Titanium IN vidaus dažai – fotokatalizės procesas ir virusai

Bet kas iš tikrųjų yra fotokatalizė? Kas yra fotokatalizatoriai?  

Į šiuos klausimus atsakė prof. Ph.D. inžinierius Antoni Morawski iš Ščecino Vakarų Pomeranijos technologijos universiteto Neorganinių chemijos technologijų ir aplinkos inžinerijos katedros.

– Pagal apibrėžimą – fotokatalizė – tai cheminės reakcijos greičio pokytis arba jos inicijavimas veikiant ultravioletinei ir (arba) matomai spinduliuotei, esant medžiagai (fotokatalizatoriui), kuri sugeria spinduliuotę ir įgalina oksidaciją-redukcijos cheminę medžiagą. reakcija vyksta paviršiuje, pvz., tarp deguonies iš oro ir adsorbuotų teršalų, kurie taip pat gali būti patogeniniai mikroorganizmai. Ant fotokatalizatoriaus paviršiaus susidarę hidroksilo radikalai turi didesnį oksidacijos potencialą nei ozonas, kuris yra svarbus dezinfekcijai.

Ar tai naujas atradimas? Gal dar nepakankamai patikrinta?

2 gebėjimas veikti kaip fotokatalizatorius buvo žinomas kelis dešimtmečius (tiksliau 1921 m.). Tačiau ši savybė daugelį metų nebuvo labai vertinama. Susidomėjimas fotokatalizinėmis TiO 2 vėl atsirado, kai 1972 m. Fujishima ir Honda paskelbė straipsnį apie vandens fotoelektrolizę. Ši veikla netrukus buvo panaudota teršalų oksidacijai, nuotekų valymui, geriamojo vandens valymui ir vandens valymui. pramoniniam daržovių plovimui. Orui dezinfekuoti buvo naudojami titano dioksidu padengti filtrai. Daugelis vėlesnių tyrimų parodė fotokatalizės naudingumą vandens dezinfekcijai, įskaitant bakterijų naikinimą. Buvo atrastos potencialios galimybės sunaikinti vėžines ląsteles. 2 pranašumų panaudojimas dažų dangose.

O kaip su virusais? Dabar tai tokia aktuali tema.

– Pastaruoju metu publikacijų šia tema buvo daug. Pavyzdžiui, savo darbe Fotokatalitinė gripo viruso inaktyvacija plona titano dioksido plėvele japonai pademonstravo gripo viruso inaktyvavimą fotokatalizės būdu naudojant TiO ₂ (R. Nakano, H. Ishiguro, Y. Yao, J. Kajioka, A. . Fujishima, K. . Sunada, M. Minoshima, K. Hashimoto, Y. Kubota – „Fotocheminis ir fotokatalitinis mokslas“, 2012).

Panašiai darbe „ Gripo viruso H1N1 naikinimas nauju regimosios šviesos sukeltu fotokatalizatoriumi fluorescencinėje šviesoje“ ₂ pagrindu pagamintas fotokatalizatorius su Pereinamųjų metalų (geležies, magnio ir mangano) pridėjimas parodė antivirusinį aktyvumą prieš H1N1 gripo virusą. Tyrimo metu virusas buvo pašalintas daugiau nei 99% per 30 minučių. Kaip teigiama – „ būtų pageidautina naudoti šį fotokatalizatorių dezinfekcijai, kad būtų sumažintas viruso plitimas lašeliniais ir aerozoliais, taip pat per paviršinį kontaktą “. E.A.A.Kozlovas ir kt. leidinyje „ Aerozolyje nusodintų patogeninių mikroorganizmų inaktyvavimas ir mineralizavimas naudojant TiO ₂ ir Pt/TiO ₂ “ (Aplinkos mokslas ir technologija, 2010, 44, 512-51-26) įrodė, kad ant gryno TiO ₂ po 30 min. apšvitinimas spinduliuote UVA sukelia 90% gripo A (H3N2) viruso inaktyvavimą, o TiO ₂ modifikuotą platina - 99,8% šio viruso.

Išsamų tyrimą kitame darbe taip pat atliko R. Nakano, M. Hara, H. Ishiguro, Y. Yao, T. Ochiai, K. Nakata, T. Murakami, J. Kajioka, K. Sunada, K. Hashimoto, A. Fujishima, Y. Kubota ( Plataus spektro mikrobicidinis fotokatalizės aktyvumas TiO ₂ – Catalysts, 2013). Tarp kitų tyrė gramteigiamas bakterijas, pvz., meticilinui atsparų Staphylococcus aureus vankomicinui atsparų Enterococcus faecalis Streptococcus pneumoniae buvo lengvai inaktyvuotos fotokatalizės būdu, o kai kurios gramneigiamos bakterijos, pvz., Perusseurichia coli ir Perusseurichia coli atsparūs daugeliui vaistų buvo deaktyvuoti palaipsniui. Atliekant tyrimus taip pat buvo inaktyvuoti gripo virusas (apvalkalas virusas) ir kačių kalicivirusas (apvalkalas virusas).

Minėti tyrimai (ir daugelis kitų) aiškiai patvirtina, kad fotokatalizatoriai yra efektyvus metodas nuo daugelio kenksmingų ligų sukėlėjų, o visame pasaulyje vyksta intensyvus darbas šia kryptimi.

Minėjote, kad dažytos sienos gali padėti apsaugoti jūsų sveikatą? Ar tai ne klaida?

– Mikroorganizmais užteršti paviršiai kelia grėsmę tarp jų gyvenantiems žmonėms. Ant sienų ir baldų kaupiasi dulkių erkutės, bakterijos, virusai ir pelėsiai. Tai sukelia astmą, alergijas ir infekcijas. Tai taikoma tiek gyvenamosioms patalpoms, tiek sveikatos priežiūros įstaigoms. Daugybė literatūroje pateiktos informacijos rodo fotokatalizinio TiO ₂ deaktyvuojant įvairius mikroorganizmus, įskaitant bakterijas, virusus, grybelius ir mieles.

Antimikrobinėms medžiagoms atsparių bakterijų sukeltos infekcinės ligos tampa viena iš pagrindinių antibiotikų vartojimo problemų visame pasaulyje. Šių mikroorganizmų išlikimas ant medicininių paviršių ir prietaisų lemia hospitalinių ligų perdavimą. Manoma, kad hospitaliniai patogenai prisideda prie daugelio mirčių.

Visame pasaulyje kuriama daug pažangių technologijų, skirtų sumažinti mikrobų naštą ligoninių aplinkoje. Nuolat tobulėjamos naujos susijusių infekcijų prevencijos strategijos, įskaitant: higienos procedūros naudojant naujus skystus biocidus arba bekontaktes technologijas, dezinfekcinių paviršių dengimas metalais (variu, sidabru) arba šviesa aktyvuojamais katalizatoriais, tokiais kaip TiO nanodalelės ₂.

Iššūkiai, susiję su infekcijomis sveikatos priežiūros srityje ir didėjančiu antimikrobinėms medžiagoms atsparių bakterijų plitimu, įtraukia mokslininkus tyrinėti šią nanotechnologijų ir fotokatalizės sritį, kaip naują ligoninių higienos gerinimo šaltinį.

Taip pat buvo nustatyta, kad medžiagos, kurios savo pagrindine forma yra inertiškos, yra reaktyvios, kai yra nanodalelių pavidalu, o titano dioksido atveju aktyvumas yra didesnis UV ir matomoje spinduliuotėje. Manoma, kad fotokatalizatoriai bus plačiai naudojami prieš daugelį kenksmingų patogenų.

Puikaus TiO ₂ , kai ant paviršiaus susidaro stiprus oksidatorius hidroksilo radikalo pavidalu, yra technologiškai įmanoma technologija, o jo gamyba pramoniniu mastu yra gana paprasta ir nebrangi.

Paprasčiausias ir tuo pačiu labai efektyvus būdas – dažyti sienas ir lubas dažais, kuriuose yra fotokatalizatoriaus.

 Bet ar tokios priemonės nekenkia? Žmogui, aplinkai?

– Taikant tradicinius metodus, pvz., dezinfekuojant chloro junginiais, tai siejama su kancerogeninių Cl ₂ . Pasikeitus vandens kokybės reglamentams, daugiau dėmesio skiriama alternatyviems dezinfekcijos mechanizmams. Ozono naudojimas yra gana varginantis, nes reikia turėti nebrangų ozono generatorių ir labai trumpą ozono „gyvenimo laiką“ (trumpas pusinės eliminacijos laikas), kuris neapsaugo aplinkos nuolat.

titano dioksidas TiO ₂ natūraliai mažiau kenkia aplinkai. Fotoaktyvios medžiagos adsorbuoja ant jų paviršiaus esančius teršalus ir mikroorganizmus, o veikiamos UV spinduliuotės ir matomos spinduliuotės, pasiekiamos net paprastose apšvietimo lemputėse, inaktyvuoja arba suyra į anglies dioksidą ir vandenį. Fotoaktyvios medžiagos į aplinką neišskiria toksiškų šalutinių produktų (kaip tipiniai cheminiai preparatai) ir užtikrina efektyvią ir nuolatinę aplinkos dezinfekciją.

Kaip galime panaudoti šiuos atradimus kasdieniame gyvenime? Jei tokie paviršiai, sienos ir lubos, padengtos fotokataliziniais dažais, veiks efektyviai sveikatos priežiūroje, ar jie veiks ir gyvenamosiose patalpose? Ar jie gali padėti sumažinti infekcijų skaičių butuose?

– Fotokataliziniai paviršiai gali būti superhidrofiliniai, o tai reiškia, kad vanduo pasklinda ant paviršiaus ir leidžia nuplauti nešvarumus, pvz., komerciniuose įrenginiuose, naudojamuose savaime išsivalantiems langams (pvz., San Gobain Bioclean™, Pilkington Active™ ir Sunclean™) ir tokiems stiklo dangčiams gaminti. tunelio apšvietimo lempoms. Žinoma, tai yra skaidrios dangos.

Fotokatalizatorius gali būti naudojamas sienoms, stalams ir kitiems paviršiams padengti, siekiant sumažinti infekcijas, susijusias su infekcija per netiesioginį kontaktą. Sienų plytelės (plytelės ir skiedinys), padengtos TiO ₂ , taip pat yra efektyvi savaime išsivalanti ir dezinfekuojanti medžiaga. Užsikrėtimą lašeliniu būdu plintančiais gripo virusais (kosint, čiaudint) galima apriboti patalpose, adsorbuojant juos ant fotoaktyvių paviršių.

Todėl sienų ir lubų padengimas dažais, kurių sudėtyje yra fotokatalizatoriaus, gali veiksmingai apriboti mikroorganizmų, įskaitant patogeninius, plitimą, kaip nurodyta pirmiau trumpame literatūros aprašymų sąraše.

Ar ne per daug sudėtinga naudoti tokius fotokatalizinius gaminius?

– Fotokatalizinius dažus lengva naudoti. Jiems nereikia naudoti specialių pritaikymo technologijų ar specialios įrangos. Dangos gaminamos tradiciniais metodais, naudojant teptuką, volelį arba purškimą. Kadangi jie yra tirpūs vandenyje, taip pat nekyla problemų dėl kvapo, o įrangą galima plauti vandeniu.

Teksto autorius yra PIGMENT, fotokatalizinių dažų, kurių prekės pavadinimas yra TITANIUM®, gamintojas. Kviečiame susipažinti su Titanium IN , dabar už naują, mažesnę kainą.