ISO 10678 Feinkeramik (Hochleistungskeramik, Hochleistungstechnische Keramik) – Bestimmung der photokatalytischen Aktivität von Oberflächen in wässriger Umgebung durch Abbau von Methylenblau

In der von der International Organization for Standardization (ISO) herausgegebenen Norm „ISO 10678 Feinkeramik (Hochleistungskeramik, fortgeschrittene technische Keramik) – Bestimmung der photokatalytischen Aktivität von Oberflächen in wässrigen Medien durch den Abbau von Methylenblau“ heißt es, dass die Abbau von Oberflächen durch das Farbstoffmolekül Methylenblau in wässriger Lösung mittels künstlicher ultravioletter (UV) Strahlung. Es wird eine Methode zur Bestimmung der photokatalytischen Aktivität beschrieben. Diese Methode charakterisiert die Fähigkeit photoaktiver Oberflächen, gelöste organische Moleküle unter ultravioletter Strahlung abzubauen.

Das angegebene Prüfverfahren gilt auch für die Beurteilung der spezifischen photokatalytischen Selbstreinigungsaktivität von mit den entsprechenden Beschichtungen beschichteten Oberflächen. Diese Methode eignet sich nicht zur Charakterisierung der Photoaktivität von Oberflächen bei sichtbarer Beleuchtung im Hinblick auf direkte Kontamination, Abbau gasförmiger Moleküle und Bestimmung der antimikrobiellen Photoaktivität von Oberflächen. Allerdings lassen sich Korrelationen zwischen diesen verschiedenen Arten photokatalytischer Aktivität finden, insbesondere auf Oberflächen mit geringer photonischer Effizienz.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die folgenden Begriffe und Definitionen:

• Spezifische photokatalytische Aktivität bezieht sich auf das Maß der photochemischen Umwandlung. Die spezifische photokatalytische Aktivität wird in Mol pro Quadratmeter und pro Stunde ausgedrückt.
• Unter photonischer Effizienz versteht man das Maß für die Selektivität einfallender Photonen, die eine Entfärbung von Methylenblau bewirken. Die photonische Effizienz wird als Prozentsatz des einfallenden Photonenflusses ausgedrückt. Es wird angenommen, dass ein Photon die Färbung eines Farbstoffmoleküls bewirken kann.
• Unter Testlösung versteht man die wässrige Methylenblaulösung, die zur Bestimmung der photokatalytischen Aktivität von Oberflächen verwendet wird.
• Die Messlösung, mindestens 10 Prozent des Volumens der Testlösung, wird zur externen Bestimmung der optischen Extinktion mit einem Spektralphotometer verwendet.
• Unter Konditionierungslösung versteht man die wässrige Methylenblaulösung, die zur Voradsorption von Methylenblau auf Testoberflächen vor der Bestimmung der photokatalytischen Aktivität der Oberflächen verwendet wird.

Beim Testen wird Methylenblau grundsätzlich in einer wässrigen Lösung in Kontakt mit der potenziell photokatalytisch aktiven Oberfläche durch ultraviolette (UV) Strahlung, die durch die Lösung dringt, abgebaut, Licht kann keine direkte Photolyse des Farbstoffs induzieren. Das allgemeine Ergebnis ist eine Verfärbung der Lösung.

Die in der Lösung verbleibende Farbstoffmenge wird während der UV-Bestrahlungsperiode in regelmäßigen Abständen mittels UV-/sichtbarer Spektroskopie bestimmt. Eine Referenzmessung wird mit derselben Probe ohne UV-Strahlung oder mit derselben Probe in einem zweiten Behälter durchgeführt, dessen photoaktive Oberfläche durch eine Abdeckung vor dem einfallenden Lichtstrahl geschützt ist. Die Ergebnisse werden zur Berechnung spezifischer Zerfallsraten und entsprechender photonischer Effizienzen der getesteten Oberfläche verwendet.

Zu den Hauptgeräten, die beim Testen verwendet werden, gehören:

• Allgemein: Die Geräte, die mit der Methylenblaulösung in Kontakt kommen, sollten aus Materialien bestehen, die kaum oder gar nicht dazu neigen, diesen Farbstoff an ihrer Oberfläche zu adsorbieren, zum Beispiel Glas, Edelstahl, Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylat, Silikone mit geringem organischen Gehalt Emissionen. Die Prüfanordnung muss möglichst wenig Streulicht aufweisen.
• Messgerät: zwei mit einem geeigneten Kleber auf der Probenoberfläche befestigte Prüfzylinder oder zwei Prüfzellen, jeweils bestehend aus einem Behälter mit Probenhalter.
• Glasscheibe: Wird zur Abdeckung der Messzelle verwendet und zeigt die minimale Absorption im spektralen Emissionsbereich der UV-Strahlungslichtquelle an.
• UV-Strahlungslichtquelle: Ein schmalbandiger Strahler im Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 320 nm und 400 nm (UV-A)
• UV-Radiometer (Sensor): Zur Messung der Strahlungsintensität V wird die UV-Strahlung nahe an der Charakteristik der Lichtquelle kalibriert.
• UV/Vis-Spektralphotometer: Kalibriert im Messbereich von 600 nm bis 700 nm zur Bestimmung der Methylenblau-Konzentration.
• Messzellen: Für Spektralphotometer aus Glas oder Kunststoff mit einer optischen Länge von 10 mm und einem Transmissionsgrad von mehr als 80 Prozent (600 nm bis 700 nm).

Sowohl zur Messung als auch zur Konditionierung werden wässrige Lösungen von Methylenblau verwendet. Methylenblau-Lösungen werden frisch aus im Dunkeln gelagerten Stammlösungen mit destilliertem Wasser ohne weitere Zusätze hergestellt. Die anfängliche Methylenblaukonzentration für die Testlösung beträgt 10 plus/minus 0,5 µmol/L. Die Konditionierungslösung wird in einer Konzentration von 20 plus/minus 1 µmol/L hergestellt.

Die geometrische Oberfläche der Probe muss zwischen 100 plus/minus 1 mm2 und 1500 plus/minus 15 mm2 liegen. Die Probe sollte zunächst gemäß den Anweisungen des Herstellers gereinigt werden.

Unter den zahlreichen Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien, die für Unternehmen in verschiedenen Branchen durchgeführt wurden, hat unsere Organisation mit ihrem geschulten und fachkundigen Personal und ihrer fortschrittlichen technologischen Ausrüstung die Norm „ISO 10678 Feinkeramik (Hochleistungskeramik, hochentwickelte technische Keramik)“ etabliert. Photokatalytischer Abbau von Oberflächen in wässriger Umgebung durch Abbau von Methylenblau. Darüber hinaus werden Testdienstleistungen gemäß der Norm „Bestimmung der Aktivität“ angeboten.