光觸媒技(jì )術的最新(xīn)動态和國(guó)際标準化
近年來,以環境荷爾蒙和室内污染綜合症等為(wèi)代表的有害化學(xué)物(wù)質(zhì)對環境的污染問題在全球範圍内擴展、成為(wèi)威脅人類生存的嚴重的問題。這些由垃圾焚燒場排放出的二惡英、船底防污塗料所使用(yòng)的有機錫、滴滴涕(DDT)以及六六六(BHC)等農藥和多(duō)氯聯苯(PCB)、建築材料中使用(yòng)的溶劑、粘着劑以及廢氣排放中的苯并芘等各種各樣的化學(xué)物(wù)質(zhì)像荷爾蒙一樣擾亂人的内分(fēn)泌,而引起過敏症以及過敏性皮炎和化學(xué)物(wù)質(zhì)過敏症等疾病。目前,日本人中約有半數得過敏症。由于環境荷爾蒙以萬億分(fēn)之一克的極低濃度就可(kě)作(zuò)用(yòng),且污染全球範圍内的水、大氣和土壤等,處理(lǐ)起來非常困難。對環境污染物(wù)的傳統處理(lǐ)方法不外乎收集、濃縮和焚燒處理(lǐ),如果用(yòng)同樣的方法來處理(lǐ)環境荷爾蒙,由于污染範圍極廣,必須對大量的水、大氣和土壤進行處理(lǐ)。從而消耗大量能(néng)源和放出大量的二氧化碳氣體(tǐ),更嚴重的是伴随焚燒處理(lǐ)還可(kě)能(néng)産生二惡英等劇毒物(wù)質(zhì)。因而如果用(yòng)傳統方法來處理(lǐ)像環境荷爾蒙這樣以低濃度在環境中廣泛存在的一類環境污染物(wù)時,将面臨能(néng)源危機、地球溫暖化和更進一步污染環境的危險,因此,必須尋求新(xīn)的、行之有效的環境淨化技(jì )術。進一步講,像非典型肺炎(SARS)等由各種各樣的病毒、細菌和黴等引起的醫(yī)院内交叉感染或集體(tǐ)感染等變得嚴重時,也必須尋求不使用(yòng)有害化學(xué)藥品、安(ān)全有效的抗菌技(jì )術。
由于光觸媒不消耗地球能(néng)源、不使用(yòng)有害的化學(xué)藥品,而僅僅利用(yòng)太陽光的光能(néng)等就可(kě)将環境污染物(wù)在低濃度的狀态下清除淨化,并且還可(kě)作(zuò)為(wèi)抗菌劑、防黴劑應用(yòng),因而成為(wèi)環境淨化技(jì )術中的一個亮點。人們常說,21世紀是環境的世紀,預計到2010年,日本國(guó)内的環境産業市場将達到37萬億日元的規模。光觸媒技(jì )術作(zuò)為(wèi)對環境友好的環境淨化技(jì )術的研究開發已經發展起來,在世界中的任何地方隻要有光就可(kě)使用(yòng)光觸媒技(jì )術,因此,可(kě)以預期光觸媒技(jì )術将在今後有更大的發展。
2. 光觸媒的特點
光觸媒是指可(kě)通過吸收光而處于更高的能(néng)量狀态,并将能(néng)量傳遞給反應物(wù)而使其發生化學(xué)反應的一類物(wù)質(zhì)。半導體(tǐ)和金屬化合物(wù)等是常用(yòng)的光觸媒材料、其中最常見的是二氧化钛。二氧化钛廣泛用(yòng)作(zuò)染料、牙粉、化妝品和食品添加劑等,是一種安(ān)全無毒、價廉耐用(yòng)的物(wù)質(zhì)。如圖1所示,當用(yòng)光照射二氧化钛表面時,像太陽能(néng)電(diàn)池使用(yòng)的矽片等一樣,産生負電(diàn)荷的電(diàn)子和正電(diàn)荷的正孔。這些電(diàn)子和正孔具有很(hěn)強的還原和氧化能(néng)力,能(néng)與水或溶存的氧反應,産生氫氧根自由基和超氧負離子。這些正孔和氫氧根自由基具有很(hěn)強的氧化能(néng)力,構成有機物(wù)分(fēn)子的碳-碳鍵、碳-氫鍵、碳-氮鍵、碳-氧鍵、氧-氫鍵和氮-氫鍵等的鍵能(néng)分(fēn)别為(wèi)83 kcal/mol、99 kcal/mol、73kcal/mol、84 kcal/mol、111 kcal/mol、93 kcal/mol,而正孔和氫氧根自由基的氧化能(néng)大于120 kcal/mol以上,可(kě)以簡單地将上述鍵切斷分(fēn)解。因此,可(kě)以将水中溶存的各種有害化學(xué)物(wù)質(zhì)或空氣中的惡臭物(wù)質(zhì)分(fēn)解或無害化處理(lǐ)。此外,如表1所示,氫氧根自由基比作(zuò)為(wèi)消毒殺菌劑被廣泛使用(yòng)的次氯酸、雙氧水和臭氧等具有更強的氧化能(néng)力,可(kě)用(yòng)作(zuò)殺菌劑和防黴劑。總之,二氧化钛具有在光的照射下能(néng)分(fēn)解和無害化處理(lǐ)幾乎所有有害有機物(wù),不用(yòng)有毒的藥品或煤、石油等化石燃料,僅利用(yòng)幹淨且取之不盡的太陽能(néng)就能(néng)将擴散了的環境污染物(wù)安(ān)全有效地處理(lǐ)并且可(kě)半永久化循環使用(yòng)等衆多(duō)的優點。
3. 光觸媒開發的足迹
光觸媒反應的研究始于上個世紀50年代,當時是為(wèi)了解決由于無機化合物(wù)導緻的光分(fēn)解反應即由染料導緻的塗料老化這一古老的問題而展開的。長(cháng)期以來,光觸媒反應一直作(zuò)為(wèi)一種負面因素,研究工作(zuò)都努力圍繞着如何抑制光觸媒反應而展開的。直到70年代末才開始積極利用(yòng)光觸媒反應來處理(lǐ)有害化學(xué)物(wù)以及進行環境淨化等方面的研究,目前許多(duō)的研究人員已報告了對使用(yòng)傳統活性污泥法很(hěn)難處理(lǐ)的含氯有機物(wù)、農藥、二惡英等将近100多(duō)種物(wù)質(zhì)進行分(fēn)解和無害化處理(lǐ)的實驗結果。與活性污泥法等利用(yòng)微生物(wù)方法相比,光觸媒法具有不用(yòng)精(jīng)确調節pH值和溫度并處理(lǐ)簡單等優點。然而,由于光觸媒為(wèi)粉末狀固體(tǐ),催化劑的使用(yòng)和回收相對困難使之很(hěn)難實用(yòng)化。但是,90年代初,垰田等人成功開發了膜狀二氧化钛光觸媒使光觸媒立即進入了實用(yòng)化階段。同時,指宿和竹内等人使用(yòng)二氧化钛光觸媒在大氣淨化的應用(yòng)取得了進展、藤島、橋本和渡邊等人使用(yòng)二氧化钛光觸媒在自淨化方面的應用(yòng)和産業化上取得了進展。另一方面,由于光觸媒幾乎能(néng)分(fēn)解所有的有機物(wù),在纖維和塑料上的應用(yòng)受到限制,垰田等人在二氧化钛粒子的表面上部分(fēn)覆蓋了無光觸媒活性的分(fēn)子篩,從而成功開發了雜化的二氧化钛光觸媒,使光觸媒技(jì )術在纖維和塑料上的産業化有了大的進步。此外,為(wèi)了提高光觸媒的性能(néng),增大反應的表面積,催化劑與吸附劑的複合化以及光觸媒的多(duō)孔化等方面的研究開發也取得了進展,使各種各樣的相關制品被開發出來,在許多(duō)行業上的應用(yòng)也正在推進之中。
4. 日益擴大的光觸媒市場
光觸媒用(yòng)光照射時産生比臭氧還強的氧化能(néng)力,幾乎能(néng)使所有的有害有機物(wù)分(fēn)解成水和二氧化碳等無毒無臭的物(wù)質(zhì)。隻要在光照射下,光觸媒就能(néng)引起有害物(wù)質(zhì)分(fēn)解等化學(xué)反應的發生,其作(zuò)為(wèi)一種對環境友好的環境淨化材料而迅速引起世人的注目。近年來,利用(yòng)這類光觸媒原理(lǐ)的相關商品市場正在急速成長(cháng)。二氧化钛廣泛應用(yòng)在染料,牙粉、化妝品和食品添加劑中。二氧化钛是安(ān)全無毒的物(wù)質(zhì),具有耐久性好和資源豐富等衆多(duō)的優點而成為(wèi)最常用(yòng)的光觸媒材料。在光照射下,二氧化钛與水和氧氣等反應産生活性氧。這種活性氧比臭氧還具有更高的能(néng)量,幾乎能(néng)使所有的有害有機物(wù)變成水和二氧化碳等無毒無臭的物(wù)質(zhì),并且具備殺菌功能(néng)。因此,可(kě)使溶入的各種有害化學(xué)物(wù)質(zhì)及像空氣中的惡臭化學(xué)物(wù)質(zhì)分(fēn)解及使之無害化, 同時也可(kě)除臭、抗菌防黴、分(fēn)解污物(wù)、自淨化等,因而在環保産業中可(kě)得到廣泛的應用(yòng)。如今,各種光觸媒産品持續不斷地出現、新(xīn)介入的企業不斷湧現,目前在日本已有近3000個相關企業。據1999年11月24日三菱綜合研究所發表的調查報告認為(wèi):在2005年日本的光觸媒市場規模将達到1萬億日元,如圖2所示,其中空氣淨化器和冰箱等相關的除臭市場5118億日元、下水和廢水等水處理(lǐ)市場3544億日元、外牆及瓷磚的防污市場2460億日元總計1萬1122億日元。目前,在日本國(guó)内二氧化钛的年生産量為(wèi)27萬噸、推算其中僅有0.1%即270噸加工為(wèi)為(wèi)光觸媒。這些二氧化钛光觸媒粉末以及使用(yòng)它的光觸媒塗料?油漆、光觸媒瓷磚等外裝(zhuāng)飾材料、光觸媒過濾器、光觸媒纖維以及道路建材等的光觸媒素材市場推定約為(wèi)200億日元。對光觸媒産品的市場範圍到底有多(duō)大看法因人而異,一般說來,由原材料(如過濾器)到制造産品(如空氣淨化器)的價格為(wèi)該原材料的100倍、再考慮到許多(duō)尚在開發過程中的産品、從此推斷光觸媒産品市場規模應該更加擴大化。
5. 光觸媒的應用(yòng)和産業化進程
光觸媒的應用(yòng)範圍包括抗菌、防黴、空氣淨化(除臭、排氣淨化)、自淨化、防霧、大氣淨化、水處理(lǐ)等廣泛的領域、随着研究開發的進展,已開發出大量實用(yòng)産品。光觸媒具有抗菌除臭等多(duō)種用(yòng)途而最适合于護理(lǐ)用(yòng)品,這将伴随人口老齡化而成長(cháng)為(wèi)巨大的産業。并且,光觸媒對于土壤淨化、防藻、防濕、保鮮、牙齒美容等方面的應用(yòng)研究也有了較大的進展,可(kě)以預見光觸媒市場将進一步擴大。由于隻要有光存在就能(néng)使用(yòng)光觸媒技(jì )術,今後将在全世界範圍逐漸普及、可(kě)以預見伴随各國(guó)的情況該技(jì )術不同的應用(yòng)層面将進一步發展。由于光觸媒的多(duō)種性能(néng)、多(duō)種用(yòng)途互相交織在一起的情況較多(duō),下面就光觸媒在各應用(yòng)領域中的商品化比例為(wèi)順序作(zuò)一下介紹。
5.1 抗菌防黴
二氧化钛在光照射下,産生氫氧根自由基等活性氧比常用(yòng)作(zuò)消毒殺菌的氯氣、次氯酸、雙氧水和臭氧等具有更強的氧化能(néng)力,二氧化钛通過這種氧化能(néng)力破壞了細胞内的輔酶A等輔酶和呼吸作(zuò)用(yòng)酶等發揮抗菌作(zuò)用(yòng)而使細菌或黴菌的繁殖中止。這類二氧化钛光觸媒的抗菌劑與傳統的抗菌劑不同、它們具有如下特征:
1)二氧化钛在沒有光照時沒有抗菌活性。傳統的抗菌劑是通過藥效成分(fēn)的溶出釋放而阻止細菌的發育或殺滅細菌。用(yòng)從餐具鉛溶出實驗同樣的方法測試表明:二氧化钛完全不溶出。而二氧化钛光觸媒,在光照的初期就産生抗菌作(zuò)用(yòng)。由于在光照下産生的氫氧根自由基等活性氧壽命很(hěn)短,如果細菌不在二氧化钛的近處就不能(néng)發揮抗菌效果。因此,如果二氧化钛埋入載體(tǐ)或膠粘劑内部時,由于光照射不到和細菌接近困難,使抗菌效果變低。
2)具有抗菌性的二氧化钛,用(yòng)做牙粉、化妝品、食品添加劑時,被認為(wèi)是安(ān)全無毒的物(wù)質(zhì)。
3)由于二氧化钛作(zuò)為(wèi)催化劑(光觸媒)作(zuò)用(yòng)時自身不發生變化,原理(lǐ)上,可(kě)以半永久地使用(yòng)、如果有光照射,它就能(néng)半永久地持續有效。
4)二氧化钛光照射下,産生的氫氧根自由基幾乎能(néng)使所有有機物(wù)分(fēn)解變成二氧化碳等無毒的物(wù)質(zhì)。因此,不僅能(néng)抗菌防黴、使作(zuò)為(wèi)細菌或黴菌的食餌的有機物(wù)分(fēn)解,也使細菌或黴菌釋放出的毒素分(fēn)解。而且,還能(néng)破壞癌細胞、可(kě)使溶入的各種有害化學(xué)物(wù)質(zhì)及像空氣中的惡臭化學(xué)物(wù)質(zhì)分(fēn)解及無害化等。
在塗有二氧化钛光觸媒層的玻璃闆上用(yòng)日光燈照射下的抗黃色葡萄菌的抗菌效果如表2所示。與空白玻璃闆或沒有光照時作(zuò)對比,二氧化钛光觸媒經6小(xiǎo)時光照射後,細菌數從25萬個減少到10個以下、表明有顯著的抗菌效果。
綜上所述,二氧化钛光觸媒作(zuò)為(wèi)新(xīn)型的抗菌劑令人注目、各種應用(yòng)的開發也進展良好。光觸媒抗菌瓷磚已經在市場銷售,在衛生陶器、菜刀(dāo)、案闆、建築材料、24小(xiǎo)時浴室以及衣料用(yòng)纖維等方面上的應用(yòng)開發進展順利。此外,防止由MRSA(甲氧西林耐藥金黃色葡萄球菌)等引起院内感染方面的應用(yòng)業已開展、去除浮遊菌的設備等也已産業化。而且,光觸媒在防藻作(zuò)用(yòng)也已得到确認,能(néng)抑制藻和水青苔的水槽、能(néng)防止水變質(zhì)和花(huā)長(cháng)期保鮮的花(huā)瓶已經面市銷售、在混凝土、塗料上的應用(yòng)研究也已開始。
5.2 空氣淨化(除臭、氣體(tǐ)排放淨化和室内污染綜合症對策等)
光觸媒的功能(néng)中最容易應用(yòng)及商品化程度最高的是除臭功能(néng)。因為(wèi)除臭僅需處理(lǐ)微量的臭源物(wù)質(zhì),所需要的用(yòng)光量很(hěn)少。人的鼻子敏感性是很(hěn)高的、微量的物(wù)質(zhì)即可(kě)感受到其臭味。煙臭成分(fēn)醛類的閥值即可(kě)感受到臭味的最低濃度為(wèi)1.5 mg/L這一極其低的濃度,因此,隻要把微量的醛分(fēn)解掉了就不會有煙臭味了。由于要分(fēn)解的分(fēn)子數目很(hěn)少,光觸媒分(fēn)解醛時所必需的光子數也少,不用(yòng)強光源汞燈而用(yòng)太陽光即可(kě)充分(fēn)處理(lǐ)完畢。日光燈的紫外線(xiàn)強度約為(wèi)太陽光的千分(fēn)之一、糞尿臭的糞臭素的閥值約為(wèi)醛的千分(fēn)之一、因此用(yòng)日光燈光源即可(kě)處理(lǐ)糞尿臭。
另一方面,現代的住宅密閉性能(néng)很(hěn)好,這樣可(kě)以節約能(néng)源以提高冷暖空調的效率。過去的日式住宅即使關閉門窗室内的空氣也可(kě)自然地1小(xiǎo)時置換3到4次、而現代混凝土構築的屋裏的空氣1小(xiǎo)時才置換0.5次,換氣功能(néng)變弱了。這導緻黴菌雜菌的大量繁殖、建築材料釋放出的各種有害化學(xué)物(wù)質(zhì)也容易污染室内空氣。
現在,應用(yòng)光觸媒的空氣淨化器已經開發成功,并且已作(zuò)為(wèi)住宅中的标準設備。最近,汽車(chē)用(yòng)的空氣淨化器及空調也已經開發出來,并作(zuò)為(wèi)車(chē)内标準裝(zhuāng)備。家用(yòng)空氣淨化器目前已賣了100萬台以上,是光觸媒制品中銷售額最大的一部分(fēn)。而且,覆蓋有光觸媒的照明器具、燈罩、人工觀賞植物(wù)、人造花(huā)、拉窗紙等已經開始銷售,光觸媒壁紙、窗簾、百葉窗、拉門等也已開發成功。覆蓋有光觸媒的照明器具、燈罩在燈光的照射下,高效率地引起光觸媒反應。覆蓋有光觸媒的人工觀賞植物(wù)、人造花(huā)、隔門紙、牆紙、窗簾、百葉窗等,僅通過利用(yòng)燈光,或者從窗外進入的陽光,無需使用(yòng)其他(tā)能(néng)源,就可(kě)以使室内環境得到淨化。為(wèi)了實現這一目标,努力使光觸媒與有害化學(xué)物(wù)質(zhì)充分(fēn)高效接觸,變得非常重要。
最近,在日本惡臭與噪音并列為(wèi)人們難以容忍的環境公害問題。因此光觸媒的除臭功能(néng)具有具有很(hěn)大的應用(yòng)前景。像散發臭味的酒店(diàn)廚房這種需要大量處理(lǐ)的場合,如果使用(yòng)表面積大的光觸媒,将使除臭效果更好。針對這種需求,目前,利用(yòng)多(duō)孔光觸媒的陶瓷過濾器除臭設備已開發成功。
另外,使用(yòng)光觸媒來分(fēn)解和無害化處理(lǐ)環境中毒性最大的有毒物(wù)質(zhì)—二惡英,處理(lǐ)垃圾焚燒場排出的二惡英的分(fēn)解裝(zhuāng)置也已開發出來(圖3)。在廢氣處理(lǐ)裝(zhuāng)置中,二惡英的分(fēn)解裝(zhuāng)置榮獲2001年度日本環境獎。
5.3 自淨化與防霧
用(yòng)光觸媒可(kě)以分(fēn)解污物(wù),據此,可(kě)制備自淨化材料。尤其是對于一點點增加的油污或香煙焦油的效果最大。利用(yòng)這些材料,可(kě)生産出應用(yòng)于建築材料、外牆、窗玻璃等各種各樣的産品,推進自淨化技(jì )術的發展。塗料、薄膜劑、光觸媒片材等已經開始銷售。此外,将光觸媒塗在牙齒表面,遇光照射時,将使附着在牙齒上的污物(wù)分(fēn)解、變白,這項功能(néng)已應用(yòng)于牙科(kē)美容。
一般來說,二氧化钛與水的接觸角為(wèi)零度而具有超親水性、污物(wù)等附着時表面變成疏水性形成水珠而霧化。但如果有光照則發生光觸媒分(fēn)解污物(wù)而使其恢複成原來的超親水性,進而使霧化停止。利用(yòng)該原理(lǐ)開發出不霧化的鏡子、窗玻璃和薄膜劑等。
在美容方面,光觸媒可(kě)應用(yòng)于牙科(kē)美容使牙變白。對于假牙,也已開發出假牙洗淨劑。在假牙中加入含光觸媒的溶液,當陽光等光源照射時,假牙上附着的污物(wù)被分(fēn)解而變得幹淨、同時也可(kě)去除假牙的惡臭。
5.4 大氣淨化
在日本過去20年中,主要由于汽車(chē)尾氣中的氮氧化物(wù)(NOx)、硫氧化物(wù)(SOx)所造成的大氣污染問題一直沒有得到改善,已引起數起公害訴訟而成為(wèi)嚴重的問題。如果應用(yòng)二氧化钛光觸媒,則能(néng)使大氣污染源的一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)等氮氧化物(wù)(NOx)或硫氧化物(wù)(SOx)氧化成硝酸根離子(NO3-)或硫酸根離子(SO42-)。将光觸媒塗刷于建築物(wù)的外牆時,就可(kě)利用(yòng)太陽光将氮氧化物(wù)或硫氧化物(wù)分(fēn)别氧化成硝酸根離子或硫酸根離子,下雨時可(kě)将硝酸根離子或硫酸根離子沖刷下來,就這樣可(kě)持續不斷地進行光觸媒反應,從而除去大氣中的氮氧化物(wù)或硫氧化物(wù)。現已研究表明沖刷硝酸根離子或硫酸根離子雨水的酸性可(kě)以被空氣中浮遊的堿性粉塵所中和。目前,含光觸媒的大氣淨化産品,比如道路建設中的大氣淨化部件、塗料、片材、水泥以及道路路面等已被開發推廣。附着有光觸媒的吸音闆材和高速道路的防音壁等商品也在開發之中。
5.5 水處理(lǐ)
目前,用(yòng)的最多(duō)的水處理(lǐ)方法是采用(yòng)活性污泥等的微生物(wù)處理(lǐ)法,該法對于含氯有機物(wù)的處理(lǐ)還很(hěn)困難,産生的剩餘污泥也成為(wèi)環境問題。至今,剩餘污泥主要采用(yòng)焚燒處理(lǐ)和埋填處理(lǐ),但焚燒處理(lǐ)後的殘灰又成為(wèi)新(xīn)的問題,埋填處理(lǐ)也不能(néng)無限地占用(yòng)土地資源。光觸媒用(yòng)于水處理(lǐ)的研究很(hěn)早就開始并一直在持續。開始的實驗是将光觸媒的粉末分(fēn)散含有害物(wù)的水中用(yòng)光照射來處理(lǐ)水中的有害物(wù),但是,由于這種方法隻能(néng)一次性處理(lǐ)而無法連續處理(lǐ),處理(lǐ)幹淨的水與光觸媒的分(fēn)離也困難而一直得不到實用(yòng)化。随着僅由二氧化钛成膜的光觸媒的開發成功才真正應用(yòng)于水處理(lǐ)。而且,不僅采用(yòng)紫外燈的人工光源,在平闆型太陽能(néng)集熱器中摻入光觸媒顆粒,利用(yòng)太陽光的水處理(lǐ)系統(圖4)也在開發之中。在這一裝(zhuāng)置中,淨化了的水可(kě)簡單地與光觸媒分(fēn)離,同時還能(néng)連續地進行水處理(lǐ)。
目前,與水處理(lǐ)相關的光觸媒産品有玻璃器具、能(néng)抑制藻類和青苔繁殖的水槽、使水不易變質(zhì)從而使花(huā)期延長(cháng)的花(huā)瓶等。此外,利用(yòng)光觸媒的晝夜浴室也已商品化,淨水器、廢水處理(lǐ)裝(zhuāng)置、飲料水的淨化、殺菌裝(zhuāng)置、超純水制造裝(zhuāng)置、染色廢水的脫色系統、簡易淨水器、雨水淨化裝(zhuāng)置、含電(diàn)鍍廢液氰化合物(wù)的分(fēn)解裝(zhuāng)置、被環境激素等所污染江河的淨化系統以及牲畜房的尿處理(lǐ)系統等都在開發進行中。還有将地下水中的有機溶劑蒸發成氣體(tǐ)後進一步用(yòng)光觸媒分(fēn)解的裝(zhuāng)置也已有銷售。
另外目前,如何處理(lǐ)廢棄物(wù)設施的焚燒爐的廢氣中的二惡英已成為(wèi)嚴重的問題,造紙工業廢水中含二惡英或垃圾焚燒場的廢氣洗淨水(清洗水)含二惡英的處理(lǐ)也将是潛在的問題。特别是最近已從一些江河水中檢出嚴重超标的二惡英,為(wèi)此,應用(yòng)光觸媒分(fēn)解二惡英水處理(lǐ)裝(zhuāng)置等也在開發之中。
5.6 保鮮
衆所周知,在保存水果和糧食時,如果其中少量發生變質(zhì),則其他(tā)的部分(fēn)将很(hěn)快變質(zhì)。這是由于已變質(zhì)的部分(fēn)會釋放出能(néng)促進水果和蔬菜等成熟老化的乙炔氣體(tǐ),促進其他(tā)部分(fēn)成熟、老化而加速腐敗。如果使用(yòng)光觸媒,能(néng)将乙炔氣體(tǐ)分(fēn)解為(wèi)二氧化碳和水,使水果和糧食能(néng)長(cháng)時間保存,提高商品的市場價格。在草(cǎo)莓箱子裏放入光觸媒片使草(cǎo)莓保鮮或在食品倉庫等地方使用(yòng)使水果和糧食可(kě)以長(cháng)期保鮮的裝(zhuāng)置也已商品化。使用(yòng)光觸媒不僅能(néng)分(fēn)解乙炔氣體(tǐ),同時還能(néng)防止倉庫内細菌和黴等的繁殖以及除臭等,使産品品質(zhì)穩定的同時還能(néng)舒緩作(zuò)業環境,并使各種農作(zuò)物(wù)的摻混存放成為(wèi)可(kě)能(néng)。同時還可(kě)用(yòng)于種苗、根莖球的保存,防止菠菜、大蒜等的變黃。利用(yòng)光觸媒的這種效果,防止食品腐爛、抑制垃圾的排放,從解決糧食問題和廢棄物(wù)問題的觀點來看也令人注目。而且,對發展中國(guó)家援助物(wù)質(zhì)的運送卡車(chē)、火車(chē)、船和倉庫中也可(kě)以使用(yòng),可(kě)抑制援助物(wù)質(zhì)的腐敗和浪費。
6. 光觸媒性能(néng)評價方法的國(guó)際标準化
綜上所述,可(kě)用(yòng)光觸媒處理(lǐ)的有害物(wù)質(zhì)數不勝數,它可(kě)以安(ān)全廣泛地應用(yòng)在環境保護的各個方面、是21世紀最有希望的技(jì )術之一、目前,各種各樣的産品已在市場上出現。然而,已采用(yòng)光觸媒的相關産品的性能(néng),比如自淨化的效果,在設備剛完畢時可(kě)以容易看到, 但再經過幾個月後,該效果就不明顯了。因此,消費者會擔心購(gòu)買了沒效果的商品,這将有損于光觸媒的相關産品的信譽。目前的現狀是還沒有一個統一的有光觸媒性能(néng)評價的試驗方法,而由生産企業自行制定,從而無法比較光觸媒的性能(néng)、由于沒有質(zhì)量标準,性能(néng)還不确定的一些産品也出現在市場上,這嚴重阻礙了光觸媒市場的健康發展。為(wèi)了防止粗制濫造産品的盛行、提高光觸媒産品的信譽、謀求光觸媒産業的健全發展,2000年1月在日本發起成立了光觸媒産品技(jì )術協會,這是日本最先成立的同時也是最大的光觸媒相關的産學(xué)官聯合的光觸媒産業團體(tǐ)(現有300名會員)。本協會已開展了有關光觸媒産品質(zhì)量标準的策劃、光觸媒性能(néng)評價試驗方法的标準化、光觸媒标志(zhì)(SITPA标志(zhì))的策劃、表示、術語等相關标準的光的策劃等工作(zuò)。進而,為(wèi)了與光觸媒的其他(tā)研究組織和團體(tǐ)共同推進光觸媒性能(néng)評價試驗方法的日本标準(JIS标準)以及國(guó)際标準(ISO标準)制定工作(zuò),在2001年9月30日成立了光觸媒标準化委員會。由于光觸媒具有衆多(duō)的功能(néng)和良好的市場前景及将來發展空間,首先,成立了空氣淨化性能(néng)、水淨化性能(néng)、自淨化性能(néng)和抗菌防黴性能(néng)4個分(fēn)委員會,策劃了相應的光觸媒性能(néng)評價試驗方法,并正向ISO/TC206委員會提交國(guó)際标準(ISO标準)的提案。
随着這些光觸媒性能(néng)評價試驗方法标準的建立,就可(kě)以對光觸媒性能(néng)作(zuò)出公正的評價、高性能(néng)光觸媒的開發及其商品化也将變得更加容易,從而有望為(wèi)光觸媒産品的普及、擴展以及改善地球環境作(zuò)出更大的貢獻。
7. 結束語
光觸媒從小(xiǎo)孩到老人誰都可(kě)以簡單安(ān)全地在有光的地方使用(yòng)。因此,不管是先進國(guó)家還是發展中國(guó)家,在世界的任何地方,都可(kě)以應用(yòng)。特别是隻利用(yòng)豐富的光能(néng)的特點、使這一技(jì )術最适合于能(néng)源貧缺的發展中國(guó)家。正是這個原因,我們可(kě)以充分(fēn)預見這項技(jì )術在世界各國(guó)的普及。目前,光觸媒應用(yòng)技(jì )術的開發正在全力推進中。随着光觸媒技(jì )術在世界各國(guó)的普及,将促進光觸媒新(xīn)用(yòng)途的開發和今後巨大市場的成長(cháng)。随着光觸媒的開發和普及、擴大影響,将促進地球環境的改善。最後,希望中國(guó)的業界同行能(néng)夠支持光觸媒性能(néng)評價實驗方法的國(guó)際标準的建立。