Table of Contents
دانلود فیلم Photocatalytic Oxidation چیست؟
اکسیداسیون فتوکاتاتیک (PCO) یک تکنولوژی تصفیه هوا پیشرفته است که از یک فتوکاتاتاست استفاده می کند – اغلب دی اکسید تیتانیوم (TiO ) یک فن آوری تصفیه هوا پیشرفته است که توسط اشعه ماوراء بنفش (UV) فعال شده است تا گونه های واکنش واکنشی (ROS) تولید کند، این ROS، عمدتا هیدروکسی (OH) و ابراکسید) - یک مولکول های مایع طبیعی (2) است که به طور موثر آلوده کننده های آلوده کننده های گاز طبیعی آلوده کننده های گاز طبیعی (گاز) را تولید می کنند.
شیمی پشت PCO به خوبی تثبیت شده است، هنگامی که نور UV (معمولا در محدوده UVA، 320-400 نانومتر) سطح TiO2 را حمله می کند، الکترون ها از باندvalence به گروه رسانای حرکت می کنند، و از پشت سوراخ های سلول های آلوده به طور مثبت جلوگیری می کنند، این حفره ها به آب واکنش می دهند تا رادیکال های هیدروکسید را تشکیل دهند، در حالی که الکترون ها واکنش نشان می دهند و به سرعت این ترکیبات سلول های آلی را در معرض آسیب می گذارند و به طور نامحدودی خود را نگه می دهند و به طور نامحدودی که این ترکیبات سلول های سلول های سلول های سلول های سلول های غیر قابل اشتعال می دهند.
چگونه Photocatalytic Oxidation بهبود کیفیت هوای داخلی
محیط های داخلی اغلب 2 تا 5 برابر آلودگی هوا در فضای باز، با توجه به آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده ( EPA آلوده تر از هوا، منابع تصفیه کننده مانند مواد ساختمانی، تمیز کردن محصولات، تجهیزات اداری و حتی انسان ها به طور مداوم VOC ها را منتشر می کنند، و پاتوژن های معمولی را پر می کنند، اما آلودگی های گازی را از بین می برند.
هدف قرار داده شده Pollutants
- ترکیبات ارگانیک آلی (VOCs): بنزene، فرمالدئید، toluene، زاین و ترکیبات دیگر که معمولا در رنگ ها، چسب ها، ضدعفونی کننده ها و مبلمان یافت می شوند.O می تواند غلظت VOC را تا 80-95٪ تحت شرایط مطلوب کاهش دهد.
- آلوده کننده های زیست شناختی: باکتری هایی مانند و [FLT: Staphylococcus aureus ، ویروس ها و ویروس ها، و مطالعات قارچی نشان می دهد که PCO می تواند به سطوح و جریان های هوا دست یابد.
- دوستداران و دود: بوی پخت و پز، دود تنباکو، بوی حیوانات خانگی و ترکیبات گوگرد فرار به طور موثر اکسید شده، بهبود کلی تازه سازی داخلی.
- اکسید نیتروژن (NOx) و گوگرد دیوکسید (SO2): PCO همچنین می تواند این محصولات احتراق را به نیترات و سولفات تبدیل کند که می تواند توسط تصفیه بعدی جذب شود.
مزایای سلامتی
کاهش آلودگی های داخلی از طریق PCO دارای پیامدهای مستقیم سلامتی است. سطح VOC پایین تر با کاهش میزان سردرد، سوزش چشم و گلو و واکنش های آلرژیک مرتبط است، علاوه بر این، فعال سازی پاتوژن های هوا ممکن است به کاهش گسترش عفونت های تنفسی کمک کند: مطالعه منتشر شده در ساخت و محیط زیست ([F:2] [F]
مزایای Photocatalytic Oxidation
- عملیات مداوم: پس از نصب، سیستم های PCO تا زمانی که چراغ UV روشن هستند، عمل می کنند، ارائه تصفیه مداوم بدون فیلترهای قابل بازیافت (هر چند فیلترهای پیش فیلتر ممکن است نیاز به جایگزینی دوره ای داشته باشند).
- فعالیت طیف گسترده: بر خلاف فیلترهای کربن فعال که برای VOCs خاص یا فیلترهای HEPA انتخاب شده اند که تنها ذرات را به دام می اندازد، PCO به طیف گسترده ای از آلاینده ها، هر دو ارگانیک و بیولوژیکی حمله می کند.
- نگهداری از حد پایین: کاتالیزور TiO2 به طور معمول برای سال ها طول می کشد، نگهداری عمدتا شامل تمیز کردن سطح کاتالیزور و جایگزینی لامپ های UV در هر 1 تا 3 سال، بسته به مدل و استفاده است.
- Integration با HVAC: واحدهای PCO را می توان در مجاری HVAC نصب کرد یا دستگاه های تهویه مطبوع مستقل را تنظیم کرد و آنها را با تنظیمات مسکونی، تجاری و صنعتی سازگار کرد.
- محصول جانبی: هنگامی که به درستی طراحی شده است، PCO تنها CO2 و آب را از اکسیداسیون کامل تولید می کند. اکسیداسیون ناقص می تواند واسطه های ردیابی (به عنوان مثال فرمالدئید)، اما سیستم های پیشرفته با شدت UV بهینه شده و بارگذاری کاتالیزور به حداقل رساندن این خطر.
مقایسه با دیگر تکنولوژی های Air Purification
| Technology | Particles | Gases (VOCs) | Pathogens | Byproducts |
|---|---|---|---|---|
| HEPA Filter | Excellent | None | Traps but does not kill | None |
| Activated Carbon | Limited | Good (adsorption) | None | None (requires disposal) |
| UV-C Germicidal | None | None | Excellent (inactivation) | Ozone (from some lamps) |
| Photocatalytic Oxidation | Limited (pre-filter needed) | Excellent | Excellent | CO₂ & H₂O (with design) |
PCO به خاطر اقدام دوگانه خود در هر دو آلودگی شیمیایی و بیولوژیکی، آن را یک انتخاب چند منظوره برای مدیریت کیفیت هوا در داخل داخلی است.
محدودیت ها و ملاحظات
علی رغم وعده های خود، PCO یک گلوله نقره ای نیست و درک محدودیت های آن برای کاربرد مناسب ضروری است.
UV Light
واکنش به شدت نور UV و طول موج بستگی دارد. اکثر سیستم های PCO از LED های UVA یا لامپ های جیوه کم فشار استفاده می کنند، اگر منبع UV کاهش یابد یا به طور نادرستی محافظت شده باشد، نور UV همچنین می تواند آسیب چشم و پوست را ایجاد کند، بنابراین واحدهای تجاری با اتاق های واکنش محصور طراحی شده اند.
کاتالیزور Fouling
گرد و غبار، گریس و سایر ذرات می توانند بر روی سطح TiO2 تجمع کنند، نور UV را مسدود کرده و فعالیت های کاتالیتیک را کاهش دهند. پیش فیلترها (به عنوان مثال، MERV 8 یا بالاتر) توصیه می شود تا زندگی کاتالیزور را گسترش دهد.
خطرات کامل Oxidation
اگر زمان اقامت هوا بر روی کاتالیزور بسیار کوتاه یا UV شدت بسیار پایین باشد، برخی از VOC ها ممکن است اکسیداسیون جزئی را برای شکل دادن به lids (به عنوان مثال، فرمالدئید) یا اسید های آلی انجام دهند که در واقع می توانند کیفیت هوای داخلی را بدتر کنند، سیستم های کامپیوتری با عملکرد بالا با منطقه سطح کاتالیزور کافی طراحی شده و مدل های UV شار جستجو برای ایمنی تست شده اند.[۱۰]
رطوبت و وابستگی به دما
اوج بهره وری PCO در رطوبت نسبی متوسط (40-60٪) است. رطوبت بسیار پایین واکنش مولکول های آب مورد نیاز برای تشکیل رادیکال هیدروکسیل را نشان می دهد؛ رطوبت بالا نیز می تواند بر میزان واکنش تاثیر بگذارد، اگرچه اکثر محیط های داخلی در محدوده های قابل قبول قرار می گیرند.
تولید اوزون
برخی از لامپ های UV، به ویژه انواع بخار جیوه قدیمی، تولید اوزون (O3) به عنوان یک محصول جانبی.اوزون یک نورووار ریه است و می تواند با ترکیبات دیگر واکنش نشان دهد تا آلودگی های ثانویه را تشکیل دهد. سیستم های PCO مدرن از آن استفاده می کنند (FLT:0) LED های UV بدون منطقه (FLT 1) یا لامپ های پوشیده شده برای جلوگیری از این همیشه تأیید می کنند که PCO واحد تأیید شده است.
برنامه های کاربردی PCO
استفاده مسکونی
دستگاه های تصفیه کننده هوای مستقل PCO برای اتاق های نشیمن، اتاق خواب ها و زیرزمین ها محبوب هستند، آنها به ویژه در خانه هایی با نوسازی های اخیر موثر هستند، که VOC از گاز از رنگ، مبلمان و کفپوش بالا است. بسیاری از واحدها ترکیبی از پیش فیلتر، کربن فعال، و یک مرحله PCO برای تصفیه لایه.
ساختمان های تجاری و اداری
سیستم های PCO تهویه مطبوع می توانند حجم هوای بزرگ را در برج های تجاری، کاهش سندرم ساختمان بیمار و بهبود بهره وری کارکنان درمان کنند.موسسه ملی علوم ساختمان ( یادداشت می کند که بهبود کیفیت هوای داخلی می تواند عملکرد شناختی را تا 61 درصد افزایش دهد.
مراکز بهداشتی
بیمارستان ها و کلینیک ها از PCO برای کاهش عفونت های هوایی در اتاق های بیمار، مناطق انتظار و تئاتر های عملیاتی استفاده می کنند که همراه با ضد عفونی UV-C، PCO یک سپر ضد میکروبی مداوم حتی زمانی که اتاق ها اشغال می شوند، فراهم می کند.
پردازش غذا و مهمان نوازی
آشپزخانه ها، رستوران ها و گیاهان فرآوری مواد غذایی از PCO برای از بین بردن بوهای پخت و پز و کنترل رشد قالب در محیط های مرطوب استفاده می کنند.این تکنولوژی همچنین گاز اتیلن را در ذخیره سازی تولید کاهش می دهد و عمر قفسه را گسترش می دهد.
توسعه های آینده و تحقیقات
تحقیقات فعلی بر بهبود کارایی PCO تحت نور قابل مشاهده برای کاهش مصرف انرژی تمرکز می کند. [] Doping TiO2 با نیتروژن، نقره یا سایر فلزات می تواند طول موج فعال سازی خود را به طیف قابل مشاهده تغییر دهد، و اجازه می دهد منابع LED کمتر انرژی فشرده (LT3:2) دیگر منطقه امیدوار کننده است که توسعه رنگ های فتوکاتاتیک و پوشش است که می تواند به طور منفعلانه هوا را بر روی دیوارها و سقف بدون بررسی لامپ های اختصاصی روشن کند [F]
علاوه بر این، سیستم های هیبریدی که PCO را با بارش الکترواستاتیک، HEPA فیلتراسیون یا یونیزاسیون دو قطبی ترکیب می کنند برای اثرات هم افزایی آزمایش می شوند. سنسورهای هوشمند که کیفیت هوا را نظارت می کنند و شدت UV را در زمان واقعی تنظیم می کنند، مرز بعدی در کنترل محیط زیست خودکار را نشان می دهند.
نتیجه گیری
اکسیداسیون فتوکاتاتیک یک روش قوی و علمی برای بهبود کیفیت هوای داخلی با از بین بردن هر دو آلودگی شیمیایی و بیولوژیکی در منبع است، در حالی که دارای محدودیت است - مانند نیاز به نور UV، تعمیر و نگهداری منظم و طراحی مناسب برای جلوگیری از اکسیداسیون ناقص - توانایی آن برای شکستن مداوم VOC، پاتوژن ها و بوها آن را یک جزء ارزشمند از کیفیت مدرن مدیریت هوا می سازد، زمانی که تهویه مطبوع سالم تر، و محیط های کنترل راحت تر، و راحت تر، می تواند اتاق های کنترل راحت تر، و راحت تر.
از آنجایی که آگاهی از اثرات بهداشتی آلودگی هوای داخلی افزایش می یابد، فناوری هایی مانند PCO نقش مهمی در فضاهای ساخته شده ما ایفا می کنند.برای هر کسی که به ارتقاء تصفیه هوا توجه کند، ارزیابی سیستم PCO گواهی شده در کنار فیلتر سنتی یک گام به جلو به سمت تمیزتر، هوای امن تر است.