Titano IN vidaus dažai – fotokatalizės procesas ir virusai

Bet kas tiksliai yra fotokatalizė? Kas yra fotokatalizatoriai? 

Į šiuos klausimus atsakė Vakarų Pomeranijos technologijos universiteto Ščecine Neorganinės chemijos technologijos ir aplinkos inžinerijos katedros prof. Antoni Morawski, PhD, DSc, Engine.

Pagal apibrėžimą fotokatalizė yra cheminės reakcijos greičio pokytis arba jos inicijavimas veikiant ultravioletinei ir (arba) matomai spinduliuotei, esant medžiagai (fotokatalizatoriui), kuri sugeria spinduliuotę ir leidžia paviršiuje vykti oksidacijos-redukcijos cheminei reakcijai, pavyzdžiui, tarp ore esančio deguonies ir adsorbuotų teršalų, kurie taip pat gali būti patogeniniai mikroorganizmai. Ant fotokatalizatoriaus paviršiaus susidarę hidroksilo radikalai turi didesnį oksidacinį potencialą nei ozonas, o tai svarbu dezinfekcijai.

Ar tai naujas atradimas? Galbūt jis dar nebuvo pakankamai patikrintas?

) gebėjimas veikti kaip fotokatalizatorius buvo žinomas jau dešimtmečius (tiksliau, nuo 1921 m.). Tačiau ši savybė daugelį metų nebuvo plačiai įvertinta. Susidomėjimas TiO2 fotokatalizinių savybių panaudojimu vėl iškilo , kai Fujishima ir Honda 1972 m. paskelbė straipsnį apie vandens fotoelektrolizę. Netrukus ši veikla buvo panaudota teršalų oksidacijai, nuotekų valymui, geriamojo vandens valymui ir vandens valymui pramoniniam daržovių plovimui. Titano dioksidu padengti filtrai buvo naudojami oro dezinfekcijai. Daugelis vėlesnių tyrimų parodė fotokatalizės naudingumą vandens dezinfekcijai, įskaitant bakterijų naikinimą. Buvo atrastas vėžio ląstelių naikinimo potencialas. Tačiau TiO2 naudojimas dangose ​​tapo naujove.

O kaip dėl virusų? Tai dabar tokia karšta tema.

– Pastaruoju metu šia tema pasirodė daug publikacijų. Pavyzdžiui, savo darbe „Fotokatalizinis gripo viruso inaktyvavimas titano dioksido plona plėvele“ japonai pademonstravo gripo viruso deaktyvavimą fotokatalizės būdu, naudojant TiO2 nanodaleles ₍ R. Nakano, H. Ishiguro, Y. Yao, J. Kajioka, A. Fujishima, K. Sunada, M. Minoshima, K. Hashimoto, Y. Kubota – „Fotocheminis ir fotokatalizinis mokslas“, 2012).

Panašiai darbe „Gripo viruso H1N1 naikinimas nauju matomos šviesos indukuotu fotokatalizatoriumi fluorescencinėje šviesoje“ (Sei-Young Choi Bongrae Cho – „Virusų tyrimai“, 2018 m.) buvo patvirtinta, kad TiO2 pagrindu pagamintas fotokatalizatorius _su pereinamųjų metalų (geležies, magnio ir mangano) priedu pasižymi antivirusiniu aktyvumu prieš H1N1 gripo virusą. Bandymų metu virusas buvo sunaikintas daugiau nei 99 % per 30 minučių. Teigiama, kad „ būtų pageidautina naudoti šį fotokatalizatorių dezinfekcijai, siekiant sumažinti viruso perdavimą lašeliais ir aerozoliais, taip pat per paviršiaus sąlytį “. E. Kozlov ir kt. Leidinyje „ Aerozoliu nusodintų patogeninių mikroorganizmų inaktyvavimas ir mineralizacija ant TiO2 _ir Pt/TiO2 _“ (Aplinkos mokslas ir technologijos, 2010, 44, 512-51-26) įrodyta, kad ant gryno TiO2 _po 30 minučių UVA spinduliuotės pasiekiama 90 % gripo A (H3N2) viruso inaktyvacija, o ant platina modifikuoto TiO2 – 99,8 % šio viruso inaktyvacija _.

Išsamius tyrimus 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 ( Plačiame TiO2 fotokatalizės mikrobicidiniame aktyvume _– katalizatoriai , 2013). Buvo tirtos gramteigiamos bakterijos, tokios kaip meticilinui atsparus Staphylococcus aureus vankomicinui atsparus Enterococcus faecalis penicilinui atsparus Streptococcus pneumoniae Escherichia coli ir Pseudomonas aeruginosa, buvo inaktyvuojamos palaipsniui. Bandymų metu taip pat buvo inaktyvuojami gripo virusas (apvalkaluotas virusas) ir kačių kalicivirusas (apvalkaluotas virusas).

Minėti tyrimai (ir daugelis kitų) aiškiai patvirtina, kad fotokatalizatoriai yra veiksmingas metodas prieš daugelį kenksmingų patogenų, ir visame pasaulyje intensyviai dirbama šia kryptimi.

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

„Mikroorganizmais užteršti paviršiai kelia grėsmę aplinkiniams. Dulkių erkės, bakterijos, virusai ir pelėsiai kaupiasi ant sienų ir kambarių balduose. Dėl to atsiranda astma, alergijos ir infekcijos. Tai taikoma tiek gyvenamosioms, tiek sveikatos priežiūros patalpoms. Literatūroje gausu informacijos apie fotokatalizinio TiO2 veiksmingumą _{deaktyvuojant} įvairius mikroorganizmus, įskaitant bakterijas, virusus, grybelius ir mieles.

Antimikrobiniams vaistams atsparių bakterijų sukeliamos infekcinės ligos tampa vis rimtesniu rūpesčiu dėl antibiotikų vartojimo visame pasaulyje. Šių mikroorganizmų išlikimas ant paviršių ir medicinos prietaisų sukelia ligoninėse įgytų ligų perdavimą. Manoma, kad ligoninėse įgyti patogenai prisideda prie daugelio mirčių.

Visame pasaulyje kuriama daug pažangių technologijų, skirtų sumažinti mikrobų naštą ligoninių aplinkoje. Nuolat tobulėja naujos strategijos, kaip užkirsti kelią susijusioms infekcijoms, įskaitant higienos procedūras, naudojant naujus skystus biocidus arba bekontakčius sprendimus, dezinfekuojamų paviršių dengimą metalais (variu, sidabru) arba šviesa aktyvuojamais katalizatoriais, tokiais kaip TiO nanodalelės₂.

Sveikatos priežiūros infekcijų keliami iššūkiai ir didėjantis antimikrobiniams vaistams atsparių bakterijų plitimas skatina mokslininkus tyrinėti nanotechnologijų ir fotokatalizės sritį kaip naują ligoninių higienos gerinimo šaltinį.

Taip pat nustatyta, kad medžiagos, kurios savo bazine forma yra inertiškos, yra reaktyvios nanodalelių pavidalu, o titano dioksido atveju aktyvumas yra didesnis veikiant UV ir matomai spinduliuotei. Tikimasi, kad fotokatalizatoriai bus plačiai naudojami prieš daugelį kenksmingų patogenų.

_TiO2 fotokatalizinio poveikio panaudojimas, sukuriant stiprų oksidatorių hidroksilo radikalo pavidalu paviršiuje, yra technologiškai įgyvendinama technologija, o jos gamyba pramoniniu mastu yra gana paprasta ir nebrangi.

Paprasčiausias ir tuo pačiu metu labai efektyvus metodas yra dažyti sienas ir lubas dažais, kuriuose yra fotokatalizatoriaus.

 Bet ar tokios priemonės nėra kenksmingos? Žmonėms ir aplinkai?

– Tradiciniai metodai, tokie kaip dezinfekavimas chloro junginiais, yra susiję su kancerogeninių dezinfekavimo šalutinių produktų Cl2 susidarymu _. Vandens kokybės reglamentų pakeitimai lėmė didesnį dėmesį alternatyviems dezinfekavimo mechanizmams. Ozono naudojimas yra gana problemiškas dėl brangaus ozono generatoriaus poreikio ir labai trumpo ozono „gyvavimo laiko“ (trumpo pusėjimo trukmės), kuris neužtikrina ilgalaikės aplinkos apsaugos.

esantis titano dioksidas _TiO2 yra iš esmės mažiau kenksmingas aplinkai. Fotoaktyvios medžiagos adsorbuoja teršalus ir mikroorganizmus ant savo paviršių, o vėliau, veikiamos UV ir matomos spinduliuotės, net ir įprastų lempučių, inaktyvuojasi arba suskyla į anglies dioksidą ir vandenį. Fotoaktyvios medžiagos neišskiria į aplinką toksiškų šalutinių produktų (kaip įprasti cheminiai preparatai) ir užtikrina efektyvią bei nuolatinę aplinkos dezinfekciją.

Kaip šie atradimai gali būti naudingi mūsų kasdieniame gyvenime? Jei tokie paviršiai, sienos ir lubos, padengti fotokataliziniais dažais, yra veiksmingi sveikatos priežiūros srityje, ar jie tinkami naudoti gyvenamosiose patalpose? Ar jie galėtų padėti sumažinti infekcijas namuose?

Fotokataliziniai paviršiai gali būti superhidrofiliniai, o tai reiškia, kad vanduo pasklinda po paviršių ir nuplauna nešvarumus. Komercinės paskirties dangos naudojamos savaime išsivalančiuose languose (pvz., „San Gobain Bioclean™“, „Pilkington Active™“ ir „Sunclean™“) bei tunelių apšvietimo stikliniuose gaubtuose. Natūralu, kad šios dangos yra skaidrios.

Fotokatalizatorius gali būti naudojamas sienoms, stalams ir kitiems paviršiams padengti, siekiant sumažinti su sąlyčiu susijusias infekcijas. Sienų plytelės (plytelės ir glaistas), padengtos TiO2, _{taip pat} yra veiksminga savaiminio valymo ir dezinfekavimo medžiaga. Gripo virusų, plintančių lašeliais (kosint, čiaudint), infekciją patalpose galima sumažinti juos adsorbuojant ant fotoaktyviųjų paviršių.

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

Ar tokie fotokataliziniai produktai nėra per sudėtingi naudoti?

Fotokatalizinius dažus lengva naudoti. Jiems nereikia specialių dengimo būdų ar įrangos. Dangos tepamos tradiciniais metodais, tokiais kaip teptukai, voleliai arba purškikliai. Kadangi jie yra vandens pagrindu, nėra kvapo, o įrangą galima plauti vandeniu.

„Titanium IN“ vidaus dažų už naują, mažesnę kainą.