Allt om fotokatalys

Fotokatalys används inom en rad olika områden, bland annat för behandling av luft och vatten samt i tillämpningar inom industrin. Det är en mycket effektiv metod för att avlägsna luftburna föroreningar från vår inandningsluft, särskilt flyktiga organiska föreningar (VOC). Vad är egentligen fotokatalys? Och hur fungerar den? Läs vidare för att lära dig mer.

Vad är fotokatalys?

Fotokatalys, även kallad fotokatalytisk nedbrytning, är helt enkelt en kemisk reaktion som påskyndas av ljus. Etymologin säger oss att "foto" betyder "ljus" och "katalys" betyder "upplösning". En katalysator orsakar eller påskyndar en kemisk reaktion.

Fotokatalys i princip

Fotokatalys är en enkel redoxreaktion (reduktion-oxidation) som innebär att en halvledare (titanoxid eller TiO2, katalysatorn) aktiveras av ljus (UV-strålar). Det är nedbrytning och nedbrytning av föroreningar genom användning av ljusstrålar på ytan av en katalysator (fotokatalysator, för att vara mer specifik). Processen resulterar i vatten och koldioxid.

Fotokatalys i praktiken: fungerar det i en luftrenare?

En luftreningsenhet som innehåller fotokatalys använder fotokatalytisk oxidationsteknik för att rena inomhusluften.

I mitten av luftrenaren sitter UV-lampans strålar. Dessa strålar träffar sedan det inre lagret i flerskiktsfiltret som är tillverkat av TiO2, en fotokatalysator.

När TiO2 och UV-ljus kombineras sker en reaktion mellan syre och vatten som finns i luften, vilket genererar fria radikaler (även kallat "aktivt syre"). Dessa fria radikaler är mycket förorenande och förstör luftburna föroreningar. Denna process är användbar mot alla typer av föroreningar, men är särskilt användbar mot VOC. Den renade luften återcirkuleras sedan tillbaka in i rummet.

Här är en mer teknisk förklaring för kemifantasterna:

• Katalysatorn TiO2 släpper ifrån sig elektroner när den utsätts för UV-strålarnas energi.
• Dessa elektroner interagerar med vattenmolekyler (H20) som finns i luften.
• Vattenmolekylerna bryts sedan upp till hydroxylradikaler (OH).
• Hydroxylradikalerna angriper sedan större organiska (kolbaserade) föroreningar som bryter sönder sina kemiska bindningar och omvandlar dem till ett ofarligt ämne (som CO2 och vatten).².

Professionella brukar vara försiktiga när de talar om dem eftersom fria radikaler har en dålig klang och ofta framkallar rädsla. Fria radikaler som finns naturligt i luften kan skada huden, vilket är anledningen till att hälsoexperter rekommenderar att vi konsumerar livsmedel som innehåller antioxidanter: dessa molekyler kämpar för att skydda oss mot denna skada. Men det är just den starka reaktiviteten hos dessa molekyler som också gör att de kan bekämpa luftföroreningar så effektivt. När det gäller fotokatalys sker lyckligtvis allt inuti enheten, vilket gör att vi är helt säkra på att inte skadas.

I avsaknad av kemisk föroreningkommer fria radikaler helt enkelt att rekombineras. Deras höga reaktivitet med omgivande molekyler garanterar en mycket kort livslängd. Schemat nedan visar fotokatalysprocessen lite mer i detalj (med TiO2 som katalysator, eller fotokatalysator mer specifikt, i det här fallet).

Källa ¹

Vilka typer av föroreningar är fotokatalys inriktad på?

Fotokatalys är en teknik för föroreningsbekämpning och inte en typ av filtrering. Det är snarare en reaktion som är särskilt effektiv mot kemiska föroreningar och gasformiga föroreningar, vanligen kallade VOC. Även om VOC kan finnas i naturen är de oftast av mänskligt ursprung och är farliga. VOC är ett vanligt resultat av industriell verksamhet och är kopplade till produkter som lösningsmedel, rengöringsmedel, sprayer, kosmetiska produkter och färg.

Några av de mest anmärkningsvärda VOC som avlägsnas genom fotokatalys är kväveoxider, koldioxid (CO2), kolmonoxid (CO), formaldehydetanol, butan, toluen, bensen och aceton.

Nya vetenskapliga studier har presenterat resultat som visar att fotokatalys är effektivt för att bekämpa luftburna föroreningar:

• Fotokatalys, även när den används vid låg intensitet med TiO2 som fotokatalysator, minskar influensavirusets styrka och spridning³
• Med hjälp av TiO2-filmer bidrar fotokatalytisk teknik till att påskynda nedbrytningen av E. coli bakterier och Herpes simplex-virus, bland annat organiskt material⁴
• Fotokatalys har förklarats vara en "miljövänlig reningsmetod som efterliknar naturens process och har stor potential att utvecklas som en nyckelteknik för luftrening och nedbrytning av luftföroreningar^5,7
• Med tanke på behovet av att hitta lösningar på luftföroreningarnas faror för människors hälsa ser framtiden lovande ut för användning av fotokatalys som en metod för fotonedbrytning av kemiska föroreningar och fotodesinfektion av patogener⁶

SE VÅRA PRODUKTER

Fördelarna med Eoleafs fotokatalys-teknik

Fotokatalys är en effektiv metod för att avlägsna luftburna föroreningar i alla miljöer, både i enskilda hushåll och i kontorsbyggnader. Fotokatalys kräver ingen användning av kemikalier eller extern energi, utan det räcker med ljuset från den integrerade UV-lampan och en katalysator.

Individuella inställningar

Det som gör fotokatalys så intressant som reningsteknik är att den inte bara fångar upp föroreningar, som ett filter gör. När ett filter fångar upp föroreningar försvinner de inte bara, utan de måste förstöras på något sätt!

Fotokatalys omvandlar helt farliga kemiska föroreningar till ämnen som inte kan skada oss. De utrotas eller förstörs sedan helt och hållet.².

Fotokatalys kan särskilt bekämpa VOC, mögel och dess sporer samt bakterier (bakterier och virus) som svävar i luften.

Professionella miljöer

I en kontorsmiljö kan ren luft ge en handfull fördelar.

Högkvalitativa luftrenare som innehåller fotokatalytiska luftfilter kan drastiskt förbättra luftkvaliteten. De förstör luftföroreningspartiklar som kan leda till sjukdomar bland arbetstagarna (inklusive virus som COVID-19 och dess varianter). Detta kan minska behovet av sjukfrånvaro för de anställda och öka produktiviteten.

Dålig luftkvalitet inomhus kan leda till obehagliga och distraherande symtom som huvudvärk, yrsel och andningssvårigheter. Det kan också förvärra befintliga tillstånd, särskilt astma (utlösa astmaanfall), kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL)och hjärtsjukdomar. Luftföroreningar inomhus leder också till förvärrade allergi symtom, trötthetoch påverkar psykisk hälsa.

Skillnaden med Eoleaf

(Artikeln fortsätter nedan)

[PRODUKTER]

När fotokatalysteknik kombineras med annan teknik i en enhet skapas en enhet som kan bekämpa alla luftföroreningar som finns i vår inomhusluft. Det är därför Eoleafs produkter är utrustade med ett egenutvecklat filter som innehåller 8 olika filtreringstekniker som arbetar tillsammans för att erbjuda dig den bästa luftfiltreringsfunktionen på dagens marknad.

Med våra enheter kan du bekämpa VOC och kemiska föroreningar, biologisk föroreningallergener, bakterier och fina partikelföroreningar (partiklar eller PM). Våra luftrenare kan också bekämpa obehagliga lukter i ditt hem eller på ditt kontor tack vare våra filter med aktivt kol!

Vår fotokatalys-teknik avger inte något ozon. I själva verket gör fotokatalys det möjligt att förstöra ozonet i luften och till och med förhindra bildandet av ozon genom att bryta ned dess prekursorer (oxider och andra gaser).

Resurser

¹ Samson, I. (u.å.). Integrering av biomimetiska principer som ett verktyg för hållbar byggnadsdesign i ett köpcentrum 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). Hur fungerar fotokatalytiska luftrenare? Förklara det där. 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 av influensavirus med hjälp av en tunn film av titandioxid. Photochem Photobiol Sci. 2012 Aug;11(8):1293-8. doi: 10.1039/c2pp05414k. Epub 2012 maj 14. PMID: 22580561.

⁴ Hajkova, P., Spatenka, P., Horsky, J., Horska, I., & Kolouch, A. (2007). Fotokatalytisk effekt av tio2-filmer på virus och 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 luftrening som efterliknar atmosfärens självrengöringsprocess. 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). Fotokatalytiska material och tekniker för luftrening. 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 översikt över de senaste framstegen inom fotokatalytisk luftrening: Metallbaserad och metallfri fotokatalys. Miljöforskning, 214, 113995. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013935122013226