Titanium IN sisevärv – fotokatalüüsi protsess ja viirused

Aga mis on fotokatalüüs tegelikult? Mis on fotokatalüsaatorid?  

Nendele küsimustele vastas prof. Ph.D. insener Antoni Morawski Szczecini Lääne-Pommeri Tehnikaülikooli anorgaanilise keemiatehnoloogia ja keskkonnatehnika osakonnast.

– Definitsiooni järgi – fotokatalüüs on keemilise reaktsiooni kiiruse või selle initsiatsiooni muutumine ultraviolett- ja/või nähtava kiirguse toimel aine (fotokatalüsaatori) juuresolekul, mis neelab kiirgust ja võimaldab oksüdatsiooni-redutseerivat kemikaali. pinnal, nt õhuhapniku ja adsorbeerunud saasteainete vahel, mis võivad samuti olla patogeensed mikroorganismid. Fotokatalüsaatori pinnal tekkivatel hüdroksüülradikaalidel on suurem oksüdatsioonipotentsiaal kui osoonil, mis on oluline desinfitseerimiseks.

Kas see on uus avastus? Võib-olla pole seda veel piisavalt kontrollitud?

– Titaandioksiidi (TiO 2 ) võime toimida fotokatalüsaatorina on teada juba mitu aastakümmet (täpsemalt 1921). Kuid seda funktsiooni ei hinnatud palju aastaid. 2 fotokatalüütiliste omaduste kasutamise vastu tekkis uuesti, kui Fujishima ja Honda avaldasid 1972. aastal artikli vee fotoelektrolüüsi kohta. Seda tegevust kasutati peagi nii saasteainete oksüdeerimiseks, reovee puhastamiseks, joogivee puhastamiseks kui ka vee puhastamiseks. tööstuslikuks köögiviljapesuks. Õhu desinfitseerimiseks kasutati titaandioksiidiga kaetud filtreid. Paljud hilisemad uuringud on näidanud fotokatalüüsi kasulikkust vee desinfitseerimiseks, sealhulgas bakterite hävitamiseks. On avastatud potentsiaalne võime vähirakke hävitada. 2 eeliste kasutamine värvikatetes.

Aga viirused? Nüüd on see nii aktuaalne teema.

– Sel teemal on viimasel ajal ilmunud palju publikatsioone. Näiteks jaapanlased demonstreerisid oma töös Gripiviiruse fotokatalüütiline inaktiveerimine õhukese titaandioksiidi abil gripiviiruse inaktiveerimist fotokatalüüsi teel, kasutades TiO ₂ (R. Nakano, H. Ishiguro, Y. Yao, J. Kajioka, A. Fujishima, K. Sunada, M. Minoshima, K. Hashimoto, Y. Kubota – "Fotokeemiline ja fotokatalüütiline teadus", 2012).

Samamoodi leidis töös " Gripiviiruse H1N1 hävitamine uue nähtava valgusega indutseeritud fotokatalüsaatoriga fluorestsentsvalguses" _2-l põhinev fotokatalüsaator koos Siirdemetallide (raud, magneesium ja mangaan) lisamine näitas viirusevastast toimet H1N1 gripiviiruse vastu. Testimise käigus elimineeriti viirus üle 99% 30 minuti jooksul. Nagu öeldud - " oleks soovitav kasutada seda fotokatalüsaatorit desinfitseerimiseks, et vähendada viiruse levikut tilkade ja aerosoolide kaudu, samuti pinnakontakti kaudu ." E.A.A.Kozlov jt tõestasid väljaandes Aerosoolsete patogeensete mikroorganismide inaktiveerimine ja mineraliseerimine TiO ₂ ja Pt/TiO ₂ (Environmental Science and Technology, 2010, 44, 512-51-26), et puhtal TiO ₂ -l 30 minuti pärast kiiritamine UVA kiirgusega põhjustab A-gripiviiruse (H3N2) 90% inaktiveerumise ja plaatinaga modifitseeritud ₂

Ulatusliku uurimistöö teises töös viisid läbi ka R. Nakano, M. Hara, H. Ishiguro, Y. Yao, T. Ochiai, K. Nakata, T. Murakami, J. Kajioka, K. Sunada, K. Hashimoto, A. Fujishima, Y. Kubota ( Broad Spectrum Microbicidal Activity of Photocatalysis by TiO ₂ – Catalysts, 2013). Teiste hulgas uuriti grampositiivseid baktereid, nt metitsilliiniresistentset Staphylococcus aureust vankomütsiiniresistentset Enterococcus faecalist Streptococcus pneumoniae't , mis inaktiveeriti kergesti fotokatalüüsiga, samas kui mõned gramnegatiivsed bakterid, nt Perusseurichia coli ja Perusseurichia coli paljude ravimite suhtes resistentsed deaktiveeriti järk-järgult. Testide käigus inaktiveeriti ka gripiviirus (ümbrisega viirus) ja kasside kalitsiviirus (ümbriseta viirus).

Ülaltoodud uuringud (ja paljud teised) kinnitavad selgelt, et fotokatalüsaatorid on tõhus meetod paljude kahjulike patogeenide vastu ning üle maailma käib sellesuunaline intensiivne töö.

Kas mainisite, et värvitud seinad võivad aidata teie tervist kaitsta? Kas see pole viga?

– Mikroorganismidega saastunud pinnad ohustavad nende keskel elavaid inimesi. Seintele ja sisustusele kogunevad tolmulestad, bakterid, viirused ja hallitusseened. Selle tagajärjeks on astma, allergiad ja infektsioonid. See kehtib nii eluruumide kui ka tervishoiuasutuste kohta. Kirjanduses saadaolev rikkalik teave näitab fotokatalüütilise TiO ₂ mitmesuguste mikroorganismide, sealhulgas bakterite, viiruste, seente ja pärmseente desaktiveerimisel.

Antimikroobikumiresistentsete bakterite põhjustatud nakkushaigused on muutumas üheks peamiseks probleemiks antibiootikumide kasutamisel kogu maailmas. Nende mikroorganismide ellujäämine meditsiinilistel pindadel ja seadmetel viib haiglahaiguste edasikandumiseni. Arvatakse, et haiglapatogeenid põhjustavad paljusid surmajuhtumeid.

Üle maailma töötatakse välja palju kõrgtehnoloogiaid, et vähendada mikroobide koormust haiglakeskkonnas. Seotud nakkuste ennetamiseks arenevad pidevalt uued strateegiad, sealhulgas: hügieeniprotseduurid, kasutades uusi vedelaid biotsiide või puutevaba tehnoloogiat, desinfitseerimispindade katmist metallidega (vask, hõbe) või valgusaktiveeritud katalüsaatoritega, nagu TiO nanoosakesed ₂.

Nakkustega seotud väljakutsed tervishoius ja antimikroobikumiresistentsete bakterite leviku suurenemine kaasavad teadlasi uurima seda nanotehnoloogia ja fotokatalüüsi valdkonda kui uut haiglahügieeni parandamise allikat.

Samuti on leitud, et põhikujul inertsed materjalid on nanoosakeste kujul reaktiivsed ning titaandioksiidi puhul on aktiivsus suurem UV- ja nähtava kiirguse korral. Eeldatakse, et fotokatalüsaatoreid kasutatakse laialdaselt paljude kahjulike patogeenide vastu.

₂ suurepärase fotokatalüütilise efekti kasutamine koos tugeva oksüdeerija tekitamisega pinnale hüdroksüülradikaali kujul on tehnoloogiliselt teostatav tehnoloogia ning selle tootmine tööstuslikus mastaabis on suhteliselt lihtne ja odav.

Lihtsaim ja samas väga tõhus viis on seinte ja lagede värvimine fotokatalüsaatorit sisaldava värviga.

 Kuid kas sellised meetmed pole kahjulikud? Inimesele, keskkonnale?

– Traditsiooniliste meetodite puhul, nt klooriühenditega desinfitseerimine, seostatakse seda kantserogeensete Cl ₂ . Muudatused veekvaliteedi eeskirjades on toonud kaasa suurema rõhuasetuse alternatiivsetele desinfitseerimismehhanismidele. Osooni kasutamine on üsna tülikas, kuna on vaja odavat osoonigeneraatorit ja osooni väga lühike "eluiga" (lühike poolestusaeg), mis ei kaitse püsivalt keskkonda.

titaandioksiid TiO ₂ on looduslikult keskkonnale vähem kahjulik. Fotoaktiivsed materjalid adsorbeerivad oma pinnale saasteaineid ja mikroorganisme ning seejärel inaktiveerivad või lagunevad süsinikdioksiidiks ja veeks UV-kiirguse ja nähtava kiirguse mõjul, mis on saadaval isegi tavalistes lambipirnides. Fotoaktiivsed materjalid ei eralda keskkonda toksilisi kõrvalsaadusi (nagu tüüpilised keemilised preparaadid) ning tagavad tõhusa ja pideva keskkonna desinfitseerimise.

Kuidas saame neid avastusi oma igapäevaelus kasutada? Kui sellised fotokatalüütiliste värvidega kaetud pinnad, seinad ja laed töötavad tervishoius tõhusalt, siis kas need toimivad ka eluruumides? Kas need võivad aidata vähendada infektsioone korterites?

– Fotokatalüütilised pinnad võivad olla superhüdrofiilsed, mis tähendab, et vesi levib üle pinna, võimaldades mustuse maha pesta, nt kaubanduslikes rakendustes, mida kasutatakse isepuhastuvate akende (nt San Gobain Bioclean™, Pilkington Active™ ja Sunclean™) ja selliste klaaskatete tootmiseks. tunnelivalgustuslampide jaoks. Loomulikult on need läbipaistvad katted.

Fotokatalüsaatorit saab kasutada seinte, laudade ja muude pindade katmiseks, et vähendada kaudse kontakti kaudu nakatumisega seotud nakkusi. ₂ -ga kaetud seinaplaadid (plaadid ja vuugisegu) on samuti tõhus isepuhastuv ja desinfitseeriv materjal. Piiskade kaudu levivate gripiviiruste nakatumist (köhimine, aevastamine) saab siseruumides piirata, adsorbeerides need fotoaktiivsetele pindadele.

Seetõttu võib seinte ja lagede katmine fotokatalüsaatorit sisaldava värviga tõhusalt piirata mikroorganismide, sealhulgas patogeensete, levikut, nagu on kirjeldatud kirjanduse kirjelduste lühiloendis.

Kas selliste fotokatalüütiliste toodete kasutamine pole liiga keeruline?

– Fotokatalüütilisi värve on lihtne kasutada. Need ei nõua spetsiaalsete rakendustehnoloogiate ega eriseadmete kasutamist. Katteid valmistatakse traditsiooniliste meetoditega, kasutades pintslit, rulli või pihustit. Kuna need on vees lahustuvad, pole ka lõhnaga probleemi ning seadmeid saab pesta veega.

Teksti autor on PIGMENT, fotokatalüütiliste värvide tootja kaubanimega TITANIUM®. Kutsume teid tutvuma meie Titanium IN , nüüd uue, soodsama hinnaga.