本发明涉及光催化领域，具体涉及一种外壁涂布有光催化剂的紫外石英灯管的加工方法。
背景技术：
环保意义上的挥发性有机物(VOC)是指能产生危害的一类挥发性有机物，主要来源于煤、石油、天然气等燃料不完全燃烧的产物以及室内家具、装修建材、清洁剂等挥发释放的气体，可以对人的肝脏、神经系统和血液系统造成严重伤害。现有的VOC治理方法包括活性吸附、燃烧处理、生物处理和光催化降解等，其中光催化降解VOC因适用范围广、降解彻底、易于操作且不会造成资源浪费而被广泛应用。但是，现有的用于光催化降解VOC的光催化净化设备存在如下问题：紫外光源和催化剂采用分体设计，导致紫外光随传输距离的延长，能量衰减增大，光强减小，光催化效率降低；现有的光催化净化设备体积庞大，不能满足居家或办公场所无人时对于空气净化的需求；紫外石英灯管外壁附着有机物，影响紫外线到达光催化反应界面处。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种外壁涂布有光催化剂的紫外石英灯管的加工方法，解决现有的光催化净化设备紫外光源和催化剂分体设计降低光催化效率，光催化净化设备不易于小型化以及紫外石英灯管外壁被有机污染物附着的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种外壁涂布有光催化剂的紫外石英灯管的加工方法，包括如下步骤：
(1)活化石英灯管表面：用质量分数15％的氢氟酸对石英灯管进行40min的酸侵蚀；
(2)制备光催化涂料：
A、用溶胶凝胶水热晶化法制备二氧化钛溶胶；
B、将玻璃纤维棉在质量分数为5％的硫酸溶液中于25℃下浸泡30min～120min，离心过滤得到改性玻璃纤维棉；
C、将改性纤维棉加入二氧化钛溶胶中，并用玻纤打浆机打浆，制得光催化涂料；
(3)涂布光催化涂料：将制备得到的光催化涂料涂布到经活化的石英灯管表面，形成10nm～500μm的涂层厚度；
(4)烘干：于60℃～80℃下进行2h的烘干处理；
(5)煅烧成膜：于100℃～800℃下煅烧成膜。
紫外石英灯管加工过程中由于要进行严格的内部脱羟基处理，导致直接在紫外石英灯管外壁涂布光催化材料时难以形成稳定的涂层，所以需要对紫外石英灯管表面进行活化处理产生粗糙表面以利于光催化材料的附着。
其中，步骤(2)中用溶胶凝胶水热晶化法制备二氧化钛溶胶的具体步骤包括：将钛酸丁酯与无水乙醇按摩尔比1:5～1:20混合均匀，制得溶液1；向水与无水乙醇体积比为1:1的溶液中加入硝酸调节pH至3～4，制得溶液2；将溶液1滴加入溶液2中，室温下剧烈搅拌6h后转移到水热釜中并于170℃下水热12h得二氧化钛溶胶。用经过晶化处理的二氧化钛溶胶制备得到的光催化涂料具备更大的比表面积，有助于催化效果的提高。
其中，步骤(3)中所述涂布的方法包括喷涂、浸涂和旋涂。
优选地，步骤(3)中所述涂层厚度为10μm～100μm。
其中，步骤(4)中所述烘干操作于-0.1mPa的压力下进行。真空干燥有利于更好地保护涂膜的多孔结构。
优选地，步骤(5)中所述煅烧成膜的温度为400℃～500℃。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种外壁涂布有光催化剂的紫外石英灯管的加工方法，将光催化剂直接涂布于紫外石英灯管外壁，使紫外线的传输距离由传统的10mm～500mm降低至10μm～100μm，光强提高了1000倍，减少了紫外线的损耗，增大了光催化效率；
2、本发明一种外壁涂布有光催化剂的紫外石英灯管的加工方法，将光源和光催化材料集成一个器件，有利于光催化设备的小型化；
3、本发明一种外壁涂布有光催化剂的紫外石英灯管的加工方法，减少了紫外石英灯管表面有机物的附着。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明一种外壁涂布有光催化剂的紫外石英灯管的加工方法，包括如下步骤：
(1)活化石英灯管表面：用质量分数15％的氢氟酸对石英灯管进行40min的酸侵蚀；
(2)制备光催化涂料：
A、用溶胶凝胶水热晶化法制备二氧化钛溶胶：将钛酸丁酯与无水乙醇按摩尔比1:5混合均匀，制得溶液1；向水与无水乙醇体积比为1:1的溶液中加入硝酸调节pH至3，制得溶液2；将溶液1滴加入溶液2中，室温下剧烈搅拌6h后转移到水热釜中并于170℃下水热12h得二氧化钛溶胶；
B、将玻璃纤维棉在质量分数为5％的硫酸溶液中于25℃下浸泡30min～120min，离心过滤得到改性玻璃纤维棉；
C、将改性纤维棉加入二氧化钛溶胶中，并用玻纤打浆机打浆，制得光催化涂料；
(3)涂布光催化涂料：将制备得到的光催化涂料喷涂到经活化的石英灯管表面，形成10nm的涂层厚度；
(4)烘干：在60℃～80℃的温度和-0.1mPa的压力下进行2h的烘干处理；
(5)煅烧成膜：于100℃下煅烧成膜。
实施例2
本发明一种外壁涂布有光催化剂的紫外石英灯管的加工方法，包括如下步骤：
(1)活化石英灯管表面：用质量分数15％的氢氟酸对石英灯管进行40min的酸侵蚀；
(2)制备光催化涂料：
A、用溶胶凝胶水热晶化法制备二氧化钛溶胶：将钛酸丁酯与无水乙醇按摩尔比1:20混合均匀，制得溶液1；向水与无水乙醇体积比为1:1的溶液中加入硝酸调节pH至4，制得溶液2；将溶液1滴加入溶液2中，室温下剧烈搅拌6h后转移到水热釜中并于170℃下水热12h得二氧化钛溶胶；
B、将玻璃纤维棉在质量分数为5％的硫酸溶液中于25℃下浸泡30min～120min，离心过滤得到改性玻璃纤维棉；
C、将改性纤维棉加入二氧化钛溶胶中，并用玻纤打浆机打浆，制得光催化涂料；
(3)涂布光催化涂料：将制备得到的光催化涂料浸涂到经活化的石英灯管表面，形成500μm的涂层厚度；
(4)烘干：在60℃～80℃的温度和-0.1mPa的压力下进行2h的烘干处理；
(5)煅烧成膜：于800℃下煅烧成膜。
实施例3
本发明一种外壁涂布有光催化剂的紫外石英灯管的加工方法，包括如下步骤：
(1)活化石英灯管表面：用质量分数15％的氢氟酸对石英灯管进行40min的酸侵蚀；
(2)制备光催化涂料：
A、用溶胶凝胶水热晶化法制备二氧化钛溶胶：将钛酸丁酯与无水乙醇按摩尔比1:10混合均匀，制得溶液1；向水与无水乙醇体积比为1:1的溶液中加入硝酸调节pH至3.4，制得溶液2；将溶液1滴加入溶液2中，室温下剧烈搅拌6h后转移到水热釜中并于170℃下水热12h得二氧化钛溶胶；
B、将玻璃纤维棉在质量分数为5％的硫酸溶液中于25℃下浸泡30min～120min，离心过滤得到改性玻璃纤维棉；
C、将改性纤维棉加入二氧化钛溶胶中，并用玻纤打浆机打浆，制得光催化涂料；
(3)涂布光催化涂料：将制备得到的光催化涂料旋涂到经活化的石英灯管表面，形成10μm的涂层厚度；
(4)烘干：在60℃～80℃的温度和-0.1mPa的压力下进行2h的烘干处理；
(5)煅烧成膜：于400℃下煅烧成膜。
实施例4
本发明一种外壁涂布有光催化剂的紫外石英灯管的加工方法，包括如下步骤：
(1)活化石英灯管表面：用质量分数15％的氢氟酸对石英灯管进行40min的酸侵蚀；
(2)制备光催化涂料：
A、用溶胶凝胶水热晶化法制备二氧化钛溶胶：将钛酸丁酯与无水乙醇按摩尔比1:15混合均匀，制得溶液1；向水与无水乙醇体积比为1:1的溶液中加入硝酸调节pH至3.8，制得溶液2；将溶液1滴加入溶液2中，室温下剧烈搅拌6h后转移到水热釜中并于170℃下水热12h得二氧化钛溶胶；
B、将玻璃纤维棉在质量分数为5％的硫酸溶液中于25℃下浸泡30min～120min，离心过滤得到改性玻璃纤维棉；
C、将改性纤维棉加入二氧化钛溶胶中，并用玻纤打浆机打浆，制得光催化涂料；
(3)涂布光催化涂料：将制备得到的光催化涂料喷涂到经活化的石英灯管表面，形成100μm的涂层厚度；
(4)烘干：在60℃～80℃的温度和-0.1mPa的压力下进行2h的烘干处理；
(5)煅烧成膜：于500℃下煅烧成膜。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。