АннотацияОб авторахСписок литературы
Работа посвящена новой роли отделочных материалов – обеспечению пассивной деградации поллютантов воздуха жилых и производственных помещений. Приведена информация о международной стратегии Indoor Air Quality (IAQ), которая направлена на обеспечение качества воздуха внутри помещений, основные подходы к стратегии, в том числе беспечение пассивной деградации поллютантов за счет применения функциональных добавок в отделочных строительных материалах. Показаны преимущества фотокаталитических добавок, которые обеспечивают разложение органических соединений до безопасных продуктов. Представлены результаты тестирования фотокаталитического материала, синтезированного нанесением слоя диоксида титана на каолинит, показаны его свойства, а также результаты применения этой добавки в шпатлевках, керамических и лакокрасочных покрытиях. Тестирование фотокаталитической активности материалов проводилось по снижению содержания метилэтилкетона в воздушной среде герметичного реактора при помещении туда материалов с функциональной добавкой и базовых материалов. Наиболее устойчивый тренд на снижение концентрации при освещении ультрафиолетом получен при использовании в шпатлевках и покрытии, полученном спеканием порошка до 900оС (ниже температуры спекания), где материал сохраняет свое исходное состояние. Использование в полиуретановом лаке приводит к протеканию сложных процессов, требующих дополнительного изучения, поэтому однозначно рекомендовать лаки и краски в качестве носителя на данном этапе изучения нельзя.
А.В. БОНДАРЕНКО1, канд. хим. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript. ),
Б.А. БОНДАРЕВ1, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
П.В. БОРКОВ1, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
М.Л. РУЭЛЛО2, исследователь (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
В.В. БОНДАРЕНКО3, инженер ( Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
Б.А. БОНДАРЕВ1, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
П.В. БОРКОВ1, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
М.Л. РУЭЛЛО2, исследователь (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
В.В. БОНДАРЕНКО3, инженер ( Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
1 Липецкий государственный технический университет (398042, г. Липецк, ул. Московская, 30)
2 Политехнический институт Марке (Università Politecnica delle Marche) (60131, Италия, г. Анкона, ул. Бречче Бьянке, 12)
3 ООО «Интеллект Услуги Сервис» (398059, г. Липецк, Коммунальная пл., 9)
1. Augugliaro V., Loddo V., Pagliaro M., Palmisano G., Palmisano L. Clean by light irradiation: practical applications of supported TiO2. The Royal Society of Chemistry. Cambridge CB40WF, UK. 2010
2. Matsumoto H., Shimizu M., Sato H. The contaminant removal efficiency of an air cleaner using the adsorption/desorption effect. Building and Environment. 2009. Vol. 44, pp. 1371–1377. doi: 10.1016/j.buildenv.2008.09.006
3. Kunkel D., Gall E., Siegel J.A., Novoselac A., Morrison G.C., Corsi R.L., Passive reduction of human exposure to indoor ozone. Building and Environment. 2010. Vol. 45, pp. 445–452.
4. Senff L., Tobaldi D.M., Lucas S., Hotza D., Ferreira V.M., Labrincha J.A., Formulation of mortars with nano-SiO2 and nano-TiO2 for degradation of pollutants in buildings. Journal of Composite Materials. 2012. Vol. 44. Part B, pp. 40–47. doi: 10.1016/j.compositesb.2012.07.022
5. Liu Y., Zhou X., Wang D., Song C., Liu J. A prediction model of VOC partition coefficient in porous building materials based on adsorption potential theory. Building and Environment. 2015. Vol. 93, pp. 221–233.
6. Weschler Ch. J., Nazaroff W. W. Semivolatile organic compounds in indoor environments. Atmospheric Environment. 2008. Vol. 42, pp. 9018–9040.
7. Meininghaus R., Gunnarsen L., Knudsen H.N. Diffusion and sorption of volatile organic compounds in building materials-impact on indoor air quality. Environmental Science & Technology. 2000. Vol. 34, pp. 3101–3108. doi:10.1021/es991291i
8. Kozlov D. Titanium dioxide in gas-phase photo-catalytic oxidation of aromatic and heteroatom organic substances: deactivation and reactivation of photocatalyst. Theoretical and Experimental Chemistry. 2014. Vol. 50. No. 3, pp. 133–154.
9. Paola A.D., García-López E., Marcì G., Palmisano L. A survey of photocatalytic materials for environmental remediation. Journal of Hazardous Materials. 2012. Vol. 211–212, pp. 3– 29.
10. Zhong L., Haghighat F. Photocatalytic air cleaners and materials technologies: Abilities and limitations. Building and Environment. 2015. Vol. 91, pp. 191–203.
11. Einaga H., Futamura S., Ibusuki T. Heterogeneous photocatalytic oxidation of benzene, toluene, cyclohexene and cyclohexane in humidified air: comparison of decomposition behavior on photoirradiated TiO2 catalyst. Applied Catalysis B: Environmental. 2002. Vol. 38, pp. 215–225.
12. Шестаков Н.И., Алексеева Д.С., Полосина Д.В. Применение фотокаталитических бетонов в дорожном строительстве // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2021. № 12. С. 16–26. DOI: 10.34031/2071-7318-2021-6-12-16-26
12. Shestakov N.I., Alekseeva D.S., Polosina D.V. Application of photocatalytic concretes in road construction. Vestnik BSTU name after V.G. Shukhov. 2021. No. 12, pp. 16–26. (In Russian). DOI: 10.34031/2071-7318-2021-6-12-16-26
13. Антоненко М.В., Огурцова Ю.Н., Строкова В.В., Губарева Е.Н. Фотокаталитически активные самоочищающиеся материалы на основе цемента. Составы, свойства, применение // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2020. № 3. С. 16–25. DOI: 10.34031/2071-7318-2020-5-3-16-25
13. Antonenko M.V., Ogurtsova Yu.N., Strokova V.V., Gubareva E.N. Photocatalytically active self-cleaning materials based on cement. Compositions, properties, application. Vestnik BSTU name after V.G. Shukhov. 2020. No. 3, pp. 16–25. (In Russian). DOI: 10.34031/2071-7318-2020-5-3-16-25
14. Лукутцова Н.П., Постникова О.А., Соболева Г.Н., Ротарь Д.В., Оглоблина Е.В. Фотокаталитическое покрытие на основе добавки нанодисперсного диоксида титана // Строительные материалы. 2015. № 11. С. 5–8.
14. Lukutsova N.P., Postnikova O.A., Soboleva G.N., Rotar D.V., Ogloblina E.V. Photocatalytic coating based on the addition of nanodispersed titanium dioxide. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2015. No. 11, pp. 5-8. (In Russian).
15. Хела Р., Боднарова Л. Исследование возможности тестирования эффективности фотокатализа TIO2 в бетоне // Строительные материалы. 2015. № 2. С. 77–81.
15. Hela R., Bodnarova L. Study of the possibility of testing the efficiency of TiO2 photocatalysis in concrete. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2015. No. 2, pp. 77–81. (In Russian).
16. Баженов В.К., Червонцева М.А. Эффективность применения фотокаталитических бетонов в городском строительстве // Вестник МИТУ-МАСИ. 2018. № 3. С. 27–31.
16. Bazhenov V.K., Chervontseva M.A. Efficiency of using photocatalytic concretes in urban construction. Vestnik MITU-MACI. 2018. No. 3, pp. 27–31. (In Russian).
17. Фаликман В.Р., Вайнер А.Я. Фотокаталитические цементные композиты, содержащие мезопористые наночастицы диоксида титана // Нанотехно-логии в строительстве. 2014. Т. 6. № 1. С. 14–26.
17. Falikman V.R., Weiner A.Ya. Photocatalytic cement composites containing mesoporous titanium dioxide nanoparticles. Nanotechnologii v stroitelstve. 2014. Vol. 6. No. 1, pp. 14–26. (In Russian).
18. Фаликман В.Р., Вайнер А.Я. Новые высокоэффективные добавки для фотокаталитических бетонов. Синтез и исследование // Нанотехнологии в строительстве. 2015. Т. 7. № 1. С. 18–28. DOI: 10.15828/2075-8545-2015-7-1-18-28
18. Falikman V.R., Weiner A.Ya. New highly effective additives for photocatalytic concretes. Synthesis and research. Nanotechnologii v stroitelstve. 2015. Vol. 7. No. 1, pp. 18–28. (In Russian). DOI: 10.15828/2075-8545-2015-7-1-18-28
19. Ляпидевская О.Б., Фрайнт М.А. Фотокаталити-ческий бетон для дорожного строительства // Вестник МГСУ. 2014. № 2. С. 125–130.
19. Lyapidevskaya O.B., Freint M.A. Photocatalytic concrete for road construction. Vestnik MSUCE. 2014. No. 2, pp. 125–130. (In Russian).
20. Anpo M., Kawamura T., Kodama S., Maruya K., Onishi T. Photocatalysis on titanium-aluminum binary metal oxides: enhancement of the photocatalytic activity of titania species. Journal of Physical Chemistry. 1988. Vol. 92 (2), pp. 438–440.
21. Anpo M., Nakaya H., Kodama S., Kubokawa Y., Domen K., Onishi T. Photocatalysis over binary metal oxides: enhancement of the photocatalytic activity of TiO2 in titanium-silicon oxides. Journal of Physical Chemistry. 1986. Vol. 90, pp. 1633–1636.
22. Ohno В.T., Akiyoshi M., Umebayashi T., Asai K., Mitsui T., Matsumura M. Preparation of S-doped TiO2 photocatalysts and their photocatalytic activities under visible light. Applied Catalysis A: General. 2004. Vol. 265, pp. 115–121.
23. Бондаренко В.В., Руэлло М.Л., Бондаренко А.В., Петухова Г.А., Дубинина Л.А. Исследование адсорбционно-структурных характеристик и фотоактивности композита TiO2/каолинит. Физико-химия поверхности и защита материалов. 2019. T. 55. № 2. C. 127–143.
23. Bondarenko V.V., Ruello M.L., Bondarenko A.V., Petukhova G.A., Dubinin L.A. A Study of the Adsorption-Structural Parameters and Photoactivity of TIO2/kaolinite Composite. Fiziko-khimiya poverkhnosti i zashchita materialov. 2019. Vol. 55. No. 2, pp. 217–233. (In Russian).
24. Tobaldi D.M., Tucci A., Camera-Roda G., Baldi G., Esposito L. Photocatalytic activity for exposed building materials. Journal of the European Ceramic Society. 2008. Vol. 28, pp. 2645–2652.
25. Selishchev D.S., Kolobov N.S., Pershin A.A., Kozlov D.V. TiO2 mediated photocatalytic oxidation of volatile organic compounds: formation of CO as a harmful by-product. Applied Catalysis B: Environmental. 2017. Vol. 200, pp. 503–515. DOI: 10.1016/j.apcatb.2016.07.044
2. Matsumoto H., Shimizu M., Sato H. The contaminant removal efficiency of an air cleaner using the adsorption/desorption effect. Building and Environment. 2009. Vol. 44, pp. 1371–1377. doi: 10.1016/j.buildenv.2008.09.006
3. Kunkel D., Gall E., Siegel J.A., Novoselac A., Morrison G.C., Corsi R.L., Passive reduction of human exposure to indoor ozone. Building and Environment. 2010. Vol. 45, pp. 445–452.
4. Senff L., Tobaldi D.M., Lucas S., Hotza D., Ferreira V.M., Labrincha J.A., Formulation of mortars with nano-SiO2 and nano-TiO2 for degradation of pollutants in buildings. Journal of Composite Materials. 2012. Vol. 44. Part B, pp. 40–47. doi: 10.1016/j.compositesb.2012.07.022
5. Liu Y., Zhou X., Wang D., Song C., Liu J. A prediction model of VOC partition coefficient in porous building materials based on adsorption potential theory. Building and Environment. 2015. Vol. 93, pp. 221–233.
6. Weschler Ch. J., Nazaroff W. W. Semivolatile organic compounds in indoor environments. Atmospheric Environment. 2008. Vol. 42, pp. 9018–9040.
7. Meininghaus R., Gunnarsen L., Knudsen H.N. Diffusion and sorption of volatile organic compounds in building materials-impact on indoor air quality. Environmental Science & Technology. 2000. Vol. 34, pp. 3101–3108. doi:10.1021/es991291i
8. Kozlov D. Titanium dioxide in gas-phase photo-catalytic oxidation of aromatic and heteroatom organic substances: deactivation and reactivation of photocatalyst. Theoretical and Experimental Chemistry. 2014. Vol. 50. No. 3, pp. 133–154.
9. Paola A.D., García-López E., Marcì G., Palmisano L. A survey of photocatalytic materials for environmental remediation. Journal of Hazardous Materials. 2012. Vol. 211–212, pp. 3– 29.
10. Zhong L., Haghighat F. Photocatalytic air cleaners and materials technologies: Abilities and limitations. Building and Environment. 2015. Vol. 91, pp. 191–203.
11. Einaga H., Futamura S., Ibusuki T. Heterogeneous photocatalytic oxidation of benzene, toluene, cyclohexene and cyclohexane in humidified air: comparison of decomposition behavior on photoirradiated TiO2 catalyst. Applied Catalysis B: Environmental. 2002. Vol. 38, pp. 215–225.
12. Шестаков Н.И., Алексеева Д.С., Полосина Д.В. Применение фотокаталитических бетонов в дорожном строительстве // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2021. № 12. С. 16–26. DOI: 10.34031/2071-7318-2021-6-12-16-26
12. Shestakov N.I., Alekseeva D.S., Polosina D.V. Application of photocatalytic concretes in road construction. Vestnik BSTU name after V.G. Shukhov. 2021. No. 12, pp. 16–26. (In Russian). DOI: 10.34031/2071-7318-2021-6-12-16-26
13. Антоненко М.В., Огурцова Ю.Н., Строкова В.В., Губарева Е.Н. Фотокаталитически активные самоочищающиеся материалы на основе цемента. Составы, свойства, применение // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2020. № 3. С. 16–25. DOI: 10.34031/2071-7318-2020-5-3-16-25
13. Antonenko M.V., Ogurtsova Yu.N., Strokova V.V., Gubareva E.N. Photocatalytically active self-cleaning materials based on cement. Compositions, properties, application. Vestnik BSTU name after V.G. Shukhov. 2020. No. 3, pp. 16–25. (In Russian). DOI: 10.34031/2071-7318-2020-5-3-16-25
14. Лукутцова Н.П., Постникова О.А., Соболева Г.Н., Ротарь Д.В., Оглоблина Е.В. Фотокаталитическое покрытие на основе добавки нанодисперсного диоксида титана // Строительные материалы. 2015. № 11. С. 5–8.
14. Lukutsova N.P., Postnikova O.A., Soboleva G.N., Rotar D.V., Ogloblina E.V. Photocatalytic coating based on the addition of nanodispersed titanium dioxide. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2015. No. 11, pp. 5-8. (In Russian).
15. Хела Р., Боднарова Л. Исследование возможности тестирования эффективности фотокатализа TIO2 в бетоне // Строительные материалы. 2015. № 2. С. 77–81.
15. Hela R., Bodnarova L. Study of the possibility of testing the efficiency of TiO2 photocatalysis in concrete. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2015. No. 2, pp. 77–81. (In Russian).
16. Баженов В.К., Червонцева М.А. Эффективность применения фотокаталитических бетонов в городском строительстве // Вестник МИТУ-МАСИ. 2018. № 3. С. 27–31.
16. Bazhenov V.K., Chervontseva M.A. Efficiency of using photocatalytic concretes in urban construction. Vestnik MITU-MACI. 2018. No. 3, pp. 27–31. (In Russian).
17. Фаликман В.Р., Вайнер А.Я. Фотокаталитические цементные композиты, содержащие мезопористые наночастицы диоксида титана // Нанотехно-логии в строительстве. 2014. Т. 6. № 1. С. 14–26.
17. Falikman V.R., Weiner A.Ya. Photocatalytic cement composites containing mesoporous titanium dioxide nanoparticles. Nanotechnologii v stroitelstve. 2014. Vol. 6. No. 1, pp. 14–26. (In Russian).
18. Фаликман В.Р., Вайнер А.Я. Новые высокоэффективные добавки для фотокаталитических бетонов. Синтез и исследование // Нанотехнологии в строительстве. 2015. Т. 7. № 1. С. 18–28. DOI: 10.15828/2075-8545-2015-7-1-18-28
18. Falikman V.R., Weiner A.Ya. New highly effective additives for photocatalytic concretes. Synthesis and research. Nanotechnologii v stroitelstve. 2015. Vol. 7. No. 1, pp. 18–28. (In Russian). DOI: 10.15828/2075-8545-2015-7-1-18-28
19. Ляпидевская О.Б., Фрайнт М.А. Фотокаталити-ческий бетон для дорожного строительства // Вестник МГСУ. 2014. № 2. С. 125–130.
19. Lyapidevskaya O.B., Freint M.A. Photocatalytic concrete for road construction. Vestnik MSUCE. 2014. No. 2, pp. 125–130. (In Russian).
20. Anpo M., Kawamura T., Kodama S., Maruya K., Onishi T. Photocatalysis on titanium-aluminum binary metal oxides: enhancement of the photocatalytic activity of titania species. Journal of Physical Chemistry. 1988. Vol. 92 (2), pp. 438–440.
21. Anpo M., Nakaya H., Kodama S., Kubokawa Y., Domen K., Onishi T. Photocatalysis over binary metal oxides: enhancement of the photocatalytic activity of TiO2 in titanium-silicon oxides. Journal of Physical Chemistry. 1986. Vol. 90, pp. 1633–1636.
22. Ohno В.T., Akiyoshi M., Umebayashi T., Asai K., Mitsui T., Matsumura M. Preparation of S-doped TiO2 photocatalysts and their photocatalytic activities under visible light. Applied Catalysis A: General. 2004. Vol. 265, pp. 115–121.
23. Бондаренко В.В., Руэлло М.Л., Бондаренко А.В., Петухова Г.А., Дубинина Л.А. Исследование адсорбционно-структурных характеристик и фотоактивности композита TiO2/каолинит. Физико-химия поверхности и защита материалов. 2019. T. 55. № 2. C. 127–143.
23. Bondarenko V.V., Ruello M.L., Bondarenko A.V., Petukhova G.A., Dubinin L.A. A Study of the Adsorption-Structural Parameters and Photoactivity of TIO2/kaolinite Composite. Fiziko-khimiya poverkhnosti i zashchita materialov. 2019. Vol. 55. No. 2, pp. 217–233. (In Russian).
24. Tobaldi D.M., Tucci A., Camera-Roda G., Baldi G., Esposito L. Photocatalytic activity for exposed building materials. Journal of the European Ceramic Society. 2008. Vol. 28, pp. 2645–2652.
25. Selishchev D.S., Kolobov N.S., Pershin A.A., Kozlov D.V. TiO2 mediated photocatalytic oxidation of volatile organic compounds: formation of CO as a harmful by-product. Applied Catalysis B: Environmental. 2017. Vol. 200, pp. 503–515. DOI: 10.1016/j.apcatb.2016.07.044
Для цитирования: Бондаренко А.В., Бондарев Б.А., Борков П.В., Руэлло М.Л., Бондаренко В.В. Функциональные строительные материалы для пассивной деградации органических поллютантов воздуха // Строительные материалы. 2023. № 1–2. С. 4–10. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-810-1-2-4-10