沥青路面组合纳米光催化材料涂层的功能对比试验分析

• 作 者: 王娜
• 出 处: 长沙理工大学
• 发表日期: 2016年01期
• 关键词: 路面油污 氮氧化物 光催化降解 涂层材料 沥青混凝土路面

随着我国经济的快速发展,机动车保有量不断增长,道路运营过程中产生的环境问题日益引起关注。其中,车辆尾气集聚造成的近地表大气环境污染以及不易清洗的路表油污少部分通过径流进入水体、部分蒸发进入大气造成的双重环境影响都不可忽视。由于组合纳米材料具有较好的光催化降解功效,因此本文通过试验分析优选出一种组合纳米光催化材料负载于道路表层对路面油污及大气中的氮氧化物进行处治,以达到改善道路环境的目的。首先,本文简单讲述了纳米材料的特性、提高光催化剂活性的方法以及纳米材料的光催化机理。同时,介绍了选取的光催化纳米原材料以及试验研究所需的三种组合纳米材料的制备流程,并通过不同的材料表征方法:扫描电镜、X射线衍射以及红外光谱,分析各组合材料光催化活性优于单一光催化剂的原因。其次,介绍了光催化涂层材料的配制工艺,以及制定了涂层材料处治路面油污及降解NO的室内试验测试方法,并且选择石油类物质含量、含氮无机盐类物质（主要指硝酸盐、亚硝酸盐）含量分别作为评价指标。然后,本文开展了在培养皿试件表面涂覆组合纳米材料Fe₂O₃-TiO₂、Fe₂O₃-ZnO和TiO₂-CeO₂光催化处治油污及降解NO功效的研究,探讨了光催化材料用量、光照强度及反应时间等因素对降解效果的影响规律,并对各组合材料的试验结果进行了对比分析。结果表明:不同试验条件下,光催化降解效果存在较大差别,当单位面积上组合纳米光催化材料用量为13.3g/m²,光照强度为20W/m²,反应时间为2h时,各组合材料均能有效降解油污及NO;同时,对比分析发现负载有组合纳米材料Fe₂O₃-TiO₂的试验组光催化降解功效相对于其它组合材料更突出。最后,在以上试验结论的基础上,本文对组合材料Fe₂O₃-TiO₂应用于沥青混凝土路面上的光催化降解效果开展了试验研究。结果表明:负载了该种组合材料的沥青路面能够有效降解路面油污及NO气体,且试验轮反复作用对路面涂层材料的降解效果会造成一定影响,需要开展进一步研究。通过室内模拟试验,本论文对路面油污及NO的光催化降解效果进行了初步研究,为进一步的研究工作提供了理论依据,具有较高的道路环保价值。