基本信息
- 項目名稱：
- 人體安全型光催化凈水器—基于核殼中空制備技術的太陽能利用新突破
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 通過深入分析目前市場上現(xiàn)行的水處理技術中存在的效率低、成本高等問題的基礎上，利用現(xiàn)已取得長足發(fā)展的核殼中空二氧化鈦光催化理論，將核殼中空二氧化鈦納米粒子的中試產(chǎn)品穩(wěn)定地固定在PBS膜載體上，并自主設計了人體安全性光催化水凈化器用于水的凈化處理。
- 詳細介紹：
- 近年來，隨著世界工業(yè)化進程的加快，尤其是化學工業(yè)的突飛猛進，人工合成的化學物總數(shù)已超過數(shù)十萬種。其中，有近百種有機化合物能直接或間接地通過水體進入人體,從而導致人體突變、畸形和癌癥。污水處理已經(jīng)被國家列為重點科研攻關項目，與飛機制造業(yè)相提并論。然而隨著水體污染的日趨復雜和嚴重，傳統(tǒng)的水處理工藝已不能做到飲用水的衛(wèi)生安全。核殼中空制備技術是本研究室所開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權的材料制備新方法。這種方法解決了國際上光催化材料腐蝕有機載體的難題,獲得了既保護有機載體,又可光催化水或空氣中有機小分子的功能。該項目得到了國家自然科學基金，浙江省杰出青年科學基金等多項基金資助，并已步入產(chǎn)業(yè)化中試階段。本課題在上述背景下，在深入分析目前市場上現(xiàn)行的水處理技術中存在的效率低、成本高等問題的基礎上，利用現(xiàn)已取得長足發(fā)展的核殼中空二氧化鈦光催化理論，將核殼中空二氧化鈦納米粒子的中試產(chǎn)品穩(wěn)定地固定在PBS膜載體上，并自主設計了人體安全性光催化水凈化器用于水的凈化處理，并獲得了2010年“浙江省新苗人才計劃”項目資助。經(jīng)國家檢測部門檢測，膜材料具有99%以上的光催化抗菌殺菌效果。本課題不僅在利用太陽能方面獲得了核殼中空納米粒子應用化的首次突破，更重要的是在本課題實踐過程中，團隊達到了自我挑戰(zhàn)和升華的目的。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 目的： 通過具有自主知識產(chǎn)權的核殼中空二氧化鈦納米材料的光催化設備對水進行殺菌抗菌以及降解有機物，來解決現(xiàn)有的飲水衛(wèi)生安全問題。 基本思路： 本項目利用核殼中空二氧化鈦的強氧化還原性和不腐蝕有機載體的特性，將其固定化制備成膜，并通過對膜的一系列修飾及改進使其具有更好的光催化效果，并且通過設計一套結構緊湊、簡潔高效的水凈化裝置，利用太陽光或紫外光將水中的有機物徹底降解，達到對水的抗菌殺菌作用。 創(chuàng)新點： 本項目將取之不盡用之不竭的太陽能轉(zhuǎn)化為化學能，用于抗菌殺菌和分解水中有機污染物，符合國家“十二五”規(guī)劃中綠色，節(jié)能，低碳，環(huán)保的大方向，具有良好的社會效益和生態(tài)效益。 技術關鍵： 1、核殼中空二氧化鈦納米粒子的制備和成膜。 2、利用核殼中空二氧化鈦膜殺菌的具體實施方案。 3、自主殺菌容器的設計制造。 主要技術指標： 依據(jù)GB/T23763-2009光催化抗菌材料及制品抗菌性能的評價標準，催化載體膜對大腸桿菌的總抗菌率大于99%。其中光催化抗菌貢獻值大于99%。
科學性、先進性
- 近年來，污水處理已經(jīng)被國家列為重點科研攻關項目，與飛機制造業(yè)相提并論。本課題在深入分析目前市場上現(xiàn)行的水處理技術中存在的效率低、成本高等問題的基礎上，利用現(xiàn)已取得長足發(fā)展的核殼中空二氧化鈦光催化理論，將核殼中空二氧化鈦納米粒子的中試產(chǎn)品穩(wěn)定地固定在PBS膜載體上，并自主設計了人體安全性光催化水凈化器用于水的凈化處理，并獲得了2010年"浙江省新苗人才計劃"項目資助。經(jīng)國家檢測部門檢測，膜材料具有99%以上的光催化抗菌殺菌效果。 1．申請了以學生為第一發(fā)明人的實用新型發(fā)明專利。 2．獲得了獲得了2010年"浙江省新苗人才計劃"項目資助。 3．以合作單位名義獲得了查新報告。 4．獲得了國家權威部門的檢測報告。 5．構建了光催化凈水裝置模型。
獲獎情況及鑒定結果
- 1．2010-4-29獲得了中國科學院理化技術研究所抗菌材料檢測中心出具的抗菌殺菌檢測報告； 2．2010-5-3獲得了浙江省科技信息研究院出具的科技查新報告； 3．2011-1-25在中華人民共和國國家知識產(chǎn)權局獲得專利申請受理通知書； 4．2011-4-10在浙江理工大學挑戰(zhàn)杯競賽的評比中獲獎，被報入浙江省挑戰(zhàn)杯競賽初賽名單。 5．團隊獲2010年"浙江省新苗人才計劃"項目資助。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 自主知識產(chǎn)權
作品可展示的形式
- 模型
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 二氧化鈦納米膜為負載有核殼中空二氧化鈦納米粒子的PBS膜，可生物降解，即使直接丟棄于土壤中也是可以的，不會對環(huán)境造成污染。本作品材質(zhì)輕巧美觀，操作方法簡單，可制作成為一體機，能代替飲水機的功能，并且比普通日常使用的飲水機能更好地殺菌消毒，即使是直接飲用，也可保證飲用水的純凈、安全、衛(wèi)生。適于在家庭中使用。本產(chǎn)品主要成本包括：紫外燈管、催化載體葉片和裝置制作的加工成本，如果批量生產(chǎn)，按目前的市場成本來算，大概每套裝置在60—100元，加上管理成本、設備折舊和銷售成本，每臺總成本價150—200元，相信很多家庭還是愿意為家人的健康買單的。因此本項目具有很大的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 目前在國際上，通過光催化的方法，充分利用廉價并且“綠色”的太陽光，來有效降解有毒有機污染物，是解決目前全球性的環(huán)境惡化和能源危機的一個重要途徑。其中，納米二氧化鈦粒子由于其優(yōu)越的光催化活性和化學穩(wěn)定性而被廣泛地研究。 但是二氧化鈦本身也存在著例如只吸收紫外光，光催化效率低，回收困難等缺點。目前針對這些缺點大致的研究方向可歸納為3類。第1類：由于二氧化鈦只吸收太陽光中的紫外部分（小于5%），通過對其可見光化改性以使得二氧化鈦能最大限度的利用太陽光，從而提高其光催化效率。第2類：通過對二氧化鈦表面的改性使其提高光催化活性。第3類：在二氧化鈦應用問題上，最迫切需要解決的是二氧化鈦擔載問題。首先，單獨使用二氧化鈦粒子在空氣中會形成粉塵，在溶液中會形成懸濁溶液體系，都會造成粒子無法回收而導致二次污染。其次，由于二氧化鈦受紫外光激發(fā)后所具有的強氧化還原性對于分解對象無選擇性，若直接復合到有機物基體材料中，將會大大縮短有機物基體材料的使用壽命。因此目前絕大多數(shù)的研究方法是先將二氧化鈦擔載在載體上（例如玻璃制品，陶瓷，沸石，碳纖維，鋼材等表面），再來進行光催化反應，以圖催化劑回收簡單，不至于形成二次污染。但是這類研究存在著許多不足。 中空型核/殼結構納米粒子的制備，在理論上有效地解決了有機載體光穩(wěn)定性的問題，拓寬了其使用范圍。本課題就是在上述背景下，在深入分析目前市場上現(xiàn)行的水處理技術中存在的效率低、成本高等問題的基礎上，利用現(xiàn)已取得長足發(fā)展的核殼中空二氧化鈦光催化理論，將核殼中空二氧化鈦納米粒子的中試產(chǎn)品穩(wěn)定地固定在PBS膜載體上，并自主設計了人體安全性光催化水凈化器用于水的凈化處理，在利用太陽能方面獲得了核殼中空納米粒子應用化的首次突破。
