装修污染、雾霾来袭,中科院吴良专让涂料自净空气

原标题:装修污染、雾霾来袭,中科院吴良专让涂料自净空气

雾霾年年爆表,除了佩戴口罩、购买空气净化器之外,是否还有更高科技、低成本的办法?

室内甲醛、苯超标,校内毒跑道事件频发,怎样从生产源头排除危害源,保障人体健康?

在生活环境、空气、土壤、水日益被污染的今天,有没有一种绿色生态环保措施,为人类的生存开辟出一方净土?中科院副研究员吴良专用绿色光催化材料为您解答。

吴良专博士是中科院理化技术研究所副研究员,光催化专委会委员;研究领域为光催化环保材料。“对于处于大规模工业化时期的中国,这是一个特殊的市场,一个不愉快的市场,但也是一个前景极大的市场。”吴良专如是评价光催化产业的前景。

光催化,又称光触媒,在光的照射下,光触媒本身不起变化,却可以促进化学反应。光触媒几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质,一来可以加速反应,二来可以运用自然界定律,不造成资源浪费和附加污染的形成。从其被发现之后的三十年,许多媒体甚至提出“光触媒拯救世界危机”。光催化材料真有这么神?其研发和投产难点在哪儿?未来的光催化产业又该走向何方?

当雾霾来敲门

光催化由日本进入中国,是在2002年左右。但凡经历过的人或许都不会忘记2003年的那场肆虐中国的SARS灾难,从2002年11月疫情初现,截止至2003年8月7日,中国内地累计非典病例5327人,死亡349人。正是在这个时候,中国迎来了第一波光催化浪潮。人们希望能够通过光催化产品,分解空气中的病菌,达到抗菌的效果。“但因为SARS太危险了,很多实质性的东西没法展开。”吴良专说。于是第一波光催化的浪潮就这样慢慢平静下去。直到2013年,柴静的《穹顶之下》展示了一个雾霾之下的大国,警醒了公众对于空气净化绿色环保的生活意识,光催化迎来了第二波浪潮。2015年的米兰世博会上的主建筑就完全使用光催化抗霾材料。

在吴良专看来,与传统建材结合,提出综合解决方案十分必要。例如绿色建筑的外墙抗霾,就可以通过和传统建材业融合完成。此外,中国正在进行大规模工业化时期,环境污染不可避免,因此光催化给传统建材、人体相关行业或产品附加抗菌和室内净化等功能是中国特殊的市场。

2015年,一家多年来致力于进行光触媒研发、生产、销售和施工的高科技环保技术企业找到了吴良专团队与之合作,希望推出家庭室内空气净化综合解决方案。他们合作推出了“环保健康家”组合,由家用空净系列、家用水净系列、家用食净系列、家用喷净系列四大健康成员组成。家用空净系列包括家用智能光催化空气净化器、家用新风机、多功能除螨机、智能车载空气净化器;家用水净系列包括高效净水器和软水机;家用食净系列有离子净化净康机;家用喷净系列有除醛类、抗菌类和祛味类。该方案具体包括地板、皮革、墙、窗帘等不同涂料的设计,以及不同场景下光催化空气净化的解决方案,从源头解决室内空气污染问题。

如今,这个项目已经在全国拥有130个加盟商,覆盖中国大部分区域。

解决行业难题,首创国内亲水型纳米自洁涂料

吴良专把他的光催化材料产业化之路分为三个阶段,一是进入绿色建材行业,二是做特殊氧化,强调分布式的概念,解决分散的污染源,三是针对家庭室内空气净化做解决方案。这三个阶段各有挑战,各有各的技术难题。

进行光催化研究多年,吴良专认为,光催化应用的最大难点不在光催化材料本身,而在于涂料工艺。“涂料行业,三分材料,七分工艺。”吴良专如此概括涂料行业的难题,“涂料工艺的难点在于光催化过程是没有选择性的,很多实际应用的场合最终面对的都是有机物机体表面覆盖,这里就需要解决机体表面腐蚀的问题。”

第一代光催化材料最早使用的是二氧化钛粉,将钛白粉放到水中分散,通过喷雾式的方式再喷一遍。但这种方法的问题在于,喷完了之后,就直接沉淀在下面,没有任何效果。第二代光催化材料考虑到了附着问题,通过前后的打底,防止沉淀,也就是打底之后喷一层无机基材,然后再喷一层保护剂。但这一喷涂工艺需要专业设备,但该设备不是必需品,只是锦上添花,因此市场很难打开。于是,光催化的第三代产品的解决方案就是针对涂料进行升级。

福建某纳米科技有限公司就是这一技术产业化的最好例子,2007年该公司和吴良专团队进行合作,成为了国内首家直接合成出中性、水基、常温和高温下均具有优异光催化活性的纳米光催化剂水性溶胶企业,建设年产千吨级的纳米TiO₂溶胶工业化合成身产线,规模、工艺、产品达到世界领先的日本同类产品水平。

如今,由该公司生产的光催化自清洁、空气净化、抗菌三大系列产品已销售至国内20多个省级行政单位,包括香港和台湾。在海外市场中,拥有包括著名的美、日、欧跨国公司在内的上百家客户,累计近5000万㎡的制品及工程应用。2015年,自清洁及NOx去除性能通过日本神奈川科学技术研究院JIS法定检测,并取得日本光触媒工业会PIAJ产品认证。2016年,该公司的产品批量出口日本。

不仅如此,吴良专和他的团队还和吉林一家科技公司进行技术合作,开展对亲水型纯无机纳米自洁、除菌透明涂料的研发与制备。项目的成功研发,替代了原有国内多年以二氧化钛为基体的光触媒系列自洁及无机与有机材料共混制的高温固化亲水纳米涂料,使亲水型纳米自洁涂料无需光照即可表现出产品亲水性能,常温固化成为可能。

该产品研发属纯无机无害产品,性能稳定,耐老化,表面附着力强,使用周期长延长了五年以上。该产品可使用水进行表面污渍处理,该系列产品的成功研发,标志着国产亲水型无光触媒纳米自洁涂料成为可能,填补了国内技术空白。

特殊氧化,解决甲醛、废水废气等分布式污染

除此之外,吴良专和团队还在做的一件事是做特殊的氧化,解决点源状、分散式的污染问题,例如室内的甲醛、冰箱的恶臭、加油站排放口的污染等等,而这些分布式污染无法采取大规模集中处理的方式予以消除,并且排污的成本很高,而诸如冰箱、加油站这样的环境,传统的热催化氧化方法并不适用。光催化这种常温的氧化催化剂成为了最佳选择。

他们与广东某企业合作,帮他们解决了废水废气处理问题和高楼水塔、景观水的水垢问题,对这样的生态系统进行水净化和维护,这项目后来还申请了中日的合作。此外,他们还与某知名冰箱品牌合作,开发除味系统,在低温潮湿的环境下进行光催化。如今,该方案已经生成,进入了测试阶段。

请您来做上游供应商:让光催化无处不在

开发新产品、解决分布式污染源、并提供空气净化解决方案,但吴良专的光催化产业化之路并不就此止步,他希望能够解决高分子融合问题,从产业链上游,对光催化母料进行整体供应,从起点处就实现材料本身的光催化功能。吴良专用了一句诗概括这一愿景“凡有井水处,皆能歌柳词”,所有涂料、家具、家居、地板、皮具、汽车内装等,从出厂就带有光催化的功能,“这是一个非常广泛的市场,是一个供应链。”吴良专说。

目前,他们已跳出涂料行业,与天津某公司合作,研发柔性光电功能氧化物薄膜。吴良专和他的团队通过将纳米金属氧化物浆料低温溶液化合成技术与原创的柔性氧化物薄膜化学镀加工工艺相融合,实现柔性透明导电氧化物薄膜、抗菌、紫外防护、隔热、自净化功能薄膜的大面积、柔性化,和低成本化。目前,这一产品已在抗菌防腐食物包装膜及建筑隔热节能膜进行测试。

因此,吴良专说,他希望能够与有行业背景、稳定渠道和一定影响力的企业进行合作,给原有的行业提供附加值。他们的团队将继续研发具有光催化活性的、具有抗菌、自洁功能的母粒,即供应原材料,企业拿到母料之后,只需要成形即可。真正做到“凡有材料处,皆有光催化”。返回搜狐,查看更多

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