2020-09-27
光触媒基础知识篇
1、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，它涂布于基材表面，在紫外光及可见光的作用下，产生强烈催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体；能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理；同时还具备除甲醛、除臭、抗污、净化空气等功能。2、发明时间：1967年，发明地点：日本东京，发明人：本多建一、藤岛昭 3、本多作用的光催化反应：1967年，日本东京大学的本多建一教授和博士班学生藤岛昭发现，用光照射二氧化钛电极可进行水的电解反应。这就是著名的“本多作用的光催化反应，将空气中的水或氧气催化成氧化能力的羟基自由基（·OH）和超氧阴离子自由基（O2·）、活性氧（HO2·，H2O2）等具有氧化能力的光生活性基团，这些光生活性基团的能量相当于3600K的高温，具有很强的氧化性。这些强氧化性基团可强效分解各种具有不稳定化学键的有机化合物和部分无机物，并可破坏细菌的细胞膜和凝固病毒的蛋白质载体。1972：英国的《科学》杂志上发表一篇轰动全世界的光触媒效应论文，光触媒技术由此闻名于世…… 4、光触媒全面性：光触媒可以有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等污染物，并具有高效广泛的消毒性能，能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。 5、光触媒持续性：在环境污染不严重的条件下，只要不磨损、不剥落，光触媒本身不会发生变化和损耗，在光的照射下可以持续不断的净化污染物，具有时间持久、持续作用的优点 6、光波吸收：纯净的纳米二氧化钛粉末，只能吸收400nm以下的紫外光，所以只能在紫外光下作用。所以，为使二氧化钛可以吸收可见光，甚至吸收远红外光，必须采用特殊材料的配制掺杂技术。比如采用固相合成、过渡金属离子和非金属离子掺杂。化学配位键螯合功能元素掺杂技术，增强光触媒材料的光催化协同效应，从而可以吸收可见光，甚至可以吸收远红外光。 7、光触媒粉末不具有实用性，很简单，风一吹就没了，所以必须做成可牢固附着在物体表面上的溶液，溶液干燥后要不留痕迹、不容易磨损、不易掉落。 有两种方法：一，添加黏合剂。绝大多数公司的光触媒都需要添加黏合剂，否则干燥后会大量掉落。添加粘合剂的光触媒会有酒精味或者其它刺激性气味、酸味、塑料味、独特的香味…（添加酒精是为了使二氧化钛颗粒变小，其它刺激性气味是黏合胶的味道，香味是为了掩盖而添加的香精。）一般加了粘合剂的光触媒液体浑浊，摸起来有点“黏”，干燥后有很大的痕迹。这类光触媒都是在以次充好，其自身技术工艺解决不了附着力的问题。二，通过特殊工艺生产真正的“纳米光触媒”。最新研究发现通过“热活法”及合理的配方可以生产出优质的“纳米光触媒”，这种光触媒颜色呈淡金色，透明无味，不含任何粘合剂。 8、热活法定义：水热合成，热代表温度，光触媒一般都要高温才能合成的。 9、纳米光触媒里面没有粘合剂，是如何解决附着问题的呢？道理很简单：物体表面都是凹凸不平的，在纳米尺寸下(1纳米等于10亿分之一米)物体放大1亿倍，表面可以想像得到有多凹凸不平。“纳米光触媒”填充到物体凹凸不平的表面，因为是纳米材料，尺寸足够小，小到可以镶嵌在物体表面，当两物体放在一起达到紧密的界面分子接触，形成新的界面层，就生成了附着力。“纳米光触媒”是纳米材料，有独特的纳米尺寸效应，通过分子间的机械连接、静电吸引、可以达到0级附着力标准。 10、“0级附着力”是什么意思？测试附着力常用的测试方法是用刀在表面划百格，用胶带贴在形成的格子中心，然后平稳的撤离，观察漆膜脱落的现象，并通过计算划格中格子中的状态对应标准进行判定。漆膜划格法的标准有：GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》、ASTM D 3359-2002《胶带法测定附着力》、ISO 2409-2007《色漆和清漆—划格试验》。”0级附着力”就是用以上方法测试时0脱落。 11、有效浓度：光触媒本身是一种催化剂，不直接参与降解反应，它通过吸收光能把水或氧气转化成强氧化活性基团，而强氧化活性基团使空气污染物降解，所以必须直接接触到水分子或氧分子。因而，在浓度因素中，决定光触媒性能的是有效接触浓度，即可以与水或空气接触的光触媒浓度，而不是某一种产品的浓度。比如一块二氧化钛瓷砖，如果大量的二氧化钛被封闭在瓷砖内部，就算浓度再高，又有什么意义呢？ 12、纳米细度：根据不同光触媒材质不同而不同，一般认为，纳米细度大于50纳米的光触媒基本不具备光活性，30纳米以下较佳。纯净光触媒的纳米细度可以做到5纳米左右，但只能在紫外光条件下作用。螯合了活性催化元素的光触媒一般分子直径较大，因为螯合元素越多，直径自然越大，当然，螯合越多，光波吸收范围也越宽，螯合型光触媒产品的最佳纳米细度为8~10纳米。一般情况下，在相同光波吸收范围下，光触媒纳米细度越小，催化性能越强，但纳米细度也不可能无限降低，一是细度越小，制作成本越高，性价比不高，二是光具有波粒二象性，当材料纳米细度少于一定程度后，会降低粒子性光能的吸收率，三是细度越小，后期越容易团聚。故优质光触媒一般纳米细度均为5~10纳米。 13、空气净化：对甲醛、苯、氨气、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等影响人类身体健康的有害有机物起到净化作用。 14、抑菌：对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等具有抑菌功效。在抑菌的同时还能分解由细菌死体上释放出的有害复合物。例如：抑制瓷砖生长的黑曲霉等、抑制壁纸生长的宛氏拟青霉，抑制木材生长的绿色木霉等。 15、“日本新干线的列车上，装了光触媒的空气清新剂，虽然有吸烟车厢，但从来不会有烟味。”“在日本，几乎所有的手术室都用了光触媒技术。瓷砖、地板上都有光触媒，只要有光线，表面细菌都可以被杀死，成为无菌手术室。” 16、除臭:对香烟臭、厕所臭、垃圾臭、动物臭等具有除臭功效。 17、防污：防止油污、灰尘等产生。对浴室中的霉菌、水锈、便器的黄碱及铁锈和涂染面褪色等现象同样具有防止其产生的功效。 18、净化：具有水污染的净化及水中有机有害物质的净化功能，且表面具有超亲水性，有防雾、易洗、易干的效能。例如：国家大剧院自清洁穹顶、自清洁幕墙可替代蜘蛛人清洗 。
优劣光触媒对比
1、纳米光触媒是目前公认的治理室内污染的最佳材料。但是优质的“纳米光触媒”成本非常高，所以许多商家都以“二氧化钛粉末”勾兑水来充当“纳米光触媒”。这类“光触媒”大多呈白色，也具备去除甲醛的作用。但有两大缺点：1.1对光照的要求很高，普通灯光无法激活。 1.2二氧化钛颗粒大且不均匀导致很容易脱落，二氧化钛喷涂层一旦脱落就无法发挥催 化作用了，也就无法去除甲醛了。 2、投机商为了掩盖他们劣质的“光触媒”破绽，基本采用两种方法： 2.1在“光触媒”里面填加“除醛液”。 2.2额外使用封闭剂。 3、业内使用劣质光触媒+除醛液+封闭剂是有原因的： 3.1除醛液的主要成分是“二氧化氯”，它可以迅速消灭掉空气中以及物体浅层的甲醛物质。 3.2封闭剂可以把残留的未挥发的甲醛封闭起来。 4、这两种方法能迅速实现“空气检测达标”，而且成本低。所以大多公司都是以“光触媒”做噱头，实际是用二氧化氯和封闭剂。但是以上两种办法最大的弊病是无法根除及无法持续消除甲醛。原因： 4.1二氧化氯自身与甲醛发生化合反应，迅速就消耗掉了。物品中深层的甲醛还会持续挥发，但二氧化氯已经没有了。 4.2封闭剂很容易干裂，家具板材里面的甲醛5年内的挥发释放是高峰值的，封闭剂破裂之后甲醛继续挥发，依旧会产生危害。 所以，用劣质光触媒做幌子，用除醛剂和封闭剂配合的方式是无法有效清除甲醛的。只能在短期内应付检查。 5、消费者如何识别光触媒的优劣？ 5.1看颜色：淡金黄色，透明，是优质的。白色或者白色浑浊的都是劣质的，白色或 浑浊是二氧化钛粉末用水简单勾兑而成的。 5.2闻气味：优质的光触媒是无味的，劣质的光触媒都有气味。比如酒精味，那是因为生产工艺差，二氧化钛的纳米粒径大，酒精可以使二氧化钛纳米粒径变小，提高附着力。所以添加酒精的都是生产工艺非常差的产品。还有的光触媒有刺激性、酸味、塑料味、独特的香味……，这些都是为了避免二氧化钛粉末脱落而加入了粘合剂和遮盖气味的芳香剂，所以有气味的光触媒一定不是优质的光触媒。 5.3实验：把光触媒喷在玻璃上鉴别。喷在玻璃上12小时之后观察或者用手去触摸，观察到有液体痕迹的、粘手、或者有白色粉末上手的都是劣质的。优质的“纳米光触媒”是不会脱落也不会粘手更不会有液体痕迹的。 优质光触媒的一些简单的鉴别方法： 5.4是否呈现中性？测酸碱度PH值。若光触媒PH值在5以下或者大于9，腐蚀作用明显，可能使墙面或家具、织物表面变色。优质的光触媒产品是中性的，PH值接近7，一般6-9之内也可以，不会对物体产生腐蚀作用。 5.5 是否会变色？劣质光触媒在阳光的直射下几小时内变黑，这是因为二氧化钛在光照下会发生光催化反应，氧化了其溶液中的有机物成分。优质光触媒在光照下不会变色。 5.6 是否有粘性？劣质光触媒状态如糊状、较稠。优质光触媒状态如水，粘性比较小。 5.7是否有检测报告？ 选择光触媒产品之前必须要求光触媒生产厂家出具权威检测机构的三份检测报告，即灭菌效果检测报告、有害物质降解效果检测报告和产品无毒试验报告，而且，三份报告均必须印有CMA 标志(国家计量认证单位标志)。 5.8附着鉴定。优质光触媒具有良好的附着力，喷涂凉干后即可形成一层牢固的薄膜。二氧化钛正是通过这一膜层吸收阳光中的紫外线，并产生光催化作用的。喷涂后能否形成薄膜，直接影响到降解效果，而膜层是否牢固又影响到产品能否持久地发挥效力。 6、大唐融合“纳米光触媒”有什么优势特点？ 6.1除醛、杀菌、防霉、除氮氧化物多效合一。(同类产品只有除醛，除氮氧化物的功效，大部分没有多种功效) 6.2无需紫外光，有光就能反应。可在可见光波长600纳米处响应！（同类产品由于未掌握高端的离子掺杂技术，需要紫外光做光源才能反应） 6.3 100%纳米二氧化钛，更加安全。(2002 年美国食品与药物管理局( FDA) 正 式认可 TiO2 用于食品添加剂，规定其添加量不 得超过食品总质量的 1% 。原中国卫生部也公布 TiO2 可用于食品着色剂，其最大使用量可达到 10 g / kg，在固体饮料类中还可按生产需要量使用 ( GB 25577—2010、GB 2760—2007) ) 6.4无味半透明溶液。（优质光触媒无味且呈透明或半透明装，同类产品添加异丙醇或其它化学物质，颜色浑浊，有特殊气味） 6.5纳米粒径5-10纳米，粒径小，光催化活性当然更高，除醛效率更快。（大多同类产品粒径大于20纳米，光催化效率低） 6.6纳米粒径5-10纳米，粒径小，附着力高至0级（最高级），喷涂后不粉化，易成膜（大多同类产品粒径大于20纳米，喷涂在物体表面后，易粉化脱落） 6.7PH值呈中性，不腐蚀家具，当然更安全!（优质光触媒 由于纳米二氧化钛的电位关系，所以PH值呈中性，同类产品PH值呈酸性或碱性，易腐蚀家具或对人体健康产生危害） 7、大唐融合光触媒”不仅是优质的“纳米光触媒”。另外，它还是采用业内独有的“热活法”进行生产的，它的活性更高，它的颗粒更均匀。“大唐融合纳米光触媒”是国内少有的可以量产的且达到实验室级别的纳米光触媒。 8、可见光激活：不需要阳光照射，肉眼可见的各色灯光就可以激活。说的直白一点就是“给一点光就灿烂”。它的响应波长为300-600nm。 9、“二氧化钛”颗粒均匀且细小。内径在5-10nm之间。这样的光触媒附着力强，施工后不容易脱落。正常情况下保持5年没有问题，而甲醛释放的高峰期也就5年。
除甲醛篇
1、室内污染物、来源及危害
  苯系物：是强烈的致癌物质。影响中枢神经系统，引起头晕、恶心；对肝、肾及免疫系统产生伤害，影响造血机能，诱发再生障碍性贫血、白血病。  2018年10月25日国务院教育督导委员会下发通知要求各地开展中小学新建校舍室内空气质量（甲醛）排查要对2018年以来新竣工交付使用的校舍进行排查。 2、常见民间除甲醛方法 2.1菠萝皮柚子皮无法吸收或分解甲醛等有害物质，它们只能给室内空气带 一些清新和芳香，无法保护全家人健康不受侵害。 2.2绿植：吸附量小而缓慢，举例：吸收甲醛效率较高的绿萝，每小时吸收的甲醛仅为20微克。以一个100平米，房高3米，甲醛值为0.2毫克/立方米的房间来讲，同时需要1800盆绿萝，几乎要把整个房子空间添满，才能将甲醛降为0.08毫克，这还是在白天光线充足的情况下进行的、并且要保证在进行吸收的过程中不再有甲醛的释放。而事实上装修后的家具中甲醛还在一直不断释放。因此，植物仅能对甲醛、苯等有害物质起到辅助的治理作用。 2.3活性炭对甲醛的作用并非消除，而是吸附。活性炭净化空气的原理是依靠自身发达的孔隙结构和表面积，可以很大程度地接触到周围空气，被动吸附一些污染物到自己的孔隙中。而且吸收到一定程度后不进行处理，比如说暴晒或更换，很有可能因为温度回升等原因，将甲醛释放回空气中，造成二次污染。 2.4通风：甲醛分三种状态存在：游离、吸附、结合。而只有游离状态下的甲醛，才能够通过通风消除，夜间及户外天气较差的情况下需要关窗，这时持续释放的甲醛仍然会危害健康。 2.5生物酶除甲醛时其自身是会消耗的，因为甲醛持续挥发，所以需要长期喷施才有效。 2.6臭氧本身就对人体有害。我们国家GB/T18883《室内空气质量标准》将甲醛列为室内空气污染物，同样也将臭氧列为室内空气污染物。臭氧浓度高会引起急性肺炎。 2.7净化器：物理过滤，只能过滤颗粒物，无法分解空气中的甲醛。部分空气净化器由于在工作过程中产生臭氧，人长时间在臭氧含量过高的环境下工作和生活，会有致癌风险。 3、甲醛：无色有刺激性气体，化学式HCHO或CH₂O，分子量30.00，又称蚁醛。无色，对人眼、鼻等有刺激作用。气体相对密度1.067（空气=1），液体密度0.815g/cm³（-20℃）。熔点-92℃，沸点-19.5℃。易溶于水和乙醇。水溶液的浓度最高可达55%，通常是40%，称做甲醛水，俗称福尔马林。 4、甲醛是国内目前价格最便宜、质量最好的胶黏剂，所有的人造板、涂料都广泛和大量的使用。（胶黏剂的应用） 5、服装的面料生产，为了达到防皱、防缩、阻燃等作用，或为了保持印花、染色的耐久性，或为了改善手感，就需在助剂中添加甲醛。（纺织业的应用） 6、35%～40%的甲醛水溶液俗称福尔马林，具有防腐杀菌性能，可用来浸制生物标本，给种子消毒等但是由于使蛋白质变性的原因易使标本变脆。由于甲醛可以保持水发食品表面色泽光亮，可以增加韧性和脆感，改善口感，还可以防腐，如果用它来浸泡海产品，可以固定海鲜形态，保持鱼类色泽。因此，甲醛已经被不法商贩广泛用于泡发各种水产品中。甲醛可以增白，改变色泽，故甲醛常被不法商贩用来熏蒸或直接加入到面食、蘑菇或豆制品中，不法商贩用“吊白块”熏蒸有关食品增白时，也可以在食品中残留甲醛。（防腐剂的应用） 7、室内空气中甲醛浓度的大小与以下四个因素有关：室内温度、室内相对湿度、室内材料的装载度（即每立方米室内空间的甲醛散发材料表面积）、室内空气流通量。在高温、高湿、负压和高负载条件下会加剧甲醛散发的力度。通常情况下甲醛的释放期可达3~15年之久。 8、甲醛的沸点-19.5℃，温度越高，甲醛挥发的越快。一般夏季是甲醛挥发最快的时期。 9、甲醛易溶于水，湿度越大，甲醛就会快速地从家具中释放，进而溶于空气的水蒸气中。室内湿度越大，甲醛挥发的越快。 10、甲醛无色无味，装修完的室内闻到的味道一般是苯（漆）TVOC（挥发性有机物）的味道。 11、室内空气质量标准 ( GB/T 18883-2002，标准值0.10mg/m³，2003-03-01实施) 12、《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB50325-2010(2013年版)，І类民用建筑工程标准值0.08mg/m³ 13、用于居室中甲醛的检测一般采用酚试剂检测法 14、甲醛气体相对密度是来1.067，所以甲醛的密度较大，空气的甲醛大多是在下层。 15、甲醛分三种状态存在：游离（空气中）、吸附（物体表面）、结合（物体内部） 16、为什么现在很多新房检测甲醛都不超标，因为这两年的家具封边技术得到提升，存在于物体内部的甲醛释放的慢，所以有些新房刚装修完毕检测不超标。虽然暂时不超标，但时间长了，有些家具的封边就会开口，甲醛就会持续的挥发。 17、物体表面和物体内部的甲醛会不断的挥发到空气中，除甲醛就是光触媒的分解率和甲醛的挥发率的对抗 |
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