광열화

Photodegradation

광분해는 빛에 의한 물질의 변화이다.일반적으로 이 용어는 산화 및 가수분해를 일으키는 햇빛과 공기의 결합 작용을 나타내는 데 느슨하게 사용됩니다.광열화는 그림이나 다른 유물을 파괴하기 때문에 의도적으로 피한다.그러나 바이오매스의 재염화에는 부분적으로 책임이 있으며 일부 소독 기술에 의도적으로 사용됩니다.광분해는 적외선이나 열에 의한 재료의 숙성이나 열화에는 적용되지 않지만 모든 자외선 대역의 열화가 포함됩니다.

하이킹 트레일에 인접한 광분해 비닐 봉투.약 2,000개 1~25mm, 야외에서 3개월 노출.
플라스틱 빨대 포토그래딩 비디오

적용들

식료품

광분해로부터 식품을 보호하는 것은 매우 중요하다.예를 들어, 일부 영양소는 햇빛에 노출되면 열화의 영향을 받습니다.맥주의 경우 자외선에 의해 홉 비터 화합물이 3-메틸-2-부텐-1-티올로 분해되어 맛이 변한다.황색 유리는 자외선을 흡수하는 기능이 있어 이를 방지하기 위해 맥주병을 만드는 경우가 많다.

페인트, 잉크 및 염료

상세 정보:광속성

유기성 페인트, 잉크 및 염료는 그렇지 않은 페인트보다 광분해되기 쉽습니다.세라믹은 거의 보편적으로 비유기 원료로 착색되어 가장 가차없는 조건에서도 광열화에 견딜 수 있도록 색을 유지한다.

살충제 및 제초제

농약의 광분해는 농업의 규모와 화학약품의 집중적인 사용 때문에 매우 흥미롭다.그러나 살충제는 생체 살상 활성을 발휘하기 위해 햇빛에 쉽게 광분해되지 않도록 부분적으로 선택된다.따라서 광증감제, 광촉매(예: 이산화티타늄)의 사용과 농약을 [1]공격할 수 있는 수산기를 생성하는 과산화수소와 같은 시약의 첨가를 포함하여 광분해 능력을 높이기 위해 추가 양식이 구현된다.

제약

의약품의 광분해는 많은 물 공급에서 발견되기 때문에 흥미롭다.그것들은 독성, 내분비 교란, 유전적 [2]손상을 포함한 수생 생물에 해로운 영향을 미친다.그러나 1차 포장재에서도 의약품의 광분해는 방지되어야 합니다.이를 위해 피오락스 앰버나 코닝 51-L과 같은 호박색 안경이 자외선으로부터 약품을 보호하기 위해 일반적으로 사용된다.요오드(루골 용액 형태)와 콜로이드 은은 열화를 방지하기 위해 매우 적은 자외선을 투과하는 포장에 널리 사용됩니다.

폴리머

주요 기사:폴리머 광산화
자외선 노출이 폴리프로필렌 로프에 미치는 영향

공격을 받을 수 있는 일반적인 합성 고분자에는 폴리프로필렌과 LDPE가 있으며, 이 경우 사슬 구조의 3차 탄소 결합이 공격의 중심입니다.자외선은 이러한 결합과 상호작용하여 활성산소를 형성하고, 활성산소는 대기 중의 산소와 더욱 반응하여 주 사슬에서 카르보닐기를 생성한다.제품의 노출된 표면이 변색 및 균열이 발생할 수 있으며, 극단적인 경우 제품이 완전히 분해될 수 있습니다.

옥외에서 사용하는 로프 등의 섬유제품은 외섬유가 먼저 공격되어 마모에 의해 손상되기 쉽기 때문에 제품의 수명이 짧아집니다.또한 로프가 변색될 수 있으므로 문제를 조기에 경고합니다.

방향족 고리 등 자외선 흡수기를 가진 폴리머도 자외선 저하에 민감할 수 있다.예를 들어 케블라와 같은 아라미드 섬유는 자외선에 매우 민감하며 햇빛의 해로운 영향으로부터 보호되어야 한다.

메커니즘

수년간 야외 화분으로 사용된 플라스틱 양동이의 광분해

많은 유기 화학 물질들은 산소의 존재 하에서 열역학적으로 불안정하다. 그러나 그들의 자연 산화 속도는 상온에서 느리다.물리화학의 언어에서, 그러한 반응은 동태적으로 제한적이다.이러한 운동 안정성은 환경에 복잡한 환경 구조의 축적을 가능하게 한다.빛을 흡수하면 삼중항 산소는 가스의 반응성이 높은 형태인 단일항 산소로 전환되어 스핀 허용 산화에 영향을 미칩니다.대기 중 유기화합물은 물과 [3]오존에서 생성된 수산기(hydroxyl radiator)에 의해 분해된다.

광화학 반응은 일반적으로 (지구 표면에서) 290 ~ 700 nm의 파장 범위에서 광자의 흡수에 의해 시작된다.흡수된 광자의 에너지는 분자의 전자로 전달되고 그 구성을 짧게 변화시킨다(즉, 분자를 지면 상태에서 들뜬 상태로 촉진한다).들뜬 상태는 본질적으로 새로운 분자를 나타냅니다.종종 들뜬 상태 분자는 O 또는2 HO가 있을2 때 동태적으로 안정적이지 않고 자연적으로 분해될 수 있다(산화 또는 가수분해).때때로 분자는 분해되어 주변의 다른 분자와 반응할 수 있는 높은 에너지와 불안정한 파편을 생성한다.이 두 가지 과정은 총칭하여 직접 광분해 또는 간접 광분해라고 하며, 두 가지 메커니즘은 모두 오염물질 제거에 기여한다.

플라스틱 광분해 시험을 위한 미국 연방 표준은 40 CFR Ch. I (7-1-03 판)파트 238

광열화 방지

플라스틱 및 기타 재료의 광분해는 널리 사용되는 폴리머 안정제로 억제할 수 있다.이러한 첨가물에는 분해 과정을 방해하는 항산화제가 포함되어 있습니다.대표적인 항산화제는 아닐린의 유도체이다.또 다른 종류의 첨가물은 자외선 흡수제이다.이 물질들은 광자를 잡아서 열로 변환한다.대표적인 자외선 흡수제는 하이드록시 치환 벤조페논으로 자외선 [4]차단제에 사용되는 화학물질과 관련이 있다.

참고 항목: 생분해성 플라스틱

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Burrows, H.D.; Canle L, M.; Santaballa, J.A.; Steenken, S. (June 2002). "Reaction pathways and mechanisms of photodegradation of pesticides". Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 67 (2): 71–108. doi:10.1016/S1011-1344(02)00277-4. hdl:10316/5187. PMID 12031810.
  2. ^ Boreen, Anne L.; Arnold, William A.; McNeill, Kristopher (1 December 2003). "Photodegradation of pharmaceuticals in the aquatic environment: A review". Aquatic Sciences. 65 (4): 320–341. doi:10.1007/s00027-003-0672-7. S2CID 34188238.
  3. ^ Weinheim, Wiley-VCH, Weinheim의 Ulmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2011에서 Walter Simmler "Air, 6. 광화학 열화"
  4. ^ Wiley-VCH, Weinheim의 Ullmann의 산업화학 백과사전 2000에 있는 Rainer Wolf, Bansi Lal Kaul "플라스틱, 첨가물"

원천

  • Castell, JV; Gomez-L, MJ; Miranda, MA; Morera, IM (2008), "Photolytic degradation of Ibuprofen. Toxicity of the isolated photoproducts on fibroblasts and erythrocytes", Photochemistry and Photobiology, 46 (6): 991–96, doi:10.1111/j.1751-1097.1987.tb04882.x, PMID 3438349, S2CID 41693238
  • Salgado, R; Pereira, VJ; Carvalho, G; Soeiro, R; Gaffney, V; Almeida, C; Vale Cardoso, V; Ferreira, E; Benoliel, MJ; Ternes, TA; Oehmen, A; Reis, MAM; Noronha, JP (2013), "Photodegradation kinetics and transformation products of ketoprofen, diclofenac and atenolol in pure water and treated wastewater", Journal of Hazardous Materials, 244–245: 516–52, doi:10.1016/j.jhazmat.2012.10.039, PMID 23177274
  • Boltres, Bettine, "유리가 파마를 만났을 때", ECV Editio Cantor, 2015, ISBN 978-3-87193-432-2