Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Дышать свободно: как воздухоочистители борются с вирусами

Ключевые слова:  диоксид титана, коронавирус, Ростех, фотокаталитические фильтры

Автор(ы): Ростех

Опубликовал(а):  Палии Наталия Алексеевна

11 марта 2020

Медицинские маски, антисептические средства, противовирусные препараты – пожалуй, одни из самых продаваемых товаров сегодня. В перечне помощников в борьбе с вирусом – также воздухоочистители. Речь идет о системах очистки воздуха, которые работают на основе фотокатализа. Их фильтры способны справиться с 99% бактерий и вирусов, в том числе могут стать действенным способом борьбы со злополучным COVID-2019.

В России подобные устройства выпускаются на предприятии КРЭТ. Концерн уже заявил, что готов к массовым поставкам систем очистки воздуха в медицинские учреждения, вокзалы, аэропорты, а также на промышленные и другие объекты для защиты от эпидемий.

Поймать и обезвредить

Сегодня воздухоочистители с функцией фотокатализа считаются самыми современными и эффективными. Фотокаталитические фильтры можно встретить не только в системах для больниц и промышленных предприятий, но даже в бытовых очистителях. Спрос на такие устройства растет с каждым днем, что совсем неудивительно. В больших городах воздух загрязнен выхлопами огромного количества автомобилей, выбросами промышленных предприятий, часто регистрируется превышение нормы угарного газа, окислов азота и других небезопасных соединений. По мнению многих экспертов, в помещении воздух хуже в несколько раз по сравнению с тем, чем мы дышим на улице. Все это, конечно же, отражается на общем состоянии организма, зачастую становится причиной аллергических проявлений и общей утомляемости.

Видео: компания TIOKRAFT

Фотокаталитические очистители уничтожают частицы размером до 0,001 мкм. Это значит, что им под силу справиться с газообразными веществами минимального размера, такими как табачный дым, формальдегид, угарный газ. Кроме того, особую роль они играют в борьбе с вирусами. Основное преимущество таких приборов в том, что вирусы не скапливаются в них – очистители их уничтожают, разлагая до безопасных молекул. Поэтому воздухоочистители с функцией фотокатализа незаменимы в медицинских учреждениях, где находится на лечении большое количество ослабленных пациентов. К сожалению, сегодня это актуально как никогда. В связи с эпидемией коронавируса Китай в срочном порядке заказывает крупные партии таких устройств для строящихся больниц.

Один из ведущих российских производителей подобных систем – Раменский приборостроительный завод, входящий в КРЭТ. Концерн уже заявил, что готов к массовым поставкам систем очистки воздуха для защиты от вирусных эпидемий. КРЭТ планирует обратиться в Министерство здравоохранения РФ с предложением дооснастить крупнейшие медицинские учреждения и места массового скопления людей современными системами фотокаталитического обеззараживания воздуха собственного производства – TIOKRAFT. При этом линейка приборов позволяет использовать их не только на стационарных объектах, но и в малогабаритных замкнутых пространствах, например на самолетах или морских судах.

Фотокаталитическая история

Если вспомнить историю создания этих приборов у нас в стране, то можно с уверенностью сказать, что это один из удачных примеров конверсии отечественных оборонных разработок. Изначально технология очистки воздуха на основе фотокатализа разрабатывалась в интересах защиты населения от химического и бактериологического оружия. В конце прошлого века в Институте катализа им. Г.К. Борескова Cибирского отделения РАН проводились исследования фотокаталитического разрушения веществ, имитирующих боевые отравляющие вещества. В результате экспериментов было установлено, что фотокаталитическое окисление на диоксиде титана (TiO2) может применяться для разрушения боевых газов.

v-lab.JPG
Фото: Институт катализа им. Г.К. Борескова

Тем не менее это крайне важное достижение науки в области очистки и обеззараживания воздуха имеет более долгую историю. Одно из самых ранних упоминаний о фотокатализе датируется 1910 годом и связано с именем русского фотохимика Ивана Плотникова. Но исследования в этой области развивались неактивно и практически прекратились из-за отсутствия потенциального практического применения. Прорыв произошел в 1972 году, когда аспирант Токийского университета Акира Фудзисима и его научный руководитель профессор Кениши Хонда занялись поиском новых технологий получения водорода. В результате им удалось обнаружить электрохимический фотолиз воды, или процесс разложения воды на поверхности кристаллов диоксида титана (TiO2) под действием солнечного света. Сегодня этот метод известен как метод Fuishima-Honda.

Исследования и разработки в области фотокатализа, особенно в сфере электрохимического фотолиза воды, продолжаются и сегодня. Как считают многие ученые, фотокатализ в ХХI веке может претендовать на роль основного метода молекулярной очистки воздуха. Многочисленные исследования свидетельствуют, что такие воздухоочистители во многом эффективнее популярных бактерицидных ламп и рециркуляторов. Фотокаталитический фильтр не задерживает вредных примесей и микроорганизмов – они просто распадаются на безопасные молекулы воды и углекислого газа.

Разрушение светом: фотокатализ в действии

На самом деле использование катализа людьми известно с древних времен, например для изготовления вина и уксуса. Приставка «фото» появилась, так как речь идет об ускорении химических реакций под действием света в присутствии фотокатализаторов – веществ, поглощающих кванты света. Сам термин «фотокатализ» образован из двух греческих слов – «катализ» (разрушение) и «фотос» (свет).

Кстати, фотокатализ можно назвать естественным методом очистки воздуха – он играет важнейшую роль в живой природе. Так, процесс фотосинтеза, обеспечивающий жизнь на Земле, – фотокаталитический. В роли фотокатализатора здесь выступает хлорофилл.

В воздухоочистительных системах, созданных человеком, в качестве фотокатализатора используют исключительно диоксид титана (ТiO2). В обычном своем состоянии ТiO2 не отличается особой химической активностью. Кстати, одна из областей его широчайшего применения – использование в качестве пищевой добавки Е171. Это белый краситель-отбеливатель, который часто применяется при производстве сухого молока и быстрых завтраков. При воздействии интенсивным лучом ультрафиолетового спектра диоксид титана становится мощнейшим окислителем.

Снимок экрана 2020-02-27 в 19.01.23.png
Схема: компания TIOKRAFT

Одним из важных свойств окислителей является их способность разлагать органические вещества на воду и углекислый газ. Дело в том, что подавляющее большинство находящихся в воздухе загрязнений имеют органическую природу. Фотокатализаторы действуют не только на мертвую органику, но и на живую – бактерии, споры грибов и вирусы.

Конструктивно любой фотокаталитический фильтр представляет собой пористый носитель, на поверхность которого нанесен слой диоксида титана молекулярной толщины. Размер здесь имеет значение – именно в таком состоянии катализатор ТiO2 высокоактивен и имеет максимальную поверхность для реакции. К примеру, в очистителях TIOKRAFT производства КРЭТ применяется катализатор в виде ультрадисперсного порошка.

Требования к материалу самого носителя также весьма суровые – он не может быть сделан из органических материалов, так как под действием ультрафиолета любое органическое вещество разлагается; он должен пропускать ультрафиолет, а значит должен быть прозрачен; при малых размерах он должен иметь огромную поверхность для контакта катализатора и воздуха. В приборах TIOKRAFT носители представляют собой пластины или трубки из спеченных кварцевых шариков диаметром 1 мм.

Принцип действия такого фильтра также достаточно прост: задержанные порами стекла микрочастички органики в среде диоксида титана под действием ультрафиолетового излучения распадаются на углекислый газ и воду. Простота устройства и работы очистителей воздуха с функцией фотокатализа дает отличные перспективы использования этого метода на практике, в том числе и в целях превентивных мер защиты от вирусных эпидемий. Конечно, в борьбе с вирусами требуется комплексный подход. Это и новые дезинфицирующие средства, и новые медикаменты, и вакцинация. Внедрение новых технологий очистки и обеззараживания воздуха внесет свой немалый вклад в эту вечную борьбу.


В статье использованы материалы: Ростех


Средний балл: 10.0 (голосов 2)

 


Комментарии
а кубинские ученые создали препарат Interferon alfa 2B, с помощью которого удалось вылечить 1.500 пациентов в Китае (см. https://revistaforum.com.br/noticias/coro navirus-sem-nenhum-caso-cuba-desenvolve-v acina-e-pode-salvar-planeta/)
Ответить
А кварцевание уже отменили?
Нет, не отменяли, но ТБ соблюдать обязательно (см. https://www.m24.ru/videos/proisshestviya/ 03032020/231026)
международная открытая платформа для сбора и обмена информации о вирусных геномах - A Global Initiative on Sharing All Influenza data - https://www.gisaid.org/
Брин Юрий, 22 марта 2020 22:19 
ой и дела, надеюсь это пройдет по быстрее

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Упаковка шариков..
Упаковка шариков..

Опубликован механизм знаменитой реакции Зелинского. Получение бензола из ацетилена с помощью автокаталитического каскада на углеродных наночастицах
Российские исследователи показали, что карбеновые центры на зигзагообразных краях графеновых структур могут представлять собой альтернативную платформу для создания эффективных каталитических систем. В частности впервые был представлен механизм реакции Зелинского: тримеризации ацетилена с образованием такого важного продукта как бензол.

Подводятся итоги творческого конкурса «ЮниКвант»
На конкурс «ЮниКвант» для участия в профильной смене по био- и нанотехнологиям в ВДЦ «Океан» поступило более 100 заявок.

Круги на нано-полях
Тысяча SEM-микрофотографий иллюстрируют эффект упорядочивания наночастиц палладия на углеродной подложке. В журнале Scientific Data опубликована новая статья Ananikovlab.ru, в которой визуализируется и обсуждается этот уникальный эффект упорядочения.

2019-nCoV: очередной коронованный убийца?
Анна Петренко
В статье рассказывается о коронавирусе 2019-nCoV — что мы знаем сегодня. А ведущие международные научные издательства предоставляют бесплатный доступ к новым статьям, посвященных изучению коронавируса

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2020 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Да пребудет с вами сила плазмонов!
А.А.Семенова, Э.Н.Никельшпарг, Е.А.Гудилин, Н.А.Браже
Ученые Московского университета приблизились к решению проблем современной медицинской диагностики с использованием единичных клеток и их органелл путем разработки новых неинвазивных оптических методов анализа.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.