Kentsel hava kirliliği, 21. yüzyılın en acil çevresel ve halk sağlığı zorluklarından biri olarak kalır. Dünya Sağlık Örgütü'ne göre, küresel nüfusun% 99'u güvenli kılavuz sınırları aşmaktadır, dünya genelindeki şehirler azot oksitlerin (NO) gibi en umut verici hava kirliliğinin ötesine geçen teknolojilerle birlikte, bu tür doğal iklim kirliliğini keşfederek, doğal olarak tahrip eden kimyasal maddelere karşı çıkan modern etkilerin geri kalanını araştırır.

Fotocatalytic Chemical Processes Nedir?

Fotokataliz, yarı iletkenlikli bir malzemeden oluşan kimyasal reaksiyondur (fotoğraflı) veya daha sonra hidrojenden (UV) veya yaygın olarak kullanılabilir bir elektrottan elde edilen (Döntgen) veya yüksek çözünürlükte (Düzücük) ile ısıtılır.

Eylemin Mekanizması

Daha ayrıntılı olarak, fotocatalytic reaksiyonu birkaç adımla devam ediyor:

  1. [FONT=0)Işık absorpsiyon:[DÜDÜT 1:0) katalizör, fotonları, grubun boşluğundan eşit veya daha büyük bir enerjiyle absorbe eder (kalpıcı TiO için 3,4|Döntme:2).
  2. [FONT:0)Charge ayrılık:[Dönetici:[Dönetici:0) Kombinasyon bandında mobil elektron ve valence bandında pozitif bir delik oluşturur.
  3. [FONT=0]Surface reaksiyonu:[Dönetici:[Dönetici: 0) Elektronlar moleküler oksijeni süperoksik radikallere azaltır; söfke su veya hidroxide iyonları Hidroxyl radikallere azaltır.
  4. [FONT:0)Pollutant deme:[DÜDÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜ:0)Pollutant bozulma:[[DÜDÜDÜDÜDÜSÜDÜ:2) ]x) ve diğer organik kirleticiler, onları daha küçük, daha az zararlı moleküllere ayır.
  5. [FONT:0)Deorpsiyon: [Dönetici:0) [Dönetici:2][/FONT][/FONT=0) [FONT:2[D][/FONT=0) [FONT=0)) [FONT=0))))))) [FONT=FONT=0][/FONT=0][/FONT=0][/FONT=0][/FONT=FONT=0][/FONT=FONT=0][/FONT=FONT=0][/FONT=FONT=)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))

Fotocatalysts türleri

TiO)2, hafif absorpsiyonu görünür spektruma genişletmek veya beton gibi metaller, iç aydınlatma veya bulutlu koşullar altında bile kullanılabilir.[Dönemli)[Dönemli:2[Düzeysel)[Düzg4)

Fotocatalytic Processes Work in Urban Environments

Şehirlerde, fotocatalytic teknoloji iki ana yaklaşımla dağıtılır: aktif sistemler (her zamanki hava temizleyicileri gibi) ve pasif sistemler (örneğin, UV ışıklarında yüzey kaplamaları, yollar ve sokak mobilyaları) Pasif sistemler özellikle de caziptir, çünkü otomatik olarak enerji girişi gerektirmezler.

Yapı Facades'te uygulamalar

Birkaç dönüm noktası şimdi fotocatalytic materyalleri içeriyor. Örneğin, [[DörtD:0)Palazzo Italia[Dönetici:0) Milan'da, Expo 2023 için inşa edilmiş, bina genelindeki "kanıklama" etkisi ) göstermiştir.[D][/FONT][/FONT][/FONT][/FONT) ve diğer kirleticiler trafikten uzak durgunluğa göre yüksek hava kirliliğine göre yüksek oranda azalır.

Fotocatalytic Road Surfaces

Yollar ve kapılar, büyük yüzey alanı ve trafik emisyonlarının sürekli maruz kalması nedeniyle fotocatalytic kaplamalar için asli adaylardır. Hollanda'da, Hengelo yakınında otoyol bölümleri bir TiO) ile tedavi edildi.[4] Sakin havalarda yaklaşık% 25-30 oranında, etkili bir şekilde azaldı.

Kapalı ve Semi-Outdoor Uzaylarında Hava Purification

Fotocatalytic filtreler de HVAC sistemlerine entegre edilir ve çatıdaki hava temizleyicileri ile donatılmıştır.Bu birimler bir TiO)) ofisler, hastaneler ve evler gibi kapalı ortamlardaki UV lambasıdır. Havalar, balkonlar, kaplamalar ve oksitlenmiş pencereler de özellikle de Vurlu pencerelerin çıkarılması için yararlıdır.

Fotocatalytic Air Purification

  • [FONT:0]Kontinuous, enerji verimli bir operasyon: Pasif sistemler, katalitik reaksiyon için gerekli olan elektrik olmadan sadece doğal güneş ışığı kullanır. Aktif sistemler, yüksek enerjili alternatifler için daha az enerji tasarrufu sağlar.
  • [FONT:0]Broad-spectrum kirletici geri çekilme: [Döntgen: 0:1], VOCs, karbon monoksit ve hatta bazı patojenler, NO) dahil olmak üzere çok sayıda moleküler yapıya saldırmaktadır.
  • [FONT:0) Yapılamaz kimyasal maddeler: [Dönetici:0) Hiçbir eksiltmez kimyasal maddeler veya yeniden inşa gerektiren filtrelerden farklı olarak, fotocatalytic yüzeyler sürekli olarak yenidenjenere geri dönüştürülür; katalizörün kendisi tüketilmez; bu nedenle tozların kaldırılması için sadece periyodik temizlik gerekir.
  • [FONT:0) Mevcut kentsel altyapı ile ilgili olarak: ) Kaplamalar mevcut malzemelere uygulanabilir -kök, cam, metal, karolar veya asfalt - inşaat veya retrofitting. Bu tamamen yeni sistemler için ihtiyaçtan kaçınır.
  • [FONT:0)Kendi kendine temizlenebilirlik:[Dönetici:0] oksidatif radikaller ayrıca yüzeylerde organik çürütme, binaları yıkama ve tutma ihtiyacını azaltır, bu çift fayda genellikle mimari nedenlerle kullanılır.
  • [FONT:0) Orta organik aerosol formasyonunu azaltmak içinPotential to reduce: atmosfer reaksiyonları geçirdikten önce, fotokataliz, zemin seviyesindeki ve ikincil organik aerosollerin oluşumuna yardımcı olabilir, bu da smog'un önemli bileşenleridir.

Meydanlar ve düşünceler

Sözcülüğe rağmen, fotocatalytic hava saflığı yaygın kabul için ele alınması gereken birkaç pratik engelle karşı karşıyadır.

  • [FONT:0) Işık kullanılabilirliği üzerine dikilir:[Dönetici:0) TiO'nun verimliliği)[Dönetici:0) Aşırı derecede düşük UV koşulları altında, yoğun kentsel kanyonlar, aşırı günler boyunca veya geceye kadar uzatılması gibi, düşük maliyetli ve karmaşık bir araştırma alanı içerir.
  • [FONT:0)Potential formasyonlar tarafından zararlı ürünlerin oluşumu: [Döntilmiş oksidasyon, orijinal kirleticilerden daha toksik olan ortalar üretebilir. Örneğin, fotocatalytic delegenin fotokoalitik bozulması, oturma zamanının bakımlı tasarımı, ışık yoğunluğu ve katalizör özellikleri tam olarak mineralizasyon sağlamak için gerekli.
  • [FONT:0)Köpektif olarak en az reaktif yataklar (Sekizden elde edilenler) ([Döneticiler))))) Bu fouling aktif siteleri azaltır ve temizleme veya restorasyon gerektirir.
  • [FONT:0)Scalability ve maliyet:[Dönetici:0)[Dönetici:2|Dönetici:0)))) Yüksek kaliteli, dayanıklı kaplamalar büyük alanlardan (yolların üzerinde, milyonlarca metrekarelik bina façade) pahalı olmasına rağmen, uygulama maliyeti ve bakım, hava kalitesine karşı ölçülmelidir.
  • [FONT:0) NO[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜDÜSÜDÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ
  • [FONT:0) Kapalı alanlarda UV radyasyonu için ne yazık ki: Most TiO)) sistemleri UV ışık kaynakları gerektirir (tipik olarak 365-385 nm LEDler).Bu UV lambalarının elektrik tüketimi mütevazı olsa da, görünür ışık ışığınındaki ilerlemeler bu ihtiyacı ortadan kaldırır, ancak ticari ürünler hala sınırlı.

Gerçek Dünya Uygulama ve Vaka Çalışmaları

Birkaç şehir ve kurum, hızlı bir şekilde yol açtığında pilotlaşmış bir örnek, iki yıl boyunca (% 0,2) “Air-Cleaning Concrete”), Hengelo'daki proje, yüksek nemden 2.5 km öteye kadar süren bir proje ile azaltıldı.

Çin'de, Shanghai şehri, UV yoğunlukları ve yüksek ekspres yollarda gürültü bariyerleri üzerine fotocatalytic kaplamaları test etti. 2018 ⁇ 'den gelen sonuçlar, yerel NO'da ortalama% 20 azalma bildirdi)[Dönetici:0)[Döneticileri, daha iyi performansla, ABD'de, ACD:2).

Japonya ve Güney Kore'deki hastaneler ve okullar, hava yoluyla enfeksiyonları ve VOC'leri azaltmak için fotocatali hava filtrasyon sistemlerini benimsemiştir.T:0)Tokyo Metropolitan Institute of Public Health), hastane bekleme odalarındaki fotocatalytic filtreler 24 saat süren sürekli operasyondan sonra %99 oranında azaltıldığını bildirdi.

Daha fazla okuma için, Amerikan Kimyasal Topluluğu, fotocatalytic hava arıtması ())) ve Avrupa Komisyonu Ortak Araştırma Merkezi (Dönetici) tarafından yapılan bir rapora göre, LRC Teknik Raporu, 2022JRC Teknik Raporu, 2022[FLT: 8) ve Avrupa Komisyonu Ortak Araştırma Merkezi (C) tarafından yapılan bir rapora göre, LRCT: 9,8|D)

Future Yol ve Araştırma Frontiers

Kentsel alanlarda fotocatalytic hava arıtma geleceği, mevcut malzemelerin sınırlamalarını aşmak ve teknolojiyi daha akıllı kentsel sistemlere entegre etmek için bağlıdır: Top alanları şunları içerir:

Visible-Light-Active Photocatalysts

TiO[DÜ:0)2[DÜDÜDÜDÜŞÜNCÜDÜŞÜNCÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ

Nano Yapı ve Yüzey Mühendisliği

Fotocatalysts morfolojisini kontrol etmek, nanoscale'te aktif yüzey alanını artırabilir ve hafif absorpsiyonları önemli ölçüde daha yüksek gösterir ve benzer gelişmeler hava arıtması için bekleniyor. Örneğin, TiO) Nanotubes, titanyum folyo şovunda yetiştirilen nanotüpler geleneksel filmlerden daha yüksek fotoreksiyonlar ve benzer gelişmelerin beklendiği gibi hava arıtma tesislerini bir şekilde azaltılabilir.

Smart City Altyapı ile entegrasyon

Bağlanmış sensörler, hava kalitesini gerçek zamanlı olarak izleyebilir ve su vücutlarına ulaşmadan önce (örneğin, UV LED'leri aktif panellerde optimize edebilir) enerji tasarrufu yaparken, tümleşik fotocatalysts ile birlikte olabilir.

Hibrit Yaklaşımlar

Fotocatalytic sistemleri geleneksel hava arıtmasını tamamen yerine getirmez; örneğin, diğer teknolojilerle birlikte kullanılmalıdır. Örneğin, hava girişi binalarının tedavi öncesi pre-tedaviler, HEPA filtreleri ve aktif karbon yataklarının yükünü azaltabilir, böylece çevre içi ortamlarda, fotocatalytic kaplamalar yeşil altyapı ile eşleştirilebilir (örneğin yeşil duvarlar veya ağaçlar gibi)

Yaşam döngüsü Değerlendirme ve Politika Destek

Şehirler ve geliştiriciler fotocatalytic altyapıya yatırım yapmak için, kapsamlı yaşam döngüsü değerlendirmelerine ihtiyaç duyuyorlar, enerji üretimi, ham malzeme ekstraksiyonu, yükleme, bakım ve son yaşam tasarrufu gibi birçok projeye ihtiyaç duyuyorlar.[Döneticileri yeşil bina kodları, düşük emisyon bölgesi teşvikleri ve kamu-özel ortaklıklar)

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Fotocatalytic kimyasal süreçler, gerçek dünyadaki denemelerde hava kalitesini artırmak için güçlü, sürdürülebilir bir yaklaşım sunuyor, ancak, ışık tutma, ürün yönetimi ile ilgili sorunlar ve fotocatalytic yüzeylerden şehir altyapısını oluşturmak için daha sağlıklı bir şekilde mücadele etmeye devam etmeli.