Но что такое фотокатализ на самом деле? Что такое фотокатализаторы?  

На эти вопросы ответил проф. Кандидат наук. инженер Антони Моравски с кафедры неорганических химических технологий и экологической инженерии Западно-Поморского технологического университета в Щецине.

– Согласно определению – фотокатализ – это изменение скорости химической реакции или ее инициирование под действием ультрафиолетового и/или видимого излучения в присутствии вещества (фотокатализатора), поглощающего излучение и обеспечивающего окислительно-восстановительное химическое реакция, протекающая на поверхности, например, между кислородом воздуха и адсорбированными загрязнителями, которые также могут быть патогенными микроорганизмами. Гидроксильные радикалы, образующиеся на поверхности фотокатализатора, обладают более высоким окислительным потенциалом, чем озон, что важно для дезинфекции.

фотокаталитическое окисление

источник: Вестник Варшавского технологического университета/компания 45Stages.

Это новое открытие? Может быть, его еще недостаточно проверили?

– Способность диоксида титана (TiO 2 ) действовать как фотокатализатор известна уже несколько десятилетий (точнее, с 1921 года). Но эта особенность не особо ценилась в течение многих лет. Интерес к использованию фотокаталитических свойств TiO 2 вновь возник, когда в 1972 году Фудзисима и Хонда опубликовали статью о фотоэлектролизе воды. Вскоре эта деятельность стала использоваться как для окисления загрязняющих веществ, очистки сточных вод, очистки питьевой воды, так и для очистки воды. для промышленной мойки овощей. Для обеззараживания воздуха использовались фильтры с покрытием из диоксида титана. Многие последующие исследования продемонстрировали полезность фотокатализа для дезинфекции воды, включая уничтожение бактерий. Обнаружены потенциальные возможности уничтожения раковых клеток. Однако новым является использование преимуществ TiO 2 в лакокрасочных покрытиях.

А как насчет вирусов? Сейчас это такая актуальная тема.

– В последнее время было много публикаций на эту тему. Например, в своей работе «Фотокаталитическая инактивация вируса гриппа тонкой пленкой диоксида титана» японцы продемонстрировали инактивацию вируса гриппа фотокатализом с использованием наночастиц TiO 2 (R. Nakano, H. Ishiguro, Y. Yao, J. Kajioka, A. Фудзисима, К. Сунада, М. Миношима, К. Хашимото, Ю. Кубота - «Фотохимическая и фотокаталитическая наука», 2012).

Аналогично, в работе по уничтожению вируса гриппа H1N1 с помощью нового фотокаталиста, вызванного видимым светом при флуоресцентном свете (Sei-Young Choi Bongrae Cho- «Исследование вируса», 2018), было подтверждено, что фотокутизер на основе Tio 2 с добавлением переходных металлов (железо, магнит и железный, железный, магнитный и железный, магний и железный, железной и железный, железной и железный, железной и железный, железный, магний и железный, железный и железный. Марганец) показали противовирусное влияние на вирус гриппа H1N1. Во время испытаний вирус был устранен в более чем 99% в течение 30 минут. Как указано: « Было бы желательно использовать этот фотокаталист для дезинфекции, чтобы уменьшить передачу вируса капли и аэрозолями, а также контактом поверхности ». ral et al платине - 99,8% инактивации этого вируса.

Обширные исследования в другой работе провели также Р. Накано, М. Хара, Х. Исигуро, Ю. Яо, Т. Отиаи, К. Наката, Т. Мураками, Дж. Кадзиока, К. Сунада, К. Хасимото, А. Фудзисима, Ю. Кубота ( Микробицидная активность фотокатализа TiO 2 катализаторы широкого спектра действия, 2013). Среди прочего изучали грамположительные бактерии, например, устойчивый к метициллину Staphylococcus aureus устойчивый к ванкомицину Enterococcus faecalis Streptococcus pneumoniae , которые легко инактивировались фотокатализом, в то время как некоторые грамотрицательные бактерии, например, Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa были устойчивые ко многим препаратам, постепенно дезактивировались. Вирус гриппа (вирус с оболочкой) и калицивирус кошек (вирус без оболочки) также были инактивированы в ходе испытаний.

Приведенные выше исследования (и многие другие) убедительно подтверждают, что фотокатализаторы являются эффективным методом борьбы со многими вредными патогенами, и интенсивные работы в этом направлении ведутся во всем мире.

Вы упомянули, что окрашенные стены могут помочь защитить ваше здоровье? Разве это не ошибка?

– Поверхности, загрязненные микроорганизмами, представляют угрозу для живущих среди них людей. Пылевые клещи, бактерии, вирусы и плесень скапливаются на стенах и мебели. Это приводит к астме, аллергии и инфекциям. Это касается как жилых помещений, так и медицинских учреждений. Обширная информация, доступная в литературе, демонстрирует эффективность фотокаталитического TiO 2 в дезактивации различных микроорганизмов, включая бактерии, вирусы, грибы и дрожжи.

Инфекционные заболевания, вызываемые устойчивыми к противомикробным препаратам бактериями, становятся одной из основных проблем применения антибиотиков во всем мире. Выживание этих микроорганизмов на медицинских поверхностях и устройствах приводит к передаче внутрибольничных заболеваний. Считается, что внутрибольничные патогены являются причиной многих смертей.

Во всем мире разрабатывается множество передовых технологий для снижения микробной нагрузки в больничных условиях. Постоянно разрабатываются новые стратегии предотвращения сопутствующих инфекций, в том числе: гигиенические процедуры с использованием новых жидких биоцидов или бесконтактных технологий, покрытие дезинфицирующих поверхностей металлами (медь, серебро) или активируемыми светом катализаторами, такими как наночастицы TiO. 2.

Проблемы, связанные с инфекциями в здравоохранении и ростом распространения бактерий, устойчивых к противомикробным препаратам, побуждают ученых исследовать эту область нанотехнологий и фотокатализа как новый источник улучшения больничной гигиены.

Также было обнаружено, что материалы, инертные в своей основной форме, являются реакционноспособными, когда присутствуют в форме наночастиц, а в случае диоксида титана активность выше в УФ и видимом излучении. Ожидается, что фотокатализаторы будут широко использоваться против многих вредных патогенов.

Использование превосходного фотокаталитического эффекта TiO 2 с генерацией на поверхности сильного окислителя в виде гидроксильного радикала является технологически осуществимой технологией, а его производство в промышленных масштабах относительно просто и недорого.

Самый простой и в то же время очень эффективный способ – покрасить стены и потолки краской, содержащей фотокатализатор.

титановые больничные стены
вирус фотокатализа

 Но не вредны ли такие меры? Для человека окружающая среда?

– В случае традиционных методов, например дезинфекции соединениями хлора, это связано с появлением канцерогенных побочных продуктов дезинфекции Cl 2 . Изменения в правилах качества воды привели к большему вниманию к альтернативным механизмам дезинфекции. Использование озона довольно хлопотно из-за необходимости иметь недорогой генератор озона и очень короткого «жизни» озона (короткого периода полураспада), что не обеспечивает постоянной защиты окружающей среды.

Диоксид титана TiO 2 в строительных материалах (стенах, потолках, полах и т. д.) естественно менее вреден для окружающей среды. Фотоактивные материалы адсорбируют на своей поверхности загрязняющие вещества и микроорганизмы, а затем инактивируются или разлагаются на углекислый газ и воду под воздействием УФ-излучения и видимого излучения, доступного даже в обычных осветительных лампочках. Фотоактивные материалы не выделяют в окружающую среду токсичных побочных продуктов (как типичные химические препараты) и обеспечивают эффективную и непрерывную дезинфекцию окружающей среды.

Как мы можем использовать эти открытия в нашей повседневной жизни? Если такие поверхности, стены и потолки, покрытые фотокаталитическими красками, эффективны в здравоохранении, будут ли они работать и в жилых помещениях? Могут ли они помочь снизить уровень заражения в квартирах?

– Фотокаталитические поверхности могут быть супергидрофильными, то есть вода растекается по поверхности, позволяя смывать грязь, например, в коммерческих целях, используемых для производства самоочищающихся окон (например, San Gobain Bioclean™, Pilkington Active™ и Sunclean™) и подобных стеклянных покрытий. для ламп освещения туннелей. Конечно, это прозрачные покрытия.

Фотокатализатор можно использовать для покрытия стен, столов и других поверхностей для уменьшения инфекций, связанных с заражением через непрямой контакт. Настенная плитка (плитка и затирка), покрытая TiO 2 , также является эффективным самоочищающимся и дезинфицирующим материалом. Заражение вирусами гриппа, распространяющимися воздушно-капельным путем (при кашле, чихании), можно ограничить в помещении путем адсорбции их на фотоактивных поверхностях.

Поэтому покрытие стен и потолков краской, содержащей фотокатализатор, позволяет эффективно ограничить распространение микроорганизмов, в том числе патогенных, как представлено выше в кратком списке описаний литературы.

Не слишком ли сложны в использовании такие фотокаталитические продукты?

– Фотокаталитические краски просты в использовании. Они не требуют использования специальных технологий нанесения или специального оборудования. Покрытия наносятся традиционными методами, с помощью кисти, валика или распылителя. Поскольку они водорастворимы, проблем с запахом также нет, и оборудование можно мыть водой.

Автор текста — ПИГМЕНТ, производитель фотокаталитических красок с торговым названием ТИТАН. Приглашаем вас ознакомиться с нашим предложением на Titanium IN , теперь по новой, более низкой цене.