Luftreinigung und Rauchbeseitigung - Photokatalyse
Alle organischen Schadstoffe mit Hilfe des Lichts abbauen
Photosynthese, die Grundlage des Lebens auf unserem Planeten, findet seit Milliarden von Jahren tagtäglich auf unserer Erde statt. Mit Licht und dem Katalysator Chlorophyll produzieren unsere Pflanzen aus Kohlendioxid und Wasser lebensnotwendigen Sauerstoff und kohlenstoffhaltige organische Verbindungen. Der Umkehrprozess der Synthese, die Photokatalyse, baut organische Substanzen in unserer Luft ab. Es entstehen wieder die natürlichen Bausteine die dem CO2- und H2O-Kreislauf des Lebens wieder zugeführt werden.
Das Resultat ist spürbare und nachweislich verbesserte saubere Innenraumluft. Die Luftreinigung bietet sich vor allem dort an, wo Tag für Tag viele Menschen aufeinander treffen: in Kliniken, Arztpraxen, Altersheimen, Schulen, Restaurants, Hotels, um nur einige Beispiele zu nennen. In der Folge stellen wir alles rund um die Wirkungs- und Funktionsweise von Vitan-Luftreinigern und -Rauchbeseitigern genauer vor.
Überall dort, wo die Sonne scheint, kann Photokatalyse ihre reinigende Wirkung aufnehmen. Aber auch in der Dunkelheit durch künstliches Licht. Photokatalyse ist die durch Licht ausgelöste Beschleunigung der Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion. Der Katalysator beteiligt sich dabei nicht an der Reaktion, man findet ihn vor und nach der Reaktion in unveränderter Menge wieder. Die Beteiligung ist also vorübergehend, der Katalysator macht sich aus den Reaktionsprodukten in unverändertem Zustand wieder frei und arbeitet so auf Dauer verlustfrei.
Titandioxid TiO2 sitzt als Beschichtung auf der Oberfläche der Trägermaterialien: in unserem Fall Glaskugeln. Angeregt durch das UV-Licht können aus dem an der Oberfläche vorhandenem H2 O und adsorbierten O2 -Molekülen Hydroxyl- und Perhydroxyl-Radikale (-OH und -HO2 ) gebildet werden. Diese wirken stark oxidierend und bauen alle kohlenstoffhaltigen organischen Schadstoffe ab.
Titandioxyd (TiO2) ist ein Photokatalysator, der am wirkungsvollsten in seiner Modifikation Anatas ist. Alle organischen Verbindungen werden auf der Oberfläche von photokatalytischem TiO2 im Zusammenwirken mit UV-Licht oxidiert. Bei der Absorption des UV-Lichts mit einer Wellenlänge von optimal 315 bis 400 nm entstehen im TiO2 ein freies Elektron und ein Defektelektron (Loch). Das freie Elektron reagiert mit dem Sauerstoff in der Luft und bildet ein Sauerstoffradikal. Die Reaktion hat die Fähigkeit, anstoßende Moleküle und Gase mittels Redox-Reaktionen in stark reaktive Stoffe wie Peroxide und Radikale umzuwandeln. Diese stark reaktiven Stoffe reagieren wiederum mit den Luftschadstoffen und wandeln diese in unschädliches Kohlendioxyd und Wasser um.
Anatas ist neben Brookit und Rutil eine Modifikation des Titandioxids. Ab etwa 915 °C wandelt es sich in Rutil um. Anatas dient als weißes Pigment in der Farbmittelindustrie, Kosmetik- und Nahrungsmittelindustrie als Weißmacher.
Der Halbleiter TiO2 in seiner Anatas-Form adsorbiert Photonen aus dem Licht einer Wellenlänge von ca. 385 nm besonders gut. Durch Ladungstrennung entsteht ein Elektronenlochpaar. Die Anatas.Titandioxidpertikel werden in einem patentierten Verfahren auf Glaskugeln gebracht. Diese sind die Bausteine der Luftreiniger.
Viele dieser kleinen Glaskugeln werden zu Platten oder Röhren gesintert. Diese bilden den Kern der effektiven Vitan-Luftreiniger und Rauchbeseitiger. Die große Oberfläche ist ausschlaggebend für die hervorragende Wirkung der Geräte.
Je kleiner die Partikel sind, desto größer ist die Oberfläche im Verbund.
Der Abbau ist an die Grenzflächen der TiO2 -Partikel gebunden. Je größer die TiO2 - Oberfläche der Glasplatten oder -rohre desto effizienter der Abbau. Die aktive Oberfläche eines Vitan-Luftreinigers vom Typ VL-100 entspricht der Größe von circa 20 Tennisplätzen.
Die Photokatalyse hat vielfältige Wirkungen. Auch Wasser läßt sich photokatalytisch reinigen.
Positiver Effekt der Beschichtung mit TiO2 ist die hydrophile, selbst reinigende Wirkung. So führen Anti-fogging- und Anti-Tau-Wirkungen zu klarer Sicht durch jede Scheibe. Oberflächenverschmutzungen werden durch Photokatalyse verhindert, der Reinigungsaufwand verringert sich. Auch Wasser kann so gereinigt werden. Die Glasplatten oder -röhren müssen nicht ausgetauscht werden.
Neben der Reinigung der Luft kann die Photokatalyse noch mehr. Sie reinigt generell Oberflächen. So werden seit Jahren in Japan die Gläser von Beleuchtungselementen für Tunnel photokatalytisch ausgestattet. Der Reinigungsaufwand verringerte sich in der Praxis dadurch auf ein Zehntel.
Auch Stick- und Schwefeloxidverbindungen werden umgewandelt. Aus Schwefeloxiden, Stickoxiden, Benzol und Feinstaub bilden sich:
- Calzium Sulfat
- Calzium Nitrat
- Calzium Carbonat
- und Sauerstoff
