Miksi 365 nm uv on tehokkain aallonpituus fotokatalyyttiselle ilmanpuhdistimelle?

Miksi 365 nm UVA-LEDiä käytetään laajalti fotokatalyyttisissä ilmanpuhdistimissa?

Fotokatalyyttisestä ilmanpuhdistuksesta on tulossa mielenkiintoinen ratkaisu formaldehydin, VOC-yhdisteiden ja muiden orgaanisten epäpuhtauksien poistamiseen sisäilmasta. Monissa fotokatalyyttisissä ilmanpuhdistinmalleissa 365 nm:n UVA-LED-valoja käytetään valonlähteenä fotokatalyytin aktivoimiseksi.

Mutta miksi 365 nm? Miksei 395 nm tai jopa lyhyempi UVC-aallonpituus?

Vastaus ei ole vain se, että lyhyemmillä aallonpituuksilla on enemmän energiaa. Fotokatalyyttisen järjestelmän suorituskyky riippuu UV-aallonpituuden, fotokatalyytin, optisen tehon, katalyytin pinnan ja reaktorin kokonaisrakenteen välisestä suhteesta.

1. 365nm Tarjoaa tarpeeksi energiaa TiO₂:n aktivoimiseen

Titaanidioksidi (TiO₂) on yksi yleisimmin käytetyistä fotokatalyyttisistä materiaaleista.

Kun TiO2 altistetaan sopivalle UV-valolle, fotonit voivat virittää elektroneja valenssikaistalta johtavuuskaistalle. Tämä luo elektroni-reikäpareja, jotka voivat osallistua pintareaktioihin.

365 nm:n fotonin energia on noin 3,40 eV, mikä riittää aktivoimaan tavanomaiset TiO₂-valokatalyytit.

Yksinkertaisesti sanottuna:

365 nm UVA → TiO₂ aktivaatio → elektroni-reikäparit → reaktiiviset happilajit → saasteiden hajoaminen

Tämä on TiO₂--pohjaisen fotokatalyyttisen ilmanpuhdistuksen perusmekanismi.

2. Miksi 365 nm 395 nm:n sijaan?

395 nm UVA-LEDit ovat myös yleisesti saatavilla ja ovat usein halvempia. Kuitenkin 365 nm tarjoaa korkeamman fotonienergian.

Fotonien energia voidaan arvioida seuraavista:

E = 1240 / λ

Siksi:

365 nm ≈ 3,40 eV

385 nm ≈ 3,22 eV

395 nm ≈ 3,14 eV

Kun aallonpituus kasvaa, fotonien energia vähenee.

Käytetystä fotokatalyytistä riippuen liian pitkälle siirtyminen kohti pitkän{0}}aallonpituuden puolta voi heikentää fotokatalyytin virityksen tehokkuutta. Tämä on yksi syy, miksi 365 nm valitaan usein, kun TiO₂ on tärkein fotokatalyyttinen materiaali.

Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että 365 nm olisi automaattisesti paras aallonpituus jokaiselle fotokatalyyttiselle pinnoitteelle. Varsinaisen katalyytin absorptio-ominaisuudet tulee aina ottaa huomioon.

3. Mitä tapahtuu TiO₂:n aktivoinnin jälkeen?

UV-fotonien absorboitumisen jälkeen TiO₂ synnyttää elektroneja ja reikiä.

Nämä varauksenkantajat voivat reagoida hapen ja veden kanssa katalyytin pinnalla ja muodostaa reaktiivisia happilajeja, mukaan lukien hydroksyyliradikaaleja ja superoksidi{0}}sukuisia lajeja.

Nämä erittäin reaktiiviset lajit voivat hyökätä katalyytin pintaan adsorboituneita orgaanisia epäpuhtauksia vastaan.

Esimerkiksi formaldehydi voidaan vähitellen hapettaa välituoteyhdisteiden kautta ja lopulta muuttaa pääosin hiilidioksidiksi ja vedeksi sopivissa olosuhteissa.

Tästä syystä fotokatalyyttinen ilmanpuhdistus eroaa pelkästä epäpuhtauksien pyydystämisestä suodattimella.

Perinteinen suodatin vangitsee pääasiassa hiukkasia tai adsorboi tiettyjä kaasuja. Fotokatalyyttinen järjestelmä on suunniteltu edistämään kemiallisia reaktioita, jotka hajottavat orgaanisia epäpuhtauksia.

4. UVA:lla ja UVC:llä on erilaisia ​​työtehtäviä

Yksi yleinen väärinkäsitys on, että UVC:n pitäisi aina olla parempi, koska sillä on korkeampi fotonienergia.

Ilmanpuhdistimessa UVA-fotokatalyysi ja UVC-sterilointi voivat kuitenkin palvella eri tarkoituksia.

365 nm UVAkäytetään yleisesti fotokatalyytin aktivoimiseen.

UVC noin 265-280 nmkäytetään yleisesti suoraan mikrobien inaktivointiin.

UVC voi vahingoittaa mikro-organismien DNA:ta tai RNA:ta, kun taas UVA voi tarjota energiaa, jota tarvitaan fotokatalyyttisiin reaktioihin TiO₂-pinnalla.

Tästä syystä UVA:n ja UVC:n yhdistäminen voi olla houkuttelevaa joissakin ilmanpuhdistusmalleissa.

Nämä kaksi aallonpituutta eivät välttämättä kilpaile keskenään. Ne voivat suorittaa erilaisia ​​toimintoja samassa järjestelmässä.

5. Optinen teho on yhtä tärkeä kuin aallonpituus

Oikean aallonpituuden valitseminen on vasta ensimmäinen askel.

Käytännön tuotekehityksessä käytettävissä oleva optinen teho, joka saavuttaa fotokatalyytin, on myös erittäin tärkeä.

365 nm:n LED, jonka optinen teho on riittämätön, ei välttämättä tuota tarpeeksi fotoneja halutun reaktionopeuden saavuttamiseksi. Toisaalta pelkkä LED-tehon lisääminen ei takaa suhteellista puhdistustehokkuuden paranemista.

Todellinen tulos riippuu useista tekijöistä:

UV-säteily katalyyttiin

LED-optinen tehokkuus

LEDin ja katalyytin välinen etäisyys

katalyytin pinnoitteen paksuus

katalyytin pinta-ala

ilman virtausnopeus

epäpuhtauspitoisuus

reaktorin rakenne

lämpötila ja kosteus

Tästä syystä tehokas fotokatalyyttinen ilmanpuhdistin on suunniteltava kokonaiseksi järjestelmäksi sen sijaan, että valittaisiin vain suuritehoinen{0}}UV-LED.

6. Miksi 365 nm:n UVA-LEDit ovat houkuttelevia LED--pohjaisissa järjestelmissä

LED-tekniikan näkökulmasta 365 nm on myös käytännöllinen aallonpituus pienikokoisille fotokatalyyttisille laitteille.

Verrattuna perinteisiin UV-lamppuihin, UV-LED:illä voi olla useita etuja:

kompakti koko

välitön käynnistys-

hyvä ohjattavuus

vähäiseen elohopeaan{0}} liittyvät ympäristöongelmat

helppo elektroninen himmennys ja ohjaus

joustava mekaaninen muotoilu

pitkä käyttöikä oikein jäähdytettynä

Ilmanpuhdistuslaitteiden valmistajille tämä tekee UVA-LED-valoista helpommin integroitavan kompakteihin moduuleihin ja räätälöityihin optisiin rakenteisiin.

LED-paketti on myös tärkeä. Ilmanpuhdistuslaitteiden sisällä käytettävät UV-LEDit voivat toimia jatkuvasti pitkiä aikoja, joten lämmönhallintaa, optisen lähdön vakautta ja pakkauksen luotettavuutta ei pidä unohtaa.

7. 365nm ei ole yleinen vastaus

On tärkeää, ettei 365 nm:tä pidetä yleisenä optimina.

Eri fotokatalyyteillä on erilaiset spektrivasteet. Modifioitu TiO₂, seostetut fotokatalyytit ja muut puolijohdemateriaalit voivat reagoida eri tavalla UV-aallonpituuksiin.

Siksi uutta fotokatalyyttistä ilmanpuhdistinta kehitettäessä parempi lähestymistapa on testata todellista yhdistelmää:

UV-aallonpituus + optinen teho + fotokatalyytti + ilmavirta + reaktorin suunnittelu

sen sijaan, että valitaan aallonpituus pelkästään teoreettisen fotonienergian perusteella.

TiO₂--pohjaisissa fotokatalyyttisissä järjestelmissä 365 nm UVA on kuitenkin edelleen laajalti käytetty ja käytännöllinen valinta, koska se tarjoaa riittävästi fotonienergiaa samalla kun se toimii hyvin yleisen UV-LED-tekniikan kanssa.

Johtopäätös

Syy, miksi 365 nm:n UVA-LED-valoja käytetään laajalti fotokatalyyttisissa ilmanpuhdistimissa, ei johdu pelkästään siitä, että ne ovat "vahvempia" kuin pitemmän aallonpituuden{1}}UV-LED-valot.

Tärkeintä on ottelu365 nm:n spektri ja fotokatalyytin valoaktivointiominaisuudet.

Kun oikea aallonpituus yhdistetään riittävään optiseen säteilyyn, sopivaan fotokatalyyttiseen pinnoitteeseen ja hyvin -suunniteltuun ilmavirtausreittiin, UV-LED voi auttaa luomaan reaktiivisia happilajeja, jotka myötävaikuttavat formaldehydin ja muiden orgaanisten epäpuhtauksien hajoamiseen.

Tästä syystä 365 nm UVA on usein käytännöllinen lähtökohta TiO₂--pohjaiselle fotokatalyyttiselle ilmanpuhdistukselle, kun taas UVC voidaan lisätä, kun tarvitaan myös suoraa mikrobien inaktivointia.

LED-valmistajille ja ilmanpuhdistinten kehittäjille tärkein kysymys ei siis ole yksinkertainen"Mikä UV-aallonpituus on voimakkain?", vaan pikemminkin:

"Mikä aallonpituus, optinen teho ja fotokatalyyttiyhdistelmä antaa parhaan kokonaissuorituskyvyn varsinaisessa ilmanpuhdistusjärjestelmässä?"

Guangmai Technology on vuonna 2009 perustettu ammattimainen LED-valmistaja, joka on erikoistunut LED-pakkauksiin ja räätälöityihin LED-ratkaisuihin.

Päätuotteitamme ovat SMD-LEDit, High Power -LEDit, COB-LEDit, UV-LEDit, IR-LEDit, VCSEL-valot ja keraamiset substraatti-LEDit. Tarjoamme aallonpituuksia 200 nm - 3000 nm sovelluksiin, kuten puutarhavalaistukseen, lääketieteellisiin laitteisiin, teolliseen kovetukseen, konenäköön, turvallisuuteen ja tieteelliseen tutkimukseen.

Edistyneiden tuotantolaitteiden, tiukan laadunvalvonnan ja kokeneen suunnittelutuen avulla tarjoamme luotettavia tuotteita ja räätälöityjä ratkaisuja asiakkaille yli 50 maassa ympäri maailmaa.

Olemme sitoutuneet toimittamaan korkealaatuisia-LED-tuotteita, kilpailukykyisiä hintoja ja ammattitaitoista palvelua maailmanlaajuisille kumppaneillemme.