纳米光催化采用二氧化钛(TiO2)半导体的效应,材料表面吸附氧和水分,产生活性氢氧自由基(OH.)和**氧阴离子自由基(O2-),从而转化为一种具有安全化学能的活性物质,起到矿化降解环境污染物和抑菌的作用。
纳米二氧化钛(TiO2)光催化利用自然光即可催化分解和污染物,具有高催化活性、良好的化学稳定性、**次污染、无刺激性、安全等特点,且能长期有益于生态自然环境,是较具有开发前景的绿色环保催化剂之一。
害的纳米TiO2催化材料,充分发挥、降解**污染物、除臭、自净化的功能,这类环保型功能材料实施方便、应用性强,能实用到生活空间的多种场合,发挥其多功能效应,成为我们生活环境中起长期净化作用的环保材料。
光催化原理
什么是光催化
光催化[Photocatalyst]是光 [Photo=Light] +催
化剂[catalyst]的合成词。主要成分是二氧化钛(TiO2),二氧化钛本身无害,已广泛用于食品,,化妆品等各种领域。光催化在光的照射下会产生类似光合作用的光催化反应(氧化-还原反应,产生出氧化能力较强的自由氢氧基和活性氧,这些产物可杀灭和分解**污染物。并且把**污染物分解成无污染的水(H2O)和二氧化碳(CO2),同时它具有、除臭、防污、亲水、防紫外线等功能。光催化在微弱的光线下也能做反应,若在紫外线的照射下,光催化的活性会加强。近来, 光催化被誉为未来产业之一的纳米技术产品。
光催化反应原理
TiO2当吸收光能量之后,价带中的电子就会被激发到导带,形成带负电的高活性电子e-,同时在价带上产生带正电的空穴h+。在电场的作用下,电子与空穴发生分离,迁移到粒子表面的不同位置。热力学理论表明,分布在表面的h+可以将吸附在TiO2表面OH-和H2O分子氧化成(OH.)自由基,而OH.自由基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中较强的,能氧化并分解各种**污染物(甲醛、苯、TVOC等)和及部分无机污染物(氨、NOX等),并将较终降解为CO2、H2O等无害物质。由于OH.自由基对反应物几乎无选择性,因而在光催化中起着决定性的作用。此外,许多**物的氧化电位较TiO2的价带电位更负一些,能直接为h+所氧化。而TiO2表面高活性的e-侧具有很强的还原能力,可以还原去除水体中金属离子。应用以上原理光催化广泛应用于、除臭、空气净化、污水处理等领域。
光催化优势
光催化的空气净化技术优点
1、光催化的优点
● (率达到)
● 除臭功能
● 防污/自洁、防霉功能
2、彻底的净化
● 是分解而不是吸附污染物;
● 发生的是质变而不是量变;
● 对污染物具有不可逆的彻底分解;
3、 广泛的净化
● 能对室内几乎所有的、病毒和**污染物起到分解作用;
● 特别是对人们不易感知的和病毒进行彻底分解;
4、 实用的净化
● 常温下就可实现;
● 不存在饱和问题,不必更换滤芯,经济实用;
● 自动净化;
● 效率高,不耗费电源;
5、 安全的净化
● 较终产物是二氧化碳和水,对人体无害;
● 、无害,不会对环境产生二次污染;
传统的室内空气污染治理手段
1、物理吸附法(采用活性碳、HEPA)
物理过滤(吸附)法只能暂时吸附一定的污染物,温度、风速升高到一定程度的时候,所吸附的污染物就有可能游离出来,再次进入呼吸空间中。
另外,吸附达到饱和不再具有吸附能力时,就必须更换过滤材料,如不更换,其所吸附的甲醛、等将随时被释放出来成为。
2、臭氧净化法
臭氧浓度达到0.1PPM以上,臭氧就会起到、除异味的作用。但达到0.15PPM后,臭氧本身就会发出浓烈的恶臭,并且可能致癌。苛刻的使用条件限制了其在民用环境中的普及使用。
3、除尘法
利用电极的异性相吸、同性相斥的原理吸附空气中的污染物,但存在吸附不彻底、不全面的问题。另外,从实用的度讲,必须定期清洁电极板。同时静电除尘法只对尘埃有效,对污染物一筹莫展。
4、负氧离子净化法
负氧离子是一种带负电荷的空气离子,其使用寿命很短,并且不洁空气会进一步使其浓度降低。负氧离子在空气中的存在知识昙花一现,是转瞬即逝的。
※ 利用纳米二氧化钛和紫外线结合使用,产生较强的、、除臭功能,能够弥补上述传统的室内空气污染治理手段的不足,对室内空气起到*的净化作用。
室内空气污染的主要原因
据中国室内装饰协会室内环境检测中心*介绍:从目前检测分析,室内空气污染物的主要来源主要有以下几个方面:建筑及室内装饰材料、室外污染物、燃烧产物和人的活动。
1、 室内装饰材料及家具的污染是目前造成室内空气污染的主要方面,油漆、胶合板、刨花板、泡沫填料、内墙涂料、塑料贴面等材料均含有甲醛、苯,、乙醇、氯等**蒸气,以上物质都具有相当的致癌性。
2、 建筑物自身的污染,此类污染正在逐步检出,一种是施工中加入了化学物质,(北方冬季施工加入的防冻剂,渗出有毒气体氨)。另一种是由地下土壤和建筑物中石材、地砖、瓷砖中的放射性物质形成的氡,这是一种无色无味的**放射性气体,对人体危害较大,美国国家环保署调查,美国每年有14000人的死亡与氡污染有关。
3、 室外污染物的污染,室外大气的严重污染和生态环境的破坏,使人们的生存条件十分恶劣,加剧了室内空气的污染。
4、 燃烧产物造成的室内空气污染,做饭与吸烟是室内燃烧的主要污染,厨房中的油烟和中的 烟雾成分较其复杂,目前已经分析出的3800多种物质,它们在空气中以气态、气溶胶态存在。其中气态物质占,其中许多物质具有致癌性。
5、人体自身的新陈代谢及各种生活废弃物的挥发成分也是造成室内空气污染的一个原因。人在室内活动,除人体本身通过呼吸道、皮肤、汗腺可排出大量污染物外,其它日常生活,如化妆、灭虫等也会造成空气污染,因此房间内人数过多时,会使人疲倦、头昏,甚至休克。另外人在室内活动,会增加室内温度,促使、病毒等微生物大量繁殖。特别是在一些中小学校更加严重。
*分析指出:造成室内空气污染的物质按状态分,主要有悬浮颗粒物和气态污染源两种
1、悬浮颗粒物:较大的悬浮颗粒物如灰尘、棉絮等,可以被鼻子、喉咙过滤掉,至于肉眼无法看见的细小悬浮颗粒物,如粉尘、纤维、和病毒等,会随着呼吸进入肺泡,造成*系统的负担,危害身体的健康。
2、气态污染源:室内空气中的气态污染源(也即有毒气相物)包括一氧化碳、二氧化碳、甲醛及**蒸气。气态污染源主要来自建筑材料(甲醛)、复印机(臭氧)、烟雾()、清洁剂(甲酚)、溶剂()和燃烧产物(硫氧化物、铅)等,部分会附着在颗粒物上被掉,大部分会被吸入口肺部。医学证实这些气态污染源是造成肺炎、、慢性肺阻塞和肺癌的主要原因。
※ 随着人们健康和环保意识的增强,人们对具有光催化净化室内外空气、杀毒等功能性绿色环保材料的需求日益迫切,纳米TiO2光催化剂的出现为环境净化材料的发展开辟了一片新天地,也为人们对健康环境需求的解决提供了有效的途径。