Фотокаталитическая очистка воздуха: разрушаем аллергены и вирусы

Самое главное отличие фотокатализа от других методов очистки заключается в принципе работы: фильтр не накапливает пыль и микробы, а полностью уничтожает их, превращая в безопасные вещества.

Что такое фотокатализ и как он работает

Термин «фотокатализ» происходит от греческих слов «фото» (свет) и «катализ» (разрушение), что буквально означает «разрушение светом». В основе этой высокотехнологичной очистки воздуха лежит способность некоторых материалов, в частности диоксида титана (TiO₂), под воздействием мягкого ультрафиолета ускорять химические реакции и превращать опасные загрязнители в безопасные компоненты.

Диоксид титана используется человечеством уже более 100 лет. Его ценят за стойкость к ультрафиолету и полную нетоксичность. Это известный пигмент, который добавляют в краски, пластик, косметику и даже лекарства. Его безопасность для человека подтверждена десятилетиями использования.

Рассмотрим, как это работает непосредственно в фотокаталитическом фильтре:

• Поверхность фильтра покрыта слоем диоксида титана молекулярной толщины.
• На это покрытие направлены лучи УФ-лампы (или светодиодов) безопасного А-диапазона.
• Диоксид титана, поглощая свет, генерирует мощные окислители (активные радикалы).
• Эти радикалы атакуют любые органические загрязнители, вступающие с ними в контакт, и разрушают их.

Под влиянием УФ-излучения на поверхности диоксида титана образуются активные частицы с мощной окислительной способностью. Эти частицы атакуют любое органическое вещество и инициируют его интенсивный распад. В итоге сложные молекулы загрязнителей (вирусы, бактерии, запахи) превращаются в обычный углекислый газ и воду в микроскопических объемах. Выработка CO₂ настолько мала, что сопоставима с дыханием комнатных растений, а молекулы воды мгновенно испаряются.

Важно отметить, что излучение А-диапазона (мягкий УФ) в фотокаталитических фильтрах выступает лишь источником энергии для реакции, а не убивает бактерии напрямую. Именно поэтому такие системы безопасны для человека и могут работать в постоянном режиме.

От каких загрязнений помогает фотокатализ

Подобные системы крайне эффективны против широкого спектра угроз. Принцип уничтожения един для всех типов загрязнителей: окисление и разложение на CO₂ и H₂O.

• Болезнетворные вирусы и бактерии. В период эпидемий это особенно актуально. Вирусы, попадая в фильтр, разрушаются, что снижает риск распространения инфекции воздушно-капельным путем. В отличие от НЕРА-фильтров, которые просто задерживают бактерии, фотокатализ их убивает, не давая им размножаться внутри прибора.
• Споры плесени. Они являются сильными аллергенами и токсичны для организма. Фотокатализ уничтожает их, не позволяя колонизировать помещение.
• Летучие органические соединения (ЛОС). Формальдегид, фенол, бензол, выделяемые мебелью из ДСП, красками и отделкой, полностью нейтрализуются. Это решает проблему запаха «новой мебели» или «ремонта».
• Неприятные запахи и уличный смог. Запах табака, выхлопные газы, кухонные «ароматы» – все это органические соединения, которые фотокатализ эффективно разлагает.
• Аллергены. Пыльца растений, экскременты пылевых клещей, белки слюны и эпителия животных – все эти микроскопические частицы, вызывающие аллергию, уничтожаются на поверхности катализатора. Это делает воздух безопасным для аллергиков.

История и развитие технологии

Об эффекте фотокатализа было известно еще в 1910-х годах. Однако как способ очистки воздуха его начали серьезно изучать в конце прошлого века, в том числе в Институте катализа им. Г. К. Борескова СО РАН. Именно тогда ученые подтвердили, что метод позволяет уничтожать даже те соединения, от которых трудно избавиться традиционными способами. Сегодня исследования в этой области считаются одними из самых перспективных в химии.

Преимущества разрушения загрязнений перед накоплением

У фотокаталитической технологии есть свои сильные стороны, которые отличают ее от классических методов фильтрации.

• Долговечность каталитического слоя. В отличие от сорбционных (угольных) фильтров, которые насыщаются и требуют регулярной замены, слой диоксида титана не расходуется в процессе работы. Он не накапливает загрязнения, а значит, фотокаталитический блок сохраняет свою эффективность годами. Единственное условие для такого долголетия – защита от крупной пыли с помощью предварительных фильтров (класса G4 или F7), которые и будут основным расходным материалом.
• Отсутствие вторичного загрязнения. Поскольку технология разрушает органику (бактерии, вирусы, споры плесени) до уровня воды и углекислого газа, а не просто задерживает их, внутри фильтра никогда не создается среда для размножения микроорганизмов. Риск обратного попадания накопленных загрязнений в воздух полностью исключен.
• Всеобъемлющая очистка. Фотокатализ эффективен там, где бессильны механические фильтры. Он справляется с ультрамелкими частицами (размером до 0,001 мкм), летучими органическими соединениями (формальдегид, фенол), вирусами и неприятными запахами, которые проходят сквозь HEPA- и угольные преграды.

Однако есть и недостатки.

• Необходимость обслуживания УФ-источника. Со временем УФ-лампа теряет эффективность. Сами лампы требуют замены раз в 1-2 года и специальной утилизации из-за содержания ртути. Решением проблемы являются УФ-светодиоды. Они лишены ртути, служат более 5 лет (до 50 000 часов) и зачастую эффективнее старых ламп.
• Зависимость от времени контакта. Чтобы реакция прошла полностью, загрязнителю нужно некоторое время находиться на свету. Если через фильтр прогонять огромный объем очень грязного воздуха, часть вредных веществ может не успеть разложиться, и в помещение попадут промежуточные продукты окисления.
• Не справляется с неорганическими загрязнителями. Фотокатализ бессилен против пыли, сажи, угарного газа (CO) или аммиака.

Почему важна многоступенчатость: место фотокатализа в системе вентиляции

Главный принцип качественной очистки воздуха – многоступенчатость. Фотокаталитический фильтр не может работать в одиночку. Чтобы избежать попадания промежуточных продуктов окисления и эффективно бороться со всеми типами загрязнений, ему нужны помощники.

Идеальная схема работы фотокаталитического блока выглядит так:

• Грубая очистка (фильтр G4). Задерживает крупную пыль, пух, волосы, чтобы они не забивали последующие ступени.
• Угольный фильтр. Адсорбирует основную массу вредных газов и запахов. Это снижает нагрузку на фотокатализ и гарантирует, что все загрязнители будут разложены полностью, без остатка.
• Фотокаталитический фильтр с УФ-светодиодами. Дожигает те мельчайшие органические соединения и микроорганизмы, которые прошли через уголь.
• HEPA-фильтр (опционально). Задерживает мельчайшие механические частицы и остатки органики для достижения абсолютной чистоты.

Такая связка – стандарт премиальной очистки воздуха.

Пример: система доочистки Minibox.FKO

Наглядным примером реализации данной технологии является система доочистки Minibox.FKO. В отличие от комнатных очистителей, которые гоняют по кругу один и тот же воздух, Minibox.FKO встраивается непосредственно в вентиляционный канал и обрабатывает весь поток свежего воздуха, поступающего с улицы. Используя метод фотокатализа, устройство разлагает токсичные органические соединения (формальдегиды, выхлопные газы) на полностью безвредные углекислый газ и воду, что гарантирует подачу кристально чистого и свежего воздуха в помещение.

Конструктивно прибор выполнен в теплошумоизолированном металлическом корпусе, так что он еще и работает как шумоглушитель в системе вентиляции. Сам он компактный, и его легко смонтировать в любом месте – не только дома, но и, например, в ресторане или бизнес-центре. Обслуживание тоже простое: открыть – заменить фильтры – закрыть.

Внутреннее оснащение включает:

• Пылевой фильтр класса G4 для первичной очистки от крупной пыли.
• Угольно-фотокаталитические фильтры цилиндрической формы с кокосовым углем высшего качества. Здесь реализована та самая важная связка «уголь + катализатор».
• Ультрафиолетовые светодиоды безопасного А-диапазона, не генерирующие озон. Долго служат и позволяют системе функционировать в постоянном режиме без вреда для людей и животных.

Модель совместима с приточными установками серий Minibox.E (650/850/1050) и Minibox.W (650/1050), а для достижения абсолютной чистоты воздуха предусмотрена возможность опциональной установки фильтра тонкой очистки класса HEPA H11.

Система стоит достаточно дорого. Однако ее эксплуатация выгодна: вам не придется часто заменять каталитической слой, а здоровый воздух положительно влияет на качество жизни.

Вывод

Технология фотокатализа – это мощный инструмент для борьбы с невидимыми угрозами, затаившимися в воздухе. Однако максимальную эффективность она показывает только в составе грамотно спроектированной системы вентиляции с многоступенчатой фильтрацией.

Подобрать фотокаталитический фильтр, очиститель или установку с фотокаталитической очисткой воздуха помогут специалисты ИнРед. Чтобы связаться с нами, позвоните по телефону +7(343) 287 98 09, оставьте заявку на сайте или напишите в доступные мессенджеры – будем рады вас проконсультировать!