Ứng dụng của nano TiO2 trong việc bảo vệ môi trường sống


      Nano TiO2 có rất nhiều ứng dụng khác nhau trong đời sống. Tuy nhiên, bài viết này chỉ nếu ra các ứng dụng quang xúc tác của nó đối với việc bảo vệ môi trường sống xung quanh chúng ta. Và với lợi ích này không có một loại hóa chất nào có thể so sánh với nó về tính năng cũng như sự an toàn.

      TiO2 là một vật liệu bán dẫn vùng cấm rộng, trong suốt, chiết suất cao, từ lâu đã được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như: Sơn, nhựa, giấy, mỹ phẩm, dược phẩm... Tuy nhiên, những ứng dụng quan trọng nhất của TiO2 ở kích thước nano là khả năng làm sạch môi trường thông qua phản ứng quang xúc tác và khả năng chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng ở quy mô dân dụng. Trong lĩnh vực công nghệ nano, thật khó tìm thấy một loại vật liệu nào lại có nhiều ứng dụng quý giá, thậm chí không thể thay thế như vật liệu nano TiO2.

      Để diệt khuẩn, khử mùi và tự làm sạch, TiO2 kích thước nano được phủ trực tiếp lên bề mặt các vật dụng bằng một thiết bị chuyên dụng. Các ứng dụng của nano TiO2 như sau:

1. Khử trùng, diệt virus, diệt vi khuẩn và chống mốc.

      Khả năng oxy hóa của TiO2 kích thước nano khi có chiếu xạ UV mạnh hơn nhiều so với các chất oxy hóa thường dùng để xử lý nước trước đây như clo, hiđro peoxit hay ozon. Ngoài việc sản sinh ra các tác nhân oxy hóa mạnh, tại các điểm “vi mô” trên bề mặt còn có một lượng nhiệt chuyển đổi lớn, lượng nhiệt đó có thể đốt cháy hoàn toàn hầu hết các hợp chất hữu cơ, vi khuẩn, nấm khi tiếp xúc. Quá trình quang xúc tác này có thể áp dụng để tinh chế nước sinh hoạt, xử lý nước thải, các chất hữu cơ độc hại và các chất màu, kể cả dầu thô cũng được phân hủy theo cách chiếu xạ trên. Để xử lý khí thải độc hại của các động cơ và khói của các lò cao, hạt TiO2 kích thước nano được trộn với một số chất có khả năng hấp phụ khí mạnh như than hoạt tính. Khi bị giữ lại trên bề mặt của chất quang xúc tác và khi chiếu bằng ánh sáng UV nó sẽ bị phân hủy hoàn toàn hoặc chuyển thành các chất vô hại khác.

      Hiện nay, một số phòng vô trùng ở các bệnh viện trên thế giới có pha một lượng nhỏ TiO2 kích thước nano vào sơn hoặc phủ lên gạch, ngói để diệt khuẩn và chống bụi, bẩn bám vào, hạn chế việc lây nhiễm bệnh tật đồng thời giảm đáng kể lượng thuốc sát trùng và những chất tẩy rửa độc hại. Những kết quả trên đã khẳng định rằng lớp phủ TiO2 cấu trúc nano có tính chất chống khuẩn dưới điều kiện ánh sáng thường. Người ta xem đây như là một cuộc cách mạng trong công nghệ làm sạch .

      Bảng so sánh khả năng oxy hóa của quang xúc tác nano TiO2 (sản sinh ra gốc Hydroxyl - OH) so với các chất oxy hóa khác

2. Khả năng khử mùi tạo ra bởi nấm mốc và các hợp chất bay hơi VOCs

      Các hợp chất bay hơi (VOCs) như formaldehyde, phenol, toluen, gas, xăng-dầu, ... là các chất độc hại thường dùng làm dung môi hòa tan ứng dụng trong các sản phẩm sơn tường, sơn nội thất, sơn xe, chai xịt ruồi muỗi, nước hoa, dung dịch tẩy rửa, thuốc khử trùng, khói thuốc lá, .v.v. Những chất này gây ra kích ứng đường hô hấp, dị ứng, tích tụ trong cơ thể gây tổn thương gan, thận, hệ thần kinh trung ương và gây ung thư.

      Các VOC này sẽ dễ dàng bị phân hủy bởi nano TiO2 khi chúng tiếp xúc với nano TiO2 và tạo thành nước, CO2, và các chất vô hại khác. Nếu bề mặt sơn tường, bền mặt nội thất (đã sơn PU) gây ra các mùi khó chịu và độc hại thì khi phủ lớp nano TiO2 lên bề mặt đó, các VOC sẽ bị phân hủy ngay tại bề mặt mà không thoát ra được không khí để con người hít thở vào. Tương tự, bề mặt tường, nội thất lâu ngày ẩm mốc sẽ phát mùi mốc khó chịu và độc hại, nếu có lớp phủ thì bề mặt đó không thể sản sinh mốc gây mùi và làm xấu bề mặt.

      Hiện nay, có một số người sử dụng cách thức “khử” mùi sơn tường nhà mới (dùng nến, dùng nước hoa xịt phòng, dùng, quả thơm, ...), thực chất đó là lấy mùi này lấn át mùi kia và biện pháp này thật sự không an toàn vì bản chất các chất VOC vẫn tồn tại trong không khí ở ồng độ cao nhưng do các mùi kia đã lấn át nên mũi chúng ta không phát hiện được.

3. Tự làm sạch và chống mờ hơi nước

      Nano TiO2 có tính siêu ưa nước nên chúng được ứng dụng để tự làm sạch bề mặt vật liệu. Ta biết rằng trong môi trường bình thường, bề mặt mọi vật liệu đều kỵ nước với mức độ khác nhau. Sự ưa nước hay kỵ nước của bề mặt vật liệu được đánh giá bằng góc tiếp xúc của nước với bề mặt. Tùy từng loại vật liệu mà góc tiếp xúc sẽ khác nhau. Trong đó, màng quang xúc tác TiO2 có tính chất đặc biệt thú vị là góc tiếp xúc của chúng giảm đến gần 0 khi chiếu ánh sáng bằng UV, khi đó bề mặt đó trở nên siêu ưa nước. Nói cách khác bề mặt không còn kỵ nước, hay nước không thể tạo thành giọt tên bề mặt mà nó bị lan rộng thành màng nước mỏng. Tính chất siêu ưa nước quang xúc tác là một công nghệ quan trọng, vì nó có các ứng dụng rộng rãi, như chống mờ hơi nước, tự làm sạch, diệt khuẩn, khử mùi và loại bỏ các chất ô nhiễm.

      Do vậy, phủ 1 lớp nano TiO2 lên các bề mặt như kính ngoài trời, bề mặt tấm pin năng lượng mặt trời, khi có mưa, lớp nano TiO2 sẽ thực hiện phản ứng quang xúc tác và dưới tác động của nước mưa sẽ cuốn sạch bụi bẩn bám dính trên bề mặt kính hoặc tấm panel pin mặt trời. Điều nằy sẽ làm tăng tính thẩm mỹ của kính tòa nhà hoặc làm tăng hiệu quả sử dụng pin năng lượng mặt trời.

4. Thanh lọc không khí:

      Khí thải gây ô nhiễm rất lớn tại các đô thị, chủ yếu là các hợp chất khí NOx, khí CO, Formaldehyde, benzen. Con người nếu tiếp xúc chúng ở nồng độ thích hợp, chúng sẽ gây kích ứng mắt, mũi và cổ họng, gây đau đầu, chóng mặt, buồn nôn. Nó cũng có thể gây suy giảm chức năng phổi và tăng nhiễm trùng đường hô hấp ở trẻ nhỏ. Những nhà nghiên cứu ở Hồng Kông và Nhật Bản đang thí nghiệm trộn nano TiO2 trong bê tông như là cách để chống lại sự ô nhiễm môi trường. Trong thử nghiệm, vật liệu này đã loại bỏ được 90% NOx, một chất gây ô nhiễm thoát ra từ những xe tải chạy điezen và những xe hơi đời cũ.

      Lớp phủ nano TiO2 trên bề mặt vật liệu (như lọc PCO trong máy lọc không khí của SOMA) sẽ phản ứng với các khí thải ô nhiễm này tạo thành CO2, nước và các chất vô hại khác.

5. Nơi áp dụng:

      Bất cứ các vật dụng trong nhà, đồ chơi cho trẻ hay các bề mặt khác trong nhà ở, văn phòng làm việc, xe cộ, các nhà máy thực phẩm, các nhà hàng - quán ăn và khách sạn .v.v. đều cần bảo vệ bề mặt tránh lây nhiễm chéo vi sinh và mầm bệnh để bảo vệ sức khỏe con người và tránh gây ngộ độc thực phẩm.

      Một ngôi nhà mới xây, mùi sơn tường, mùi nội thất gây nguy hại đến sức khỏe, mùi này cần được khử một cách nhanh chóng nhất. Và đối với các đồ vật, tường cũ cần phủ lớp nano TiO2 để ngăn ngừa nấm mốc làm hư hại và xấu bề mặt.

      Bề mặt kính ở các ngôi nhà, các tòa nhà, các tấm pin mặt trời nếu bụi bám sẽ rất xấu thậm chí ảnh hưởng đến tính năng của chúng, do vậy cần phủ lớp TiO2 để các bề mặt đó tự làm sạch một cách dễ dàng nhất.



BÀI VIẾT LIÊN QUAN

Công nghệ khử mùi xe ô-tô.


Những ai vừa mới mua ôtô đều dễ dàng nhận thấy bên trong những chiếc xe này luôn có mùi đặc trưng,...

Câu hỏi thường gặp


Chất lỏng Nano TiO2 hoàn toàn vô hại đối với cơ thể người. TiO2 đã được sử dụng rộng rãi như một phụ gia thực phẩm.

Các nguồn ô nhiễm không khí trong nhà.


Môi trường trong nhà có khoảng 100 hợp chất hữu cơ bay hơi như vật liệu xây dựng, mỹ phẩm, chất tẩy rửa

Ứng dụng của nano TiO2


Để diệt khuẩn, khử mùi và tự làm sạch, TiO2 kích thước nano được phủ trực tiếp lên bề mặt các vật dụng bằng một thiết bị chuyên dụng.

Công nghệ quang xúc tác là gì?


Quang xúc tác có liên quan với các hiệu ứng hóa học của ánh sáng. Nói chung, thuật ngữ này được sử dụng để mô tả phản ứng hóa học do hấp thụ tia cực tím

Titanium dioxide (TiO2) là gì?


Titanium dioxide là oxit titan tự nhiên, công thức hóa học là TiO2. Titanium Dioxide được coi là một chất an toàn và vô hại đối với con người...



BÀI VIẾT MỚI NHẤT



HOẠT ĐỘNG SỰ KIỆN