Как фотокаталитический фильтр чистит воздух

Фотокатализ — способ очистки воздуха от вирусов, бактерий, плесени, аллергенов и летучих органических соединений, который используют в бытовых очистителях, кондиционерах и установках приточной вентиляции.

Рассказываем, в чём особенность фотокаталитического фильтра, от каких загрязнений он очищает воздух и достаточно ли его, чтобы избавиться от вирусов и бактерий в квартире.

Содержание

Принцип работы фотокаталитического фильтра

Термин «фотокатализ» состоит из греческих слов «фото» (свет) и «катализ» (разрушение) и буквально означает «разрушение светом».

Фотокатализ позволяет разлагать органические соединения на углекислый газ и воду.

Этот процесс используют в фотокаталитических фильтрах для очистки воздуха. Такие фильтры можно встретить в кондиционерах, воздухоочистителях и приточных установках.

Внутри фотокаталитического фильтра для очистки воздуха протекает процесс окисления, а в качестве фотокатализатора используют диоксид титана (ТiO₂).

Диоксид титана используют уже более 100 лет и ценят за стойкость к УФ-излучению и нетоксичные свойства. TiO₂ — известный пигмент и основа для красок. Вещество полностью безопасно, поэтому его активно применяют для производства многих продуктов, которые мы ежедневно используем: пластмассы, бумаги, косметики, лекарственных препаратов, а также для промышленной очистки воды и воздуха.

Принцип работы фотокаталитического фильтра следующий: поверхность фильтра покрыта слоем диоксида титана молекулярной толщины, на него направлены лучи УФ-лампы, которая находится внутри фильтра.

Оксид титана при поглощении света образует сильные окислители, которые разрушают загрязнители, попадающие на поверхность покрытия. Для реакции достаточно комнатной температуры. В результате вещества на поверхности разлагаются на безвредные компоненты — углекислый газ и воду.

Соединения образуются в настолько незначительных объёмах, что молекулы воды моментально испаряются на поверхности фильтра, а выработка углекислого газа сопоставима с выделением СО₂ комнатными растениями.

В фильтре с катализатором в реакцию вступают либо твёрдые вещества (частицы пыльцы, микроорганизмы), либо газообразные соединения (запахи, ЛОС). Скорость этих реакций зависит от площади поверхности реагирующих веществ: чем она больше, тем быстрее протекает катализ.

Принцип работы фотокаталитического фильтра. 1) УФ-лампа, 2) фотокатализатор, 3) образование окислителей, 4) окислители вступают в реакцию с загрязнителями, 5) загрязнитель разлагается, 6) образуется вода и углекислый газ

Принципиальное отличие фотокаталитического фильтра от других фильтров для очистки воздуха состоит в том, что он не задерживает и не накапливает внутри себя загрязнители, а уничтожает их. Его не нужно менять, как, например, угольный фильтр, который впитывает примеси.

Лампа фильтра имеет А-диапазон свечения, который не генерирует выработку озона и безопасен для человека. Это отличает фотокаталитические фильтры для очистки воздуха от УФ-обеззараживателей, в которых дезинфекция воздуха происходит под действием жёстких лучей.

Излучение А-диапазона в фотокаталитических фильтрах выступает источником энергии для химической реакции, а не уничтожает бактерии.

Длина световых волн. Источник: Яндекс.Картинки

Технология фотокатализа — не новая разработка. Об эффекте фотокатализа писали ещё в 1910-х годах, но как способ очистки воздуха начали тестировать в конце прошлого века в Институте катализа им. Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук. Тогда выяснили, что метод позволяет уничтожать органические и некоторые неорганические соединения, от которых тяжело избавиться в воздухе. При этом технология оказалась безопасной: во время работы фильтра, люди могут находиться в помещении.

На сегодняшний день разрабатываются всё новые продукты, в основе которых лежит процесс фотокатализа. Например, созданы фотоактивные антибактериальные покрытия для внутренней отделки помещений, которые при помощи фотокатализа помогут избавиться от необходимости санитарной обработки стен. Также, как отметили на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии, исследования этого процесса входят в число самых перспективных в области химии.

От каких загрязнений фотокаталитический фильтр очищает воздух?

Фотокаталитический фильтр справляется с летучими органическими соединениями (ЛОС), вирусами, аллергенами, спорами грибов и микроорганизмами. Принцип уничтожения разных загрязнителей одинаков: вещества окисляются и разлагаются на углекислый газ и воду.

Бактерии и плесень

Фотокаталитический фильтр эффективен в борьбе с бактериями и спорами плесени, которые находятся в воздухе.

Бактерии опасны тем, что остаются живыми вне клеток чужого организма, самостоятельно обеспечивают своё существование и, даже умирая, продолжают выделять эндотоксины, которые также попадают в воздух.

Споры плесени оказывают токсичное и аллергенное действие на организм. Они негативно воздействуют на пищеварительную, дыхательную и зрительную системы и могут спровоцировать множество заболеваний.

Плесень на окне

Для борьбы с плесенью и бактериями используют также НЕРА-фильтры. Но при ошибках в эксплуатации и несвоевременной замене фильтра, загрязнители в нём накапливаются и могут попадать обратно в помещение.

В отличие от НЕРА-фильтра, фотокаталитический фильтр не задерживает бактерии и споры, а уничтожает их, поэтому загрязнители не могут снова оказаться в воздухе.

Вирусы

Также фотокаталитические фильтры разлагают болезнетворные вирусы, поэтому их используют в медицинских учреждениях. Технологию фотокатализа отмечали на форумах и конференциях в области здравоохранения и науки, среди которых Форум имени Роберта Коха и Ильи Мечникова.

Очистители с фотокаталитическими фильтрами будут полезны в квартире в период сезонных заболеваний и эпидемий. В холодное время года сильнее распространены респираторные заболевания, которые передаются преимущественно воздушно-капельным путём: множество микробов попадает в воздух с капельками слизи при кашле, разговоре, чихании.

В отличие от бактерий, вирусы используют чужие клетки, поэтому погибают в воздухе вне организма человека или животного. Однако маленькие аэрозольные частицы вируса могут рассеиваться на большие расстояния и долго задерживаться во взвешенном состоянии. Но использование фотокаталитического фильтра снижает распространение вируса по воздуху: микробы будут разлагаться при попадании внутрь устройства.

Вирус гриппа типа А. Источник: Яндекс.Картинки

Запахи и ЛОС

Фотокаталитические фильтры очищают воздух от летучих органических соединений (ЛОС), часть которых является причиной неприятных запахов. Например, запах табачного дыма или «ремонта» — это следствие повышенной концентрации ЛОС в помещении.

К ЛОС относятся формальдегид, бензол, фенолы, стиролы и другие соединения.

Источниками ЛОС внутри дома являются синтетические и строительные материалы, мебель, бытовая химия, мусор, косметика, животные и результаты жизнедеятельности самого человека. Они появляются во время приготовления еды, активной физической деятельности, в процессе разложения органических отходов, использования офисной техники и курения.

На улице ЛОС выделяют транспорт, мусоросжигающие заводы, свалки, очистные сооружения, сельскохозяйственные поля и промышленные предприятия, которые могут создавать выбросы.

Смог в Москве

Аллергены

Очищение воздуха с помощью фотокатализа поможет людям, страдающим от аллергии. Фильтр уничтожает аллергены растительного и животного происхождения, которые легко распространяются воздушным путём.

Основными источниками, вызывающими аллергические реакции, являются пыльца различных растений, экскременты и хитиновая оболочка пылевых клещей, а также белки, которые вырабатывают железы животных.

Пыльца преодолевает большие расстояния, задерживается в воздухе и попадает в квартиру в том числе в результате проветривания. Экскременты клещей могут находиться в воздухе до 20 минут, а пыль от кошки или собаки содержит от 10 до 20 разных аллергенов.

Поэтому для борьбы с причинами аллергии помимо влажной уборки нужна качественная очистка воздуха. Эффективнее всего с опасными аллергенами справится фотокаталитический фильтр, который помогает уничтожать вредные вещества и не допускать их обратного попадания в воздух.

Пылевой клещ под микроскопом

Преимущества и недостатки фотокаталитического фильтра

Преимущества фотокаталитического фильтра

У фотокаталитического фильтра есть преимущества, которыми не обладает ни один другой фильтр для очистки воздуха:

Недостатки фотокаталитического фильтра

Фотокаталитический фильтр эффективен в борьбе с летучими органическими веществами, плесенью, вирусами и бактериями, но в его работе есть несколько нюансов, которые нужно учесть перед выбором устройства с этой ступенью очистки.

Как повысить эффективность работы фотокаталитического фильтра

Фотокаталитический фильтр справляется с мелкими частицами, которые могут пропускать другие фильтры. Однако химическая реакция бессильна против неорганических токсичных газов: угарного газа, аммиака, сероводорода, свинца, оксидов азота, ртути, углекислого газа. Также фотокатализ не справляется с крупной пылью и загрязнениями.

Поэтому главный принцип качественной фильтрации — многоступенчатость. Для эффективной очистки воздуха оборудование должно быть оснащено и другими фильтрами: грубой и сверхтонкой очистки. Так, фильтр грубой очистки или префильтр задержит крупную пыль, шерсть и другие мелкие частицы, заметные глазу. А HEPA-фильтр задержит мелкую пыль, пыльцу растений, споры плесени, перхоть животных, а также вредные частицы РМ2.5 и PM10 — мельчайшие частицы пыли. Больше о функциях разных фильтров для вентиляции вы можете узнать из нашей статьи «Классификация воздушных фильтров для вентиляционных устройств: фильтры класса G, фильтры класса F, HEPA, ULPA».

Достаточно ли фотокаталитического фильтра для борьбы с вирусами?

Мы упомянули, что фотокаталитический фильтр помогает уничтожать вирусы. Давайте разберёмся, достаточно ли одного фотокатализа, чтобы полностью избавиться от вируса в воздухе квартиры.

Когда мы говорим о вирусе дома, то подразумеваем респираторные заболевания, которые передаются в основном воздушно-капельным путём.

Большинство вирусов живёт внутри клетки и имеет слабую защитную оболочку, поэтому в окружающей среде быстро погибает. Осевший на поверхностях вирус легко уничтожить простыми антисептиками: спиртом, хлоргексидином и другими веществами.

Выживание вируса в воздухе напрямую зависит от движения воздушных потоков: грипп погибает в подвижном воздухе, но сохраняет активность при отсутствии вентиляции или её плохой работе. В результате обзора научных работ периода с 1960 по 2005 год, исследователи установили сильную связь между недостаточным притоком воздуха и распространением инфекционных заболеваний, среди которых туберкулёз, корь, ОРВИ, грипп, ветряная оспа.

Находясь в помещении, больной постоянно выделяет аэрозольные частицы вируса. При чихании в воздух попадает около 20 000 капель, самые мелкие из которых находятся в воздухе часами. Если не проветривать, концентрация частиц постоянно растёт, а вместе с ней у других жильцов увеличивается вероятность заразиться.

Также растёт уровень углекислого газа, от которого не поможет избавиться ни один очиститель. Он негативно влияет на организм человека: превышение углекислого газа в воздухе вызывает сонливость, головные боли, вялость и в целом ухудшает состояние больного. Подробнее о СО₂ читайте в нашей статье «Углекислый газ и его воздействие на организм человека».

Поэтому для борьбы с вирусами очень важно, чтобы воздух в квартире был подвижным и свежим. Для этого нужно обеспечивать приток, который равен как минимум 30м3/час на одного человека. Но проветривание через окно вызывает дискомфорт. Микропроветривание не даёт нужного притока воздуха, а широко открыть окно нельзя: грипп и ОРВИ носят сезонный характер, и морозный воздух или сквозняк могут ухудшить состояние больного.

Поэтому для проветривания и очистки воздуха используют системы приточной вентиляции, одной из таких систем является бризер.

Устройство принудительно подаёт в помещение воздух с улицы и с помощью многоступенчатой системы фильтрации очищает его от запахов, пыли, пыльцы и других загрязнений. Также использование бризера позволяет контролировать температуру, скорость и объём приточного воздуха и благодаря этому избавиться от сквозняков.

Бризер с фотокаталитическим фильтром

Сейчас на рынке представлены модели бризеров с функцией рециркуляции, поэтому они могут работать не только на подачу свежего воздуха в квартиру, но и выполнять функцию воздухоочистителя.

Среди бризеров с режимом рециркуляции есть многофункциональная система вентиляции AIRNANNY A7 Forever, в комплектацию которой включён фотокаталитический фильтр.

Устройство бризера AIRNANNY A7 Forever

В устройстве предусмотрены 3 ступени фильтрации.

Так выглядит фотокаталитический фильтр в бризере

Благодаря такой многоступенчатой системе фильтрации, с помощью AIRNANNY A7 Forever можно очищать воздух от всех видов загрязнений, в том числе от вирусов.

Также в бризере AIRNANNY A7 Forever есть режим одновременной рециркуляции и притока, поэтому устройство позволяет проветривать и одновременно очищать воздух, который уже находится в помещении.

Выводы

Комментарии