韩国科技研究所的Jongsoo
Jurng博士、Gwi-Nam博士称,“韩国科技研究所与KT&G合作,开发了一种涂有锰氧化物纳米催化剂的纳米过滤器,可用于吸烟室空气的净化,消除主要有害物质。这种催化剂可将香烟烟雾中的颗粒物完全除去,如将尼古丁和焦油转换为无害的二氧化碳和水蒸汽。根据研究组报告,使用该催化剂的空气净化设备在同时有10人吸烟的30平方米的房间内30分钟净化率达80%,一小时后可达到100%。
实验室对新研发的纳米催化剂(Mn/Tio2)通过测试设备予以评估。在不同浓度的条件下(10 ppm ~ 200
ppm)分解率最高可达98%。用于处理反应的臭氧完全被催化剂分解,在分解反应后完全消失。图片由韩国科技研究所友情提供。
吸烟室常使用装有活性炭的过滤器除去香烟烟雾中的气态物质。然而,这类过滤器在处理诸如乙醛等物质时收效欠佳:在类似吸烟室这样的密闭环境中,其吸收能力随时间迅速减弱;因此,需要至少每周更换一次,而这给使用带来诸多不便。
研究团队开发了一种纳米催化过滤器作为应对措施。这种过滤器的陶瓷过滤介质上均匀涂覆氧化锰/钛纳米催化粉末。纳米催化过滤器通过氧自由基分解香烟烟雾中的一些物质,其中的氧自由基来源于纳米粉末表面对空气中臭氧的分解。研究组为评价该纳米催化剂过滤器的性能,测定其吸收香烟烟雾中总挥发性有机化合物(total
volatile organic compounds
(TVOC))的能力。总挥发性有机化合物即诸如乙醛、尼古丁、焦油等在烟雾中比例最高的污染物。测试结果表明,新催化剂分解了超过98%的前文中提到的有害物质。
在性能评估测试中,研究组设计了一台使用纳米催化过滤器的空气净化原型机。研究组将设备安装在一间30平方米的真实吸烟室中(处理能力为4CMM)。30分钟内香烟排出的气相物质有80%被处理,分解为水蒸气和二氧化碳;一小时后则全部处理完毕。测试环境的设计所要求的处理能力是在30平方米的空间内实现每15分钟一次空气的彻底循环。
鉴于纳米催化和过滤器涂覆技术已经相当成熟,研究组预计原型机将在约一年后实现商业化。
研究领头人Jurng博士提到,“在现有技术条件下,香烟烟雾中的气相物质并不易去除。而这项技术通过简单的催化剂,成功地处理、除去了这些物质,这有重要意义。如果新设备能进一步简化,且经济上切实可行,将成为保持吸烟室舒适、清洁的重要工具。同时,从整合的角度出发,这项技术将可与其他空气净化产品集成,比如空调和空气净化器。”
翻译: 汪瑜晖
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