Meer toepassingen van ionische reiniging met titanium-dioxide

17-januari-2014

Is ionische reiniging met titanium-dioxide iets nieuws?

Nee, evenals industriële toepassingen zoals waterzuivering en lucht filtratie, is ionische stroom geen recente ontdekking! Titaniumdioxide (TiO2) wordt al heel lang en gebruikt voor vele toepassingen, mede omdat het gemakkelijk en relatief goedkoop verkrijgbaar is.

TiO2 wordt onder andere gebruikt als pigment voor witte verf, voedingswaren (E117), tattoo's, tandpasta, kunststof, inkt, papier en huidverzorgingsproducten. Dit dankzij zijn helderheid, en uitzonderlijk hoge brekingsindex, waardoor het licht uitstekend reflecteert. TiO2 blokt ook uitstekend UV-licht, waardoor het onmisbaar is in zonnebrandcrème of UV-filters. Onlangs hebben wetenschappers ontdekt dat titaniumdioxide ook nog enkele andere uitzonderlijke kenmerken heeft, waardoor nog steeds veel nieuwe toepassingen worden gevonden / ontwikkeld.

De meeste van die toepassingen zijn een gevolg van één van de volgende eigenschappen:

- Het hydrofiele karakter
- Het fotokatalytische karakter

 

 

'Fotokatalytische' toepassingen

Luchtreiniging met ioniseer-unit

ionisch luchtfilter

Klassieke luchtzuiveringssystemen zijn gebaseerd op een filter die tot zeer kleine deeltjes vuil en bacteriën tegenhoud door er lucht doorheen te sturen. Het nadeel hiervan is echter dat er vuil op de filter blijft hangen, waardoor het een broeinest van bacteriën en virussen wordt.

Een titaniumfilter met nanotechnologie kunnen tot 5 µm grote deeltjes worden tegengehouden. Tegelijkertijd kunnen bacteriën en virussen onschadelijk gemaakt worden, door een UV-lamp op de filter te richten. De fotokatalysator eigenschap van het titaniumdioxide doet zijn werk! Deze TiO2 filters worden bijvoorbeeld in koelkasten al toegepast.

Het Japanse bedrijf Kukai heeft verf ontwikkeld die ook erg effectief blijkt te zijn in het schoon houden van de lucht. De verf minimaliseert de kans op infecties en verwijderd de oorzaken van vele allergieën.



Luchtreiniging van uitlaatgassen

Een ander voorbeeld is het wegdek waar u iedere dag overheen rijdt; ook hier wordt soms al TiO2 in verwerkt, in dit geval om de uitlaatgassen af te breken. Zie bijv. onderstaand artikel:



Bron : Wegdek-zuivert-uitlaatgassen 

Zelfreinigend cement 

In 2003 werd in Milaan(Italië) 75000 m2 weg bedekt met zelfreinigend beton om dit te testen. De onderzoekers ontdekten dat in de omgeving van de weg de hoeveelheid stikstofoxide (een stof die voor ernstige ademhalingsproblemen als astma kan zorgen) tot 60% lager was, afhankelijk van de weersomstandigheden.

Ook hier is de chemische samenstelling van het cement verrijkt met TiO2. Bij blootstelling aan zonlicht of ultraviolet licht, wordt het titaniumdioxide "geactiveerd" en verontreinigende stoffen die in contact met het oppervlak van het cement geoxideerd. Gevaarlijke stikstofoxiden en zwaveloxiden, worden bijvoorbeeld omgezet in onschadelijke nitraten of sulfaten, die eenvoudig van wegdek of gebouw spoelen met regenwater. Dit houdt het ook bijzonder schoon qua uiterlijk.


Foto: Zelfreinigende muren - Jubilee kerk Rome


De Europese unie gaf in 2004 1. Miljoen € aan het project "Smart Construction Materials Detoxify Pollutants" dat in totaal 3.4 miljoen € zal kosten. Het doel van het project is, zoals de naam zegt, om toxische stoffen uit lucht en bodem te halen. De zelfreinigende beton zal o.a. gebruikt worden in zelfreinigende wegen, muren(een goed voorbeeld is de Jubilee kerk in Rome) en tunnelwanden. Critici twijfelen wel aan de haalbaarheid van het project, al moet gezegd worden dat het een goed begin is. 

Bron: "Smog-eating Cement" (NY-Times)


Zelfreinigende kleding

Wetenschappers van de Hongkong Polytechnische Universiteit (PolyU) waren in staat om zelfreinigende kleding te maken, door een titaniumdioxide nano-coating op katoenen kleding aan te brengen. Bij blootstelling aan voldoende licht, wordt een reactie geactiveerd in de titaniumdioxide nanodeeltjes - die 2500 keer dunner zijn dan een menselijke haar - waardoor ze met zuurstof reageren in de lucht om een oxidatiemiddel aan te maken, dat vuil, micro-organismen en andere vormen verontreiniging afbreekt in water en kooldioxide, volgens onderzoekers dokter John Xin en Walid Daoud vande Hongkong Polytechnische Universiteit. 

Waterzuivering

waterzuiveringWatervervuiling bestaat veelal uit bacteriën uit het riool of kankerverwekkende stoffen zoals polychloor bifenylen (pcb's) en dioxines. Bestaande reinigingsmethoden zijn peperduur en gebruiken ozon. Goedkope, veilige en milieuvriendelijker methoden zijn dringend nodig. De oplossing hiervoor is TiO2 . Oorspronkelijk probeerde men TiO2 op te lossen in het water, maar dit had vele nadelen. Het oplossingsproces is traag en duur en de titaniumdioxide is moeilijk te . Ook dringt de UV-straling maar gedeeltelijk door tot de TiO2 partikels. Om toch alle straling die de buis binnendringt te benutten legt men een fotokatalysator film van titaniumdioxide-coating aan de binnenkant van een kwartsbuis. Dit gebeurt aan de hand van de nieuwe sol-gel methode. Om zoveel mogelijk licht op te vangen zijn er dikwijls holle spiegels achter de buizen aangebracht. Wanneer er nu UV-licht van de zon of een kunstmatige lichtbron op de buis valt, zal de Titaniumdioxide laag aangeslagen worden, en organische bindingen weten te doorbreken. Zelfs moeilijk afbreekbare kankerverwekkende stoffen zullen afgebroken worden tot ionen.

Hydrofiele toepassingen

Zelfreinigend glas

Een van de meest bekende toepassingen van titaniumdioxide is zelfreinigend glas. Dankzij het aanbrengen van een of meerdere coatings die TiO2 bevatten is men in staat om zelfreinigend te maken. Hoewel zelfreinigend niet helemaal juist is: je hebt namelijk nog water en UV-licht als activator nodig. Aan de buitenzijde van een gebouw is dat natuurlijk geen probleem. Het hydrofiele karakter van TiO2 zorgt ervoor dat regendruppels zog gelijkmatig over het glas verspreiden. Het zonlicht doet de rest.

Binnen is dit echter lang een probleem geweest, omdat gewoon glas UV-licht voor een groot deel tegenhoud. Kwarts glas doet het iets beter, maar gelukkig is een team van The University of New South Wales erin geslaagd om de TiO2 toch te activeren met licht met een langere golflengte. De TiO2-coating werd gemodificeerd met nano-deeltjes van andere elementen als ijzer, en stikstof. Zo is het toch mogelijk om met kunstlicht te reinigen.
 

Dit is erg praktisch; je hoeft geen ramenwasser meer te laten komen of zelf voor acrobaat te spelen om je bovenste ramen of dakkoepel te wassen. Een groot voordeel hiervan is, dat men nu met minder problemen wolkenkrabbers kan bouwen die van buiten volledig uit glas bestaan.

Maar denk ook eens aan de buitenspiegels van je auto en je autoruiten; erg handig als deze zichzelf schoonspoelen!
 





Ook in Over gebitsverzorging

Poets vóór het ontbijt om tanderosie te voorkomen

06-december-2014

Zuur fruit; slecht voor je tandglazuur!?

Het poetsen van je tanden vóór het ontbijt helpen tanderosie te voorkomen, vooral als daarbij fruit of fruitsappen worden genuttigd! Drink tijdens of tussen maaltijden liever water of melk dan fruitdranken of frisdrank. Eindig een maaltijd met kaas of melk om zuren te helpen neutraliseren ...

Lees meer

Wat te doen met de overgebleven tandpasta?

09-februari-2014

Alternatieve toepassingen van tandpasta

Hoe meer je weet over tandpasta, hoe meer je deze wel eens weg zou willen houden van je tanden! Ongelooflijk waar tandpasta allemaal voor gebruikt kan worden in en rond huis, met ingrediënten zoals schuurmiddel, fluoride en zeep . . .

Lees meer

Wat is tandsteen eigenlijk?

15-december-2013

Tandsteen

Tandsteen krijg je als je tandplak niet steeds verwijderd, waardoor deze uiteindelijk verkalkt. Tandplak ontstaat als resten van wat je gegeten of gedronken hebt achterblijven op je tanden. Je ziet deze tandplak niet of nauwelijks, maar het is belangrijk om deze door poetsen te verwijderen voordat de tandplak zich als tandsteen ...

Lees meer