Титанова IN фарба для інтер'єру – процес фотокаталізу та віруси

Але що ж таке фотокаталіз? Що таке фотокаталізатори? 

На ці запитання відповів професор Антоні Моравський, доктор філософії, доктор наук, інженер з кафедри неорганічної хімічної технології та екологічної інженерії Західнопоморського технологічного університету в Щецині.

За визначенням, фотокаталіз – це зміна швидкості хімічної реакції або її ініціювання під впливом ультрафіолетового та/або видимого випромінювання у присутності речовини (фотокаталізатора), яка поглинає випромінювання та забезпечує окисно-відновну хімічну реакцію на поверхні, наприклад, між киснем повітря та адсорбованими забруднювачами, які також можуть бути патогенними мікроорганізмами. Гідроксильні радикали, що утворюються на поверхні фотокаталізатора, мають вищий окисний потенціал, ніж озон, що важливо для дезінфекції.

Це нове відкриття? Можливо, воно ще недостатньо перевірене?

– Здатність діоксиду титану (TiO2 ) діяти як фотокаталізатор була відома протягом десятиліть (зокрема, з 1921 року). Однак ця властивість не отримала широкого визнання протягом багатьох років. Інтерес до використання фотокаталітичних властивостей TiO2 знову виник після публікації статті Фудзісіми та Хонди про фотоелектроліз води в 1972 році. Ця діяльність незабаром була використана для окислення забруднюючих речовин, очищення стічних вод, очищення питної води та очищення води для промислового миття овочів. Фільтри, покриті діоксидом титану, використовувалися для дезінфекції повітря. Багато наступних досліджень продемонстрували корисність фотокаталізу для дезінфекції води, включаючи знищення бактерій. Був виявлений потенціал для знищення ракових клітин. Однак використання TiO2 у лакофарбових покриттях стало новинкою.

А як щодо вірусів? Це зараз така гаряча тема.

– Останнім часом з’явилося багато публікацій на цю тему. Наприклад, у своїй роботі «Фотокаталітична інактивація вірусу грипу тонкою плівкою діоксиду титану» японці продемонстрували деактивацію вірусу грипу за допомогою фотокаталізу з використанням наночастинок TiO2 ₍ Р. Накано, Х. Ішігуро, Ю. Яо, Дж. Каджіока, А. Фудзішіма, К. Сунада, М. Міношіма, К. Хашімото, Ю. Кубота – «Фотохімічна та фотокаталітична наука», 2012).

Аналогічно, у роботі «Знищення вірусу грипу H1N1 за допомогою нового фотокаталізатора, індукованого видимим світлом, під флуоресцентним світлом» (Sei-Young Choi Bongrae Cho – «Virus Research», 2018) було підтверджено, що фотокаталізатор на основі TiO2 _з додаванням перехідних металів (заліза, магнію та марганцю) має противірусну активність проти вірусу грипу H1N1. У випробуваннях вірус був знищений більш ніж на 99% протягом 30 хвилин. Було заявлено, що « бажано використовувати цей фотокаталізатор для дезінфекції, щоб зменшити передачу вірусу через краплі та аерозолі, а також через поверхневий контакт ». Е.А. Козлов та ін. У публікації «Інактивація та мінералізація аерозольно осаджених модельних патогенних мікроорганізмів над TiO2 _та Pt/TiO2 _» (Environmental Science and Technology, 2010, 44, 512-51-26) було доведено, що на чистому TiO2 _після 30 хвилин опромінення УФ-А досягається 90% інактивації вірусу грипу A (H3N2), а на модифікованому платиною TiO2 _– 99,8% інактивації цього вірусу.

Широкі дослідження в іншій роботі також були проведені Р. Накано, М. Хара, Х. Ішігуро, Ю. Яо, Т. Очіаї, К. Наката, Т. Муракамі, Дж. Каджіока, К. Сунада, К. Хашімото, А. Фудзісіма, Ю. Кубота ( Широкий спектр мікробіцидної активності фотокаталізу за допомогою TiO2 _– каталізатори , 2013). У ній вивчалися грампозитивні бактерії, такі як метицилін-резистентний золотистий стафілокок ванкоміцин-резистентний Enterococcus faecalis пеніцилін-резистентний Streptococcus pneumoniae Escherichia coli та Pseudomonas aeruginosa, інактивувалися поступово. Вірус грипу (вірус з оболонкою) та котячий каліцивірус (вірус без оболонки) також були інактивовані під час випробувань.

Вищезазначені дослідження (та багато інших) чітко підтверджують, що фотокаталізатори є ефективним методом проти багатьох шкідливих патогенів, і інтенсивна робота в цьому напрямку ведеться в усьому світі.

Ви згадали, що пофарбовані стіни можуть допомогти захистити ваше здоров'я. Хіба це не помилка?

«Поверхні, забруднені мікроорганізмами, становлять загрозу для оточуючих. Пилові кліщі, бактерії, віруси та цвіль накопичуються на стінах та в меблях кімнат. Це призводить до астми, алергії та інфекцій. Це стосується як житлових, так і медичних приміщень. Велика кількість інформації, доступної в літературі, вказує на ефективність фотокаталітичного TiO2 _у деактивації різних мікроорганізмів, включаючи бактерії, віруси, грибки та дріжджі».

Інфекційні захворювання, спричинені бактеріями, стійкими до антимікробних препаратів, стають серйозною проблемою через використання антибіотиків у всьому світі. Персистенція цих мікроорганізмів на поверхнях та медичних виробах призводить до передачі внутрішньолікарняних захворювань. Вважається, що внутрішньолікарняні патогени сприяють багатьом смертям.

У всьому світі розробляється багато передових технологій для зменшення мікробного навантаження в лікарняних середовищах. Нові стратегії запобігання пов'язаним з цим інфекціям постійно розвиваються, включаючи гігієнічні процедури з використанням нових рідких біоцидів або безконтактних технологій, покриття дезінфікуючих поверхонь металами (міддю, сріблом) або світлоактивованими каталізаторами, такими як наночастинки TiO2₂.

Проблеми, пов'язані з інфекціями в охороні здоров'я, та зростаюче поширення бактерій, стійких до антимікробних препаратів, спонукають вчених досліджувати сферу нанотехнологій та фотокаталізу як нове джерело покращення гігієни в лікарнях.

Матеріали, інертні в своїй основній формі, також виявилися реакційноздатними у формі наночастинок, а у випадку діоксиду титану активність вища під дією ультрафіолетового та видимого випромінювання. Очікується, що фотокаталізатори будуть широко використовуватися проти багатьох шкідливих патогенів.

Використання чудового фотокаталітичного ефекту TiO2 _з утворенням сильного окислювача у вигляді гідроксильного радикала на поверхні є технологічно доцільною технологією, а її виробництво в промислових масштабах є відносно простим і недорогим.

Найпростіший і водночас дуже ефективний метод – фарбувати стіни та стелі фарбою, що містить фотокаталізатор.

 Але чи не є такі заходи шкідливими? Для людей та довкілля?

– Традиційні методи, такі як дезінфекція сполуками хлору, передбачають утворення канцерогенних побічних продуктів дезінфекції, Cl2 _. Зміни в нормативних актах щодо якості води призвели до більшого акценту на альтернативних механізмах дезінфекції. Використання озону є досить проблематичним через необхідність дорогого генератора озону та дуже короткий «період життя» озону (короткий період напіврозпаду), що не забезпечує тривалого захисту навколишнього середовища.

Діоксид титану _TiO2 у будівельних матеріалах (стінах, стелях, підлогах тощо) за своєю суттю менш шкідливий для навколишнього середовища. Фотоактивні матеріали адсорбують забруднюючі речовини та мікроорганізми на своїх поверхнях, а потім інактивують або розкладаються на вуглекислий газ та воду під впливом ультрафіолетового та видимого випромінювання, навіть від звичайних лампочок. Фотоактивні матеріали не виділяють токсичних побічних продуктів у навколишнє середовище (як типові хімічні препарати) та забезпечують ефективну та безперервну дезінфекцію навколишнього середовища.

Як ми можемо скористатися цими відкриттями у повсякденному житті? Якщо такі поверхні, стіни та стелі, покриті фотокаталітичними фарбами, ефективні в охороні здоров'я, чи підійдуть вони для використання в житлових приміщеннях? Чи можуть вони допомогти зменшити кількість інфекцій у будинках?

Фотокаталітичні поверхні можуть бути супергідрофільними, тобто вода розподіляється по поверхні, дозволяючи змивати бруд. Комерційне застосування включає самоочисні вікна (наприклад, San Gobain Bioclean™, Pilkington Active™ та Sunclean™) та скляні кришки для освітлення тунелів. Природно, ці покриття прозорі.

Фотокаталізатор можна використовувати для покриття стін, столів та інших поверхонь, щоб зменшити кількість контактних інфекцій. Стінна плитка (плитка та затирка), покрита TiO2, _також є ефективним матеріалом для самоочищення та дезінфекції. Інфекцію вірусами грипу, що поширюються крапельним шляхом (кашель, чхання), можна зменшити в приміщенні, адсорбуючи їх на фотоактивних поверхнях.

Отже, покриття стін і стель фарбою, що містить фотокаталізатор, може ефективно обмежити поширення мікроорганізмів, включаючи патогенні, як представлено у короткому списку літературних описів вище.

Хіба такі фотокаталітичні продукти не надто складні у використанні?

Фотокаталітичні фарби прості у використанні. Вони не потребують спеціальних технік нанесення чи обладнання. Покриття наносяться традиційними методами, такими як пензлі, валики або розпилювачі. Оскільки вони на водній основі, вони не мають запаху, а обладнання можна мити водою.

інтер'єрної фарби Titanium IN , тепер за новою, нижчою ціною.