El uso técnico de la oxidación fotocatalítica para limpiar el aire y el agua es una técnica emocionante y recientemente desarrollada. Esta técnica es comercializada por muchas empresas diferentes y forma la base de las técnicas de refinación estudiadas por muchos investigadores diferentes. Estas tecnologías tratan los contaminantes con fotorreactores que usan fotones de luz para iniciar reacciones que oxidan y destruyen los contaminantes orgánicos en el agua y el aire. Los purificadores de aire basados en fotorreactores suelen ser del tipo oxidación fotocatalítica (PCO) u oxidación fotoelectroquímica (PECO). Purificador de aire Molekule .. Lo siguiente es Filtro de aire ..
Tanto PCO como PECO inician una serie de reacciones liberando electrones (carga negativa) y formando huecos (carga positiva) usando fotones de suficiente energía. Sin embargo, dado que a los electrones negativos les gusta combinarse con los huecos positivos, quedan pocos huecos para la reacción en el proceso PCO, lo que hace que el proceso sea ineficiente. PECO, por otro lado, continúa separando electrones y huecos, por lo que no hay más subproductos que los subproductos que deberían estar en el aire, lo que da como resultado una reacción muy rápida y completa. En pocas palabras, PECO usa fotones de luz de la manera más eficiente posible para oxidar completamente los contaminantes orgánicos en el aire.
Los principales componentes utilizados en el proceso fotocatalítico son:
fotocatalizador Los fotocatalizadores son sustancias que, al ser activadas por la luz, median reacciones químicas en su superficie. Tanto en los purificadores de aire PECO como en los PCO, esta reacción química se utiliza para descomponer los contaminantes. PECO utiliza un catalizador único diseñado durante más de 20 años para brindar la máxima eficiencia al proceso.
Radicales libres y especies reactivas de oxígeno .. Todos los procesos del fotorreactor usan fotones de luz para liberar electrones de la superficie del catalizador, dejando huecos en el catalizador donde estaban los electrones. Los iones hidroxi (OH-) se forman naturalmente a partir del vapor de agua en el aire y tienen carga negativa. Al insertar electrones en los agujeros, reaccionan con el electrodo positivo en la superficie del catalizador, haciendo que los iones vuelvan a ser eléctricamente neutros y se conviertan en radicales libres de hidroxilo. Los radicales libres de hidroxi son uno de los oxidantes más poderosos y pueden oxidar incluso las moléculas orgánicas más duras con la ayuda del oxígeno del aire. El resultado final de la oxidación es generalmente la conversión de compuestos orgánicos en dióxido de carbono, agua y otros gases traza. Esto es similar a la incineración, pero sin calor.
La principal diferencia entre los procesos PCO y PECO es la consideración de electrones negativos y huecos positivos después de que son generados por fotones. Los electrones negativos tienden a recombinarse rápidamente con huecos positivos, por lo que para los catalizadores utilizados en PCO, hay menos huecos disponibles para la reacción y la eficiencia cuántica del fotorreactor PCO es menor. El proceso PECO, por otro lado, une los electrones libres y continúa separándolos de los huecos durante un tiempo suficiente para que los huecos formen radicales libres de hidroxilo.
Esta diferencia fundamental entre los dos procesos tiene un gran impacto. La recombinación de electrones y huecos hace que el proceso PCO esté disponible solo para una pequeña parte de los fotones, lo que hace que todo el proceso sea ineficiente. El peligro potencial de los procesos ineficientes es que algunos sistemas pueden producir subproductos oxidativos tóxicos como el formaldehído debido a reacciones incompletas. PECO, por otro lado, tiene una eficiencia cuántica que es mucho mayor que el proceso PCO, lo que hace que el proceso de oxidación de PECO sea mucho más rápido y proporciona una oxidación completa sin subproductos.
Finalmente, los radicales hidroxilo no solo reaccionan fácilmente con los contaminantes orgánicos, sino que también son muy inestables en el aire y se reabsorben rápidamente para formar agua, por lo que no pueden desprenderse del dispositivo.
luz ultravioleta .. La luz se utiliza en el proceso fotocatalítico para excitar y activar el catalizador, iniciando una reacción química y descomponiendo los contaminantes. El purificador de aire PECO utiliza luz UV-A de baja energía para iniciar la reacción. El tipo de luz más común utilizado en los purificadores de aire PCO es UV-C, que es una banda de luz muy energética para iniciar la reacción. Sin embargo, también se sabe que la UV-C produce ozono, que es un poderoso oxidante y tóxico para los organismos vivos. Siempre se debe tener cuidado para garantizar que las personas, las mascotas y las plantas de follaje no estén expuestas a altos niveles de ozono.
Tabla de contenidos
Seguridad y eficacia de los purificadores de aire PECO vs. PCO
Purificador de aire Molekule de laboratorio de laboratorio.
Al considerar un sistema fotocatalítico, es muy importante asegurarse de que sea lo suficientemente eficiente para evitar la producción de subproductos. Hay varios factores que afectan la eficiencia de los dispositivos PCO. Los ingenieros deben considerar La cantidad de luz que incide en el catalizador, el tipo y la concentración de contaminantes que se espera que el dispositivo procese, el flujo de aire a través del dispositivo, el nivel de humedad en el aire, las características del catalizador particular utilizado y el estado del propio dispositivo.
Hay varias formas en que los consumidores pueden saber si un sistema PCO es seguro y eficaz.
No hay ozono. La Junta de Recursos del Aire de California (CARB) no permite la venta de purificadores de aire que producen niveles peligrosos de ozono en California. Por lo tanto, asegúrese de que su sistema PCO también figure como compatible con CARB en el sitio web de CARB y en el sitio web del fabricante. Los purificadores de aire Molekule PECO están certificados por CARB y probados de forma independiente por Intertek Laboratories y no producen ozono. De hecho, se ha demostrado que la tecnología PECO de Molekule reduce los niveles de ozono ambiental.
Tiempo de permanencia lo suficientemente largo. Los contaminantes necesitan pasar tiempo sobre o muy cerca del catalizador para estar expuestos a suficientes oxidantes para oxidarse por completo. A esto se le llama tiempo de residencia del contaminante. Si el sistema no parece capturar los contaminantes y mantenerlos cerca del catalizador en el primer paso, es posible que no los haya destruido por completo. Por ejemplo, los contaminantes pueden llegar fácilmente a regiones de baja concentración de radicales si siguen un camino de aire que no los lleva directamente al catalizador. Esto es especialmente problemático para las moléculas orgánicas simples, como las que se encuentran en las fragancias naturales o sintéticas. Cuando se oxida parcialmente, el buen olor de las flores se puede convertir en formaldehído y acetaldehído tóxicos. Esta es una preocupación para los purificadores de aire PCO.
Mucha investigación. Este es uno de los aspectos más importantes a tener en cuenta a la hora de elegir un purificador de aire fotocatalítico. Busque pruebas realizadas por laboratorios fuera del fabricante para ver qué tan bien pueden destruir contaminantes como COV y microbios. Si no se dispone de investigación, la unidad puede ser, en el mejor de los casos, ineficiente o, en el peor de los casos, completamente ineficiente. La tecnología PECO se desarrolló durante el período de 2022, desde su inicio como un sistema PCO hasta un sistema altamente eficiente y efectivo para eliminar contaminantes de la atmósfera sin producir subproductos nocivos. Se repitió muchas veces.
PECO vs. PCO en esfuerzos contaminantes
Microorganismos. Uno de los diferenciadores clave del proceso fotocatalítico es la capacidad de esterilizar microorganismos y prevenir su crecimiento e infección. Los virus, las bacterias, las esporas de hongos y los fragmentos de hongos transportados por el aire se adhieren al catalizador, donde quedan expuestos a las especies oxidadas producidas por el proceso fotocatalítico. La pared celular de los microorganismos. Destruido por la interacción con los radicales libres generados por el catalizador de fotoactivación La superficie del agua. Las toxinas y los alérgenos también se oxidan durante este proceso, destruyendo de manera segura los componentes biológicos que pueden causar problemas de salud. Las toxinas son invisibles para los fragmentos microbianos. Los efectos oxidativos de los dispositivos PCO son teóricamente suficientes para destruir estas toxinas, pero se han realizado pocas investigaciones sobre las diversas tecnologías PCO en el mercado. Molekule ha realizado una extensa investigación Acerca de la capacidad de PECO para matar esporas de moho y varios otros microorganismos. PECO es más que una simple esterilización, convierte las células microbianas en subproductos benignos como el dióxido de carbono y el agua.
alergeno Además de los microorganismos, las partículas en suspensión, llamadas alérgenos, son en el mejor de los casos desagradables y, en el peor, también pueden ser dañinas al provocar reacciones alérgicas que afectan la productividad y la salud. Los efectos oxidativos de los fotocatalizadores pueden descomponer los alérgenos, por lo que no provocan una reacción.
COV. Los compuestos orgánicos volátiles pueden ser perjudiciales para la salud, especialmente si provienen de productos industriales como pinturas, muebles y materiales de construcción. Los COV son vulnerables a la oxidación por oxidantes producidos fotocatalíticamente. Algunos estudios Los PCO han demostrado que ciertos COV se pueden convertir en subproductos tóxicos como el formaldehído y el acetaldehído. de tercero En las pruebas realizadas en PECO, se destruyó el formaldehído junto con otros COV.
ozono. Muchos dispositivos PCO usan luz UV-C para impulsar la reacción catalítica. La luz UV-C es bien conocida por su capacidad para convertir el oxígeno en ozono. De hecho, capa de ozono En la atmósfera superior, está hecho de oxígeno expuesto a la luz UV-C del sol. PECO utiliza diferentes bandas de luz UV llamadas UV-A. Esta es la misma luz que se usa en las bombillas de las camas de bronceado y en las bombillas de “luz negra” que hacen que los carteles sean fluorescentes. PECO en realidad descompone el ozono Se convierte de nuevo en oxígeno.
PECO es una innovación científica fundamental para PCO. La mayoría de los dispositivos PCO no pueden demostrar que un dispositivo en particular está optimizado para aprovechar al máximo el proceso fotocatalítico. Al comparar las dos técnicas, es importante tener en cuenta las consideraciones anteriores y elegir el purificador de aire más seguro y eficaz para su hogar.