對二氧(yang)化钛的(de)研究大(da)多都停(ting)留在耐(nai)候性、光(guang)催化性(xing)能、複合(he)材料等(deng)的研究(jiu)上，對納(na)米TiO2在特(te)種紙上(shang)的研究(jiu)較匮乏(fa)。另外，納(na)米TiO2不易(yi)在非極(ji)性介質(zhi)中分散(san)，在極性(xing)介質中(zhong)易凝聚(ju)直接影(ying)響到了(le)納米二(er)氧化钛(tai)自身優(you)異性能(neng)的發揮(hui)。因此亟(ji)需解決(jue)納米二(er)氧化钛(tai)分散性(xing)問題。
1.1殺菌(jun)功能
納(na)米級二(er)氧化钛(tai)具有高(gao)光活性(xing)，運用到(dao)了強光(guang)殺菌技(ji)術[1-3]。實驗(yan)證明，以(yi)0.1mg/cm3濃度的(de)銳钛型(xing)納米TiO2可(ke)徹底地(di)殺死惡(e)性海拉(la)細胞，而(er)且随着(zhe)超氧化(hua)物歧化(hua)酶(SOD)添加(jia)量的增(zeng)多，TiO2光催(cui)化殺死(si)癌細胞(bao)的效率(lü)也提高(gao)[4]。對枯草(cao)杆菌黑(hei)色變種(zhong)芽孢、綠(lü)膿杆菌(jun)、大腸杆(gan)菌、沙門(men)氏菌、牙(ya)枝菌和(he)曲黴的(de)殺滅率(lü)均達到(dao)98%以上。
1.2防(fang)紫外線(xian)功能
納(na)米TiO2既能(neng)吸收紫(zi)外線，又(you)能反射(she)、散射紫(zi)外線，還(hai)能透過(guo)可見光(guang)，是性能(neng)優越、極(ji)有發展(zhan)前途的(de)物理屏(ping)蔽型的(de)紫外線(xian)防護劑(ji)。納米二(er)氧化钛(tai)由于粒(li)徑小，活(huo)性大，既(ji)能反射(she)、散射紫(zi)外線，又(you)能吸收(shou)紫外線(xian)，從而對(dui)紫外線(xian)有更強(qiang)的阻隔(ge)能力。與(yu)同樣劑(ji)量的一(yi)些有機(ji)紫外線(xian)防護劑(ji)相比，納(na)米二氧(yang)化钛在(zai)紫外區(qu)的吸收(shou)峰更高(gao)，不像有(you)機紫外(wai)線防護(hu)劑那樣(yang)隻單一(yi)對UVA或UVB有(you)吸收，更(geng)重要的(de)是它還(hai)是廣譜(pu)屏蔽劑(ji)[5]。二氧化(hua)钛可以(yi)吸收能(neng)量高于(yu)420nm的紫外(wai)而以激(ji)發二氧(yang)化钛晶(jing)體結構(gou)中内層(ceng)電子的(de)躍遷。利(li)用納米(mi)TiO2的透明(ming)性和紫(zi)外線吸(xi)收能力(li)還可用(yong)作食品(pin)包裝膜(mo)、油墨、塗(tu)料、紡織(zhi)制品和(he)塑料填(tian)充劑，可(ke)以替代(dai)有機紫(zi)外線吸(xi)收劑，用(yong)于塗料(liao)中可提(ti)高塗料(liao)耐老化(hua)能力。
1.3自(zi)清潔功(gong)能
納米(mi)TiO2具有很(hen)強的"超(chao)親水性(xing)"，在它的(de)表面不(bu)易形成(cheng)水珠，而(er)且納米(mi)TiO2在可見(jian)光照射(she)下可以(yi)對碳氫(qing)化合物(wu)作用。利(li)用這樣(yang)一個效(xiao)應可以(yi)在玻璃(li)、陶瓷和(he)瓷磚的(de)表面塗(tu)上一層(ceng)納米TiO2薄(bao)層，利用(yong)氧化钛(tai)的光催(cui)化反應(ying)就可以(yi)把吸附(fu)在氧化(hua)钛表面(mian)的有機(ji)污染物(wu)分解爲(wei)CO2和O2，同剩(sheng)餘的無(wu)機物一(yi)起可被(bei)雨水沖(chong)刷幹淨(jing)，從而實(shi)現自清(qing)潔功能(neng)。日本已(yi)有在實(shi)驗室研(yan)制成功(gong)自潔瓷(ci)磚，這種(zhong)新産品(pin)的表面(mian)上有一(yi)薄層納(na)米TiO2薄膜(mo)，任何粘(zhan)污在表(biao)面上的(de)物質，包(bao)括油污(wu)、細菌在(zai)光的照(zhao)射下，由(you)于納米(mi)TiO2的催化(hua)作用，可(ke)以使這(zhe)些碳氫(qing)化合物(wu)進一步(bu)氧化變(bian)成氣體(ti)或者很(hen)容易被(bei)擦掉的(de)物質。納(na)米TiO2光催(cui)化作用(yong)使得高(gao)層建築(zhu)的玻璃(li)、廚房易(yi)粘油污(wu)的瓷磚(zhuan)、汽車後(hou)視鏡及(ji)前窗玻(bo)璃的保(bao)潔都可(ke)以輕松(song)地進行(hang)。
2納米TiO2的(de)分散性(xing)能
2.1納米(mi)TiO2分散機(ji)理
胡傑(jie)等[6]發現(xian)在納米(mi)二氧化(hua)钛的水(shui)分散體(ti)系中，主(zhu)要是範(fan)德華力(li)、靜電排(pai)斥作用(yong)力、因吸(xi)附層而(er)産生的(de)位阻效(xiao)應等。另(ling)外，納米(mi)二氧化(hua)钛的分(fen)散機理(li)還可以(yi)從雙電(dian)子層理(li)論解釋(shi)。雙電子(zi)層理論(lun)是指微(wei)粒的内(nei)部稱爲(wei)微粒核(he)一般帶(dai)負電荷(he)形成一(yi)個負離(li)子層，其(qi)外部由(you)于電性(xing)吸引而(er)形成一(yi)個正離(li)子層(反(fan)離子層(ceng)包括非(fei)活動性(xing)離子層(ceng)和擴散(san)層)，合稱(cheng)爲雙電(dian)層。該理(li)論一般(ban)情況下(xia)是依靠(kao)調節PH值(zhi)或是加(jia)入電解(jie)質，使粒(li)子表面(mian)産生電(dian)荷，以增(zeng)大雙電(dian)層厚度(du)和顆粒(li)表面的(de)電位值(zhi)，使顆粒(li)之間産(chan)生排斥(chi)力，從而(er)實現顆(ke)粒的分(fen)散性。
2.2pH值(zhi)對納米(mi)TiO2分散性(xing)的影響(xiang)
二氧化(hua)钛在水(shui)溶液中(zhong)由于pH值(zhi)得不同(tong)，可以帶(dai)正電、負(fu)電或是(shi)電中性(xing)。當pH值較(jiao)低的時(shi)候，納米(mi)TiO2表面形(xing)成TiO2- OH2+，導緻(zhi)粒子表(biao)面帶正(zheng)電荷；當(dang)pH值處于(yu)中間值(zhi)時，粒子(zi)表面形(xing)成Ti-OH鍵，此(ci)時粒子(zi)呈電中(zhong)性，納米(mi)TiO2的分散(san)性能最(zui)差；當pH值(zhi)較高的(de)時候，粒(li)子表面(mian)形成OH-O-鍵(jian)，使粒子(zi)表面帶(dai)負電荷(he)，此時pH值(zhi)越大，粒(li)子表面(mian)的負電(dian)荷越多(duo)，雙電層(ceng)的厚度(du)越厚，粒(li)子間的(de)斥力位(wei)能越大(da)，粒子分(fen)散效果(guo)越好[7]。郭(guo)文錄等(deng)[8]人認爲(wei)在納米(mi)二氧化(hua)钛水分(fen)散體系(xi)穩定性(xing)的研究(jiu)中認爲(wei)，pH=10時分散(san)效果爲(wei)最佳狀(zhuang)态。
2.3電解(jie)質對納(na)米TiO2分散(san)性的影(ying)響
納米(mi)二氧化(hua)钛的分(fen)散性與(yu)電解質(zhi)有關。納(na)米二氧(yang)化钛在(zai)純水作(zuo)爲分散(san)劑時，分(fen)布不均(jun)勻是由(you)于粒子(zi)間靜電(dian)吸引而(er)導緻的(de)。而研究(jiu)表明當(dang)有機溶(rong)劑作分(fen)散劑的(de)水溶液(ye)中，納米(mi)二氧化(hua)钛分散(san)性較好(hao)。任夕娟(juan)等[9]通過(guo)實驗證(zheng)明電解(jie)質離子(zi)價越高(gao)，凝集作(zuo)用越強(qiang)，及少量(liang)電解質(zhi)也會使(shi)分散液(ye)凝集。因(yin)此在平(ping)時的使(shi)用、保存(cun)中應避(bi)免無機(ji)鹽的混(hun)入和附(fu)着。
2.4表面(mian)活性劑(ji)對納米(mi)TiO2分散性(xing)的影響(xiang)
高分子(zi)類表面(mian)活性劑(ji)可以通(tong)過氫鍵(jian)、範德華(hua)力、靜電(dian)吸引力(li)可納米(mi)二氧化(hua)钛産生(sheng)吸附。例(li)如分子(zi)鏈較長(zhang)的(聚丙(bing)烯酰胺(an)PAM、聚甲基(ji)丙烯酸(suan)PMAA等)可以(yi)提供空(kong)間位阻(zu)屏蔽，從(cong)而阻礙(ai)納米二(er)氧化钛(tai)顆粒的(de)團聚。但(dan)是加入(ru)高分子(zi)表面活(huo)性劑的(de)量需要(yao)嚴格把(ba)控，否則(ze)會适得(de)其反。
複(fu)配型表(biao)面活性(xing)劑對二(er)氧化钛(tai)分散性(xing)效果較(jiao)好。離子(zi)型表面(mian)活性劑(ji)和非離(li)子型表(biao)面活性(xing)劑在溶(rong)液中混(hun)合已形(xing)成膠團(tuan)，非離子(zi)表面活(huo)性劑分(fen)子插入(ru)膠團後(hou)，使得原(yuan)有的離(li)子型表(biao)面活性(xing)劑的“離(li)子頭”間(jian)的電性(xing)排斥力(li)減弱，使(shi)得混合(he)溶液中(zhong)的CMC下降(jiang)[10]。
2.5分散設(she)備對納(na)米TiO2分散(san)性的影(ying)響
納米(mi)二氧化(hua)钛具有(you)半導體(ti)性質，并(bing)且具有(you)高穩定(ding)性、高透(tou)明性、高(gao)活性等(deng)優異的(de)特性。在(zai)目前工(gong)業研究(jiu)應用中(zhong)會大量(liang)使用到(dao)納米二(er)氧化钛(tai)，作爲新(xin)興納米(mi)材料，提(ti)其分散(san)性是非(fei)常有必(bi)要的。不(bu)同的分(fen)散設備(bei)，對其分(fen)散也會(hui)呈現出(chu)不同程(cheng)度的效(xiao)果。目前(qian)，常用的(de)分散設(she)備有：超(chao)聲振蕩(dang)分散儀(yi)、電動攪(jiao)拌儀、直(zhi)立式攪(jiao)拌磨[11]。
3納(na)米TiO2在制(zhi)漿造紙(zhi)中的應(ying)用
3.1功能(neng)紙制備(bei)中的應(ying)用
3.2造紙(zhi)濕部中(zhong)的應用(yong)
造紙濕(shi)部其化(hua)學實質(zhi)是一種(zhong)表面與(yu)膠體化(hua)學。造紙(zhi)濕部配(pei)料中許(xu)多組份(fen)結構都(dou)非常小(xiao)，因此引(yin)入特殊(shu)的納米(mi)級組分(fen)，可以在(zai)很大程(cheng)度上提(ti)高其抄(chao)紙效果(guo)[14]。
3.3廢(fei)紙脫墨(mo)中的應(ying)用
3.4造紙(zhi)廢水處(chu)理中的(de)應用
制(zhi)漿造紙(zhi)廢水主(zhu)要包括(kuo)蒸煮廢(fei)液、洗漿(jiang)廢水、抄(chao)紙廢水(shui)等。這些(xie)廢液中(zhong)主要含(han)大量木(mu)質素以(yi)及各種(zhong)酚類有(you)機化合(he)物。而光(guang)催化氧(yang)化可以(yi)處理造(zao)紙廢水(shui)，還可以(yi)降解木(mu)素和酚(fen)類物質(zhi)，完全消(xiao)除毒性(xing)。同時對(dui)于造紙(zhi)廢水中(zhong)有毒且(qie)難被生(sheng)物降解(jie)的有機(ji)物也有(you)很好的(de)降解作(zuo)用。利用(yong)納米二(er)氧化钛(tai)處理造(zao)紙廢水(shui)，可以使(shi)其達到(dao)标準排(pai)放量，極(ji)大程度(du)減少對(dui)環境的(de)污染。
展(zhan)望
納米(mi)二氧化(hua)钛是一(yi)種優異(yi)的無機(ji)精細化(hua)工材料(liao)。影響納(na)米二氧(yang)化钛分(fen)散性的(de)因素很(hen)多，諸如(ru)表面活(huo)性劑、pH值(zhi)、電解質(zhi)等等，需(xu)要我們(men)去做進(jin)一步的(de)探索，将(jiang)納米二(er)氧化钛(tai)的利用(yong)率達到(dao)最佳。目(mu)前，我國(guo)大力倡(chang)導綠色(se)可持續(xu)發展，納(na)米二氧(yang)化钛以(yi)其殺菌(jun)消毒、高(gao)效自潔(jie)、光催化(hua)能、廢水(shui)處理等(deng)功能在(zai)制漿造(zao)紙以及(ji)功能紙(zhi)的應用(yong)和發展(zhan)中具有(you)廣闊的(de)前景。
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