ቲታኒየም ዳይኦክሳይድ እና የአልትራቫዮሌት አየር ማጣሪያ 7 ደረጃዎች (ከስዕሎች ጋር)

2024 ደራሲ ደራሲ: John Day | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-30 07:30

ሰላም የአስተማሪ ማህበረሰብ ፣

በዚህ ቅጽበት በምንኖርባቸው የአስቸኳይ ጊዜ ሁኔታዎች ሁላችሁም ደህና እንደሆናችሁ ተስፋ አደርጋለሁ።

ዛሬ የተተገበረ የምርምር ፕሮጀክት አመጣላችኋለሁ። በዚህ Instructable ውስጥ ከቲኦ 2 (ቲታኒየም ዳይኦክሳይድ) ፎቶካታሊክ ማጣሪያ እና ከ UVA LEDs ጋር የሚሰራ የአየር ማጣሪያን እንዴት እንደሚገነቡ አስተምራችኋለሁ። እኔ የራስዎን ማፅጃ እንዴት እንደሚሠሩ እነግርዎታለሁ እና እኔ ደግሞ አንድ ሙከራ አሳይሻለሁ። በሳይንሳዊ ሥነ ጽሑፍ መሠረት ይህ ማጣሪያ የኮሮኔቫቫይረስ ቤተሰብን ጨምሮ በሚያልፈው አየር ውስጥ መጥፎ ሽታዎችን ማስወገድ እና ባክቴሪያዎችን እና ቫይረሶችን መግደል አለበት።

በዚህ የምርምር ወረቀት ውስጥ ይህ ቴክኖሎጂ ባክቴሪያዎችን ፣ ፈንገሶችን እና ቫይረሶችን ለመግደል ውጤታማ በሆነ መንገድ እንዴት መጠቀም እንደሚቻል ማየት ይችላሉ። እነሱ በ 2004 ውስጥ የፎቶካታሊቲክ ቲታኒየም አፓይት ማጣሪያ በ SARS ቫይረስ ላይ “ኢንአክቲቬሽን ውጤት” በሚል ርዕስ ተመራማሪዎቹ 99.99% የሚሆኑት ከባድ የአተነፋፈስ ሲንድሮም ቫይረሶች መሞታቸውን ገልፀዋል።

እኔ ከባድ ችግርን ለመፍታት ስለሚሞክር እና ሁለገብ ዲፕሎማሲያዊ -የኬሚስትሪ ፣ የኤሌክትሮኒክስ እና የሜካኒካል ዲዛይን ሀሳቦችን አንድ ላይ ስለሚያመጣ በተለይ አስደሳች ሊሆን ይችላል ብዬ ስላመንኩ ይህንን ፕሮጀክት ማጋራት እፈልጋለሁ።

ደረጃዎች:

1. ፎቶኮታሊሲስ ከ TiO2 እና UV መብራት ጋር

2. አቅርቦቶች

3. የአየር ማጽጃ 3 ዲ ዲዛይን

4. የኤሌክትሮኒክ ዑደት

5. ማጠፊያ እና መሰብሰብ

6. መሣሪያው ተጠናቅቋል

7. ያሸተተ ጫማ የማጥራት ጥረት

ደረጃ 1 ፎቶኮታላይዜሽን ከ TiO2 እና UV ብርሃን ጋር

በዚህ ክፍል ውስጥ ከምላሹ በስተጀርባ ያለውን ፅንሰ -ሀሳብ እገልጻለሁ።

ከላይ ባለው ምስል ሁሉም ነገር በግራፊክ ተጠቃሏል። ከዚህ በታች ምስሉን እገልጻለሁ።

በመሠረቱ ፣ በቂ ኃይል ያለው ፎቶን በኤሌክትሮን በሚሽከረከርበት ምህዋር ውስጥ በ TiO2 ሞለኪውል ውስጥ ይደርሳል። ፎቶን ኤሌክትሮኖቹን አጥብቆ በመምታት ከቫሌሽን ባንድ ወደ ኮንዳክሽን ባንድ እንዲዘል ያደርገዋል ፣ ይህ መዝለል የሚቻለው TiO2 ሴሚኮንዳክተር ስለሆነ እና ፎቶን በቂ ኃይል ስላለው ነው። የፎቶን ኃይል የሚወሰነው በዚህ ቀመር መሠረት በሞገድ ርዝመቱ ነው-

ኢ = hc/λ

የት ፕላንክ ኮንስታንት ፣ ሐ የብርሃን ፍጥነት እና λ በእኛ ሁኔታ 365nm የሆነ የፎቶን ሞገድ ርዝመት ነው። ይህንን ጥሩ የመስመር ላይ ካልኩሌተር በመጠቀም ኃይልን ማስላት ይችላሉ። እኔ የእኛ ጉዳይ E = 3 ፣ 397 eV ነው።

አንዴ ኤሌክትሮኖው ከዘለለ በኋላ ነፃ ኤሌክትሮኔት እና በነበረበት ቦታ ነፃ ቀዳዳ አለ-

ኤሌክትሮን ኢ-

ቀዳዳ h+

እና እነዚህ ሁለቱ በተራው የአየር ክፍሎች በሆኑ ሌሎች ሞለኪውሎች ይመታሉ።

የውሃ ትነት H2O ሞለኪውል

ኦኤች- ሃይድሮክሳይድ

ኦ 2 የኦክስጅን ሞለኪውል

ጥቂት የተሃድሶ ግብረመልሶች ይከሰታሉ (በዚህ ቪዲዮ ውስጥ ስለእነሱ የበለጠ ይወቁ)።

ኦክሳይድ

የውሃ ትነት እና አንድ ቀዳዳ ሃይድሮክሲል አክራሪ እና ሃይድሮጂን ion ይሰጣል - H2O + h + → *OH + H + (aq)

ሃይድሮክሳይድ እና አንድ ቀዳዳ ሃይድሮክሲል አክራሪ ይሰጣል- OH- + h + → *OH

ቅነሳ ፦

የኦክስጂን ሞለኪውል እና አንድ ኤሌክትሮን ሱፐርኦክሳይድ አኒዮን ይሰጣል- O2 + e- → O2-

እነዚህ ሁለት አዳዲስ ነገሮች ተፈጥረዋል (ሃይድሮክሲል ራዲካል እና ሱፐርኦክሳይድ አኒዮን) ነፃ ራዲካሎች ናቸው። ነፃ አክራሪ አንድ አቶም ፣ ሞለኪውል ወይም ion በአንድ ነጠላ ያልተስተካከለ ኤሌክትሮን ነው ፣ በዚህ በጣም አስቂኝ Crush Course ቪዲዮ ውስጥ እንደተናገረው ይህ ያልተረጋጋ ነው።

በኬሚስትሪ ውስጥ ለሚከሰቱ የብዙ ሰንሰለት ምላሾች ዋና ተጠያቂዎች ነፃ ራዲካሎች ናቸው ፣ ለምሳሌ ፖሊመርዜሽን ፣ ይህም ፖሊመሮች እርስ በእርስ ሲቀላቀሉ ወይም በሌላ አነጋገር በስፋት የምንጠራውን ፕላስቲክ ለማድረግ (ግን ይህ ሌላ ታሪክ ነው)).

O2- ትልቅ መጥፎ ሽታ ሞለኪውሎችን እና ባክቴሪያዎችን በመምታት ካርቦን ዳይኦክሳይድ (ካርቦን ዳይኦክሳይድ) በመፍጠር የካርቦን ትስስራቸውን ይሰብራል።

*ኦኤች ትልቅ መጥፎ ሽታ ሞለኪውሎችን እና ባክቴሪያዎችን በመምታት የሃይድሮጂን ትስስሮቻቸውን H2O (የውሃ ተን) ይመሰርታሉ።

የነፃ አክራሪ ወደ የካርቦን ውህዶች ወይም ፍጥረታት ህብረት ማዕድን ማውጫ ተብሎ ይጠራል እናም ግድያው የሚከሰትበት በትክክል ይህ ነው።

ለተጨማሪ መረጃ በመግቢያው ላይ የጠቀስኳቸውን የሳይንሳዊ ወረቀቶች ፒዲኤፍ አያይዘዋለሁ።

ደረጃ 2 - አቅርቦቶች

ይህንን ፕሮጀክት ለመሥራት የሚከተሉትን ያስፈልግዎታል

- 3 ዲ የታተመ መያዣ

- 3 ዲ የታተመ ክዳን

- ሌዘር የተቆረጠ አኖይድ አልሙኒየም 2 ሚሜ ውፍረት

- የሐር ማያ (እንደ አማራጭ ፣ በመጨረሻ አልጠቀምኩም)

- 5 ቁርጥራጮች ከፍተኛ ኃይል UV LED 365nm

- ቀደም ሲል በኮከብ ላይ የተጫኑ የ 3535 አሻራ ወይም ኤልዲኤስ ያላቸው የ PCB ኮከቦች

- የሙቀት ባለ ሁለት ጎን ማጣበቂያ ቴፕ

- TiO2 Photocatalyst ማጣሪያ

- የኃይል አቅርቦት 20W 5V

- የአውሮፓ ህብረት አያያዥ 5/2.1 ሚሜ

አድናቂ 40x10 ሚሜ

- የሙቀት ጩኸት ቱቦዎች

- ቆጣቢ ራስ M3 ብሎኖች እና ለውዝ

- 5 1W 5ohm resistors

- 1 0.5W 15ohm resistor

- ትናንሽ ሽቦዎች

አንዳንድ ነገሮችን ለመግዛት አገናኞችን ጨምሬአለሁ ፣ ግን እኔ ከአቅራቢዎች ጋር ማንኛውንም ተጓዳኝ ፕሮግራም አላሄድም። አገናኞቹን አስቀምጫለሁ ምክንያቱም አንድ ሰው የአየር ማጽጃውን በዚህ መንገድ ማባዛት ቢፈልግ የአቅርቦቶች እና ወጪዎች ሀሳብ ሊኖረው ይችላል።

ደረጃ 3 - የአየር ማጽጃ 3 ዲ ዲዛይን

በስኬት ውስጥ መላውን የስብሰባ ፋይል ቅርጸት.x_b ውስጥ ማግኘት ይችላሉ።

ለ 3 ዲ ማተሚያ ጉዳዩን ማመቻቸት እንዳለብኝ ያስተውሉ ይሆናል። ግድግዳዎቹን ወፍራም አደረኩ እና በመሠረቱ ላይ ያለውን አንግል ለማለስለስ ወሰንኩ።

የሙቀት ማሞቂያው ሌዘር ተቆርጦ ወፍጮ ነው። በ 2 ሚሜ አኖይድድ አልሙኒየም (RED ZONE) ላይ የተሻለ መታጠፍ የሚችል 1 ሚሜ ዝቅ አለ። ማጠፊያው በፒን እና በቪስ በእጅ ተከናውኗል።

አንድ ጓደኛዬ በጉዳዩ ፊት ላይ ያለው ንድፍ ሊሎ አምስተኛው አካል በሚለው ፊልም ውስጥ ከሚለብሰው ንቅሳት ጋር ተመሳሳይ መሆኑን አስተውሎኛል። አስቂኝ የአጋጣሚ ነገር!

ደረጃ 4 የኤሌክትሮኒክ ወረዳ

የኤሌክትሮኒክ ዑደት በጣም ቀላል ነው። እኛ 5V የማያቋርጥ የቮልቴጅ ኃይል አቅርቦት አለን እና በትይዩ 5 LEDs እና አድናቂ እናስቀምጣለን። በበርካታ ተቃዋሚዎች አማካይነት እና በአንዳንድ የሂሳብ ስሌቶች አማካኝነት ምን ያህል የአሁኑን ወደ ኤልኢዲዎች እና ወደ አድናቂው እንደምንመገብ እንወስናለን።

የ LED ዎች

የ LED መረጃ ሰንጠረዥን ስንመለከት እስከ 500mA ከፍተኛ ልናባርራቸው እንደምንችል እናያለን ፣ ግን እኔ በግማሽ ኃይል (≈250mA) ለመንዳት ወሰንኩ። ምክንያቱ እኛ ትንሽ የማሞቂያ መሣሪያ አለን ፣ እሱም በመሠረቱ ላይ የተጣበቁበት የአሉሚኒየም ሳህን ነው። እኛ LED ን በ 250mA የምንነዳ ከሆነ ፣ የኤልዲው ወደፊት ቮልቴጅ 3.72 ቪ ነው። በዚያ የወረዳ ቅርንጫፍ ላይ ለመጫን በወሰንነው ተቃውሞ መሠረት የአሁኑን እናገኛለን።

5V - 3.72V = 1.28V በተቃዋሚው ላይ ያለን የቮልቴጅ አቅም ነው

የኦም ሕግ R = V/I = 1.28/0.25 = 6.4ohm

እኔ የ 5ohm የመቋቋም የንግድ እሴትን እጠቀማለሁ

የተቃዋሚው ኃይል = R I^2 = 0.31W (እኔ በእርግጥ 1W resistors ን ተጠቅሜአለሁ ፣ ኤልኢዲ አካባቢውን በጥቂቱ ሊያሞቅ ስለሚችል የተወሰነ ህዳግ ተውኩ)።

ደጋፊው

የደጋፊው የተጠቆመው ቮልቴጅ 5V እና 180mA የአሁኑ ነው ፣ በዚህ ኃይል ከተነዳ አየር በ 12 ሜ 3/ሰ ፍሰት ላይ መንቀሳቀስ ይችላል። በዚህ ፍጥነት መሄድ አድናቂው በጣም ጫጫታ (27 ዲቢቢ) መሆኑን አስተዋልኩ ፣ ስለሆነም የቮልቴጅ አቅርቦቱን እና የአሁኑን አቅርቦት ለአድናቂው በትንሹ ዝቅ ለማድረግ ወሰንኩ ፣ ይህንን ለማድረግ የ 15ohm ን ተከላካይ ተጠቅሜአለሁ። የሚያስፈልገውን ዋጋ ለመረዳት ፖታቲሞሜትር ተጠቀምኩ እና የአሁኑን ግማሽ ገደማ ሲኖረኝ አየሁ ፣ 100mA።

የተቃዋሚ ኃይል = R I^2 = 0.15W (እኔ 0.5W resistor እዚህ ተጠቅሜያለሁ)

ስለዚህ የአድናቂው ትክክለኛ የመጨረሻ ፍሰት መጠን 7.13 ሜ 3/ሰ ነው።

ደረጃ 5: ተጣጣፊ እና ሰብስብ

እኔ ኤልዲዎቹን አንድ ላይ ለመቀላቀል እና መላውን ወረዳ ለማድረግ እና ሁሉንም ነገር በተቻለ መጠን በተደራጀ ሁኔታ እንዲሸጡ ቀጭን ገመዶችን ተጠቅሜያለሁ። ተከላካዮቹ በሙቀት መቀነሻ ቱቦ ውስጥ እንደተጠበቁ ማየት ይችላሉ። የአኖዶቹን እና የኤልዲዎችን ቻት ወደ ትክክለኛው ምሰሶዎች መሸጥ እንዳለብዎት ይወቁ። አኖዶዶቹ ወደ አንድ ተቃዋሚ ጫፍ ይሄዳሉ እና ካቶዶዶቹ ወደ GND (በእኛ ሁኔታ -5V) ይሄዳሉ። በ LED ላይ የአኖድ ምልክት አለ ፣ በ LED የውሂብ ሉህ ውስጥ የሚመለከተውን ቦታ ይፈልጉ። ኤልኢዲዎች ከሙቀት መስሪያው ጋር በሙቀት ባለ ሁለት ጎን ተጣባቂ ቴፕ ተያይዘዋል።

በመጀመሪያው ሥዕሉ ላይ የሚታየውን ሙሉ ማገጃ (ሙቀት አማቂ ፣ ኤልኢዲዎች እና አድናቂ) በቀላሉ ለማስወገድ የዲሲ ማገናኛን (ገላጭውን) ተጠቅሜያለሁ ፣ ሆኖም ግን ይህ ንጥረ ነገር ሊወገድ ይችላል።

ጥቁሩ 5/2.1 የአውሮፓ ሕብረት ዲሲ ዋና የኃይል አቅርቦት አያያዥ በእጅ በሠራሁት ጉድጓድ ውስጥ ተጣብቋል።

ክዳኑን ከመያዣዎቹ ጋር ለማስተካከል በክዳኑ ውስጥ የሠራኋቸው የጎን ቀዳዳዎች እንዲሁ በእጅ ተቆፍረዋል።

በዚያ ትንሽ ቦታ ውስጥ ሁሉንም ብየዳ መሥራት ትንሽ ፈታኝ ነበር። እሱን በማቀፍ እንደምትደሰቱ ተስፋ አደርጋለሁ።

ደረጃ 6 - መሣሪያው ተጠናቅቋል

እንኳን ደስ አላችሁ! በቀላሉ ይሰኩት እና አየርን ማጽዳት ይጀምሩ።

የአየር ፍሰት መጠን 7.13 ሜ 3/ሰ ስለሆነ 3x3x3m የሆነ ክፍል በ 4 ሰዓት አካባቢ መንጻት አለበት።

መንጻቱ ሲበራ ኦዞን የሚያስታውስ ሽታ ከውስጡ እንደሚወጣ አስተውያለሁ።

ይህንን አስተማሪ እንደወደዱት ተስፋ አደርጋለሁ እና የበለጠ የማወቅ ጉጉት ካደረክ እኔ ስለሠራሁት ሙከራ ተጨማሪ ክፍል አለ።

የራስዎን የአየር ማጣሪያ ለመሥራት ፈቃደኛ ካልሆኑ ግን ወዲያውኑ እንዲያገኙት ከፈለጉ በኤቲ ላይ ሊገዙት ይችላሉ። አንድ ባልና ሚስት ገፁን ለመጎብኘት ነፃነት እንዲሰማቸው አድርጌአለሁ።

ደህና ሁን እና ተጠንቀቅ ፣

ፒትሮ

ደረጃ 7: ሙከራ -የስታኒ ጫማ የማፅዳት ጥረት

በዚህ ተጨማሪ ክፍል ውስጥ ከማፅጃው ጋር ያደረግሁትን ትንሽ አስቂኝ ሙከራ ለማሳየት እፈልጋለሁ።

መጀመሪያ ላይ በጣም የሚያብረቀርቅ ጫማ አኖራለሁ - በእውነቱ መጥፎ ማሽተት አረጋግጥልዎታለሁ - በ 0.0063 m3 መጠን ባለው ሄርሜቲክ አሲሪሊክ ሲሊንደር ውስጥ። ያንን ያሸተተ ጫማ ድኝ እና ካርቦን የያዙ ትልልቅ ሞለኪውሎች እና ያንን ጫማ ከለበሰው እግር የሚመጡ የባዮኤፍመንቶች እና ባክቴሪያዎች ምን ማድረግ አለበት? ማጣሪያውን ስከፍት ለማየት የጠበቅሁት ቪኦኤን ለመቀነስ እና CO2 እንዲጨምር ነበር።

በመያዣው ውስጥ ያለውን “የመሽተት ሚዛን” ለመድረስ ጫማውን እዚያው በሲሊንደሩ ውስጥ ለ 30 ደቂቃዎች ትቼዋለሁ። እና በአነፍናፊ በኩል በ CO2 (+333%) እና በ VOC (+120%) ውስጥ ከፍተኛ ጭማሪን አስተዋልኩ።

በደቂቃ 30 በሲሊንደሩ ውስጥ የአየር ማጣሪያውን አስቀመጥኩ እና ለ 5 ደቂቃዎች አብራሁት። በ CO2 (+40%) እና በ VOC (+38%) ላይ ተጨማሪ ጭማሪ አስተዋልኩ።

የሚጣፍጥ ጫማውን አስወግጄ መንጻቱ ለ 9 ደቂቃ ሲበራ እና CO2 እና ቪኦኦ በከፍተኛ ሁኔታ እየጨመሩ ነበር።

ስለዚህ በዚህ ሙከራ መሠረት በዚያ ሲሊንደር ውስጥ አንድ ነገር ተከሰተ። በማዕድን ማውጫ ሂደት VOC እና ባክቴሪያዎች እየጠፉ ከሆነ ንድፈ -ሐሳቡ CO2 እና H2O እንደተፈጠረ ይነግረናል ፣ ስለሆነም አንድ ሰው እየሰራ ነው ሊል ይችላል ምክንያቱም ሙከራው CO2 መሥራቱን እንደቀጠለ ያሳያል ፣ ግን ለምን ቪኦኦ እንዲሁ እየጨመረ ቀጠለ? ምክንያቱ የተሳሳተ አነፍናፊን ተጠቅሜ ሊሆን ይችላል። እኔ የተጠቀምኩት ዳሳሽ በስዕሉ ላይ የሚታየውን እና እኔ ከተረዳሁት ውስጥ አንዳንድ የውስጥ ስልተ ቀመሮችን በመጠቀም በ VOC መቶኛ መሠረት CO2 ን ይገምታል እንዲሁም በቀላሉ የ VOC ሙሌት ይደርሳል። ወደ አነፍናፊ ሞጁል ውስጥ የተገነባ እና የተዋሃደው ስልተ ቀመር ጥሬውን መረጃ ተርጉሟል ፣ ለምሳሌ። የብረታ ብረት ኦክሳይድ ሴሚኮንዳክተር የመቋቋም እሴት ፣ በ CO2 ተመጣጣኝ እሴት በ NDIR CO2 ጋዝ ዳሳሽ እና በጠቅላላው የ VOC እሴት ላይ በንፅፅር ሙከራ ላይ በመሣሪያ FID ላይ በመመርኮዝ። እኔ የተራቀቀ እና ትክክለኛ መሣሪያን ያልተጠቀምኩ ይመስለኛል።

ለማንኛውም ስርዓቱን በዚህ መንገድ ለመሞከር መሞከር አስቂኝ ነበር።

በፀደይ ጽዳት ፈተና ውስጥ የመጀመሪያ ሽልማት