表面改性处理等技术途径，可获得具有大比表面积和强吸附性能的新型环境材料。该类材料具有特定的孔结构和孔径范围，比表面积大，对甲醛等室内有害气体吸附性能超强，可广泛应用于室内空气污染治理，同时也可应用于垃圾焚烧、汽车尾气、金属冶炼等领域的高温烟气PM2.5污染控制等领域，应用前景广阔。

纳米微孔活性硅在高效净化甲醛涂料中的应用

涂料是涂覆在建筑物或者制品表面起保护和装饰作用的一类膜材料。涂料种类繁多、适应性强、使用方便、成本低廉，具有防腐、绝缘、导电、防火以及美观等重要作用，广泛应用于各种金属、木材、水泥、砖石、皮革、织物、塑料、橡胶、玻璃及纸张表面，在国民经济和国防建设中占有重要地位。

目前，在建筑涂料的乳液及助剂中存在的游离单体，易产生大量挥发性有机物(VOC)、甲醛、苯等有害性挥发物，这些挥发物不仅会污染环境，而且严重危害人体健康，容易引发慢性呼吸道疾病、白血病等，其中VOC和甲醛是危害最严重、最具代表性的有害气体物质。随着人们环境保护意识的提高，各国环保法规对涂料体系中VOC和甲醛的含量进行严格限制，我国也加强了相关政策的制定。我国GB 18582-2008中规定建筑内墙涂料VOC含量小于120g/L，甲醛含量小于0.1g/L，外墙涂料VOC含量小于200g/L。随着对涂料中VOC含量限制政策的陆续出台，传统溶剂型涂料因其VOC含量太大，对环境污染严重，生产能耗大，其市场份额正大幅度降低，具有低污染环保特性的高固化涂料、粉末涂料、水性涂料等绿色环保涂料在全球涂料市场成为持续热点。

水性涂料是一种极具发展潜力的绿色环保涂料，它是指用水作溶剂或者作分散介质的涂料。与粉末涂料和高固化涂料相比，水性涂料具有易净化、低成本、低粘度、良好的涂布适应性、无毒性、无刺激、不燃性等特点，已成为绿色环保涂料的主要发展方向。2010年，水性涂料的总产量约为416万吨左右，2012年，水性涂料建筑涂料已经占整个涂料行业的38%。我国涂料行业"十二五"环保发展规划中明确提出:全面推进涂料水性化，高固体分醇酸涂料份额提高20%，大力发展无毒、低污染、高性能、节能与功能性涂料，同时单位能耗在2009年基础上降低20%，重点发展涂料与无机颜料的循环经济项目;

纳米微孔活性硅具有高白度、高孔隙率、大比表面积，对甲醛具有强吸附能力;纳米微孔活性硅载Ag-AgBr-TiO2复合光催化剂采用化学沉淀法制备，能够在可见光照下将甲醛等室内有害气体高效降解为CO2和H2O，同时具有抑菌和抗菌的功能;采用有机硅表面改性剂对纳米微孔活性硅吸附材料进行表面化学包覆改性，将表面改性后的活性硅多孔吸附材料作为一种新型的涂料颜料。以改性后的活性硅替代70%以上钛白粉，同时添加活性硅负载Ag-AgBr-TiO2复合催化剂，确定了一种新型高净化甲醛、具有抗菌抑菌功能和调节室内湿度的功能涂料配方及其生产工艺。

利用纳米微孔活性硅生产的高净化甲醛涂料中不含挥发性有机物和重金属类有害物质，各项性能均达到GB/T9756-2009《合成树脂乳液内墙涂料》的规定，对甲醛的净化性能高达99%、甲醛净化效果持久性高达90%以上，均超过JC/T 1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》规定的甲醛的净化性能≥75%、甲醛净化效果持久性≥60%的标准要求，该指标达到国内领先水平

纳米微孔活性硅在垃圾焚烧烟气净化中的应用

纳米微孔活性硅吸附材料具有容重小、空隙发达、比表面积大、表面活性基团多等特性，对二恶英、SO2、H2S、HCl等气体以及挥发性重金属具有极强的吸附性能。

在垃圾焚烧电厂的工业试验结果表明:在与活性炭相同喷入量的情况下，纳米微孔活性硅吸附材料对二恶英的脱除效率达到99%以上，排放烟气中二恶英的浓度低于0.1ng/Nm，符合EU2000/76/EC的排放标准，也远低于我国2014年7月1日起颁布实施的0.1 ng/Nm的排放标准;同时烟气中SO2、HCl等有害气体的排放浓度也远远低于国家标准规定的排放浓度

利用纳米微孔活性硅吸附材料作为烟气净化的反应剂，在进布袋除尘器的烟道以及布袋除尘器中反应剂粉体与烟气充分接触，活性硅复合材料通过化学吸附和物理吸附的方式对烟气中的二恶英、酸性气体、挥发性重金属等有害气体进行综合净化脱除;反应后的粉体经布袋除尘器收集、螯合处理后排出;净化后的烟气由排风机经烟囱排入大气。同时，由于活性硅属无机非金属粉体材料，对滤袋具有保护作用，也便于布袋除尘飞灰的固化处理。

吸附二恶英性能

对活性硅及活性碳(垃圾焚烧电厂用)在不同时间段的吸附能力进行比较，实验结果如图1所示。当吸附时间为10min时，活性硅对二恶英的吸附量略高于活性碳，随着吸附时间的延长，活性硅和活性碳的吸附量基本相当。1g 活性硅 1h 吸附量为 0.3599 ng I-TEQ，表明活性硅材料在高温烟气夹带流中对二恶英的吸附速率较快，且后期吸附能力基本等同于活性碳。由于活性硅属于无机非金属材料，不会对袋式除尘器产生烧袋或损伤，也不会对电除尘器构成安全隐患，因此可作为烟气喷射吸附净化材料，与现有除尘设备结合使用，应用于垃圾焚烧、生物质燃烧、冶金等高温烟气二恶英的脱除净化。

对其它有害气体的吸附性能

活性硅对多数挥发性有机气体和酸性气体，尤其是甲醛、甲苯等室内有害气体具有很强的吸附能力，且饱和时间较短，吸附速率快。与其它吸附材料相比，活性硅对甲醛的吸附速率与饱和吸附量高出几十到几百倍，且极少脱附

活性硅吸附材料饱和吸附量

活性硅颗粒内部呈蜂窝状、弯曲层片状结构，内部微孔极其发达，孔径0.1-0.5μm，对多种物质具有极强的吸附能力，也为孔道中的反应提供了场所

主要用途:

可与有机物反应，作为有机硅高分子材料的原料

金属硅通过提纯制取多晶硅。

金属表面处理。

替代纳米碳粉或石墨，作为锂电池负极材料，大幅度提高锂电池容量

本书从表面活性剂结构与性能关系出发，系统论述了表面活性剂结构对表面活性剂性能的影响和表面活性剂性能在纳米技术中的应用。其中包括:利用表面活性剂在溶液中形成胶团的特性，作为超微反应器合成和制备纳米粉体;利用表面活性剂在界面的吸附性和反应性，对纳米粉体材料进行表面修饰和改性;利用表面活性剂的偶联作用和反应性，制备纳米复合材料;利用表面活性剂的定向排列形成的模板效应，制备纳米结构材料和纳米器件;高分子表面活性剂在制备特殊结构纳米材料中的应用;特殊结构表面活性剂制备纳米脂质体以及表面活性剂结构与脂质体性能之间的关系;LB膜的制备和所采用的表面活性剂类型及相关功能配合物。本书作者从实际经验出发，根据大量的研究结果分别对表面活性剂在纳米技术中的应用进行了分类介绍。