Totul despre fotocataliză

Fotocataliza poate fi găsită într-o varietate de domenii, inclusiv în tratarea aerului, a apei și în aplicații din lumea industrială. Este o metodă extrem de eficientă de eliminare a poluanților din aerul respirat, în special compuși organici volatili (COV). Ce este, mai exact, fotocataliza? Cum funcționează aceasta? Citiți mai departe pentru a afla mai multe.

Ce este fotocataliza?

Fotocataliza, denumită și degradare fotocatalitică, este pur și simplu o reacție chimică accelerată de lumină. Etimologia ne spune că "foto" înseamnă "lumină", iar "cataliză" înseamnă "dizolvare". Un catalizator provoacă sau accelerează o reacție chimică.

Fotocataliza în principiu

Fotocataliza este o reacție redox (reducere-oxidare) simplă care implică activarea unui semiconductor (oxidul de titan sau TiO2, catalizatorul) de către lumină (raze UV). Este vorba de descompunerea și degradarea poluanților prin utilizarea razelor de lumină pe suprafața unui catalizator (fotocatalizator, mai precis). În urma acestui proces rezultă apă și dioxid de carbon.

Fotocataliza în practică: funcționează într-un purificator de aer?

Un dispozitiv de purificare a aerului care conține tehnologii de fotocataliză utilizează tehnologia de oxidare fotocatalitică pentru a purifica aerul din interior.

În centrul unui purificator de aer se află razele lămpii UV. Aceste raze lovesc apoi stratul intern al filtrului multistrat care este fabricat din TiO2, un fotocatalizator.

Atunci când TiO2 și lumina UV se combină, are loc o reacție între oxigenul și apa prezente în aer, generând radicali liberi (denumiți și "oxigen activ"). Acești radicali liberi sunt foarte depoluanți și distrug poluanții din aer. Acest proces este util împotriva tuturor tipurilor de poluanți, dar este deosebit de util împotriva COV. Aerul purificat este apoi recirculat înapoi în încăpere.

Iată o explicație mai tehnică pentru pasionații de chimie:

• TiO2, un catalizator, eliberează electroni atunci când este energizat de razele UV.
• Acești electroni interacționează cu moleculele de apă (H20) prezente în aer.
• Moleculele de apă se descompun apoi în radicali hidroxil (OH).
• Radicalii hidroxil atacă apoi poluanții organici mai mari (pe bază de carbon), rupându-le legăturile chimice și transformându-i într-o substanță inofensivă (precum CO2 și apa)².

Profesioniștii tind să fie precauți atunci când vorbesc despre aceștia, deoarece radicalii liberi au o conotație negativă, evocând adesea teama. Radicalii liberi prezenți în mod natural în aer pot deteriora pielea, motiv pentru care experții în sănătate ne recomandă să consumăm alimente care conțin antioxidanți: aceste molecule luptă pentru a ne proteja de aceste daune. Cu toate acestea, tocmai reactivitatea puternică a acestor molecule este cea care le permite, de asemenea, să lupte atât de eficient împotriva poluării atmosferice. Din fericire, în cazul fotocatalizei, totul se întâmplă în interiorul dispozitivului, ținându-ne perfect la adăpost de orice rău.

În absența poluării chimice , radicalii liberi se vor recombina pur și simplu. Reactivitatea lor ridicată cu moleculele din jur le asigură o durată de viață foarte scurtă. Schema de mai jos prezintă procesul de fotocataliză puțin mai detaliat (cu TiO2 ca catalizator, sau fotocatalizator mai precis, în acest caz).

Sursa ¹

Ce tipuri de poluare sunt vizate de fotocataliză?

Tehnologie de control al poluării, fotocataliza nu este un tip de filtrare. Este, mai degrabă, o reacție care este deosebit de eficientă împotriva poluării chimice și a poluanților gazoși, denumiți în mod obișnuit COV. Deși COV pot fi găsiți în natură, aceștia sunt de cele mai multe ori de origine umană și sunt periculoși. Un rezultat comun al activităților industriale, COV sunt legați de produse precum solvenți, agenți de curățare, spray-uri, produse cosmetice și vopsele.

Unele dintre cele mai importante COV care sunt eliminate prin fotocataliză sunt oxizii de azot, dioxidul de carbon (CO2), monoxidul de carbon (CO), formaldehida, etanolul, butanul, toluenul, benzenul și acetona.

Studii științifice recente au prezentat rezultate care demonstrează eficacitatea fotocatalizei în combaterea poluanților din aer:

• Fotocataliza, chiar și atunci când este utilizată la intensitate scăzută, cu utilizarea TiO2 ca fotocatalizator, realizează reducerea rezistenței și răspândirii virusului^gripal3
• Cu ajutorul filmelor de TiO2, tehnologiile fotocatalitice contribuie la accelerarea descompunerii bacterieiE. coli și a virusului Herpes simplex, printre alte materii^organice4
• Fotocataliza a fost declarată o "metodă de depoluare ecologică care imită procesul naturii și are un potențial mare de a fi dezvoltată ca o tehnologie-cheie pentru purificarea aerului și degradarea poluării aerului"^5,7
• Având în vedere necesitatea de a găsi soluții pentru pericolele poluării aerului asupra sănătății umane, viitorul este promițător pentru utilizarea fotocatalizei ca metodă de fotodegradare a contaminanților chimici și de fotodezinfecție a agenților^patogeni6

VEDEȚI PRODUSELE NOASTRE

Beneficiile tehnologiei de fotocataliză Eoleaf

Fotocataliza servește ca metodă eficientă de eliminare a poluanților din aer în orice mediu, atât în gospodării individuale, cât și în clădiri de birouri. Fotocataliza nu necesită utilizarea niciunui produs chimic sau energie externă, având nevoie doar de lumina lămpii UV integrate și de un catalizator.

Setări individuale

Ceea ce face ca fotocataliza să fie atât de interesantă ca tehnologie de depoluare este faptul că nu doar captează poluanții, așa cum face un filtru. Atunci când un filtru reține poluanții, aceștia nu dispar pur și simplu: mai trebuie distruși cumva!

Fotocataliza transformă complet poluanții chimici periculoși în substanțe care nu ne pot dăuna. Aceștia sunt apoi eradicați sau distruși^complet2.

Fotocataliza poate lupta în special împotriva COV, a mucegaiului și a sporilor acestuia și a germenilor(bacterii și viruși) suspendați în aer.

Mediul profesional

Într-un mediu de birou, aerul curat poate oferi o serie de beneficii.

Purificatoarele de aer de înaltă calitate care conțin filtre de aer fotocatalitice pot îmbunătăți drastic calitatea aerului. Acestea distrug particulele de poluare a aerului care pot duce la îmbolnăvirea lucrătorilor (inclusiv viruși precum COVID-19 și variantele sale). Acest lucru poate reduce nevoia angajaților de a lua concediu medical și poate crește productivitatea.

Calitatea slabă a aerului din interior poate duce la simptome inconfortabile și care distrag atenția, precum dureri de cap, amețeli și dificultăți de respirație. De asemenea, poate agrava afecțiunile existente, în special astmul (declanșând crize de astm), boala pulmonară obstructivă cronică (BPOC), și bolile de inimă. Poluarea aerului din interior duce, de asemenea, la înrăutățirea alergiilor simptomelor, oboselii, și afectează sănătatea mintală.

Diferența Eoleaf

(Articolul continuă mai jos)

[PRODUSE]

Atunci când tehnologiile de fotocataliză sunt combinate cu alte tehnologii într-un singur dispozitiv, se creează un dispozitiv capabil să combată toți poluanții care se găsesc în aerul nostru interior. Acesta este motivul pentru care produsele Eoleaf sunt echipate cu un filtru brevetat care conține 8tehnologii de filtrare diferite care funcționează împreună pentru a vă oferi cele mai bune capacități de filtrare a aerului de pe piața actuală.

Dispozitivele noastre vă permit să luptați împotriva COV-urilor și a poluării chimice, poluării biologice, alergenilor, germenilor și poluării cu particule fine (particulelor sau PM ). Purificatoarele noastre de aer pot combate, de asemenea, mirosurile neplăcute din locuința sau spațiul dvs. de birouri datorită filtrelor noastre cu cărbune activ!

Tehnologia noastră de fotocataliză nu emite deloc ozon. De fapt, fotocataliza face posibilă distrugerea ozonului prezent în aer și chiar prevenirea formării ozonului prin degradarea precursorilor săi (oxizi și alte gaze).

Resurse

¹ Samson, I. (s.f.). Integration of biomimetic principles as a tool for sustainable building design in shopping mall in 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 septembrie). Cum funcționează purificatoarele de aer fotocatalitice? 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. Inactivarea fotocatalitică a virusului gripal prin film subțire de dioxid de titan. Photochem Photobiol Sci. 2012 Aug;11(8):1293-8. doi: 10.1039/c2pp05414k. Epub 2012 mai 14. PMID: 22580561.

⁴ Hajkova, P., Spatenka, P., Horsky, J., Horska, I., & Kolouch, A. (2007). Efectul fotocatalitic al filmelor tio2 asupra virușilor și bacteriilor. Plasma Processes and Polymers, 4(S1). https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ppap.200731007 

⁵ He, F., Jeon, W. & Choi, W. Purificarea fotocatalitică a aerului imitând procesul de autocurățare a atmosferei. 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). Materiale și tehnologii fotocatalitice pentru purificarea aerului. 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). O privire de ansamblu asupra progreselor recente în purificarea fotocatalitică a aerului: Fotocataliză pe bază de metale și fotocataliză fără metale. Environmental Research, 214, 113995. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013935122013226