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解 决 方 案

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    光触媒[Photocatalyst]是光[Photo=Light]+触媒(催化剂)[catalyst]的合成词。光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称,是当前国际上治理室内环境污染的最理想材料。

  光触媒在光的照射下,会产生类似光合作用的光催化反应,产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧,具有很强的光氧化还原功能,可氧化分解各种有机化合物和部分无机物,能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质,可杀灭细菌和分解有机污染物,把有机污染物分解成无污染的水(H2O)和二氧化碳(CO2),因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。

  光触媒的特性为利用空气中的氧分子及水分子将所接触的有机物转换为二氧化碳跟水,自身不起变化,却可以促进化学反应的物质,理论上有效期非常长久,维护费用低。同时,二氧化钛本身无毒无害,已广泛用于食品、医药、化妆品等各种领域。

  “光触媒”――即将引发一场光净化革命的新型材料

  光触媒的反应机理

  当纳米级二氧化钛超微粒子接受波长为388nm以下的紫外线照射时,其内部由于吸收光能而激发产生电子・空穴对,即光生载流子,然后迅速迁移到其表面并激活被吸附的氧和水分,产生活性自由氢氧基(・OH)和活性氧(・O),当污染物以及细菌吸附其表面时,就会发生链式降解反应。

   一般城镇建筑物的清洗大部分采用人工清洗的方式,而高层建筑物本身对人工清洗提出了很高的要求,在清洗难度以及安全的隐患上可想而知。其次,高层人工吊挂式清洗,增加了非常大的成本,经常性用水、有机溶剂来人工吊挂洗刷,不仅在资源上浪费大,而且清洗后对周围环境造成污染,清洗的废液排放处理,又是一大难题,甚至很多时候直接危及工作人员的生命安全。即使是这样,其清洗效果来看仅仅干净了很短时间,又开始逐步被污染,每年清洗就少则1~2次,多则3~4次。而运用了自洁性产品之后,就直接避免了多次清洗的重复工作。

  通过表面的化学反应和物理作用,直接得到自洁的效果,阳光和自然雨的天气条件下,持续发挥其自洁作用,直接代替了人工操作。单从效果上来看,本产品使用的纳米光触媒本身不是消耗性产品,它在整个化学反应中起到的是催化剂的作用,所以它的化学反应不单单是一次性的化学反应,而是不断地作为催化剂促使表面得到亲水效果,并使物理性炸开的负氧离子和羟基跟表面污染物进行化学氧化还原反应,使表面一直保持干净的状态。当然,与人工清洗的效果来比,人工清洗反复着从干净到污染的过程,而自洁性产品的效果是一直保持其环保状态,概念上是完全不同的。

  对于建筑物幕墙上所粘附的污垢,一般情况下与建筑物表面的结合很牢,因为结合不牢的污垢已经被风雨冲刷下去了,剩下需要清洗的污垢就只有以库仑力与墙壁结合的灰尘、靠有机物粘附在墙壁上的灰尘、纸屑树叶和其他固体污垢、以高速飞行后碰撞到墙壁上,死后又粘附在墙壁上的昆虫、小鸟残骸、大气污染,在外墙表面形成的锈斑、含有机物和无机盐的雨水冲刷后留下的水纹、从屋顶留下的雨水夹带的污垢几大类。

  从技术分析污染情况上看,目前的污染无非是有机污染和无机污染。对于有机污染来说,有非常强的附着力,用人工的办法主要采用高浓度有机溶济来洗涤,这对工作人员的要求提出了更高的要求,并且非常容易损坏基材本身。

  自洁性光触媒材料本身具有非常强的分解能力,纳米光触媒作为催化剂,首先对空气当中的水分子进行物理性炸开成羟基和负氧离子,而恰恰这两种离子具有很强的氧化反应特性,与有机污染物直接进行氧化还原反应,最终将有机污染物分解成水分子和二氧化碳。对于无机污染物来说,虽然它的附着力很弱,但一般的基材表面上堆积下来后,污染性也非常之大。

  采用了光触媒纳米技术之后,光触媒膜首先对基材和污染物隔离,并且它通过羟基连产生了很高的亲水性,使水珠与光触媒表面的接触角非常小,从而表面附着的无机污染物及部分有机污染物,在自然雨水的作用下非常容易冲洗下去。

  总之,引用光触媒纳米技术之后,光触媒膜不仅隔离了污染物与基材的直接接触,使之避免了污染物的渗透,并减小了其污染物的附着能力,另外,通过分解性和自洁性得到了良好的自洁效果。 参考图: 采用纳米光触媒技术一次性投入成本较高,但从性价比分析是合算的。

  人工清洗是多次性的,不仅要多次人工操作,而且每次都需要人力、物力、财力;但光触媒纳米技术是属于一次性投入,与多次人工操作比较其成本大大低于人工清洗,并且避免了反复的人工操作,很大程度节约了人力、物力、财力。

  其自洁的寿命来看,光触媒不是消耗性产品,一般除了人为破坏等外在因素外,能一直保持它的性能,所以认为自洁产品是属于半永久性的产品,它的自洁效果一般都在十年以上,附着力可达到0级。光触媒技术已成为国际新兴的环保高新技术,广泛地运用于各个领域。

 

自洁 外部清洁用光触媒的技术特性

  1、技术
  使用纳米技术标准的二氧化钛增强光触媒的效果²
  不管形态和材质,利用多种多样(dip,spray,flow ,spin)的方法,可形成光触媒涂装膜²
  2、性能
  玻璃、塑料、金属、陶瓷等的亲水涂装效果²
  光触媒的有机物分解超亲水性特性的自我净化效果有害气体吸附及消除²


  

  亲水性的概念

  涂有光触媒的表面,因为超亲水性维持很小的接触角。
  由于超亲水性,滴在表面的水珠折射率变化很小,看起来整洁明亮。

  外部清洁用光触媒的技术特性

  

    

  

原理作用:

  利用受到光能而活性化的电子和空穴对,生成氧化力极强的氢氧基(-OH),起到把有毒物质、气味等成分分解成二氧化碳和水的作用。

  光触媒的亲水性原理:

  
  1、通过光触媒有机污染物分解原理的污染物分解
  2、现出干净的TiO2光触媒表面
  3、与大气中的H2O反应,表面产生亲水性-OH group
  4、与大气中的H2O结合,体现超亲水性

  光触媒的有机污染物分解原理:

  
  1、光触媒表面有光线照射的情况下,离子上激发电子,形成了e-和h+
  2、形成了e-和h+,与大气中的H2O和O2反应形成-OH和O2-
  3、形成-OH和O2-,与粘在表面的有机污染物进行氧化/还原反应
  4、经过氧化/还原反应,有机污染物完全分解成CO2和H2O

自洁玻璃又称自净玻璃,属于生态环保型“绿色玻璃”,在平板玻璃表面涂覆一层透明的二氧化钛,光催化剂薄膜,就可制成自洁玻璃。当被称为光触媒的二氧化钛光催化剂薄膜遇到太阳光或荧光灯、紫外线照射时,在外界光的激发下会使附着在表面的有机物、污染物变为二氧化碳和水并自动消除。

  普通玻璃表面易产生静电,会吸收空气中的浮尘、汽车尾气,时间一长,极容易脏污,另外,当下雨时,通玻璃与水的接触角为30-40度,所以在玻璃表面很容易形成水珠,并且水珠不易滑落,在水珠干燥过程中,又极容易吸咐空气中的灰尘,干燥后形成水痕,天长日久,形成污垢。

    光触媒自洁玻璃是指玻璃采用了光触媒纳米技术之后,光触媒膜首先对基材和污染物隔离,并且它通过羟基连产生了很高的亲水性,使水珠与光触媒表面的接触角非常小,从而表面附着的无机污染物及部分有机污染物,在自然雨水的作用下非常容易冲洗下去。总之,引用光触媒纳米技术之后,光触媒膜不仅隔离了污染物与基材的直接接触,使之避免了污染物的渗透,并减小了其污染物的附着能力,另外,通过分解性和自洁性得到了良好的自洁效果。
  玻璃采用纳米光触媒技术一次性投入成本不高,从性价比分析是非常合算的。人工清洗是多次性的,不仅要多次人工操作,而且每次都需要人力、物力、财力,同时造成环境污染;但光触媒纳米技术是属于一次性投入,与多次人工操作比较其成本大大低于人工清洗,并且避免了反复的人工操作,很大程度节约了人力、物力、财力,环保节能效果明显。


  自洁-超亲水原理
  自洁超亲水玻璃膜中含有一种具有光催化活性的纳米材料,它能吸收一定波长的光,产生自由电子和空穴,使膜表面吸咐的污染物发生氧化还原分解而除去并杀死表面微菌,达到自洁的目的,已有研究表明空气中有机物和氮化物等有害污染分子的除去,一般的室内光线就可以启动的自洁功能;而膜的超亲水性要归结于表面双亲区域的形成,当光照射在膜表面,表面膜中的桥氧键吸收能量发生断裂形成氧的空缺和低价金属离子,后者离解空缺周围的化学吸咐水而形成亲水区域,其它的表面区域则保持疏水状态,而水滴总大于(几个数量级)这些亲水区或疏水区,因此,水滴在经过一定时间光照后的膜表面会完全铺展开来,这种情况类似于二维毛细管现象。所以,从微观来说,膜表面存在亲水区和疏水区,而宏观上表现出超亲水性。

  自洁防雾
  污垢可以分为有机污垢和无机污垢,空气中漂浮有一定量的有机物,这些有机物会在物体的表面慢慢形成有机污垢,这种污渍雨水难以冲去,只有涮洗才可以除净。自洁超大型亲水膜组分中含具有光催化活性的纳米半导体材料,吸收一定波长的太阳称产生载流子使膜表面吸附水和氧分子形成羟基自由基和活性氧,它们具有非常强的氧化能力,能把表面吸附的有机物降解成二氧化碳和水,使玻璃具有自洁的功能或变得很容易擦洗。
  自洁超亲水膜的抗雾能力也与具有光催化活性的物质有关,在光照下,氧化物光催化剂表面的部分桥氧键打开,使附近的吸附水发生离解形成羟基。这些羟基具有良好的亲水性,当水接触膜面就会完全润湿铺展,形成薄的透明水膜层,达到抗雾的目的。自洁超亲水膜中还具有良好的纳米亲水性物质,使膜更容易具有亲水性。PC玻璃改性可以耐酸耐碱,需加正成企业专用uv才能耐老化。

另外涂料:一种使用在玻璃、外墙、瓷砖、车身等表面形能起到防污和自清洁作用的的涂料,目前市面上的产品有两种,超亲水型的和超疏水型的。

  超亲水自洁涂料:水滴接触角为10度以下,水与纳米二氧化钛薄膜超强亲和,超强亲和力远大于一般灰尘和污垢与玻璃的亲和力,从而形成非常均一、均匀的水膜将玻璃表面灰尘,污垢浮起,并随着重力水膜很快滑落玻璃,同时,带走玻璃表面灰尘和大部份污垢,玻璃表面不留水痕,玻璃表面洁净如新,自清洁能力超强。目前市场上代表产品为好瑞佳超亲水自洁剂。

  超疏水自洁涂料:水滴接触角为110度以上,疏水效果只能对亲水性污染物有较好的防附作用,由水携带的污染物已使墙面变脏,而目前国内由于汽车尾气排放带来的亲油性污染物来源越多 ( 这与欧洲的空气环境有很大的不同 ), 亲油性物质非常容易沾附在树脂型涂料上,再加上疏水性涂料很难被雨水润湿,雨水从亲油性污染物表面上滚过时不能将污染物卷走,这使得此类涂料雨痕问题更为严重。因此前段时间,一些国外公司在国内推广的“荷叶效果型”外墙乳胶漆几乎可以认为是经典的失败案。