Kāpēc 365 nm UV ir visefektīvākais fotokatalītiskā gaisa attīrītāja viļņa garums?

Kāpēc 365 nm UVA LED tiek plaši izmantots fotokatalītiskajos gaisa attīrītājos?

Fotokatalītiskā gaisa attīrīšana kļūst par interesantu risinājumu formaldehīda, GOS un citu organisko piesārņotāju noņemšanai no iekštelpu gaisa. Daudzos fotokatalītisko gaisa attīrītāju projektos 365 nm UVA gaismas diodes tiek izmantotas kā gaismas avots, lai aktivizētu fotokatalizatoru.

Bet kāpēc 365nm? Kāpēc ne 395 nm vai pat īsāku UVC viļņa garumu?

Atbilde nav tikai tāda, ka īsākiem viļņu garumiem ir vairāk enerģijas. Fotokatalītiskās sistēmas veiktspēja ir atkarīga no attiecības starp UV viļņa garumu, fotokatalizatoru, optisko jaudu, katalizatora virsmu un kopējo reaktora dizainu.

1. 365nm nodrošina pietiekami daudz enerģijas, lai aktivizētu TiO₂

Titāna dioksīds (TiO₂) ir viens no visplašāk izmantotajiem fotokatalītiskajiem materiāliem.

Kad TiO₂ tiek pakļauts piemērotai UV gaismai, fotoni var ierosināt elektronus no valences joslas uz vadīšanas joslu. Tas rada elektronu{1}}caurumu pārus, kas var piedalīties virsmas reakcijās.

365 nm fotonam ir aptuveni 3,40 eV enerģija, kas ir pietiekama, lai aktivizētu parastos TiO₂ fotokatalizatorus.

Vienkārši izsakoties:

365 nm UVA → TiO₂ aktivācija → elektronu-caurumu pāri → reaktīvās skābekļa sugas → piesārņojošās vielas noārdīšanās

Šis ir TiO₂-balstītas fotokatalītiskās gaisa attīrīšanas pamatmehānisms.

2. Kāpēc 365nm, nevis 395nm?

Parasti ir pieejamas arī 395 nm UVA gaismas diodes, kas bieži vien ir lētākas. Tomēr 365 nm nodrošina lielāku fotonu enerģiju.

Fotonu enerģiju var aprēķināt no:

E = 1240 / λ

Tāpēc:

365 nm ≈ 3,40 eV

385nm ≈ 3,22eV

395nm ≈ 3,14eV

Palielinoties viļņa garumam, fotonu enerģija samazinās.

Atkarībā no izmantotā fotokatalizatora, pārāk tālu virzoties uz garo-viļņa garuma pusi, var samazināties fotokatalizatora ierosmes efektivitāte. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc 365 nm bieži tiek izvēlēti, kad TiO₂ ir galvenais fotokatalītiskais materiāls.

Tomēr tas nenozīmē, ka 365 nm automātiski ir labākais viļņa garums katram fotokatalītiskajam pārklājumam. Vienmēr jāņem vērā faktiskā katalizatora absorbcijas īpašības.

3. Kas notiek pēc TiO₂ aktivizēšanas?

Pēc UV fotonu absorbcijas TiO₂ ģenerē elektronus un caurumus.

Šie lādiņa nesēji var reaģēt ar skābekli un ūdeni uz katalizatora virsmas un veidot reaktīvas skābekļa sugas, tostarp hidroksilradikāļus un ar superoksīdu{0}}saistītas sugas.

Šīs ļoti reaģējošās sugas var uzbrukt organiskajiem piesārņotājiem, kas adsorbēti uz katalizatora virsmas.

Piemēram, formaldehīdu var pakāpeniski oksidēt, izmantojot starpproduktu savienojumus, un galu galā piemērotos apstākļos pārveidot galvenokārt oglekļa dioksīdā un ūdenī.

Tāpēc fotokatalītiskā gaisa attīrīšana atšķiras no vienkāršas piesārņotāju aizturēšanas ar filtru.

Parastais filtrs galvenokārt uztver daļiņas vai adsorbē noteiktas gāzes. Fotokatalītiskā sistēma ir paredzēta, lai veicinātu ķīmiskās reakcijas, kas sadala organiskos piesārņotājus.

4. UVA un UVC ir dažādi darbi

Viens izplatīts pārpratums ir tāds, ka UVC vienmēr jābūt labākam, jo ​​tai ir lielāka fotonu enerģija.

Tomēr gaisa attīrītājā UVA fotokatalīze un UVC sterilizācija var kalpot dažādiem mērķiem.

365 nm UVAparasti izmanto, lai aktivizētu fotokatalizatoru.

UVC aptuveni 265–280 nmparasti izmanto tiešai mikrobu inaktivācijai.

UVC var sabojāt mikroorganismu DNS vai RNS, savukārt UVA var nodrošināt enerģiju, kas nepieciešama fotokatalītiskām reakcijām uz TiO₂ virsmas.

Šī iemesla dēļ UVA un UVC apvienošana dažos gaisa attīrīšanas projektos var būt pievilcīga.

Abi viļņu garumi ne vienmēr konkurē viens ar otru. Tās var veikt dažādas funkcijas vienā sistēmā.

5. Optiskais spēks ir tikpat svarīgs kā viļņa garums

Pareiza viļņa garuma izvēle ir tikai pirmais solis.

Praktiskajā produktu izstrādē ļoti svarīga ir arī pieejamā optiskā jauda, ​​kas sasniedz fotokatalizatoru.

365 nm gaismas diode ar nepietiekamu optisko jaudu var nenodrošināt pietiekami daudz fotonu, lai sasniegtu vēlamo reakcijas ātrumu. No otras puses, vienkārša LED jaudas palielināšana negarantē proporcionālu attīrīšanas veiktspējas uzlabošanos.

Faktiskais rezultāts ir atkarīgs no vairākiem faktoriem:

UV starojums uz katalizatora

LED optiskā efektivitāte

attālums starp LED un katalizatoru

katalizatora pārklājuma biezums

katalizatora virsmas laukums

gaisa plūsmas ātrums

piesārņojošo vielu koncentrācija

reaktora struktūra

temperatūra un mitrums

Tāpēc efektīvs fotokatalītiskais gaisa attīrītājs ir jāveido kā pilnīga sistēma, nevis vienkārši jāizvēlas lielas -jaudas UV LED.

6. Kāpēc 365 nm UVA gaismas diodes ir pievilcīgas LED{2}}bāzētām sistēmām

No LED inženierijas viedokļa 365 nm ir arī praktisks viļņa garums kompaktām fotokatalītiskām iekārtām.

Salīdzinot ar parastajām UV lampām, UV gaismas diodes var piedāvāt vairākas priekšrocības:

kompakts izmērs

tūlītēja palaišana-

laba vadāmība

ar zemu dzīvsudraba saturu{0}}saistītas vides problēmas

vienkārša elektroniska aptumšošana un kontrole

elastīga mehāniskā konstrukcija

ilgs darbības laiks, ja tas ir pareizi atdzesēts

Gaisa attīrītāju ražotājiem tas atvieglo UVA gaismas diožu integrēšanu kompaktos moduļos un pielāgotās optiskās struktūrās.

Svarīga ir arī LED pakete. Gaisa attīrīšanas iekārtās izmantotās UV gaismas diodes var darboties nepārtraukti ilgu laiku, tāpēc nevajadzētu aizmirst par siltuma pārvaldību, optiskās izejas stabilitāti un iepakojuma uzticamību.

7. 365nm nav universāla atbilde

Ir svarīgi neuzskatīt 365 nm kā universālu optimālu.

Dažādiem fotokatalizatoriem ir atšķirīga spektrālā reakcija. Modificēts TiO₂, leģēti fotokatalizatori un citi pusvadītāju materiāli var atšķirīgi reaģēt uz UV viļņu garumiem.

Tāpēc, izstrādājot jaunu fotokatalītisko gaisa attīrītāju, labāka pieeja ir pārbaudīt faktisko kombināciju:

UV viļņa garums + optiskā jauda + fotokatalizators + gaisa plūsma + reaktora dizains

nevis izvēlēties viļņa garumu, pamatojoties tikai uz teorētisko fotonu enerģiju.

Tomēr fotokatalītiskajām sistēmām, kuru pamatā ir TiO₂-, 365 nm UVA joprojām ir plaši izmantota un praktiska izvēle, jo tā nodrošina pietiekamu fotonu enerģiju, vienlaikus labi darbojoties ar parasto UV LED tehnoloģiju.

Secinājums

Iemesls, kādēļ 365 nm UVA gaismas diodes tiek plaši izmantotas fotokatalītiskajos gaisa attīrītājos, nav tikai tāpēc, ka tās ir “spēcīgākas” par garāka-viļņa garuma UV gaismas diodes.

Galvenais ir sakritība starp365 nm spektrs un fotokatalizatora fotoaktivācijas raksturlielumi.

Ja pareizais viļņa garums ir apvienots ar pietiekamu optisko izstarojumu, atbilstošu fotokatalītisko pārklājumu un labi{0}}izplānotu gaisa plūsmas ceļu, UV gaismas diode var palīdzēt radīt reaktīvas skābekļa sugas, kas veicina formaldehīda un citu organisko piesārņotāju noārdīšanos.

Šī iemesla dēļ 365 nm UVA bieži ir praktisks sākumpunkts TiO₂- balstītai fotokatalītiskajai gaisa attīrīšanai, savukārt UVC var pievienot, ja nepieciešama arī tieša mikrobu inaktivācija.

Tāpēc LED ražotājiem un gaisa attīrītāju izstrādātājiem vissvarīgākais jautājums nav vienkāršs"Kurš UV viļņa garums ir spēcīgākais?", bet drīzāk:

"Kurš viļņa garums, optiskā jauda un fotokatalizatora kombinācija nodrošina vislabāko kopējo veiktspēju faktiskajā gaisa attīrīšanas sistēmā?"

Guangmai Technology ir profesionāls LED ražotājs, kas dibināts 2009. gadā un specializējas LED iepakojumos un pielāgotos LED risinājumos.

Mūsu galvenie produkti ietver SMD gaismas diodes, lieljaudas gaismas diodes, COB LED, UV gaismas diodes, IR gaismas diodes, VCSEL un keramikas substrāta gaismas diodes. Mēs piedāvājam viļņu garumus no 200 nm līdz 3000 nm tādiem lietojumiem kā dārzkopības apgaismojums, medicīnas ierīces, rūpnieciskā konservēšana, mašīnredze, drošība un zinātniskie pētījumi.

Izmantojot modernu ražošanas aprīkojumu, stingru kvalitātes kontroli un pieredzējušu inženiertehnisko atbalstu, mēs piedāvājam uzticamus produktus un pielāgotus risinājumus klientiem vairāk nekā 50 valstīs visā pasaulē.

Mēs esam apņēmušies saviem globālajiem partneriem nodrošināt augstas{0} kvalitātes LED produktus, konkurētspējīgas cenas un profesionālus pakalpojumus.