Фотокаталитический фильтр что это такое: Как фотокаталитический фильтр чистит воздух

В фотокаталитическом фильтре ультрафиолетовый свет действует как основной ингредиент для очистки воздуха от примесей с помощью катализатора, в данном случае диоксида титана.

Фотокаталитический фильтр не задерживает загрязняющие вещества в их первоначальном виде. Они превращают вредные органические загрязнители в углекислый газ и воду, тем самым полностью превращая токсичные химические вещества. На самом деле, они уничтожают загрязняющие вещества.

Ультрафиолетовое излучение имеет большую энергию, чем обычный свет, и не видно человеческому глазу. Он может производить необходимое количество энергии, необходимое для возбуждения молекул диоксида титана, чтобы обеспечить высвобождение электронов для запуска процесса окисления.

Фотокаталитические фильтры — использование в очистителях воздуха

Фотокатализ устраняет только определенные химические формы загрязнения воздуха и не решает проблему твердых частиц (сажи и грязи).

Вот список серий различных ступеней очистки, которые очистители воздуха Crusaders используют на каждом уровне для удаления различных видов загрязнителей воздуха, пыли и токсичных газов:

1. Первичный моющийся фильтр — Удаляет крупные частицы в воздухе, такие как пыль и волосы

• Фильтр True HEPA — Удаляет 99,97 % дыма, бытовой пыли, перхоти домашних животных, спор плесени, пыльцы, бактерий и переносимых по воздуху вирусов размером до 0,1 микрона в размер

• Фильтр с активированным углем – удаляет формальдегид, токсичные вещества и неприятный запах

• Отрицательный ионизатор – Помогает зарядить воздух свежим отрицательным зарядом, чтобы сохранить ощущение свежести раннего утра.

.

• Фотокаталитический фильтр TiO2 — помогает окислять патогены и вредные газы, такие как выхлопные газы, летучие органические соединения и т. д.

• УФ-светодиодные лампы УФ-С помогают убивать бактерии и вирусы, захваченные HEPA-фильтром, даже те, которые проникают через HEPA-фильтр

Чтобы быть в курсе последних обновлений, посетите нашу страницу в Facebook
, ознакомьтесь с нашей последней статьей: 5 причин выбрать проектор Crusaders P2000 Для игр 

очиститель воздуха с УФ-фильтром, очиститель воздуха с УФ-фильтром

29 сентября 2020 г.

Как работают фотокаталитические очистители воздуха?

Вы здесь: Домашняя страница > Домашняя жизнь > Фотокаталитические очистители воздуха

• Дом
• индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 5 сентября 2022 г.

Свет — удивительный источник энергии, сила, стоящая практически за всем что происходит на Земле. Свет Солнца освещает темные глубины космоса, заставляет растения оживать и (косвенно) питает наши тела. Но знаете ли вы, что это может помочь тоже убирать вещей? В очистителях воздуха, которые работают с использованием метода, называемого фотокатализа , световая энергия запускает процесс, который уничтожает все виды неприятных загрязнителей воздуха и превращает их в вместо этого в безвредные вещества. Для людей, страдающих астмой и аллергии, очистители воздуха с питанием от света, подобные этим, являются еще одним оружие в борьбе за чистый воздух и лучшее здоровье. Теперь фотокатализ может показаться ужасно сложным, но это работает относительно просто. Давайте посмотри внимательнее!

Фото: Этот фотокаталитический блок, разработанный Министерством энергетики США/NREL (Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии), использует ультрафиолетовый свет для очистки воздуха внутри автомобилей, превращая вредные летучие соединения (из таких веществ, как нефть и выхлопные газы), бактерии и вирусы. вместо этого в менее вредные вещества. Бытовые очистители воздуха, использующие фотокатализаторы аналогичным образом, производятся компаниями такие как Daikin и Zander. Фото Уоррена Гретца предоставлено Министерством энергетики США/NREL.

Содержимое

1. Что такое катализатор?
2. Как работает фотокаталитический очиститель воздуха PCO?
3. Фотокатализ на практике
4. Узнать больше

Что такое катализатор?

Вы, наверное, уже слышали о катализаторах — в таких вещах, как каталитические нейтрализаторы (системы очистки выхлопных газов, устанавливаемые на автомобили) и цеолиты (каменные кристаллы, используемые во всех видах продуктов и промышленные процессы). Катализаторы чрезвычайно важны в промышленность; есть много типов, они работают во многих разными способами, и они используются при изготовлении почти всех химический продукт, о котором вы только можете подумать.

Проще говоря, катализатор — это вещество, которое превращает химическое реакция с большей вероятностью произойдет за счет уменьшения энергии, необходимой для удара запустить его («энергия активации», как известно). Катализатор может ускорить химическую реакцию или сделать это при более низкой температуре. Когда реакция закончилась, катализатор не израсходован, хотя и может каким-то образом измениться физически.

Произведение искусства: Катализатор облегчает протекание химической реакции. Вот пример того, как это может работать. 1. Три химических вещества (красный, зеленый, синий) объединяются с катализатором (серый). 2) Катализатор обеспечивает рабочую поверхность, которая помогает химическим веществам соединяться друг с другом. 3) В конце реакции катализатор химически такой же, как и в начале.

Что насчет фотокатализаторов? Когда вы видите «фото», прикрепленное к слово (как в фотокопировальной машине, фотографии, фотоумножителе, фотоэлектрический…), вы можете быть уверены, что свет задействован: phōtos — греческое слово, означающее «свет». Фотокатализ означает, что свет участвует в заставляя катализатор делать свою работу. Другими словами, свет обеспечивает энергии, обеспечивающей работу катализатора.

Как работает фотокаталитический очиститель воздуха PCO?

В двух словах, ультрафиолетовый свет падает на катализатор, который превращает содержащуюся в воздухе воду в форму, превращающую молекулы загрязнения в более безвредные вещества. Вот как…

Работа: Основная концепция фотокатализа: УФ-излучение и катализатор, закрепленные на алюминиевом или керамическом сотовом каркасе («подложке»), превращают грязный воздух в более чистый.

В фотокаталитических очистителях воздуха катализатором, очищающим воздух, обычно является титан двуокиси (иногда называемой титанией) и питается ультрафиолетом. (УФ-свет. УФ – это коротковолновый свет, находящийся сразу за синяя/фиолетовая часть электромагнитного спектра, которую могут обнаружить наши глаза. Плохо Дело в том, что это дает вам солнечный ожог. Хорошо то, что у него гораздо больше энергии, чем у обычного видимого света, и именно столько энергии нужно, чтобы возбудить диоксид титана.

Диоксид титана представляет собой полупроводник (немного похожий на такие материалы, как кремний, используемый в интегральных схемах). На самом деле вам не нужно много диоксида титана: достаточно тонкого пленка, покрывающая поверхность подложки, называемой подложкой, который обычно изготавливается из керамики или куска металла (например, алюминий).

Вот как катализатор диоксида титана в очистителе воздуха расщепляет молекулы загрязнения воздуха:

1. Когда ультрафиолетовый свет (здесь показана большая желтая стрелка) падает на диоксид титана, электроны (крошечные отрицательно заряженные частицы внутри атомов) высвобождаются на его поверхности. Полезную работу совершают электроны для нас.
2. Электроны взаимодействуют с водой молекул (h3O) в воздухе, разбивая их на гидроксильные радикалы (OH ·), которые представляют собой высокореактивные, короткоживущие, незаряженные формы ионы гидроксида (ОН-).
3. Эти небольшие подвижные гидроксильные радикалы затем атакуют более крупные органические соединения. (на основе углерода) молекулы загрязняющих веществ, разрушая их химические связи и превращая их в безвредные вещества, такие как углерод диоксид и вода. Это пример окисления, и вот почему очистители воздуха, которые работают таким образом, иногда также называют PCO (фотокаталитическое оксидирование) воздухоочистители.

Вот большое преимущество фотокаталитических очистителей воздуха. по сравнению с другими технологиями очистки воздуха, такими как фильтры: вместо этого простого улавливания загрязняющих веществ (от которых еще нужно как-то утилизировать), они полностью преобразуют вредные химические вещества и эффективно уничтожают их.

Недостатки

“ Представьте себе, что, стремясь более эффективно очищать воздух, вы невольно вводите химические вещества, более опасные, чем те, которые вы пытаетесь очистить. ”

Университет Конкордия, 2015 г.

Недостатком этого процесса является то, что фотокаталитические очистители также могут производить крошечные количества озона (O3), химического варианта кислорода в воздухе то есть сам по себе является токсичным загрязнителем воздуха. [1] Производители очистителей заявляют, что количество производимого озона находится в пределах рекомендуемого предела (0,05 частей на миллион), рекомендованного FDA США, но даже в этом случае об этом следует помнить. Хотя гидроксильные радикалы естественным образом встречаются в атмосфере, они сами по себе могут представлять опасность. Если воздух в вашем помещении содержит летучие органические соединения (ЛОС — легко испаряющиеся химические вещества, используемые в таких вещах, как краски и лаки для волос), вместо того, чтобы полностью удалять их, фотокаталитический очиститель воздуха может химически преобразовать их в другие неприятные загрязнители, включая формальдегид и ацетальдегид. [2] В общем, есть некоторые споры и неопределенность в отношении того, могут ли загрязняющие вещества, производимые фотокаталитическими очистителями воздуха, представлять больший риск для здоровья человека, чем те, для удаления которых они предназначены. [3]

Еще стоит отметить, что все самое интересное происходит на поверхности катализатора из диоксида титана. Вот почему очистителям воздуха нужны вентиляторы, которые всасывают загрязненный воздух с одного конца и выдувают чистый с другого. Именно поэтому очистителям воздуха требуется некоторое время (обычно до 30 минут), чтобы должным образом очистить большую комнату.

Третья проблема заключается в том, что катализаторы, используемые в фотокаталитических очистителях, имеют ограниченный срок службы, что значительно снижает их экономичность. Со временем эту проблему должны решить более совершенные катализаторы с более длительным сроком службы.

Рекламные ссылки

Фотокатализ на практике

Фотокатализ борется только с определенными химическими формами загрязнения воздуха и не решает проблему твердые частицы (сажа и грязь). Вот почему фотокаталитические очистители воздуха сочетают в себе УФ-активацию, катализаторы на основе титана с другими технологиями очистки и фильтрации для формирования Комплексная система, которая может справиться с целым рядом загрязнений и загрязняющие вещества.

Типичный очиститель пропускает поступающий воздух через ряд различные этапы очистки, каждый из которых решает различные виды загрязнитель воздуха:

1. Предварительный фильтр относительно грубой очистки улавливает крупные частицы бытовой химии. пыль, волосы и шерсть домашних животных. Этот фильтр изготовлен из полипропилена. сетка, покрытая катехином (горькое на вкус натуральное вещество, содержащееся в зеленом чае, действует как антибактериальное средство и дезодорант).
2. Фильтр тонкой очистки HEPA удаляет переносимые по воздуху вирусы, бактерии, споры, и плесень.
3. Плазменный ионизатор дает положительный электрический заряд любому оставшиеся частицы пыли и пыльцы, поэтому они прилипают к негативному заряженную металлическую сетку (или что-то вроде рулона одноразовой фильтровальной бумаги) дальше по машине. (Это очень похоже на система, используемая в электростатическом осадителе дыма, очищающем дымовые трубы от сажи.)
4. Фотокатализатор, изготовленный из апатита титана (похожий на диоксид титана, но более эффективный), химически разрушает остаточные органические загрязнители, такие как выхлопные газы, летучие органические соединения и так далее.

Изображение: Покомпонентный вид типичного очистителя воздуха Daikin, чтение справа налево. Воздух поступает справа (синяя стрелка) через переднюю решетку (серая, 2). Он проходит через предварительный фильтр грубой очистки (оранжевый, 4), ионизатор, улавливающий грязные частицы (синий, 5), и рулонный фильтр (серый, 6). Затем он поступает в секцию фотокаталитической очистки посередине, где находятся две фотокаталитические поверхности в форме сот (зеленые), питаемые УФ-лампами (желтые, 12). В задней части машины находятся вентилятор и двигатель (оранжевые, 13 и 14). Работа из патента США: 6 761 859: Воздухоочиститель Yasuhiro Oda, Daikin Industries, Ltd, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (цвета добавлены для ясности).

Узнайте больше

На этом сайте

• Кондиционеры
• Осушители
• НЕРА-фильтры
• Фотокаталитические самоочищающиеся окна
• Фильтры для воды

На других сайтах

• Качество воздуха в помещении (IAQ): всеобъемлющее, заслуживающее доверия, независимое введение в улучшение качества воздуха от Управления по охране воздуха и радиации Агентства по охране окружающей среды США.
• Руководство по очистителям воздуха в доме: краткий и удобный информационный бюллетень от Агентства по охране окружающей среды США. Это включает в себя некоторое обсуждение фотокаталитических воздухоочистителей. [Архивировано с помощью Wayback Machine.]
• Daikin Industries: Очиститель воздуха MC707: Механизм: Простое объяснение Daikin фотокаталитического очистителя воздуха MC707 включает четкую схему, показывающую различные этапы очистки и фильтрации воздуха. [Через Wayback Machine; исходная ссылка была удалена.]

Книги

• Фотокатализ: основные процессы и приложения Мехроранга Гаеда (ред.). Academic Press, 2021. Это начинается с обзора основных электронных процессов и фотодеградации, а затем рассматриваются такие области применения, как очистка сточных вод, восстановление окружающей среды и использование цеолитов. Загрязнение воздуха в основном рассматривается в Главе 7.
• Фотокатализ: основы и перспективы Дженни Шнайдер (редактор), Королевское химическое общество, 2016 г. Полный и актуальный обзор. Сопутствующий том посвящен приложениям.
• Фотокатализ: наука и технология Масао Канеко и Ичиро Окура. Springer, 2002. Обзор фундаментальной науки о фотокатализе, прежде чем рассматривать экологические применения в очистке и преобразовании энергии.
• Фотокатализ: основы и приложения Ника Серпоне, Эцио Пелицетти (редакторы). Уайли, 1989/2011. Более подробное рассмотрение науки о поверхности катализа в 18 главах ведущими исследователями.

Статьи

Научно-популярные и новостные

• Dyson выпускает очиститель воздуха Pure Cool Link для очистки воздуха в жилых помещениях, созданный Сэмюэлем Гиббсом и Дамианом Кэррингтоном. The Guardian, 31 марта 2016 г. В новейшем охлаждающем вентиляторе Dyson используется HEPA и активированный уголь для очистки проходящего через него воздуха.
• «Ешь мою пыль: страдающий аллергией тестирует шесть очистителей воздуха» Стивена Куруца. The New York Times, 15 мая 2013 г. Взгляд на противоречивые заявления об очистителях воздуха и сравнение шести последних моделей.
• Роботы, уничтожающие запахи, решают проблемы, о которых вы не подозревали, Эрико Гиццо, IEEE Spectrum, 18 января 2012 г. Мобильный очиститель воздуха, который уничтожает неприятные запахи в вашем доме!
• Как выбрать воздухоочиститель Джей Романо. The New York Times, 11 февраля 2007 г. В этой статье предполагается, что производительность, покрытие помещения и уровень шума являются тремя наиболее важными критериями, по которым следует сравнивать чистящие средства.

Журнальные статьи

• Жизнеспособность фотокатализа для очистки воздуха S. Hay et al, Molecules, январь 2015 г. . Это подробный, но очень читаемый и простой для понимания обзор, а также хороший технический документ для начала.
• Оценка гибридного процесса очистки воздуха, проведенная М. Пьерпаоли и др., Environ Sci Pollut Res Int, май 2017 г.
• Технология фотокаталитического окисления для очистки воздуха в помещении: современное состояние, автор Alireza Haghighat Mamaghani et al, Applied Catalysis B: Environmental Volume 203, April 2017.
• Фотокаталитические воздухоочистители и технологии материалов — Возможности и ограничения, Л. Чжун и др., Building and Environment, сентябрь 2015 г.
• Удаление летучих органических соединений в помещении с помощью фотокаталитического окисления: краткий обзор и перспективы, Y. Huang et al., Molecules, 2015.
• Эффективность ультрафиолетового фотокаталитического окисления для воздуха внутри помещений: систематическая экспериментальная оценка L. Zhong et al., J Hazard Mater. 15 октября 2013 г.
• Эффективность ультрафиолетового фотокаталитического окисления для очистки воздуха в помещении. А. Ходжсон и др., Indoor Air, 2007.

Патенты

Если вы ищете более подробное техническое описание реальных очистителей воздуха и воды, начните здесь:

• Патент США: 5,045,288: Газо-твердое фотокаталитическое окисление загрязнителей окружающей среды Грегори Б. Раупп и др. др. Выпущено 3 сентября 19 года91. Описывает фотокаталитический очиститель воздуха и воды, который может удалять летучие органические соединения (ЛОС) и нелетучие органические соединения.
• Патент США: 6,761,859: Воздухоочиститель Ясухиро Ода, Daikin Industries, Ltd. Выдан 13 июля 2004 г. Очень четкое описание того, что вы найдете внутри типичного бытового очистителя воздуха, в котором фотокатализ сочетается с традиционными воздушными фильтрами.
• Патент США: 6 884 399: Модульный фотокаталитический очиститель воздуха Брэдли Рейсфельда и др., Carrier Corporation. Выпущено 26 апреля 2005 г. Описывает фотокаталитический воздухоочиститель на основе диоксида титана, в общих чертах похожий на тот, который я набросал выше.
• Патент США: 7,300,634: Фотокаталитический процесс Zvi Yaniv et al, Nano-Proprietary, Inc. Выдан 27 апреля 2007 г. В этом патенте более подробно рассматривается механизм фотокатализа с участием диоксида титана и ультрафиолетового света.

Каталожные номера

1. ↑   «Каталитические окисление… Может образовывать вредные побочные продукты, такие как формальдегид, ацетальдегид и озон». Цитируется в таблице 1 на странице 18 Агентства по охране окружающей среды США: Бытовые воздухоочистители: техническое резюме, 3-е издание, EPA 402-F-09-002, июль 2018 г. [Архивировано с помощью Wayback Machine].
2. ↑   Формирование промежуточных продуктов такие как формальдегид, отмечены в US EPA: Residential Air Cleaners: A Technical Summary и более подробно обсуждается в публикации Y. Huang et al. Molecules, 2015. Удаление летучих органических соединений в помещении с помощью фотокаталитического окисления: краткий обзор и перспективы.
3. ↑   См., например, В поисках здорового и энергоэффективного здания, Университет Конкордия, июль 2015 г.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2010, 2022. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.