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国内外光催化性能评价标准的比较

北极星VOCs在线  来源:华钛高科    2018/9/27 10:08:03  我要投稿  
所属频道: VOCs治理  关键词:光催化 VOCs治理 华钛高科

北极星VOCs在线讯:自从Fujishima和Honda发现半导体二氧化钛材料在光电化学电池中能够把水分解成氢和氧以来,他们的工作引发了半导体光催化在环境和能源应用的发展。二氧化钛是一种典型的n-型半导体,已经被广泛地应用在空气净化、水处理及自清洁等方面,原因在于其高催化活性、低的价格、低毒性以及好的化学和热稳定性等。

光催化是指在光的照射下,自身不起任何消耗和变化,却可以加速化学物质的氧化。光催化利用光能转换成为化学反应所需的能量,来产生催化作用,使周围的氧气及水分子激发成具有高氧化电位的超氧负离子和羟基自由基,其可以分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质。光催化不仅在学术界得到了迅猛的发展,而且在产业界的应用也有了长足的进步。

下面对国内外光催化方面的标准进行总结与分析,希望能够对产业界的同仁提供一定的帮助。

一、 光催化材料空气净化性能的测试方法

表1 紫外光下光催化材料测试标准

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从表1可以看出:国际标准和日本标准共有10个标准,分别是在紫外光和可见光条件下光催化材料对氮氧化物、乙醛、甲苯、甲醛和亚甲基蓝中的测试标准,比较全面地提供了光催化材料在不同背底下的降解标准,便于广大材料开发和应用工作者对其进行比较、分析及应用;而中国标准GB/T23761-2009仅仅包括了紫外光和可见光下对乙醛的降解,而没有对其它气体做出规范性要求。

在对乙醛气体的性能评价标准中,中国标准与日本标准也存在很大不同,以紫外光照射条件下为例来说明测试条件的差异,如表2所示:

表2 紫外光下光催化材料对乙醛测试标准的比较

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从表2可以看出:抛开波长、厚度对光催化性能的影响,中国和日本光催化标准对乙醛的降解标准相差40倍,一是日本标准中光催化材料的面积是中国标准中光催化材料面积的四分之一,二是日本标准中乙醛的浓度是中国标准中的10倍;同时也说明中国的测试标准相对于日本的测试标准是很低的,所以第三方的测试结果均显示国内厂商生产的光催化材料性能能达到国家标准,而在实际应用中光催化性能而较差的原因。

另外,紫外光和可见光下的日本测试标准R1701-5和R1751-5对亚甲基蓝的测试标准是对亚甲基蓝气体的测试,而不是通常所用的水体中对亚甲基蓝的测试方法。

二、 光催化材料的自清洁性能测试

在玻璃表面或陶瓷表面通过物理或化学手段涂覆一层透明TiO2光催化涂层在紫外光或可见光照射下,TiO2光催化涂层可以降解附着在玻璃或陶瓷表面的有机物污染物,防止矿物污垢粘附在玻璃或陶瓷表面;同时,TiO2光催化涂层具有较好的亲水性,表明当水通过玻璃或陶瓷时,不会形成水滴附在玻璃或陶瓷表面,能使玻璃保持清洁。国内外光催化自清洁测试标准的比较如表3所示:

表3 光催化自清洁测试标准的比较

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从表3可以看出:日本标准和国际标准包括紫外光和可见光下的测试标准,其中在紫外光下的测试标准既包括对接触角的测试标准,也包括对甲基蓝水溶液的测试标准。

而中国标准对自清洁性能的测试只涵盖日本标准和国际标准中的部分,即紫外光下接触角的测试。但是中国标准与日本标准和国际标准的不同还在于对光源的控制等。

在紫外光下日本标准JIS R1703-2和国际标准ISO27448-2是对亚甲基蓝水溶液的测试标准,但是与中国标准GB/T23762有本质的不同。中国标准GB/T23762是对投入到水体的纳米光催化材料粉体对亚甲基蓝的降解,与自清洁材料中涂层对亚甲基蓝的降解是完全不同的。

三、光催化材料的抗微生物测试

表4 光催化自清洁测试标准的比较

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从表4可以看出:日本标准和国家标准既包括紫外光下的测试标准,也包括可见光下的测试标准,同时这两类标准也对细菌、霉菌、藻类和病毒分类进行标准的制定。中国标准仅仅是抗菌标准。

四、光催化光源标准的比较

表5 标准光源的比较

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从表5可以看出:日本标准和国际标准中队紫外光源和可见光源做了比较严格的限定,对测试标准的规范化和严谨性有一定的指导作用。

五、总结

中国标准与日本标准、国际标准有一定的差距,不仅从数量上,还是从标准的严格程度上均有一定的差距。中国光催化专业委员会已经意识到这个问题,于2018年8月展开光催化方面四项国家标准的申报工作,包括半导体光催化材料空气净化性能的测试方法:甲醛的清除;半导体光催化材料空气净化性能的测试方法:甲苯的清除;半导体光催化材料空气净化性能的测试方法:甲硫醇醛的清除;室内照明环境用测试半导体光电材料光源。这标志着中国光催化材料标准又向前迈进了一步,对中国光催化产业界的发展起到指导作用。

北京华钛高科科技有限公司是一家专注于纳米新材料及其应用产品开发的中关村高新技术企业。公司成立于2015年10月,由中科院,北大,清华的多名博士发起成立。

公司自主开发的高效纳米光催化技术,是基于中国科学院航天军工技术基础,采用“前驱体原位烧结成型”技术突破了纳米光催化材料的瓶颈,制备的纳米光催化材料光催化效率高、附着力强,已经通过国际最权威的日本神奈川技术研究院的权威认证。公司针对工业VOCs废气治理,与中科院苏州纳米所共建了“VOCs治理工程技术中心”,建立了光解光催化等VOCs治理降解模型系统,并且成为VOCs大气治理国家行业标准起草单位之一。公司已经将光催化技术应用于空气净化(替代活性炭),工业废气污染(VOCs降解),自清洁(玻璃幕墙,汽车玻璃,洁具陶瓷)等领域。

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范江峰:用标准来规范光催化行业健康发展

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