کاشی های فتوکاتالیستی و کاربرد آنها

در عمل تمیز نمودن نمای ساختمان امری دشوار و زمان بر بوده که مستلزم استفاده از مواد پاک کننده شیمیایی و در نتیجه صرف هزینه گزاف می باشد. اما آیا راهی برای حل این مشکل وجود دارد؟ راه حل این مسئله استفاده از کاشی های فتوکاتالیستی است که دارای خواص ضد باکتریایی و خود تمیز شونده بوده و با بهره گیری از نورخورشید، اکسیژن و رطوبت موجود در هوا آلاینده ها را به مواد کم ضرر تجزیه میکنند که نتیجه نهایی نمایی تمیز بدون صرف هزینه گزاف و سازگار با محیط زیست می باشد.

کاشی فتوکاتالیستی چیست؟

فتوکاتالیست متشکل از یک فلز نیمه رسانا می باشد که رادیکال های آزاد باردار از آب و اکسیژن در حضور اشعه ماورابنفش خورشید تولید می کند. این رادیکال های آزاد و باردار از نظر بیولوژیکی و شیمیایی بسیار واکنش پذیر هستند. در بین فتوکاتالیست های موجود تیتانیوم دی اکسید به علت کارآمدی اش بسیار مورد استفاده است. تیتانیوم دی اکسید به سه شکل آناتاز، روتیل و بروکیت وجود دارد که در این بین آناتاز کارآیی بیشتری به هنگام تابش اشعه فرابنفش از خود نشان می دهد.

از زمان کشف و توسعه مشخصات فتوکاتالیستی در دهه 70 میلادی، تیتانیوم دی اکسید به علت تحقیقات فراوانی که بر روی آن صورت گرفته به درک بهتر از خواص فتوکاتالیستی منجر شده است. کاشی های سرامیکی با پوشش نازکی از تیتانیوم دی اکسید بر روی سطحشان به علت خواص منحصر به فردشان امروزه در صنعت ساخت و ساز بسیار مورد توجه هستند.

مشخصات کاشی های فتوکاتالیستی

تیتانیوم دی اکسید ماده ای بی اثر است که برای انسان سمیت ایجاد نمی کند. فتوکاتالیست های تیتانیوم دی اکسید به هنگام قرار گرفتن در معرض اشعه فرابنفش با طول موج کمتر از 385 نانومتر، قدرت اکسیداسیون بالایی ایجاد می کند. با رادیکال های هیدروکسیل و یون های سوپر اکسید، فتوکاتالیست های تابش یافته تیتانیوم دی اکسید قادر هستند ترکیبات آلی را طی یکسری واکنش های اکسیداسیون به کربن دی اکسید تجزیه کنند. علاوه بر این تیتانیوم دی اکسید با میزان تماس زاویه آب با سطح اندود شده با تیتانیوم دی اکسید و آب، میزان آب دوستی سطح را افزایش می دهد. همچینین تیتانیوم دی اکسید به طرز چشمگیری انواع میکروارگانیسم ها از جمله باکتری ها، ویروس ها، قارچ ها و جلبک ها را از بین می برد. رادیکال های آزادی که حین عمل فتوکالیست شکل می گیرند، با متلاشی نمودم دیواره سلولی، میکروارگانیسم ها را نابود نموده و خواص آب دوستی نیز به زدودن زباله های بیولوژیکی از سطح کمک شایانی می کنند. 

رادیکال های آزاد همچنیناز طریق شکستن پیوندهای مولکولی در ترکیبات آلی فرار، باعث از بین بردن این ترکیبات می شوند. بعضی از ترکیبات مولد بو در محیط زیست شامل فرمالدهید، گازوئیل و بسیاری دیگر از هیدروکربن ها هستند که فتوکاتالیست عامل تولید کننده بوی نامطبوع را در این ترکیبات را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. از جمله مزایای دیگر فعالیت فتوکاتالیستی تیتانیوم دی اکسید میتوان به کاهش آلاینده های زیان بار اکسیدهای نیتروژن اشاره نمود (NOx) اکسیدهای نیتروژن اثرات نامطلوبی زیادی بر سلامت انسان و محیط زیست گذاشته و به همراه کسیدهای گوگرد (Sox) منجر به بروز پدیده "باران اسیدی"  می شوند.

کاربردهای کاشی های فتوکاتالیستیک

قابلیت خود تمیز شوندگی کاشی های فتوکاتالیستی باعث افزایش گستره کاربرد آنها در انواع مکان ها از جمله بیمارستان ها، آشپزخانه ها، ساختمان های شهری و ... شده است. علاوه بر مزایای ذکر شده، استفاده از کاشی فتو کاتالیستی منجر به کاهش عامل شیمیایی در مواد، بهبود کیفیت هوا و کاهش آلاینده های ارگانیک و غیر ارگانیک می گردد. لازم به ذکر است که آلاینده ها به سرعت از یک محیط به محیط دیگر جابجا نمی شوند، بلکه زدوده شدنشان از محیط مستلزم صرف زمان کافی می باشد.

محدودیت های کاشی های فتوکاتالیستی

کارآمدی کاشی های فتوکاتالیستی تیتانیوم دی اکسید به میزان یکپارچگی لایه پوشانده شده با تیتانیوم دی اکسید وابسته است، هرچه فاصله بین کاشی و اندود فتوکاتالیستی کمتر باشد، راندمان کار بیشتر است. فتوکاتالیست تیتانیوم دی اکسید قادر به کار در طیف گسترده ای از دما ها می باشد، اما در دماهای کمتر از 50 درجه فارنهایت کارآیی آن کاهش می یابد. رطوبت پایین فاکتور دیگریست که بر وری فتوکاتالیست ها اثر می گذارد، تا آنجا که فعالیت های فتوکاتالیستی در محیط های سرد و خشک به میزان قابل توجهی تقلیل می یابد.

هرچند تیتانیوم دی اکسید خود تخریب شونده نیست، اما وجود روغن، نمک و آلودگی بر سطح کاشی باعث کاهش میزان فعالیت فتوکاتالیست ها خواهد شد.

در این گونه موارد با پاک نمودن سطح از عوامل آلودگی می توان مجدد فعالیت فتوکاتالیست را بهبود بخشید.