Эффективность и применение фотокаталитической дезинфекции
Авторы исследования:
Джоан Гамэйдж и Зишенг Чжан
(Департамент химической и биологической инженерии, Университет Оттавы)
Луи Пастер
(Оттава, Онтарио, Канада)
ИСТОРИЯ ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОГО МЕТОДА
Фотокатализ – это изменение скорости или возбуждение химических реакций под действием света в присутствии веществ (фотокатализаторов), которые поглощают кванты света и участвуют в химических превращениях участников реакции, многократно вступая с ними в промежуточные взаимодействия и регенерируя свой химический состав после каждого цикла таких взаимодействий.
Эффект фотокатализа – минерализации газообразных загрязнений на поверхности катализатора под действием мягкого ультрафиолетового излучения – открыт еще в 20-е годы прошлого века.
Работы А. Фуджишима (Akira Fujishim) способствовали проявлению интереса к фотокатализу, которые открыли путь для широкого применения диоксида титана при конверсии солнечной энергии.
С этого момента разработано большое количество разнообразных фотокатализаторов.
ФОТОКАТАЛИЗ
Инактивация бактерий имеет сегодня особое значение, потому что традиционные методы дезинфекции, такие как хлорирование, являются химически агрессивными и имеют множество недостатков.
При очистке воды хлор, используемый для дезинфекции, может вступать в реакцию с органическим материалом с образованием хлорорганических соединений, обладающих высокой канцерогенностью.
Известно, что некоторые патогены, такие как вирусы, некоторые бактерии, такие как Legionella, и простейшие, такие как цисты Cryptosporidium и Giardia lamblia, устойчивы к дезинфекции хлором и другими альтернативными методами

Механизм бактерицидного действия фотокатализа TiO2 заключается в повреждении клеточной мембраны и дальнейшей окислительной атаки внутренних клеточных компонентов, что в конечном итоге приводит к гибели клетки.
Такехиро Мацунага (Takehiro Matsunaga) открыл миру бактерицидные способности TiO2
С тех пор написаны сотни научных работ по теме фотокатализа, которые доказывают, что процесс TiO2 под воздействием УФ-излучения успешно инактивирует многие микроорганизмы, включая такие бактерии, как E.coli, L. acidophilus, Serratia domonas stutzeri, Bacillus pumilus, Streptococcus mutans, дрожжи, такие как S. cerevisiae.
Химически неагрессивен
Нетоксичен
Может быть многократно использован

ГЕТЕРОГЕННЫЙ ФОТОКАТАЛИЗ
с использованием
диоксида TiO2
Эффективный
Безопасный
Экологичный
что имеет большое влияние для контроля уровня загрязнения в помещениях, таких как жилые дома, офисные здания, заводы, самолеты и космические корабли.
ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКАЯ ДЕЗИНФЕКЦИЯ ВОЗДУХА
Стерилизация воздуха в помещениях имеет ключевое значение для предотвращения инфицирования людей.
Биоаэрозоли являются основной причиной загрязнения воздуха в помещениях, и более 60 видов бактерий, вирусов и грибков зарегистрированы как инфекционные возбудители, содержащиеся в воздухе.
Традиционные технологии для очистки воздуха в помещениях, такие как угольные фильтры, HEPA-фильтры, озонирование, ионизация воздуха отлично справляются с очисткой воздуха, однако ни одна из этих технологий не является полностью эффективной против бактерий и вирусов.
К заболеваниям, передаваемым через биоаэрозоли, принято относить – туберкулез, грипп, простуду, эпидемический паротит, корь, краснуха, оспу, аспергиллез, пневмонию, менингит, дифтерию, скарлатину, также новый вирус SARS-Cov-2

СИСТЕМА РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫХ КАНАЛОВ
В новаторской работе Госвами для исследования дезинфекции воздуха в помещении с помощью фотокатализа была разработана
система рециркуляционных каналов
для инактивации биологических примесей в воздухе фотокаталитическим методом.Эксперименты с использованием бактерий рода Serratia Marcescens в воздухе достигли 100%-го разрушения микроорганизмов в рециркуляционной петле за 600 минут, в более поздних экспериментах время было сокращено до менее 3 минут.
ПОЛЕЗНОСТЬ
Фотокаталитический метод помогает в борьбе с кишечной палочкой, плесневыми грибами, птичьим гриппом, вирусом атипичной пневмонии и др.
Фотокаталитическое окисление также может инактивировать инфекционные микроорганизмы, которые могут быть воздушным биотеррористическим оружием, такие как Bacillus anthracis (Anthrax) – сибирская язва.
Фотокаталитические пленки на различных подложках могут использоваться для «самообеззараживания» поверхностей и материалов, используемых для медицинских имплантатов, а также хирургических инструментов и поверхностей в лабораторных и больничных условиях, и оборудования в фармацевтической и пищевой промышленности.
Фотокаталитическая система была исследована и применена Найтом, чтобы уменьшить распространение тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС) – атипичная пневмония (SARS)
Было показано, что вирус птичьего гриппа A/H5N2 инактивируется из газовой фазы с использованием фотокаталитической системы очистки
ЭФФЕКТИВНАЯ СТЕРИЛИЗАЦИЯ ВОЗДУХА ДЛЯ ВАШЕЙ БЕЗОПАСНОСТИ В ЛЮБОМ МЕСТЕ И В ЛЮБОЕ ВРЕМЯ
Компания REMEZair предлагает ОЧИСТИТЕЛИ+ОБЕЗЗАРАЖИВАТЕЛИ воздуха, основанные на фотокаталитическом методе очистки воздуха при воздействии ультрафиолетового излучения.
Приборы являются эффективными, не только для очистки воздуха, но и для его дезинфекции – бактерицидная эффективность 99,9%.