新型二氧化钛屋顶瓷砖涂层,消除造成雾霾的氮氧化物

加州大学河滨分校伯恩斯工程学院的一组学生发明了一种屋顶瓷砖涂层,这种涂层应用于普通大小的住宅屋顶,每年分解的导致雾霾的氮氧化物的量相当于一辆行驶11000英里的汽车。

左边是两块涂有二氧化钛混合物的瓷砖。在右边,没有涂层的瓷砖。顶部是一块商用的钛白粉瓷砖。

他们计算出,如果在100万个屋顶的瓷砖上涂上二氧化钛混合物,每天将消除21吨氮氧化物。他们还计算出,如果二氧化钛足够覆盖一个普通大小的住宅屋顶,成本仅为5美元左右。

这将对南加州产生重大影响,在南海岸空气质量管理区覆盖区域,每天排放500吨氮氧化物,其中包括奥兰治县的所有地区,以及洛杉矶的城市部分,河滨和圣贝纳迪诺县。

上个月,加州大学河滨分校的研究小组——卡洛斯·埃斯皮诺扎、路易斯·兰卡斯特、吉米·梁春雨、凯利·麦科伊、杰西卡·蒙卡约和埃德温·罗德里格斯——在环境保护局学生设计竞赛的第二阶段中获得了荣誉奖。

加州大学河滨分校的一个学生团队去年参与了这个项目,作为美国环保署P3(人、繁荣与地球)竞赛第一阶段的获胜者,他们获得了1.5万美元的奖金。这个团队由William Lichtenberg、Duc Nguyen、Calvin Cao、Vincent Chen和Espinoza(当时是一名本科生,现在是加州大学河滨分校的研究生)组成。

化学与环境工程教授大卫·科克(David Cocker)和伯恩斯工程学院讲师卡瓦伊·谭(Kawai Tam)为这两个团队提供了建议。

某些燃料在高温下燃烧时会形成氮氧化物。氮氧化物随后在阳光下与挥发性有机化合物发生反应,产生烟雾。

目前,市面上也有减少氮氧化物污染的瓦片。然而,关于它们减少雾霾的说法几乎没有数据。

学生们开始改变这一现状。他们在两块相同的现成粘土砖上涂上不同量的二氧化钛,二氧化钛是一种常见的化合物,存在于从油漆、食品到化妆品的所有东西中。然后,这些瓷砖被放置在一个由学生们用木头、特氟隆和PVC管道建造的微型大气室中。

该室与氮氧化物源和一个读取氮氧化物浓度的设备相连。他们用紫外线模拟阳光,激活二氧化钛并使其分解氮氧化物。

他们发现二氧化钛涂层瓷砖去除了88%到97%的氮氧化物。他们还发现,尽管其中一种涂层的二氧化钛含量约为二氧化钛涂层的12倍,但当涂覆不同量的涂层时,去除氮氧化物的效果并没有太大差异。没有太大的区别,因为表面积,而不是涂层的数量,是重要的因素。

目前的学生团队,都将在6月毕业,希望一个新的学生团队将继续这个项目,并测试其他变量。

例如,他们想看看当他们将二氧化钛添加到外部涂料中时会发生什么。他们还在考虑将这种涂料涂在混凝土、墙壁或高速公路上的隔板上。其他的问题还包括涂层在应用时能持续多久,以及改变涂层的颜色(目前是白色)会有什么影响。

资料来源:http://www.ucr.edu/

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