چرا 365 نانومتر uv موثرترین طول موج برای تصفیه کننده هوا فوتوکاتالیستی است؟

چرا 365 نانومتر UVA LED به طور گسترده در تصفیه کننده هوا فوتوکاتالیستی استفاده می شود

تصفیه هوا فوتوکاتالیستی در حال تبدیل شدن به یک راه حل جالب برای حذف فرمالدئید، VOCs و سایر آلاینده های آلی از هوای داخل خانه است. در بسیاری از طرح‌های تصفیه‌کننده هوای فوتوکاتالیستی، از ال‌ای‌دی‌های UVA 365 نانومتری به عنوان منبع نور برای فعال کردن فوتوکاتالیست استفاده می‌شود.

اما چرا 365 نانومتر؟ چرا 395 نانومتر یا حتی یک طول موج UVC کوتاهتر نیست؟

پاسخ فقط این نیست که طول موج های کوتاهتر انرژی بیشتری دارند. عملکرد یک سیستم فوتوکاتالیستی به رابطه بین طول موج UV، فوتوکاتالیست، توان نوری، سطح کاتالیزور و طراحی کلی راکتور بستگی دارد.

1. 365nm انرژی کافی برای فعال کردن TiO2 فراهم می‌کند

دی اکسید تیتانیوم (TiO2) یکی از پرکاربردترین مواد فوتوکاتالیستی است.

هنگامی که TiO2 در معرض نور UV مناسب قرار می گیرد، فوتون ها می توانند الکترون ها را از باند ظرفیت به نوار رسانایی تحریک کنند. این باعث ایجاد جفت‌های الکترونی{1}}می‌شود که می‌توانند در واکنش‌های سطحی شرکت کنند.

یک فوتون 365 نانومتری دارای انرژی تقریباً 3.40eV است که برای فعال کردن فوتوکاتالیست های معمولی TiO2 کافی است.

به زبان ساده:

365 نانومتر UVA → فعال سازی TiO2 → الکترون-جفت سوراخ → گونه های فعال اکسیژن → تخریب آلاینده

این مکانیسم اساسی پشت تصفیه هوای فوتوکاتالیستی مبتنی بر TiO2- است.

2. چرا 365 نانومتر به جای 395 نانومتر؟

LED های UVA 395 نانومتری نیز معمولاً در دسترس هستند و اغلب ارزان تر هستند. با این حال، 365 نانومتر انرژی فوتون بالاتری را فراهم می کند.

انرژی فوتون را می توان از زیر تخمین زد:

E = 1240 / λ

بنابراین:

365 نانومتر ≈ 3.40eV

۳۸۵ نانومتر ≈ ۳٫۲۲ الکترون‌ولت

۳۹۵ نانومتر ≈ ۳٫۱۴ الکترون‌ولت

با افزایش طول موج، انرژی فوتون کاهش می یابد.

بسته به فوتوکاتالیست مورد استفاده، حرکت بیش از حد به سمت طول موج طولانی-می تواند کارایی تحریک فوتوکاتالیست را کاهش دهد. این یکی از دلایلی است که وقتی TiO2 ماده اصلی فوتوکاتالیستی است، 365 نانومتر اغلب انتخاب می شود.

با این حال، این بدان معنا نیست که 365 نانومتر به طور خودکار بهترین طول موج برای هر پوشش فوتوکاتالیستی است. ویژگی های جذب کاتالیزور واقعی همیشه باید در نظر گرفته شود.

3. پس از فعال شدن TiO2 چه اتفاقی می افتد؟

پس از جذب فوتون های UV، TiO2 الکترون ها و حفره ها را تولید می کند.

این حامل‌های بار می‌توانند با اکسیژن و آب روی سطح کاتالیزور واکنش دهند و گونه‌های فعال اکسیژن، از جمله رادیکال‌های هیدروکسیل و گونه‌های مرتبط با سوپراکسید را تشکیل دهند.

این گونه های بسیار واکنش پذیر می توانند به آلاینده های آلی جذب شده روی سطح کاتالیزور حمله کنند.

به عنوان مثال، فرمالدئید را می توان به تدریج از طریق ترکیبات حد واسط اکسید کرد و در نهایت در شرایط مناسب عمدتاً به دی اکسید کربن و آب تبدیل شد.

به همین دلیل است که تصفیه هوا با فوتوکاتالیستی با به دام انداختن ساده آلاینده ها با فیلتر متفاوت است.

یک فیلتر معمولی عمدتاً ذرات را جذب می کند یا گازهای خاصی را جذب می کند. یک سیستم فوتوکاتالیستی برای ترویج واکنش های شیمیایی که آلاینده های آلی را تجزیه می کنند، طراحی شده است.

4. UVA و UVC کارهای متفاوتی دارند

یک سوء تفاهم رایج این است که UVC همیشه باید بهتر باشد زیرا انرژی فوتون بالاتری دارد.

با این حال، در یک تصفیه‌کننده هوا، فتوکاتالیزور UVA و استریلیزاسیون UVC می‌تواند اهداف مختلفی را انجام دهد.

365 نانومتر UVAمعمولاً برای فعال کردن فوتوکاتالیست استفاده می شود.

UVC حدود 265-280 نانومترمعمولاً برای غیرفعال سازی مستقیم میکروبی استفاده می شود.

UVC می تواند به DNA یا RNA میکروارگانیسم ها آسیب برساند، در حالی که UVA می تواند انرژی مورد نیاز برای واکنش های فوتوکاتالیستی را در سطح TiO2 فراهم کند.

به همین دلیل، ترکیب UVA و UVC می تواند در برخی از طرح های تصفیه هوا جذاب باشد.

این دو طول موج لزوماً با یکدیگر رقابت نمی کنند. آنها می توانند عملکردهای مختلفی را در یک سیستم انجام دهند.

5. قدرت نوری به اندازه طول موج مهم است

انتخاب طول موج صحیح تنها اولین قدم است.

در توسعه محصول عملی، توان نوری موجود که به فوتوکاتالیست می رسد نیز بسیار مهم است.

یک LED 365 نانومتری با توان نوری ناکافی ممکن است فوتون های کافی برای دستیابی به سرعت واکنش مورد نظر را فراهم نکند. از طرف دیگر، صرفاً افزایش قدرت LED بهبود متناسبی در عملکرد تصفیه را تضمین نمی کند.

نتیجه واقعی به چندین عامل بستگی دارد:

تابش UV بر روی کاتالیزور

بازده نوری LED

فاصله بین LED و کاتالیزور

ضخامت پوشش کاتالیزور

مساحت سطح کاتالیزور

سرعت جریان هوا

غلظت آلاینده

ساختار راکتور

دما و رطوبت

به همین دلیل است که یک تصفیه کننده هوا فوتوکاتالیستی موثر باید به عنوان یک سیستم کامل طراحی شود نه صرفاً انتخاب یک LED UV با قدرت بالا.

6. چرا LEDهای UVA 365 نانومتری برای سیستم‌های مبتنی بر LED جذاب هستند{2}}

از دیدگاه مهندسی LED، 365 نانومتر نیز یک طول موج عملی برای تجهیزات فتوکاتالیستی فشرده است.

در مقایسه با لامپ های UV معمولی، LED های UV می توانند چندین مزیت را ارائه دهند:

اندازه جمع و جور

راه اندازی فوری-

قابلیت کنترل خوب

نگرانی های زیست محیطی مربوط به جیوه کم-

کم نور الکترونیکی و کنترل آسان

طراحی مکانیکی انعطاف پذیر

عمر طولانی در صورت خنک شدن مناسب

برای تولید کنندگان دستگاه های تصفیه هوا، این امر باعث می شود که LED های UVA راحت تر در ماژول های فشرده و ساختارهای نوری سفارشی ادغام شوند.

پکیج LED نیز مهم است. LED های UV مورد استفاده در تجهیزات تصفیه هوا ممکن است به طور مداوم برای دوره های طولانی کار کنند، بنابراین مدیریت حرارتی، پایداری خروجی نوری و قابلیت اطمینان بسته را نباید نادیده گرفت.

7. 365nm یک پاسخ جهانی نیست

مهم است که 365 نانومتر را به عنوان یک بهینه جهانی در نظر نگیریم.

فتوکاتالیست های مختلف پاسخ های طیفی متفاوتی دارند. TiO2 اصلاح شده، فوتوکاتالیست های دوپ شده و سایر مواد نیمه هادی ممکن است به طول موج های UV واکنش متفاوتی نشان دهند.

بنابراین، هنگام توسعه یک تصفیه کننده هوا فوتوکاتالیستی جدید، روش بهتر آزمایش ترکیب واقعی موارد زیر است:

طول موج UV + قدرت نوری + فوتوکاتالیست + جریان هوا + طراحی راکتور

به جای انتخاب طول موج تنها بر اساس انرژی فوتون نظری.

با این حال، برای سیستم‌های فوتوکاتالیستی مبتنی بر TiO2-، 365 نانومتر UVA یک انتخاب پرکاربرد و عملی باقی می‌ماند، زیرا انرژی فوتون کافی را فراهم می‌کند و در عین حال با فناوری رایج UV LED کار می‌کند.

نتیجه گیری

دلیل اینکه LEDهای UVA 365 نانومتری به طور گسترده در تصفیه‌کننده‌های هوا فوتوکاتالیستی استفاده می‌شوند، صرفاً به این دلیل نیست که آنها نسبت به LED‌های UV با طول موج‌های طولانی‌تر- قوی‌تر هستند.

کلید تطابق بینطیف 365 نانومتری و ویژگی‌های فعال‌سازی نوری فوتوکاتالیست.

هنگامی که طول موج مناسب با تابش نوری کافی، یک پوشش فوتوکاتالیستی مناسب و یک مسیر جریان هوا به خوبی طراحی شده{0} ترکیب شود، LED UV می تواند به تولید گونه های اکسیژن فعال کمک کند که در تخریب فرمالدئید و سایر آلاینده های آلی نقش دارند.

به همین دلیل، 365 نانومتر UVA اغلب یک نقطه شروع عملی برای تصفیه هوای فوتوکاتالیستی مبتنی بر TiO2- است، در حالی که در صورت نیاز به غیرفعال سازی مستقیم میکروبی می‌توان UVC را اضافه کرد.

برای تولید کنندگان LED و توسعه دهندگان تصفیه کننده هوا، مهم ترین سوال به سادگی نیست"کدام طول موج UV قوی تر است؟"، بلکه:

"کدام ترکیب طول موج، قدرت نوری و فوتوکاتالیست بهترین عملکرد کلی را در سیستم تصفیه واقعی هوا می دهد؟"

Guangmai Technology یک تولید کننده حرفه ای LED است که در سال 2009 تاسیس شد و متخصص در بسته بندی LED و راه حل های LED سفارشی است.

محصولات اصلی ما شامل ال ای دی های SMD، ال ای دی های توان بالا، ال ای دی COB، ال ای دی های UV، ال ای دی های IR، VCSEL و ال ای دی های بستر سرامیکی است. ما طول موج های 200 نانومتر تا 3000 نانومتر را برای کاربردهایی مانند روشنایی باغبانی، دستگاه های پزشکی، پخت صنعتی، بینایی ماشین، امنیت و تحقیقات علمی ارائه می دهیم.

با تجهیزات تولید پیشرفته، کنترل کیفیت دقیق و پشتیبانی مهندسی مجرب، ما محصولات قابل اعتماد و راه حل های سفارشی را به مشتریان در بیش از 50 کشور در سراسر جهان ارائه می دهیم.

ما متعهد به ارائه محصولات LED با کیفیت-بالا، قیمت رقابتی و خدمات حرفه ای به شرکای جهانی خود هستیم.