Titanium IN salona krāsa – fotokatalīzes process un vīrusi

Bet kas patiesībā ir fotokatalīze? Kas ir fotokatalizatori?  

Uz šiem jautājumiem atbildēja prof. Ph.D. inženieris Antoni Morawski no Ščecinas Rietumpomožes Tehnoloģiju universitātes Neorganisko ķīmisko tehnoloģiju un vides inženierijas katedras.

– Saskaņā ar definīciju – fotokatalīze ir ķīmiskas reakcijas ātruma maiņa vai tās ierosināšana ultravioletā un/vai redzamā starojuma iedarbībā vielas (fotokatalizatora) klātbūtnē, kas absorbē starojumu un nodrošina oksidācijas-reducēšanas ķīmisko vielu. reakcija, kas notiek uz virsmas, piemēram, starp skābekli no gaisa un adsorbētajiem piesārņotājiem, kas var būt arī patogēni mikroorganismi. Hidroksilradikāļiem, kas rodas uz fotokatalizatora virsmas, ir augstāks oksidācijas potenciāls nekā ozonam, kas ir svarīgi dezinfekcijai.

Vai tas ir jauns atklājums? Varbūt tas vēl nav pietiekami pārbaudīts?

2 spēja darboties kā fotokatalizators ir zināma jau vairākus gadu desmitus (precīzāk 1921. gadā). Taču šī funkcija daudzus gadus netika īpaši novērtēta. 2 fotokatalītisko īpašību izmantošanu atkal parādījās, kad Fudžišima un Honda 1972. gadā publicēja rakstu par ūdens fotoelektrolīzi. Šo darbību drīz izmantoja gan piesārņojošo vielu oksidēšanai, gan notekūdeņu attīrīšanai, gan dzeramā ūdens attīrīšanai, gan ūdens attīrīšanai. rūpnieciskai dārzeņu mazgāšanai. Gaisa dezinfekcijai tika izmantoti filtri, kas pārklāti ar titāna dioksīdu. Daudzi turpmākie pētījumi ir pierādījuši fotokatalīzes lietderību ūdens dezinfekcijai, tostarp baktēriju iznīcināšanai. Ir atklātas potenciālās spējas iznīcināt vēža šūnas. 2 priekšrocību izmantošana krāsu pārklājumos.

Kā ar vīrusiem? Tagad šī ir tik aktuāla tēma.

– Pēdējā laikā par šo tēmu ir daudz publikāciju. Piemēram, savā darbā Fotokatalītiskā gripas vīrusa inaktivācija ar titāna dioksīda plānu plēvi japāņi demonstrēja gripas vīrusa inaktivāciju ar fotokatalīzi, izmantojot TiO ₂ (R. Nakano, H. Ishiguro, Y. Yao, J. Kajioka, A. Fujishima, K. Sunada, M. Minoshima, K. Hashimoto, Y. Kubota - "Fotoķīmiskā un fotokatalītiskā zinātne", 2012).

Tāpat darbā Gripas vīrusa H1N1 iznīcināšana ar jaunu redzamās gaismas inducētu fotokatalizatoru fluorescējošā gaismā (Sei-Young Choi Bongrae Cho - "Virus Research", 2018) tika apstiprināts, ka fotokatalizators, kura pamatā ir TiO ₂ ar pārejas metālu (dzelzs, magnija un mangāna) pievienošana uzrādīja pretvīrusu aktivitāti pret H1N1 gripas vīrusu. Pārbaudes laikā vīruss tika izvadīts par vairāk nekā 99% 30 minūšu laikā. Kā teikts - " būtu vēlams izmantot šo fotokatalizatoru dezinfekcijai, lai samazinātu vīrusa pārnešanu pilienu un aerosolu veidā, kā arī saskarē ar virsmu ." E.A.A.Kozlovs un citi publikācijā Inactivation and Mineralization of Aerosol Deponed Model Pathogenic Microorganisms over TiO ₂ and Pt/TiO ₂ (Vides zinātne un tehnoloģija, 2010, 44, 512-51-26) pierādīja, ka uz tīra TiO ₂ pēc 30 minūtēm Apstarošana ar UVA starojumu izraisa A (H3N2) gripas vīrusa inaktivāciju par 90%, bet ar platīnu modificētu TiO ₂ - 99,8% šī vīrusa inaktivāciju.

Plašus pētījumus citā darbā veica arī R. Nakano, M. Hara, H. Išguro, J. Jao, T. Očija, K. Nakata, T. Murakami, J. Kadžioka, K. Sunada, K. Hašimoto, A. Fujishima, Y. Kubota ( Blaad Spectrum Microbicidal Activity of Photocatalysis by TiO ₂ – Catalysts, 2013). Starp citiem pētīja grampozitīvās baktērijas, piemēram, pret meticilīnu rezistento Staphylococcus aureus vankomicīna rezistento Enterococcus faecalis Streptococcus pneumoniae , kuras tika viegli inaktivētas ar fotokatalīzi, savukārt dažas gramnegatīvās baktērijas, piemēram, Peruginosaurichia coli un Escheginosa richia coli . izturīgi pret daudzām zālēm tika pakāpeniski dezaktivēti. Pārbaužu laikā tika inaktivēts arī gripas vīruss (vīruss ar apvalku) un kaķu kalicivīruss (vīruss bez apvalka).

Iepriekš minētie pētījumi (un daudzi citi) nepārprotami apliecina, ka fotokatalizatori ir efektīva metode pret daudziem kaitīgiem patogēniem, un visā pasaulē notiek intensīvs darbs šajā virzienā.

Jūs minējāt, ka krāsotas sienas var palīdzēt aizsargāt jūsu veselību? Vai tā nav kļūda?

– Ar mikroorganismiem piesārņotas virsmas apdraud to vidū dzīvojošos cilvēkus. Putekļu ērcītes, baktērijas, vīrusi un pelējums uzkrājas uz sienām un mēbelēm. Tā rezultātā rodas astma, alerģijas un infekcijas. Tas attiecas gan uz dzīvojamām telpām, gan uz veselības aprūpes iestādēm. Literatūrā pieejamā daudz informācijas pierāda fotokatalītiskā TiO ₂ dažādu mikroorganismu, tostarp baktēriju, vīrusu, sēnīšu un rauga, deaktivizēšanā.

Infekcijas slimības, ko izraisa pretmikrobu rezistentas baktērijas, visā pasaulē kļūst par vienu no galvenajām antibiotiku lietošanas problēmām. Šo mikroorganismu izdzīvošana uz medicīniskām virsmām un ierīcēm izraisa nozokomiālo slimību pārnešanu. Tiek uzskatīts, ka nozokomiālie patogēni izraisa daudzus nāves gadījumus.

Visā pasaulē tiek izstrādātas daudzas progresīvas tehnoloģijas, lai samazinātu mikrobu slogu slimnīcu vidē. Pastāvīgi attīstās jaunas stratēģijas saistīto infekciju novēršanai, tostarp: higiēnas procedūras, izmantojot jaunus šķidros biocīdus vai bezkontakta tehnoloģijas, dezinfekcijas virsmu pārklāšanu ar metāliem (varu, sudrabu) vai gaismas aktivētiem katalizatoriem, piemēram, TiO nanodaļiņām ₂.

Izaicinājumi, kas saistīti ar infekcijām veselības aprūpē un pretmikrobu rezistentu baktēriju izplatības palielināšanās, iesaista zinātniekus šīs nanotehnoloģijas un fotokatalīzes jomas izpētē kā jaunu avotu slimnīcu higiēnas uzlabošanai.

Ir arī konstatēts, ka materiāli, kas ir inerti savā pamatformā, ir reaktīvi, ja tie atrodas nanodaļiņu veidā, un titāna dioksīda gadījumā aktivitāte ir augstāka UV un redzamā starojumā. Paredzams, ka fotokatalizatorus plaši izmantos pret daudziem kaitīgiem patogēniem.

₂ lieliskā fotokatalītiskā efekta izmantošana ar spēcīga oksidētāja ģenerēšanu uz virsmas hidroksilradikāļa veidā ir tehnoloģiski iespējama tehnoloģija, un tā ražošana rūpnieciskā mērogā ir salīdzinoši vienkārša un lēta.

Vienkāršākais un tajā pašā laikā ļoti efektīvs veids ir krāsot sienas un griestus ar krāsu, kas satur fotokatalizatoru.

 Bet vai šādi pasākumi nav kaitīgi? Cilvēkam, videi?

– Tradicionālo metožu, piemēram, dezinfekcijas ar hlora savienojumiem gadījumā tas ir saistīts ar kancerogēnu Cl ₂ . Izmaiņas ūdens kvalitātes noteikumos ir izraisījušas lielāku uzsvaru uz alternatīviem dezinfekcijas mehānismiem. Ozona izmantošana ir diezgan apgrūtinoša, jo ir nepieciešams lēts ozona ģenerators un ļoti īss ozona "dzīves laiks" (īss pussabrukšanas periods), kas pastāvīgi neaizsargā vidi.

titāna dioksīds TiO ₂ dabiski ir mazāk kaitīgs videi. Fotoaktīvie materiāli uz to virsmas adsorbē piesārņotājus un mikroorganismus un pēc tam UV starojuma un redzamā starojuma ietekmē, kas pieejams pat parastās apgaismes spuldzēs, inaktivē vai sadalās oglekļa dioksīdā un ūdenī. Fotoaktīvie materiāli neizlaiž vidē toksiskus blakusproduktus (kā tipiski ķīmiskie preparāti) un nodrošina efektīvu un nepārtrauktu vides dezinfekciju.

Kā mēs varam izmantot šos atklājumus savā ikdienas dzīvē? Ja šādas virsmas, sienas un griesti, pārklāti ar fotokatalītiskām krāsām, efektīvi darbosies veselības aprūpē, vai tie darbosies dzīvojamās telpās? Vai tie var palīdzēt samazināt infekcijas dzīvokļos?

– Fotokatalītiskās virsmas var būt superhidrofilas, kas nozīmē, ka ūdens izkliedējas pa virsmu, ļaujot nomazgāt netīrumus, piemēram, komerciālos lietojumos, ko izmanto pašattīrošu logu ražošanai (piemēram, San Gobain Bioclean™, Pilkington Active™ un Sunclean™) un šādu stikla pārsegu ražošanai. tuneļa apgaismojuma lampām. Protams, tie ir caurspīdīgi pārklājumi.

Fotokatalizatoru var izmantot sienu, galdu un citu virsmu pārklāšanai, lai samazinātu infekcijas, kas saistītas ar infekciju netieša kontakta ceļā. Sienas flīzes (flīzes un javas), kas pārklātas ar TiO ₂ , ir arī efektīvs pašattīrīšanās un dezinfekcijas materiāls. Inficēšanos ar gripas vīrusiem, kas izplatās ar pilienu palīdzību (klepojot, šķaudot), var ierobežot telpās, adsorbējot tos uz fotoaktīvām virsmām.

Tāpēc sienu un griestu pārklāšana ar krāsu, kas satur fotokatalizatoru, var efektīvi ierobežot mikroorganismu, tostarp patogēno, izplatību, kā norādīts iepriekš īsajā literatūras aprakstu sarakstā.

Vai šādu fotokatalītisku produktu lietošana nav pārāk sarežģīta?

– Fotokatalītiskās krāsas ir viegli lietojamas. Tiem nav nepieciešams izmantot īpašas pielietošanas tehnoloģijas vai īpašu aprīkojumu. Pārklājumi tiek izgatavoti ar tradicionālām metodēm, izmantojot otu, rullīti vai aerosolu. Tā kā tie ir ūdenī šķīstoši, nav arī problēmu ar smaku, un aprīkojumu var mazgāt ar ūdeni.

Teksta autors ir PIGMENT, fotokatalītisko krāsu ražotājs ar tirdzniecības nosaukumu TITANIUM®. Aicinām iepazīties ar mūsu Titanium IN tagad par jaunu, zemāku cenu.