Alt om fotokatalyse

Fotokatalyse findes inden for mange forskellige områder, herunder behandling af luft og vand og i applikationer inden for den industrielle verden. Det er en meget effektiv metode til at fjerne luftbårne forurenende stoffer fra vores indåndingsluft, især flygtige organiske forbindelser (VOC'er). Hvad er fotokatalyse helt præcist? Hvordan fungerer det? Læs videre for at få mere at vide.

Hvad er fotokatalyse?

Fotokatalyse, også kaldet fotokatalytisk nedbrydning, er ganske enkelt en kemisk reaktion, der accelereres af lys. Etymologien fortæller os, at 'foto' betyder 'lys', og 'katalyse' betyder 'opløsning'. En katalysator forårsager eller fremskynder en kemisk reaktion.

Fotokatalyse i princippet

Fotokatalyse er en simpel redoxreaktion (reduktion-oxidation), der involverer aktivering af en halvleder (titaniumoxid eller TiO2, katalysatoren) ved hjælp af lys (UV-stråler). Det er nedbrydning og nedbrydning af forurenende stoffer ved brug af lysstråler på overfladen af en katalysator (fotokatalysator, mere specifikt). Processen resulterer i vand og kuldioxid.

Fotokatalyse i praksis: Virker det i en luftrenser?

En luftrensningsenhed, der indeholder fotokatalyseteknologier, anvender fotokatalytisk oxidationsteknologi til at rense indeluften.

I midten af luftrenseren sidder UV-lampens stråler. Disse stråler rammer derefter det indre lag af flerlagsfilteret, som er lavet af TiO2, en fotokatalysator.

Når TiO2 og UV-lys kombineres, sker der en reaktion mellem ilt og vand i luften, hvilket skaber frie radikaler (også kaldet "aktiv ilt"). Disse frie radikaler er meget forurenende og ødelægger luftbårne forurenende stoffer. Denne proces er nyttig mod alle typer forurenende stoffer, men er især nyttig mod VOC'er. Den rensede luft recirkuleres derefter tilbage i rummet.

Her er en mere teknisk forklaring til de kemi-interesserede:

• TiO2, som er en katalysator, frigiver elektroner, når den får energi fra UV-strålerne.
• Disse elektroner interagerer med vandmolekyler (H20) i luften.
• Vandmolekylerne brydes derefter op til hydroxylradikaler (OH).
• Hydroxylradikalerne angriber derefter større organiske (kulstofbaserede) forurenende stoffer, som bryder deres kemiske bindinger og omdanner dem til et harmløst stof (som CO2 og vand).².

Fagfolk har en tendens til at træde varsomt, når de taler om dem, fordi frie radikaler har en dårlig konnotation og ofte fremkalder frygt. Frie radikaler, der findes naturligt i luften, kan skade huden, og derfor anbefaler sundhedseksperter, at vi indtager fødevarer, der indeholder antioxidanter: Disse molekyler kæmper for at beskytte os mod denne skade. Men det er netop disse molekylers stærke reaktivitet, der også gør det muligt for dem at bekæmpe luftforurening så effektivt. Heldigvis sker alt i forbindelse med fotokatalyse inde i enheden, så vi er helt sikre på, at der ikke sker nogen skade.

I fravær af kemisk forureningvil frie radikaler simpelthen rekombinere. Deres høje reaktivitet med de omgivende molekyler sikrer en meget kort levetid. Skemaet nedenfor viser fotokatalyseprocessen lidt mere detaljeret (med TiO2 som katalysator, eller fotokatalysator mere specifikt, i dette tilfælde).

Kilde ¹

Hvilke typer forurening er fotokatalyse rettet mod?

Som forureningskontrolteknologi er fotokatalyse ikke en form for filtrering. Det er snarere en reaktion, der er særlig effektiv mod kemisk forurening og gasformige forurenende stoffer, ofte kaldet VOC'er. Selv om VOC'er kan findes i naturen, er de oftest af menneskelig oprindelse og er farlige.. VOC'er er et almindeligt resultat af industrielle aktiviteter og er forbundet med produkter som opløsningsmidler, rengøringsmidler, sprays, kosmetiske produkter og maling.

Nogle af de mest bemærkelsesværdige VOC'er, der fjernes med fotokatalyse, er nitrogenoxider, kuldioxid (CO2), kulmonoxid (CO), formaldehydethanol, butan, toluen, benzen og acetone.

Nylige videnskabelige undersøgelser har vist, at fotokatalyse er effektiv til at bekæmpe luftbårne forurenende stoffer:

• Fotokatalyse, selv når den anvendes ved lav intensitet med brug af TiO2 som fotokatalysator, opnår reduktion af influenzavirus' styrke og spredning.³
• Med brug af TiO2-film hjælper fotokatalytiske teknologier med at fremskynde nedbrydningen af E. coli bakterier og Herpes simplex-virus, blandt andet organisk materiale.⁴
• Fotokatalyse er blevet erklæret for en "miljøvenlig rensningsmetode, der efterligner naturens proces og har stort potentiale til at blive udviklet som en nøgleteknologi til luftrensning og nedbrydning af luftforurening".^5,7
• Med behovet for at finde løsninger på luftforureningens farer for menneskers sundhed er fremtiden lovende for brugen af fotokatalyse som en metode til fotonedbrydning af kemiske forurenende stoffer og fotodesinfektion af patogener⁶

SE VORES PRODUKTER

Fordelene ved Eoleafs fotokatalyseteknologi

Fotokatalyse er en effektiv metode til at fjerne luftbårne forurenende stoffer i alle omgivelser, både i individuelle husholdninger og i kontorbygninger. Fotokatalyse kræver ikke brug af kemikalier eller ekstern energi, men kun lyset fra den integrerede UV-lampe og en katalysator.

Individuelle indstillinger

Det, der gør fotokatalyse så interessant som rensningsteknologi, er, at den ikke bare fanger forurenende stoffer, som et filter gør. Når et filter fanger forurenende stoffer, forsvinder de ikke bare: De skal stadig ødelægges på en eller anden måde!

Fotokatalyse omdanner farlige kemiske forurenende stoffer fuldstændigt til stoffer, der ikke kan skade os. De udryddes eller ødelægges derefter helt.².

Fotokatalyse kan især bekæmpe VOC'er, skimmelsvampe og deres sporer og bakterier (bakterier og vira) der svæver i luften.

Professionelle omgivelser

I et kontormiljø kan ren luft give en håndfuld fordele.

Luftrensere af høj kvalitet, der indeholder fotokatalytiske luftfiltre, kan forbedre luftkvaliteten drastisk. De ødelægger luftforureningspartikler, der kan føre til sygdom blandt medarbejdere (herunder vira som COVID-19 og dens varianter). Det kan reducere medarbejdernes behov for sygefravær og øge produktiviteten.

Dårlig indendørs luftkvalitet kan føre til ubehagelige og distraherende symptomer som hovedpine, svimmelhed og åndedrætsbesvær. Det kan også forværre eksisterende tilstande, især astma (udløser astmaanfald), kronisk obstruktiv lungesygdom (KOL)og hjertesygdomme. Indendørs luftforurening fører også til forværring af allergi symptomer, træthedog påvirker mentale sundhed.

Eoleaf gør en forskel

(Artiklen fortsætter nedenfor)

[PRODUKTER]

Når fotokatalyseteknologier kombineres med andre teknologier i en enhed, skaber det en enhed, der er i stand til at bekæmpe alle luftforurenende stoffer, der findes i vores indendørsluft. Derfor er Eoleafs produkter udstyret med et proprietært filter, der indeholder 8 forskellige filtreringsteknologier der arbejder sammen for at give dig de bedste luftfiltreringsegenskaber på dagens marked.

Vores enheder giver dig mulighed for at bekæmpe VOC'er og kemisk forurening, biologisk forureningallergener, bakterier og fin partikelforurening (partikler eller PM). Vores luftrensere kan også bekæmpe ubehagelige lugte i dit hjem eller kontor på grund af vores aktive kulfiltre!

Vores fotokatalyseteknologi udsender ikke nogen ozon. Faktisk gør fotokatalyse det muligt at ødelægge den ozon, der findes i luften, og endda forhindre dannelsen af ozon ved at nedbryde dens forstadier (oxider og andre gasser).

Ressourcer

¹ Samson, I. (n.d.). Integration af biomimetiske principper som et værktøj til bæredygtigt bygningsdesign i et indkøbscenter i Lagos State. Federal University of Technology Minna. https://www.researchgate.net/publication/339281465_INTEGRATION_OF_BIOMIMETIC_PRINCIPLES_AS_A_TOOL_FOR_SUSTAINABLE_BUILDING_DESIGN_IN_SHOPPING_MALL_IN_LAGOS_STATE

² Woodford, C. (2022, 5. september). Hvordan fungerer fotokatalytiske luftrensere? Explain that Stuff. https://www.explainthatstuff.com/how-photocatalytic-air-purifiers-work.html

³ Nakano R, Ishiguro H, Yao Y, Kajioka J, Fujishima A, Sunada K, Minoshima M, Hashimoto K, Kubota Y. Fotokatalytisk inaktivering af influenzavirus ved hjælp af en tynd film af titandioxid. Photochem Photobiol Sci. 2012 Aug;11(8):1293-8. doi: 10.1039/c2pp05414k. Epub 2012 May 14. PMID: 22580561.

⁴ Hajkova, P., Spatenka, P., Horsky, J., Horska, I., & Kolouch, A. (2007). Fotokatalytisk effekt af tio2-film på vira og bakterier. Plasma Processes and Polymers, 4(S1). https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ppap.200731007

⁵ He, F., Jeon, W. & Choi, W. Fotokatalytisk luftrensning, der efterligner den selvrensende proces i atmosfæren. Nat Commun 12, 2528 (2021). https://www.nature.com/articles/s41467-021-22839-0

⁶ Ren, H., Koshy, P., Chen, W.-F., Qi, S., & Sorrell, C. C. (2017a). Fotokatalytiske materialer og teknologier til luftrensning. Journal of Hazardous Materials, 325, 340-366. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389416307968?via%3Dihub

⁷ Sharma, S., Kumar, R., Raizada, P., Ahamad, T., Alshehri, S. M., Nguyen, V.-H., Thakur, S., Nguyen, C. C., Kim, S. Y., Le, Q. V., & Singh, P. (2022). En oversigt over de seneste fremskridt inden for fotokatalytisk luftrensning: Metalbaseret og metalfri fotokatalyse. Environmental Research, 214, 113995. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013935122013226