使用智能添加剂改善室内空气质量| PCI杂志 - 188bet搏金宝,188金宝搏bet官网

由于我们接触到大量的毒素，室内生活已经对我们的健康构成了挑战。我们一生中有90%或更多的时间是在室内度过的，这意味着我们每天吸入的3000加仑空气中的绝大部分来自我们的家、办公室和学校的空气。¹对我们大多数人来说，与20世纪中叶装饰我们家和学校的更天然的材料相比，我们现在生活的家具和合成材料的类型导致室内空气质量恶化。188金宝搏bet官网

美国环境保护署(EPA)和其他组织进行的研究承认，室内空气质量平均比室外空气质量差5倍。研究表明，大部分污染来自挥发性有机化合物(VOCs)，它们来自地毯、油漆、木材污渍、粘合剂(在木材和塑料制品中)、电脑、电视、典型的家用化学清洁剂、霉菌以及大多数气味和气味(图1)。^1、2、3这些来源的VOCs包括苯、甲基氯和甲醛。长期暴露于空气中的VOCs会导致癌症、肝和肾损伤、中枢神经系统损伤和免疫系统功能下降。此外，暴露于甲醛与儿童哮喘有很强的相关性，母体在子宫发育期间暴露于VOCs与儿童湿疹增加有关。^4、5世界卫生组织(World Health Organization) 2012年报告称，全球超过八分之一的死亡是空气污染造成的。这一发现证实，空气污染是目前世界上最大的单一环境健康风险。⁶

图1:在一个典型的家庭中，VOC排放的来源有很多。

室内空气化学家已经证明，目前在室内环境以及居住者的血液和尿液中发现的许多化学物质，在50年前是不存在的。⁷增加这一问题的是，社会推动提高室内结构的能源效率。虽然提高能源效率可以降低能源消耗，但不幸的是，更好的密封房屋会捕获挥发性有机化合物，并且更依赖于强制空气系统来将糟糕的空气质量与更好的室外空气质量交换。劳伦斯伯克利国家实验室的布雷特·辛格博士说:“我们希望人们认识到他们生活在一个盒子里;任何释放的化学物质或燃烧产物都与你同在。”⁸

在全球范围内，机构和消费者越来越了解长期暴露于室内空气VOCs的风险。集中式便携式空气净化产品在过去20年里在市场上爆炸式增长，以解决过敏原、污染物和普遍较差的室内空气质量问题。⁹油漆和涂料行业一直在积极努力188BET竞彩降低其产品排放的VOC水平，并探索智能涂料来吸附空气中的VOC。

由于全球城市化趋势和建筑活动的增加，建筑涂料市场继续增长。多年来，许多涂料公司一直致力于建筑涂料的创新，这提高了社会对环保产品的认识。¹⁰这一运动的结果是创造了一个新的细分市场，对低voc涂料的需求不断增加。这些“绿色”产品已经成为油漆和涂料市场主要的新产品开发重点。绿色涂料正在成为环保涂料的重要类别。它们毒性较低，更可持续;占全球油漆和涂料行业的90亿美元。188BET竞彩¹¹

去除VOC的活性涂料

功能性或活性涂层的被动去除材料是188金宝搏bet官网积极影响室内空气质量的可行和令人兴奋的方法。通过在房间的墙壁和天花板上涂上涂料，污染物的有效去除可以比便携式空气过滤器大得多，这主要是由于空气与涂上涂料的表面有更高的相互作用。已经对用于去除臭氧的被动去除材料进行了大量的研究。188金宝搏bet官网¹²一些公司正在销售用于涂料应用的添加剂技术，以主动吸附或光催化降解室内空气中的VOCs。诸如此类的产品都有不同范围的性能声明。

这些产品的选择似乎得到了确凿的性能数据的支持。例如Climasan^®室内涂料(Sto Corporation, Stühlingen，德国)，使用光催化技术来中和气味和降解VOCs。他们的视觉光催化剂是专利的，虽然涂料是丙烯酸基的，但固体含量很高。该公司不建议在浴室和厨房等高湿度环境中使用该产品。

另一家公司Boysen Paints(马尼拉，菲律宾)开发了一个名为KNOxOUT的产品线^®空气净化涂料。目前的技术是CrystalActiv^®这是一种二氧化钛纳米颗粒。这种涂料中所含的二氧化钛是一种著名的紫外线光催化剂，可以降解各种有机分子。这种涂料只针对户外应用，因为它需要紫外线。Boysen的目标是NOx(一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)，可通过光催化氧化生成硝酸盐(NO_3.)，毒性要小得多。

陶氏化学公司(Midland, MI)销售formshield™甲醛减排技术，这是一种与醛发生反应的特殊聚合物，可将醛从室内空气中去除。该涂料技术的目标是去除室内环境中的甲醛。福尔玛罩不需要光照才能活动，但随着时间的推移会变得饱和，失去甲醛去除活性。它持续的时间取决于室内空气中醛的浓度，最坏的环境最容易饱和和活性下降。

宣伟(Sherwin-Williams, Cleveland, OH)销售Harmony涂料，该涂料使用沸石添加剂吸附挥发性有机化合物。与formshield类似，一旦饱和，就不会再发生VOC去除。此外，较高的VOC环境会更快地使添加剂饱和。

新技术

硅藻开发了一项正在申请专利的专利技术，用于减少室内空气中的VOCs。通过将高表面积硅藻土与我们专有的光催化剂相结合，我们的技术可以使用室内光源来降解VOCs。该催化剂是坚固的和非特异性的，允许矿化(有机分子转化为CO₂和H₂O)，几乎所有被EPA列为有害空气污染物的VOCs。^13、14硅藻是催化剂的最佳基质，因为硅藻由玻璃组成，已被证明可以吸附VOCs，通过将VOCs直接放置在催化剂旁边甚至与催化剂接触来增加VOC的降解量。此外，硅藻还具有几乎双倍吸收光线的能力，因为它们是大自然设计的，可以作为叶绿素(植物的绿色色素)的光陷阱。专利涂层工艺优先将催化剂沉积在硅藻的孔隙中，这里是光线集中的地方。这种VOC吸附和捕光的结合导致了一种有效的室内污染物去除剂，可以在光线存在的情况下持续工作。

如图2所示，合成时的催化剂颗粒牢固地锚定在生物二氧化硅表面。通过监测降解模型VOCs的副产物，硅藻发现，在光的存在下，光催化剂装饰的硅藻隔板迅速捕获并连续地将VOCs化学转化为水和二氧化碳。

图2:硅藻的扫描电子显微镜(SEM)与装饰生物硅藻的光催化剂粒子的能量色散x射线能谱。

挥发性有机化合物和其他化合物完全转化为一氧化碳₂水被称为矿化。重要的是，我们的系统能够完全矿化VOCs，因为这是区别于其他VOCs去除技术的关键因素。图3是这一效应的简化说明，并强调了我们的催化剂机制作为可再生过程的性质。

图3:催化颗粒修饰硅藻捕获VOCs的连续降解循环。

许多挥发性有机化合物降解添加剂是基于纳米颗粒的，包括硅藻。安全性是一个很大的考虑因素，纳米颗粒仍在研究中。将我们的催化剂纳米颗粒固定在硅藻上的好处是，浸渍和固定的纳米颗粒大大减少了健康和环境问题。我们公司的目标是一种大于10微米的颗粒，不仅将其从纳米颗粒体系中去除，而且还将其排除在吸入危险尺寸之外。在长期研究证明纳米技术是安全的之前，许多公司都避免销售纳米技术产品。另一方面，硅藻的添加剂是微米大小的颗粒，这消除了吸入危险的担忧。其微米大小和持续降解机制使其有别于市场上的其他产品。

性能

对于市场上的任何功能性涂料，严格的数据和性能测试自然是渠道合作伙伴和消费者想知道的。站在一套强有力的营销主张后面，对推广功能性添加剂的技术提供商和渠道合作伙伴是有益的。

我们与三角研究园(RTP)实验室(罗利，北卡罗来纳州)进行了VOC去除测试。RTP是一个独立的测试机构。本研究遵循ASTM标准D6670协议，以确定室内结构中常见的两种VOCs的同时减少量;2-丁醇和甲醛，暴露在油漆的墙面上。RTP研究发现，在受控但模拟的环境试验室内，用白色LED灯照射平面涂料配方(含添加剂的定制涂料配方)，并与对照组(不含添加剂的相同定制配方)相比，添加到平面涂料配方中的硅藻添加剂能够显著降低2-丁醇和甲醛的浓度(图4)。暴露3小时后，硅藻涂料配方将2-丁醇的浓度降低了32%，甲醛的浓度降低了56%。暴露24小时后，涂料将2-丁醇的浓度降低了91%，甲醛的浓度降低了92%。需要注意的是，当涂料首次接触到许多挥发性有机化合物(如甲醛)时，涂料会有自然的吸力，但如果没有持续降解挥发性有机化合物的功能性添加剂，这种吸力就会停止。

独立测试表明，在3.62 m3 (132 ft3)的测试室中，VOCs被快速去除

图4:独立测试显示，在3.62米内voc迅速去除^3.(132英尺^3.)测试室，测试室的一侧包括一块1.2 x 2.4米(4 x 8英尺)的石膏板，面板上涂有硅藻漆。在上述两幅图中，蓝线数据(正方形)=基线数据(没有涂漆面板的舱室);绿线数据(圈)=对照涂料，即不含硅藻添加剂的承包商平面涂料;红线数据(十字)=含硅藻添加剂的承包商平面涂料。

结论

室内空气质量通常比室外空气质量差得多，这主要是由于室内家具、表面和涂层会向空气中排放VOCs。室内环境是动态和复杂的系统，需要多种解决方案来改善(和维持)室内空气质量。考虑到室内环境中使用的合成材料的持续增长，室内空气质量仍将是一个持续的挑战。188金宝搏bet官网

功能性涂料是去除室内空气污染物的一种令人兴奋和可行的手段，因为墙壁、天花板、门和地板提供了大量的表面积作为降解VOCs的“载体”。当然，现在出现了可以去除室内空气VOCs的空气净化器，但功能性墙壁和地板涂料是比便携式空气过滤器更有效的去除污染物的手段。最近的技术产品，如硅藻的持续挥发性有机化合物降解添加剂以及市场上的其他功能性涂料添加剂，似乎处于油漆和涂料行业新兴领域的前沿。188BET竞彩

参考文献

1空气污染，美国环保署https://developer.epa.gov/air-pollution/

2萨姆特，J.M.;马布里,贝拉;室内空气污染对健康的影响和来源。第一部分是。启和。第1987,136(6)，1486-1508。

3萨姆特，J.M.;马布里,贝拉;室内空气污染对健康的影响和来源。第二部分。点。启和。中华人民共和国学报，1998,37(1)，221-242。

4 McGwin, G.;Lienert, j .;甲醛暴露与儿童哮喘:一项系统综述。环绕。健康展望，2010,118(3)，313-317。

5赫巴斯，O.;弗里茨,G.J.;Rehwagen m;里希特,m;罗德,美国;室内装修活动与儿童早期湿疹之间的关系。Int。j . Hyg。环绕。卫生，2006,209(3)，241-247。

世卫组织指出，每年有700万人过早死亡与空气污染有关。http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2014/air-pollution/en

7 Weschler, C.J. 20世纪50年代以来室内污染物的变化。大气压。环境科学，2009,43(1)，153-169。

⁸你的每一次呼吸。化学世界，2017年11月24日。

9 Woloszyn, M.;Kalamees t;奥利维耶·阿巴迪;Steeman m;“相对湿度敏感通风系统与材料湿缓冲能力的结合对建筑室内气候和能源效率的影响”，Sasic Kalagasidis, a。188金宝搏bet官网构建。环境科学，2009,44(3)，515-524。

涂料添加剂市场的功能，应用，配方和类型- 2021。市场与市场http://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/coating-additivesmarket-1268.html

11全球十大涂料公司2015年度报告。http://www.wpcia.org/news/World的% 20前% 20 202015% % 20油漆% 20家公司% 20年% 20 report.html