ISO 10676:2010

Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Test method for water purification performance of semiconducting photocatalytic materials by measurement of forming ability of active oxygen

ISO 10676:2010 describes a test method covering photocatalytic materials formed on, or attached to, another material surface for the purpose of decomposing, and thus eliminating, the pollutants in water, using photocatalytic performance. This test method is applicable to photocatalytic materials under UV irradiation, and not under visible light irradiation.

Céramiques techniques — Méthode d'essai relative à la performance des matériaux photocatalytiques semi-conducteurs pour la purification de l'eau par mesurage de la capacité de formation de l'oxygène actif

L'ISO 10676:2010 spécifie une méthode d'essai traitant des matériaux photocatalytiques formés ou fixés à la surface d'un autre matériau dans le but de dégrader les polluants dans l'eau pour purifier celle-ci, en utilisant la performance photocatalytique. La présente méthode d'essai est applicable à des matériaux photocatalytiques sous irradiation UV et non sous irradiation par lumière visible.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 30-Nov-2010
• ICS: 81.060.30 - Advanced ceramics
• Technical Committee: ISO/TC 206 - Fine ceramics
• Drafting Committee: ISO/TC 206/WG 9 - Photocatalysis
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Completion Date: 03-Dec-2021

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10676
First edition
2010-12-15
Fine ceramics (advanced ceramics,
advanced technical ceramics) —
Test method for water purification
performance of semiconducting
photocatalytic materials by measurement
of forming ability of active oxygen
Céramiques techniques — Méthode d'essai relative à la performance
des matériaux photocatalytiques semi-conducteurs pour la purification
de l'eau par mesurage de la capacité de formation de l'oxygène actif
Reference number
ISO 10676:2010(E)
ISO 2010
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ISO 10676:2010(E)
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Published in Switzerland
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ISO 10676:2010(E)
Contents Page

Foreword ............................................................................................................................................................iv

Introduction.........................................................................................................................................................v

1 Scope......................................................................................................................................................1

2 Normative references............................................................................................................................1

3 Terms and definitions ...........................................................................................................................1

4 Principle .................................................................................................................................................2

5 Apparatus...............................................................................................................................................2

6 Reagent (test solution)..........................................................................................................................4

7 Preparation of test piece.......................................................................................................................5

8 Procedure...............................................................................................................................................5

9 Calculation .............................................................................................................................................6

10 Test report..............................................................................................................................................8

Annex A (informative) Examples of test results ..............................................................................................9

Bibliography......................................................................................................................................................11

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ISO 10676:2010(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies

(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO

technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been

established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and

non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the

International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards

adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an

International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent

rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISO 10676 was prepared by Technical Committee ISO/TC 206, Fine ceramics.
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ISO 10676:2010(E)
Introduction

Photocatalysis has many excellent functions including self-cleaning, antifogging, antibacterial actions,

deodorization and removal of pollutants under light irradiation and, therefore, its application fields have been

enlarged recently.

Among these applications, photocatalysis for water purification, which eliminates the pollutants in water, is

being developed and its products are arriving on the market. Accordingly, there is strong demand for a test

method which enables correct evaluation of the water purification performance.

This International Standard describes a test method for determining the water purification performance of

photocatalytic materials used for water purification application.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10676:2010(E)
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical
ceramics) — Test method for water purification performance
of semiconducting photocatalytic materials by measurement
of forming ability of active oxygen
1 Scope

This International Standard describes a test method covering photocatalytic materials formed on, or attached

to, another material surface for the purpose of decomposing, and thus eliminating the pollutants in water,

using photocatalytic performance.

This test method is applicable to photocatalytic materials under UV irradiation, and not under visible light

irradiation.
2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated

references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced

document (including any amendments) applies.

ISO 10677, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Ultraviolet light source for

testing semiconducting photocatalytic materials
3 Terms and definitions
For the purpose of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
photocatalyst

a substance that carries out one or more functions based on oxidization and reduction reactions under

photoirradiation, including decomposition and removal of all air and water contaminants, deodorization, and

antibacterial, self-cleaning and antifogging actions
3.2
water purification
purification by decomposing contaminants contained in water
3.3
photocatalytic materials

materials in which, or on which, the photocatalyst is added by coating, impregnation, mixing, etc.

NOTE Such photocatalytic materials are intended for use as building and road construction materials to obtain the

above-mentioned functions.
3.4
purified water

water purified by the ion exchange method, having an electrical conductivity below 1 µS/cm

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ISO 10676:2010(E)
4 Principle

This International Standard covers the development, comparison, quality assurance, characterization,

reliability and design data of photocatalytic materials. The method is used to determine the water purification

performance of photocatalytic materials by exposing a specimen to model water under illumination of

ultraviolet (UV) light.

It is difficult to choose a specific pollutant as the reagent for the purification performance test, because there

are many types of pollutants in water.

Since the mechanism of water purification by photocatalytic reaction is based on the formation of active

oxygen from the photocatalyst activated by UV irradiation, which oxidizes and decomposes the pollutants in

water, it is possible to evaluate the water purification performance by measuring the ability of active oxygen to

form from the activated photocatalyst in water.

Therefore, dimethylsulfoxide (DMSO) is chosen as an indicator that gives methanesulfonic acid (MSA) as a

product of the photocatalytic reaction, as shown in the following formula [methanesulfinate (MSI) is produced

as an intermediate]. This reaction is often used for the determination of active oxygen. The specimen, set in a

flow-type photoreactor, is activated by UV irradiation; the DMSO is decomposed, which results in the

production of MSA on its surface. The water purification performance is determined based on the decrease in

concentration of DMSO and the generation of MSA. The adsorption of DMSO by the specimen is evaluated by

the test in the dark (without UV irradiation).
a) (CH ) SO (DMSO) + · OH → CH S(O)OH (MSI) + · CH
3 2 3 3
b) CH S(O)OH (MSI) + · OH + O → CH S(O) OH (MSA) + · OOH
3 2 3 2
c) (CH ) SO (DMSO) + · OOH → CH S(O) OH (MSA) + · CH
3 2 3 2 3
d) CH S(O) OH (MSA) + · OH → H SO + · CH
3 2 2 4 3
5 Apparatus

The testing equipment examines a photocatalytic material for its water purification performance by supplying

and circulating the test water continuously, while providing photoirradiation to activate the photocatalyst. It

consists of a test water supply, a photoreactor (with weirs), a light source and measurement equipment for

testing the water. There is no cover in the photoreactor, i.e. the test is carried out in an open system.

An example of a testing system is shown in Figure 1.
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ISO 10676:2010(E)
Dimensions in millimetres
2 1
120
200
290
Key
1 lamp
2 test piece
3 weirs
4 pump
5 test solution
Figure 1 — Schematic diagrams of testing equipment
The testing equipment consists of the components described in 5.1 to 5.5
5.1 Test-water supply

The test-water supply consists of a flow controller (see Note) and a water pipe for circulating the test water

with the predetermined speed and volume in the photoreactor.
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120
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ISO 10676:2010(E)

NOTE The flow controller is an ejection pump which enables a determined volume of test water to be ejected and

circulated to the test specimen in a photoreactor at a predetermined speed for a long time. For example, a peristaltic

structure pump which ejects the solution by compressing the ejecting tube with a roller.

For the water pipe, use a material which adsorbs less reagent, such as silicon resin; the tube's diameter shall

be suitable for the specification of the photoreactor's connecting-tube diameter and pump.

5.2 Photoreactor

The photoreactor holds a planar or spherical test piece and weirs over 1 cm high are placed in front of and

behind the test piece in order to avoid distorting the test piece alignment during water supply. The reactor

shall be fabricated from material (acryl resin) that adsorbs a small quantity of testing reagent and withstands

irradiation of near-UV light.
5.3 Black light blue lamp (light source)

The light source shall provide UV-A illumination within a wavelength range of 300 nm to 400 nm. Suitable

sources inc
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 10676
Première édition
2010-12-15
Céramiques techniques — Méthode
d'essai relative à la performance
des matériaux photocatalytiques
semi-conducteurs pour la purification
de l'eau par mesurage de la capacité
de formation de l'oxygène actif
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) —
Test method for water purification performance of semiconducting
photocatalytic materials by measurement of forming ability of active
oxygen
Numéro de référence
ISO 10676:2010(F)
ISO 2010
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ISO 10676:2010(F)
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Publié en Suisse
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ISO 10676:2010(F)
Sommaire Page

Avant-propos .....................................................................................................................................................iv

Introduction.........................................................................................................................................................v

1 Domaine d'application ..........................................................................................................................1

2 Références normatives.........................................................................................................................1

3 Termes et définitions ............................................................................................................................1

4 Principe ..................................................................................................................................................2

5 Appareillage ...........................................................................................................................................2

6 Réactif (pour solution d'essai).............................................................................................................4

7 Préparation de l'éprouvette ..................................................................................................................5

8 Mode opératoire.....................................................................................................................................5

9 Calculs....................................................................................................................................................6

10 Rapport d'essai......................................................................................................................................8

Annexe A (informative) Exemple de résultats d'essai.....................................................................................9

Bibliographie.....................................................................................................................................................11

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ISO 10676:2010(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de

normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée

aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du

comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non

gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec

la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,

Partie 2.

La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes

internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur

publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres

votants.

L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne

pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

L'ISO 10676 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 206, Céramiques techniques.

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ISO 10676:2010(F)
Introduction

La photocatalyse revêt de nombreuses fonctions, toutes excellentes, au nombre desquelles on citera des

actions autonettoyante, anticondensation, antibactérienne, désodorisante, ainsi que l'élimination de polluants

sous rayonnement lumineux; c'est pourquoi ses domaines d'application se sont récemment élargis.

Parmi ces domaines, on voit se développer la photocatalyse à des fins de purification de l'eau, qui élimine les

polluants de l'eau et dont les produits arrivent sur le marché. Il existe par conséquent une forte demande en

faveur d'une méthode d'essai permettant d'évaluer correctement la performance en matière de purification de

l'eau.

La présente Norme internationale décrit une méthode d'essai permettant de déterminer la performance en

matière de purification de l'eau des matériaux photocatalytiques utilisés pour des applications de purification

de l'eau.
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NORME INTERNATIONALE ISO 10676:2010(F)
Céramiques techniques — Méthode d'essai relative
à la performance des matériaux photocatalytiques
semi-conducteurs pour la purification de l'eau par mesurage
de la capacité de formation de l'oxygène actif
1 Domaine d'application

La présente Norme internationale spécifie une méthode d'essai traitant des matériaux photocatalytiques

formés ou fixés à la surface d'un autre matériau dans le but de dégrader les polluants dans l'eau pour purifier

celle-ci, en utilisant la performance photocatalytique.

La présente méthode d'essai est applicable à des matériaux photocatalytiques sous irradiation UV et non

sous irradiation par lumière visible.
2 Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les

références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du

document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).

ISO 10677, Céramiques techniques — Source de lumière ultraviolette pour l'essai des matériaux

photocatalytiques semiconducteurs
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.

3.1
photocatalyseur

substance exécutant une ou plusieurs fonctions basées sur des réactions d'oxydo-réduction sous

photoirradiation, incluant la dégradation et l'élimination de tous les contaminants de l'air et de l'eau, la

désodorisation, ainsi que des actions antibactérienne, autonettoyante et anticondensation

3.2
purification de l'eau
purification par dégradation des contaminants contenus dans l'eau
3.3
matériaux photocatalytiques

matériaux dans lesquels ou sur lesquels le photocatalyseur est ajouté par revêtement, imprégnation, mélange,

etc.

NOTE De tels matériaux photocatalytiques sont destinés à un usage comme celui de matériaux de construction pour

le bâtiment et les routes pour assurer les fonctions mentionnées ci-dessus.
3.4
eau purifiée

eau purifiée par échange ionique, de conductivité électrique inférieure à 1 µS/cm

© ISO 2010 – Tous droits réservés 1
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ISO 10676:2010(F)
4 Principe

La présente Norme internationale traite du développement, de la comparaison, de l'assurance qualité, de la

caractérisation, de la fiabilité et de la génération de données de fabrication des matériaux photocatalytiques.

La méthode a pour objet de déterminer la performance des matériaux photocatalytiques en matière de

purification de l'eau en exposant une éprouvette à une eau modèle sous éclairage ultraviolet (UV).

Il est difficile de choisir un polluant spécifique comme réactif pour l'essai de performance en matière de

purification de l'eau car l'eau contient en réalité de nombreux types de polluants.

Le mécanisme de purification de l'eau par la réaction photocatalytique résidant dans l'oxydation et la

dégradation des polluants présents dans l'eau par l'oxygène actif formé à partir du photocatalyseur activé par

l'irradiation UV, il est possible d'évaluer la performance en matière de purification de l'eau en mesurant la

capacité de formation de l'oxygène actif par le photocatalyseur activé dans l'eau.

Par conséquent, on choisit comme indicateur le diméthylsulfoxyde (DMSO), qui donne de l'acide

méthanesulfonique (MSA) comme produit de la réaction photocatalytique, comme le montre la formule

suivante [le méthane sulfinate (MSI) est un produit intermédiaire]. Cette réaction est souvent utilisée pour le

dosage de l'oxygène actif. L'éprouvette, déposée dans un photoréacteur à flux, est activée par irradiation UV;

le DMSO est alors dégradé, entraînant la production de MSA à sa surface. La performance en matière de

purification de l'eau est évaluée d'après la diminution de la concentration en DMSO et la génération de MSA.

L'adsorption de DMSO par l'éprouvette est évaluée par l'essai dans l'obscurité (sans irradiation UV).

a) (CH ) SO (DMSO) + · OH → CH S(O)OH (MSI) + · CH
3 2 3 3
b) CH S(O)OH (MSI) + · OH + O → CH S(O) OH (MSA) + · OOH
3 2 3 2
c) (CH ) SO (DMSO) + · OOH → CH S(O) OH (MSA) + · CH
3 2 3 2 3
d) CH S(O) OH (MSA) + · OH → H SO + · CH
3 2 2 4 3
5 Appareillage

L'équipement d'essai permet d'étudier la performance d'un matériau photocatalytique en matière de

purification de l'eau en assurant l'alimentation en eau d'essai et la circulation de celle-ci de manière continue,

tout en procédant à la photoirradiation pour activer le photocatalyseur. L'équipement consiste en une

alimentation en eau d'essai, un photoréacteur (avec cales), une source lumineuse et un équipement de

mesure pour l'eau d'essai. Le photoréacteur n'a pas de couvercle, c'est-à-dire que l'essai est réalisé dans un

système ouvert.
Un exemple de système d'essai est représenté à la Figure 1.
© ISO 2010 – Tous droits réservés 2
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ISO 10676:2010(F)
Dimensions en millimètres
2 1
120
200
290
Légende
1 lampe
2 éprouvette
3 cales
4 pompe
5 solution d'essai
Figure 1 — Représentation schématique de l'équipement d'essai
L'équipement d'essai est constitué des composants décrits de 5.1 à 5.5.
5.1 Alimentation en eau d'essai

L'alimentation en eau d'essai consiste en un régulateur de débit (voir Note) et une conduite d'eau permettant

de faire circuler le volume prédéterminé d'eau d'essai à la vitesse prédéterminée dans le photoréacteur.

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120
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ISO 10676:2010(F)

NOTE Le régulateur de débit est une pompe d'éjection qui permet d'éjecter et de faire circuler un volume déterminé

d'eau d'essai vers l'éprouvette dans un photoréacteur à une vitesse prédéterminée sur une longue durée. Par exemple,

une pompe péristaltique qui éjecte la solution en comprimant un tube d'éjection au moyen d'une roue.

Pour la conduite d'eau, utiliser un matériau qui adsorbe moins de réactif, telle une résine de silicone; le

diamètre du tube doit être adapté aux spécifications relatives au tube de raccordement du photoréacteur et à

la pompe.
5.2 Photoréacteur

Le photoréacteur comprend une éprouvette plane ou sphérique et des cales d'une hauteur dépassant de 1 cm

sont placées devant et derrière l'éprouvette afin d'éviter de fausser l'alignement de cette dernière pendant

l'alimentation en eau. Le réacteur doit être fabriqué dans un matériau (résine acrylique) qui adsorbe peu le

réactif d'essai et résiste à l'irradiation par une lumière proche UV.
5.3 Lampe bleue à lumière noire (source lumineuse)

La source lumineuse doit fournir un éclairage UV-A dans une gamme de longueurs d'onde comprise entre

300 nm et 400 nm. Les sources appropriées incluent les lampes fluorescentes actiniques dites «black light»

(BL) et les lampes fluorescentes à lumière noire dites «black light blue» (BLB), avec une longueur d'onde

maximale de 351 nm ou 368 nm, comme spécifié dans l'ISO 10677, et les lampes à arc au xénon avec des

filtres optiques qui bloquent les rayonnements inférieurs à 300 nm. Dans le cas d'une lampe à arc au

...