השימוש בתהליכים כימיים פוטו-קטליטיים לטיהור אוויר באזורים עירוניים

זיהום אוויר עירוני נשאר אחד האתגרים הסביבתיים והציבוריים הדוחקים ביותר של המאה ה-21.על פי ארגון הבריאות העולמי, 99% מאוכלוסיית העולם נושמים אוויר העולה על גבולות קוויים בטוחים, עם אזורים עירוניים חווים את הריכוזים הגבוהים ביותר של מזהמים כגון תחמוצת חנקן (NOFLT:0xFLT:1), חומר חלקיקים עדין (PM2.5), ו-Vateatilereativeal תרכובות אורגניות (N) מאחורי פתרונות חשמליים ו-cotraationicialation) הנמצאים מחוץ לשיטות עיבוד נתונים בלתי מזיקות.

מהם תהליכים כימיים פוטו-קטליטיים?

(הופנה מהדף ⁇ ) ⁇ (הופנה מהדף ⁇ ) ⁇ (UV) או ספקטרום גלוי, ומזרז את התמוטטותם של חומרים מזהמים (הנפוצים הנפוצים ביותר במערכות טיהור אווירי) ו-(TOFLT:02FLT) של חמצן: אטומים שאינם רעילים, ו-Dircreiciallyest, כאשר הם מייצרים מטען של אלקטרו-Firx2Firt)

מכניזם של פעולה

בפירוט רב יותר, התגובה photocatalytic מתקדמת דרך מספר שלבים:

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ⁇ :0) הפרדה: ⁇ 1:1; התצלום נספג יוצר אלקטרון סלולרי בלהקת ההתנהלות וחור חיובי בלהקת הסגלגלות.
תגובה (FLT:0) של אלקטרונס:0 (FLT:1 אלקטרונס) להפחית חמצן מולקולרי לקיצוניות על-חושית; חורים מחמצן מים או קשקשים hydroxide לקיצוניות הידרוקסיל.
(ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) , ⁇ (ב) ,2 ⁇ : ⁇ , ⁇ , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

סוגי Photocatalysts

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כיצד תהליכי Photocatalytic פועלים בסביבה עירונית

בערים, טכנולוגיית פוטו-קטליטית מופרסת באמצעות שתי גישות עיקריות: מערכות פעילות (כגון מזרים אוויר משולב) ומערכות פסיביות (כגון ציפויי פני השטח על מבנים, כבישים, ריהוט רחוב) הן אטרקטיביות במיוחד משום שהן אינן דורשות קלט אנרגיה לאחר ההתקנה - יום מפעיל את הזרז באופן אוטומטי.משטחי photocatalytics משמשים בדרך כלל כמו סרטים דקים, צבעים, או תוספים קונקרטיים.

יישומים על בניית Facades

(ב) כמה מבנים ציוניים משלבים כיום חומרים פוטו-קטליטיים (למשל, FLT:0) ,Palazzo ItalianFLT:1 במילאנו, שנבנה עבור אקסקפי 2023, משתמש במלט פוטו-אנליטי המפרק את NOFLT:2xrea זיהום אוויר 3 ומזהמים אחרים מן התנועה.

כביש פוטו-טקליטי חוצה

(בהולנד) הם מועמדים ראשוניים לציפוי פוטו-קטליטיים בשל שטח פני השטח הגדול שלהם וחשיפה מתמדת לפליטות התנועה.בהולנד, חלקים של כביש ליד הנגלוס טופלו עם TiOreaFLT:02FLT:1 המכילה שכבה קונקרטית מספיק שנועדה להפחית את רמת הלחות של NOFLT:2x3 LT 3 ניסויים שדה הצביעו על צמצום של NOFlasticuretex:2Flastic) אם כי אם כי פחות מ-V% 25.

מיזוג אוויר בחללים של Indoor and Semi-Outdoor

מסננים פוטוקטליטיים משולבים גם במערכות HVAC ו- Standalone אוויר טיהורים.יחידות אלה מכיל מנורת UV מכוונת על TiOveFLT:02earFLT:1-coated mesh או חומר דבש. as air is Force through the Unit, פרסומות מוטבעות על הציפוי והם oxidized טכנולוגיה זו שימושית במיוחד להסרת VOCalytics, כמו סוללות אחוריות, כמו בתי חולים, כגון בתי מלון.

יתרונות של טיהור אוויר פוטו-קטליטי

(FLT:0) פעילות יעילה באנרגיה: גלקסיות מעבריות משתמשות רק באור שמש טבעי כמקור האנרגיה, ללא חשמל הדרוש לתגובה הקטליטית.מערכות Active צורכות כוח קטן יחסית למנורות UV בהשוואה ל חלופות אנרגיה גבוהות כמו חמצון תרמי.
(ב) ⁇ :0) ⁇ -spectrum מזהמים: ⁇ FLT ( 1:1 Photocatalysis) יכול לזלזל במגוון רחב של מזהמים אורגניים ולא אורגניים, כולל NOIRFLT:2xFLT:2xFLT 3:, SOFLT:42FLT:5, VOCs, פחמן חד-חמצני, ואפילו כמה פתוגנים הם רדיקלים שאינם תוקפים.
(FLT:0) ללא כימיקלים ניתנים להשגה: FLT:1hil בניגוד לשקדנים כימיים או מסננים הדורשים תחליף תקופתי או התחדשות, משטחים פוטו-קטליטיים מתחדשים באופן קבוע.הזרז עצמו אינו נצרך; הוא פועל כמקדם, כך רק ניקוי תקופתי להסרת אבק נדרש.
(FLT:0) אינטגרציה עם תשתיות עירוניות קיימות: ריצוף 1) ניתן ליישם חומרים קיימים - דונם, זכוכית, מתכת, אריחים או אספלט - בנייה או רטרוfitting.זה נמנע את הצורך במערכות חדשות לחלוטין.
(FLT:0) נכסים מנקה: ⁇ 1) רדיקלים חמצון גם מרתיעים אורגניים על פני השטח, צמצום הצורך של כביסה ושמירה על מבנים נקיים יותר.
(FLT:0)פונטני להפחית היווצרות אווירוסול אורגני משני:FLT 1 על ידי פירוק VOCs לפני שהם עוברים תגובות אטמוספיריות, photocatalysis עשוי לעזור להגביל את היווצרות של אוזון ברמה הקרקעית ואווירסולמות אורגניות משניות, שהם מרכיבים משמעותיים של smog.

אתגרים ושיקולים

למרות הבטחתו, טיהור אוויר פוטו-קטליטי ניצב בפני כמה מכשולים מעשיים שיש לטפל בהם לאימוץ נרחב.

(ב) ⁇ (ב) ⁇ (ה) ⁇ (הההההתייעלות של טיומברלי:203FLT 3: 3) יורדת באופן דרמטי בתנאי UV נמוכים, כגון בקניונים עירוניים צפופים, במהלך ימים מצופים, או בשעות הלילה. Doping to wideance into theספקטרום הנראה הוא אזור מחקר פעיל, אך מוסיף עלות ומורכבות.
(FLT:0) היווצרות עקבית של מוצרים מזיקים: irFLT:1 oxidation in Complete יכול לייצר ביניים כי הם רעילים יותר מאשר אתמזהמים המקוריים.לדוגמה, הפחתה פוטו-קטקטית של בנזאן עשויה לייצר phenol או תרכובות ארומטיות אחרות הנמשכות.
(ב) [15] [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) [ה]העלות והעלות: [ה] [ה] [ה] [ה] [ה]] [ה]] [ה][2]]]][2]]]][2]]]]][ה]]][ה]][הההההההההההההתחילה היא זולה, ויש לשקול את הציפוי הציפוי התחזוקה והתועלת האוויריתה קשה להגדרה.
(ב) [17] ויקרא י"א): "[2] ויקרא ויקרא ויקרא: ויקרא ויקרא יט: ויקרא ויקרא ויקרא ויקרא יט: ויקרא יט" (ב"ד, כ"ד) , ויקרא ויקרא ויקרא ויקרא יט"ז, ויקרא י"ד , ויקרא י"ד).
(FLT:0) קרינת UV בחללים מקורה: ⁇ 1 (רוב TiOteauFLT:2FLT 3: 3 מערכות דורשות מקורות אור UV (בדרך כלל 365–385 נוריות NUM) צריכת החשמל של מנורות UV אלה, אם כי צנוע, מפחית את היתרון הכולל של אנרגיה.

יישום אמיתי בעולם ו Case Studies

(ב) כמה ערים ומוסדות טסו טכנולוגיה פוטו-קטליטית (A-documented) היא ה-FLT:0 (Air-Clean Concrete) פרויקט 1 ב-Hengelo, הולנד, שבו 2.5 ק"מ של כביש סלול עם בלוקים קונקרטיים פוטו-קטליטיים לאורך יותר מ- 7 שנים הראה ירידה של 30% ב- NOLTFalph:2Falx3FIRFIRST, לעומת רמת בקרה נמוכה יותר מ-Fint, אם כיבוד של 4FIX, לעומת 4, לעומת זאת, לעומת 4.

בסין, העיר שנחאי בחנו ציפוי פוטו-קטליטי על קירות בנייה ומחסומים רעש לאורך תוצאות אקספרס גבוהות. תוצאות ראשוניות מ-2018-20 דיווחו על ירידה של 20% ב- NOFLT המקומי:02FLT:1 רמות, עם ביצועים טובים יותר בחודשי הקיץ כאשר עוצמת ה-UV גבוהה יותר בארה"ב, פרויקט FLT:2ALBA (המתקדמים לפירוק אווירי) עבור AirFalytics, הוא גם לחיקוי העירוני של עלויות ל-VTercat.

בצד הפנימי, בתי חולים ובתי ספר ביפן ובדרום קוריאה אימצו מערכות סינון אוויר פוטו-קטליטיות כדי להפחית זיהומים באוויר ו-VOCs. TheFLT:0Tokyo Metropolitan Institute of Public HealthFiigalytics 1:1 דיווחו כי מסננים פוטו-קטליטיים בחדרי ההמתנה בבית החולים מופחתים ופטריות ספירות עד 99% לאחר 24 שעות של פעולה רצופה, בעוד התוצאות האלה מעודדות ביצועים עקביים, ומשתנים, ועוד דורשות על פני עונות מסחר אלקטרוניות, ועוד, ועוד, ועוד, עדיין דורשות, ועוד, מתקני תקנים שונים של מזהמים.

(ב) [ה]קראה נוספת, האגודה האמריקנית לכימיה פרסמה סקירה מקיפה על טיהור אוויר פוטו-קטליטי (FreaLT:0]Environmental Science & Technology, 2021FLT:1), והמרכז למחקר משותף של הנציבות האירופית פרסם דו"ח טכני על תמונה (Digital NoFLT:2xFLT3) על בסיס משותף של יישומים עירוניים (LT5: LTX) ו-A.

קווי עתיד וגבולות מחקר

עתיד הטיהור האוויר הפוטוקטקטי באזורים עירוניים, גובר על המגבלות של חומרים נוכחיים ושילוב הטכנולוגיה במערכות עירוניות חכמות יותר.

צילום: Light-Active Photocatalysts

(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

ייצור והנדסת פני השטח

שליטה על המורפולוגיה של photocatalysts ב nanoscale יכול להגדיל את שטח פני השטח פעיל ולשפר ספיגה קלה. nanotubes, nanowires, ו meso ⁇ סרטים דק לספק יותר אתרי תגובה לאזור יחידת.לדוגמה, TiOteauFLT:02FLT:1 ננוtubes גדל על סייר טיטניום להראות באופן משמעותי יותר מאשר סרטים קונבנציונליים, כמו גם שיפורים דומים עבור צינורות אוויריים.

שילוב עם תשתיות העיר החכמה

חיישנים מחוברים יכולים לפקח על איכות האוויר בזמן אמת ולהתאים את התאורה של משטחים פוטו-קטליטיים משולבים (למשל, מודול נוריות UV בפאנלים פעילים) כדי לייעל ביצועים תוך שמירה על פני אנרגיה.כביש עם photocatalyst משולבים יכול להיות משולב עם מערכות ניקוז ללכוד ניטטטטט כביסה-off ולטפל בו לפני שהוא מגיע גוף מים.

גישות היברידיות

מערכות פוטו-טקליטיות אינן צפויות להחליף את טיהור האוויר הקונבנציונלי לחלוטין; אלא, הן ישמשו בשילוב עם טכנולוגיות אחרות.לדוגמה, טיפול טרום-טיפול פוטו-קטליטי של מבנים נכנסים אוויריים יכול להפחית את הנטל על מסננים HEPA ומיטות פחמן מופעלות, להאריך את תוחלת החיים שלהם.בהגדרות חיצוניות ממושכות, ציפויי פוטו-קטליטי יכול להיות מותאמים לתשתיות ירוקות (כגון קירות ירוקים או עצים) כי גם קולטים צורך בציפוי ראייה.

הערכה מחזורית ותמיכה במדיניות

עבור ערים ומפתחים להשקיע בביטחון בתשתיות פוטו-קטליטיות, הערכות מחזור חיים מקיף נדרשות כי חשבון לייצור אנרגיה, ייצור חומרי גלם, התקנה, תחזוקה, וסילוק החיים של קובעי מדיניות יכול לעודד אימוץ באמצעות קודים בנייה ירוקה, תמריצים לאזורי פליטה נמוכים, ומטרות ציבוריות פרטיות (תוכנית Horizon Europe של האיחוד האירופי מממנת כמה פרויקטים על ציפויים חזותיים, כגון: FSD) שמטרתם לספק הנחיות תכנון עירוניות (DTSFDQ) ו-FSD)

מסקנה

תהליכים כימיים פוטו-קטיים מציעים גישה עוצמתית בת קיימא לשיפור איכות האוויר באזורים עירוניים על ידי שימוש באור השמש כדי לפרק את המזועים המזיקים המזיקים.מבניינים המנקה עצמם לכבישים אוכלים את ה-Samog-il, הטכנולוגיה כבר הוכיחה הטבות שניתן למדידה בניסויים בעולם האמיתי, עם זאת, אתגרים הקשורים לזמינות אור, זרז צילום, על ידי ניהול השקעות, ועלות להיות מטופלים לפני פני השטח של קבוצות אנליטיות מתקדמות יותר, כמו גם תכונות מתקדמות של אנרגיה, אשר ממשיכות לפתח תכונות סביבתיות.