ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1 Полидиметилсилоксан(ПДМС), методы получения композиционного материала на основе ПДМС и наночастицы оксида цинка 5
1.1 Полидиметилсилоксан(ПДМС) 5
1.2 Полидиметилсилоксан применяется для очистки нефтяных разливов в морской среде 5
1.3 Микрожидкостное фотокаталитическое устройство, использующее PDMS / TiO2 нанокомпозит 8
1.4 Прозрачный материал на основе полидиметилсилоксана с покрытием ZnO для фотокаталитической очистки 14
1.5 Нанокомпозиты TiO2 / PDMS для использования на самоочищающихся поверхностях 16
1.6 Характеристика наночастиц и способов их получения 20
1.7 Способы получения осадков оксида цинка 23
1.8 Собственные точечные дефекты в оксиде цинка 24
1.9 Применение оксида цинка 26
Глава 2. Методика исследования 29
2.1 Вискозиметр DV2T 29
2.2 Атомно-силовая микроскопия 31
2.3 Флуориметр Shimadzu RF-6000 34
2.4 Электронно-микроскопический метод исследования 36
Глава 3 Результаты 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 54
Актуальность работы
Высокотоксичные органические вещества II и III классов опасности, которые содержатся в сточных водах химических предприятий, характеризуются низкими показателями предельно-допустимых концентраций. Их значения достигают порядка 0,001-0,050 мг/л. Известные методы не позволяют добиваться очистки от токсичных органических веществ до нормативных требований. Даже после нескольких этапов очистки (механическая, сорбционная, химическая,) концентрация загрязнений составляет от 10 до 100 ПДК. Решение задачи доведения концентрации токсичных веществ до ПДК и ниже осуществляется путем использования методов доочистки, большинство из которых основано на химическом окислении органических веществ до нетоксичных летучих компонентов (углекислого газа, воды, азота и т.д.). В ряду окислительных методов доочистки фотокатализ занимает важное место благодаря своей высокой эффективности и экологичности. Он основан на взаимодействии квантов света и полупроводниковых наноматериалов (фотокатализаторов), в ходе которого образуются активные радикалы, инициирующие реакцию химического окисления токсичных органических веществ. Использование фотокатализаторов особой структуры и химического состава позволяет осуществлять очистку воды под действием видимого света. Активность фотокатализатора увеличивается с уменьшением среднего размера его частиц. Порошковые наноразмерные фотокатализаторы, такие как оксид марганца, диоксид титана, оксид цинка диспергируются в загрязненной воде, облучаются светом, после чего удаляются из очищенной воды путем мембранной сепарации. Мембранная фильтрация воды через поры, размер которых не превышает нескольких десятков нанометров, отличается низкой производительностью, что недопустимо в производственных условиях. Было принято разработать материал, который будет разлагать фенольный загрязнитель, так как он является одним из токсичных веществ в сточных водах. Композиционный материал на основе полидиметилсилоксана и оксида цинка отвечает данным требованиям. Поместив материал в воду и подвергнув её ультрафиолетовому облучению, тем самым проведя очистку, его можно будет извлекать из воды, просушить и повторно использовать. Это позволит убрать мембранные фильтры с водоочистительных сооружений, которые очень дорого обходятся для производства. Поэтому получение и исследование композитных материалов на основе оксида цинка представляет большой интерес, так как оксид цинка является одним из лучших катализаторов.
В результате исследования фотокаталитических реакций, было выявлено, что композиционные материалы на основе полидиметилсилоксана и оксида цинка работают по-разному, если менять соотношения базовой жидкости к связующему агенту. Из проведенной работы можно сделать следующие выводы:
1) Разработан фотокатализатор для очистки сточных вод от фенола в лабораторных условиях.
2) Показано, что в случае композиционного материала расход ниже чем в виде порошка, но обеспечивается одинаковая эффективность.
3) Наилучший ФК достигается при изготовлении носителя в пропорции 1:12,5 базы к связующему агенту.
