CZ17548U1

CZ17548U1 - Aktivní složka katalýzy fotodegradace vybraných polutantů v ovzduší

Info

Publication number: CZ17548U1
Application number: CZ200617487U
Authority: CZ
Inventors: Ratajský@Petr
Original assignee: Rokospol, A. S.
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-05-31

Description

Aktivní složka katalýzy fotodegradaee vybraných polutantů v ovzduší

Oblast techniky

Tech nické řešení se týká aktivní složky katalýzy' fotodegradaee vybraných polutantů v ovzduší a nátěrové a/nebo stavební hmoty tuto aktivní složku obsahující.

Dosavadní stav techniky

Hlavním účelem většiny známých povrchových úprav staveb, resp. nátěrových a stavebních hmot k jejich provádění, je ochrana staveb před nežádoucími vlivy vnějšího prostředí při současném zvýšení estetické úrovně staveb. Tradiční technologie povrchových úprav, založené na využití minerálních omítek a fasádních nátěrů vytvářejí značně pórovitý povrch, v němž se snadno za10 chytává prach, organické nečistoty, zárodky hub i různé mikroby.

Těžiště těchto „tradičních“ úprav je, jak již bylo naznačeno, především v pasivní ochraně povrchu staveb. Doposud není známo žádné řešení, které by svým aktivním působením mělo pozitivní vliv na redukci polutantů - znečišťujících látek ovzduší, především pak emisních plynů, jako jsou oxid siřičitý, oxid sírový, oxid uhličitý, oxid uhelnatý a oxidy dusíku.

i > Podstata technického řešení

K řešení tohoto problému do značné míry přispívá aktivní složka katalýzy fotodegradaee vybraných polutantů v ovzduší, resp. nátěrová a/nebo stavební hmota, tuto složku obsahující, podle předloženého technického řešení.

Podstata řešení spočívá v tom, že aktivní složka je tvořena alespoň jednou látkou ze skupiny oxidů a solí kovů v nanokrystalické formě s fotokatalytickou aktivitou zejména ve viditelné části spektra slunečního světla.

Takto definovanou látkou - aktivní složkou katalýzy fotodegradaee vybraných polutantů v ovzduší - může být s výhodou nanokrystalieký oxid titaničitý, především v následujících modifikacích:

- práškový, viditelným světlem fotoaktivní oxid titaničitý, dopovaný oxidy přechodných kovů.

zejména Fe, Co, Ni, Mn, Cr, V, Ta, Nb, W a/nebo oxidy lanthanoidů, zejména La, Ce, Nd, Y. Sm, Eu, Dy, který je výsledným produktem homogenní hydrolýzy chloridů titanu s močovinou; převážně v podobě sférických částic oxidu titaničitého s mřížkovými poruchami vyvolanými dopanty (atom Ti je v mřížce zastoupen atomem dopantu);

so - práškové, viditelným světlem fotoaktivní směsné oxidy typu TiCYxMeO na bázi oxidu titaničitého, dopovaného oxidy přechodných kovů (MeO), kde kovem (Me) je zejména Fe, Co, Ni. Mn, Cr. V, Ta, Nb. W a/nebo oxidy lanthanoidů, zejména La, Ce, Nd, Y, Sm, Eu, Dy. které jsou tvořeny výslednými produkty homogenní hydrolýzy chloridů titanu s močovinou;

- práškový, viditelným světlem fotoaktivní produkt homogenní hydrolýzy TiCL nebo TiCL s močovinou ve vodném prostředí;

- fotoaktivní oxid titaničitý v podobě transparentních částic, který je výsledným produktem hydrolýzy TiCL nebo TiCL v prostředí polárních polymerů, jako je hydroxyethylmetakry lát.

Aktivní složkou katalýzy fotodegradaee vybraných polutantů v ovzduší může být ale i jiná látka než oxid titaničitý. Fotokatalytieké účinky má např, také prášková, viditelným světlem fotoaktiv40 ní sloučenina na bázi bismutu, zejména CaBi^CL, která je výsledným produktem homogenní hydrolýzy' rozpustných solí močovinou.

Přínosem předloženého technického řešení je hlavně možnost vytváření zvláště porézních povrchových úprav staveb (omítky, fasádní nátěry, interiérové nátěry) nebo technických zařízení založených na využití katalyzátoru fotodegradaee (KFD). Taková povrchová úprava obsahující

- 1 KFD aditiva, jednak zlepšuje estetické i technické vlastnosti stavby nebo zařízení a současně na povrchu staveb přispívá ke zlepšování vnitřní (a vnější) atmosféry katalytickým odbouráváním některých druhů emisních plynů. Praktický přínos nových hmot je dán udržením dlouhodobé čistoty povrchu, zachováním pórovitosti a prodyšnosti povrchu stavby a také skutečností, že při udržení dlouhodobé životnosti povrchu mohou KFD částice na povrchu staveb působit na degradaci polutantů v okolní atmosféře. V interiéru se pak nabízí možnost degradovat anorganické i organické nečistoty v ovzduší a udržovat tak z ekologického hlediska čisté vnitřní prostředí. Nátěrovou hmotu podle technického řešení je možno aplikovat např na vnitřní povrchy klimatizačních rozvodů a využít tak velkou plochu technických zařízení k odstranění polutantů - emisí, ío Tento účinek se muže projevit i při aplikaci na venkovních površích staveb, protože nejvíce emisí vzniká hlavně v hustě zastavěných a zároveň hustě obydlených aglomeracích, kde i ploch vhodných k ošetření těmito látkami je zároveň nejvíce. Výhodou při tom je, ze fotodegradace může probíhat i na plochách odvrácených od slunce - vlivem rozptýleného světla, i když pravděpodobně s nižší účinností. Výměna znečistěného vzduchu může být zabezpečena prouděním ohřátého vzduchu kolem stěn na sluneční straně staveb a zároveň působením větrných proudů. Na odsluněné straně přichází v úvahu pouze druhý způsob. Současně je důležitý i způsob aplikace hmoty podle technického řešení tak, aby se deklarované pozitivní vlastnosti mohly projevit v maximální míře. Mimořádně důležitá je především otevřená povrchová struktura, kdy je zabezpečená dostatečná di fuse vzduchu do struktury fotokalyticky aktivní hmoty.

2o Příklady technického řešení

Příklad 1

Silikátový fasádní nebo interiérový nátěr s obsahem nanokrystalického oxidu titaničitého:

ve 200 až 240 hmotn. dílech vody se za přídavku 1 až 2 hmotn. dílů dispergačního činidla disperguje Ó0 až S0 hmotn. dnů běžného bílého pigmentu (oxidu žinečnatého, oxidu titaničitého, apod.) a 300 hmotn. dílů minerálního plniva určené jemnosti. Do vzniklé homogenní směsi se pak přidá I až 50 hmotn. dílů práškového nanokrystalického oxidu titaničitého, fotoaktivního v oblasti viditelného světla (provedení KFD), Po krátké dispergaci se směs doplní 250 až 300 hmotn. díly 28 až 30% roztoku draselného vodního skla. Vzniklá barva se může doplnit záhustkou, odpěňovačetn, rozlivovým činidlem apod., popř. i polymerní disperzí v množství do 4 % na so sušinu.

i asádní nátěr aplikovaný štětcem, válečkem nebo stříkáním po dokonalém usušení a vyzrání přítomného vodního skla - jeho neutralizaci vzdušným oxidem uhličitým vytvoří dobře prodyšnou, povětrnosti dlouho odolnou povrchovou vrstvu s dlouhodobým fotokatalytickým účinkem redukujícím obsah emisních plynů z okolního vzduchu.

Příklad 2

Polymerní nátěr s obsahem nanokrystalického oxidu titaničitého pro KDF úpravu střech, mostů a pozemních staveb:

do transparentní baze pro vrchní disperzní povrchovou úpravu střešních betonových tašek se zamíchá 0,1 až 5,0 % hmotn. suchého prášku nanokrystalického oxidu titaničitého, fotoaktivního

4« v oblasti viditelného světla (KFD). Touto směsí se provede konečná úprava (prestřik) v tloušťce suchého filmu mezi 5 až 30 pm, v závislosti na hladkosti povrchu tašek.

Vytvořená vrstvička je dostatečně kompaktní, aby zajistila odolnost proti vodě a současně ne příliš tlustá, aby v průběhu sušení vytvořila film částečně propustný pro plyny a vodní páru. Ostatní fyzikálně - mechanické parametry po vrchové úpravy (přilnavost k podkladu, barevny odstín, stálost odstínu apod.) zůstávají nezměněné.

S výhodou se mohou použít polymerní nátěry' na bázi hydroxylovaných derivátů kyseliny polyakrylové jako pojivá pro přípravu uvedené transparentní báze. Lze je dobře kombinovat s fotos

CZ 17548 Ul aktivním nanokrystalickým oxidem titaničityrn, čímž se zajistí vysoká permeabilita pro plyny a současné vysoká hydrofilita potřebná pro možnost vytvoření tzv. „samočisticí schopnosti.

Příklad 3

Omítky s obsahem nanokrystaliekého oxidu titaničitého jsou analogií fasádních nebo interiéro5 vých nátěrů v příkladu 1.

Příklad 4

Fasádní desky, keramika, sklo i další stavební prvky mohou být opatřeny povrchovými vrstvami (úpravami) s obsahem fotoaktivního nanokrystaliekého oxidu titaničitého, nanášenými buď plasmou nebo ve formě roztoků či disperzí.

io Příklad 5

Analogicky k aplikacím fotoakivního nanokrystaliekého oxidu titaničitého v příkladech 1 až 4 je možno použít i práškovou, viditelným světlem fotoaktivní sloučeninu na bázi bismutu - konkrétně CaBiaO), která je výsledným produktem homogenní hydrolýzy rozpustných solí s močovinou.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

15 1. Aktivní složka katalýzy fotodegradace vybraných polutantů v ovzduší, vyznačující se t í m , že je tvořena alespoň jednou látkou ze skupiny oxidů a solí kovů v nanokrystalické formě s fotokatalytickou aktivitou zejména ve viditelné části spektra slunečního světla.
2. Aktivní složka podle nároku 1, vyznačující se tím. že látkou ze skupiny oxidů a solí kovů je oxid titaničitý dopovaný oxidy přechodných kovů, zejména Fe, Co, Ni, Mn, Cr, V,

2() Ta, Nb, W a/nebo oxidy lanthanoidů, zejména La, Ce, Nd, Y, Sm, Eu, Dy, který je v podobě převážně sférických částic s mřížkovými poruchami vyvolanými dopanty a je fotoaktivní viditelným světlem.
3. Aktivní složka podle nároku 1, vyznačující se tím, že fotoaktivní látkou ze skupiny oxidů a solí kovů jsou směsné oxidy typu TiO₂xMeO na bázi oxidu titaničitého dopova25 ného oxidy přechodných kovů MeO. kde kovem Me je zejména Fe, Co, Ni, Mn, Cr, V, Ta, Nb, W a/nebo oxidy lanthanoidů, zejména La, Ce, Nd, Y, Sm, Eu, Dy.
4. Aktivní složka podle nároku 1, vyznačující se tím, že fotoaktivní látku ze skupiny oxidů a solí kovů tvoří výsledný produkt homogenní hydrolýzy TiCU nebo TiCl·, s močovinou ve vodném prostředí.

30
5. Aktivní složka podle nároku 1, vyznačující se tím, že fotoaktivní látkou ze skupiny oxidů a solí kovů je oxid titaničitý v podobě transparentních částic, který je produktem hydrolýzy TiCU nebo TiClj v prostředí polárních polymerů, jako je hydroxyethylmetakrylát
6. Aktivní složka podle nároku 1, v y z n a č uj í c í se t í m , Že látkou ze skupiny oxidů a solí kovů je fotoaktivní sloučenina na bázi bismutu, zejména CaBhO₄, která je produktem homo55 genní hydrolýzy rozpustných solí s močovinou.
7. Nátěrová a/nebo stavební hmota, v y z n a č u j í c í se t í m , že obsahuje aktivní složku podle nároku 1.