টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড এবং ইউভি এয়ার পিউরিফায়ার: 7 টি ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:57

শিক্ষণীয় হ্যালো সম্প্রদায়, আমি আশা করি আপনি যে জরুরী পরিস্থিতিতে এই মুহূর্তে বাস করছেন তাতে আপনারা সবাই ভালো আছেন।

আজ আমি আপনাদের জন্য একটি প্রয়োগকৃত গবেষণা প্রকল্প নিয়ে আসছি। এই নির্দেশনায় আমি আপনাকে শেখাবো কিভাবে একটি টিআইও 2 (টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড) ফটোক্যাটালিক ফিল্টার এবং ইউভিএ এলইডি দিয়ে কাজ করে একটি বায়ু পরিশোধক তৈরি করতে হয়। আমি আপনাকে বলব কিভাবে আপনার নিজের পরিশোধক তৈরি করবেন এবং আমি আপনাকে একটি পরীক্ষাও দেখাব। বৈজ্ঞানিক সাহিত্য অনুসারে এই ফিল্টারটি খারাপ গন্ধ দূর করতে হবে এবং করোনাভাইরাস পরিবার সহ বাতাসে যে ব্যাকটেরিয়া এবং ভাইরাস আছে তা মেরে ফেলতে হবে।

এই গবেষণাপত্রে আপনি দেখতে পাচ্ছেন কিভাবে ব্যাকটেরিয়া, ছত্রাক এবং ভাইরাসকে মারার জন্য এই প্রযুক্তি কার্যকরভাবে ব্যবহার করা যায়; তারা আসলে 2004 সালে সার্স ভাইরাসের উপর ফোটোক্যাটালিটিক টাইটানিয়াম অ্যাপাটাইট ফিল্টার শিরোনামের একটি গবেষণার উদ্ধৃতি দিয়েছিল, যেখানে গবেষকরা বলেছিলেন যে 99.99% তীব্র তীব্র শ্বাসযন্ত্রের সিন্ড্রোম ভাইরাস মারা গিয়েছিল।

আমি এই প্রকল্পটি শেয়ার করতে চাই কারণ আমি বিশ্বাস করি এটি একটি বিশেষ আকর্ষণীয় হতে পারে কারণ এটি একটি গুরুতর সমস্যা সমাধানের চেষ্টা করে এবং এর বহুমুখী: এটি রসায়ন, ইলেকট্রনিক্স এবং যান্ত্রিক নকশার ধারণাকে একত্রিত করে।

পদক্ষেপ:

1. টিআইও 2 এবং ইউভি আলোর সাথে ফটোক্যাটালাইসিস

2. সরবরাহ

3. বায়ু পরিশোধকের 3D ডিজাইন

4. ইলেকট্রনিক সার্কিট

5. ঝাল এবং একত্রিত

6. ডিভাইস সম্পূর্ণ

7. দুর্গন্ধযুক্ত জুতা পরিশোধন প্রচেষ্টা

ধাপ 1: টিআইও 2 এবং ইউভি লাইটের সাথে ফটোক্যাটালাইসিস

এই বিভাগে আমি প্রতিক্রিয়ার পিছনে তত্ত্ব ব্যাখ্যা করব।

উপরের ছবিতে গ্রাফিক্যালি সবকিছু সংক্ষিপ্ত করা হয়েছে। নীচে আমি ছবিটি ব্যাখ্যা করব।

মূলত, পর্যাপ্ত শক্তিযুক্ত ফোটনটি কক্ষপথে টিও 2 অণুতে আসে যেখানে একটি ইলেকট্রন ঘুরছে। ফোটন ইলেক্ট্রনকে শক্তভাবে আঘাত করে এবং এটি ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে কন্ডাকশন ব্যান্ডে লাফ দেয়, এই লাফটি সম্ভব কারণ টিআইও 2 একটি সেমিকন্ডাক্টর এবং কারণ ফোটনের যথেষ্ট শক্তি রয়েছে। এই সূত্র অনুযায়ী ফোটনের শক্তি তার তরঙ্গদৈর্ঘ্য দ্বারা নির্ধারিত হয়:

ই = এইচসি/

যেখানে h হল প্লাঙ্ক কনস্ট্যান্ট, c হল আলোর গতি এবং λ হল ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য, যা আমাদের ক্ষেত্রে 365nm। আপনি এই চমৎকার অনলাইন ক্যালকুলেটর ব্যবহার করে শক্তি গণনা করতে পারেন। আমি আমাদের ক্ষেত্রে এটি E = 3, 397 eV।

একবার ইলেকট্রন লাফিয়ে গেলে সেখানে একটি মুক্ত ইলেক্ট্রন এবং একটি মুক্ত গর্ত থাকে যেখানে এটি একবার ছিল:

ইলেকট্রন ই-

গর্ত h+

এবং এই দুটি পালাক্রমে কিছু অন্যান্য অণু দ্বারা আঘাত করা হয় যা বাতাসের অংশ যা হল:

জলীয় বাষ্পের H2O অণু

ওহ- হাইড্রক্সাইড

অক্সিজেনের O2 অণু

কয়েকটি রেডক্স প্রতিক্রিয়া ঘটে (এই ভিডিওতে তাদের সম্পর্কে আরও জানুন)।

জারণ:

জলীয় বাষ্প প্লাস একটি গর্ত হাইড্রক্সিল রical্যাডিক্যাল প্লাস হাইড্রেটেড হাইড্রোজেন আয়ন দেয়: H2O + h + → *OH + H + (aq)

হাইড্রক্সাইড প্লাস একটি গর্ত হাইড্রক্সিল র্যাডিকেল দেয়: OH- + h + → *OH

হ্রাস:

অক্সিজেন অণু এবং একটি ইলেকট্রন সুপারঅক্সাইড আয়ন দেয়: O2 + e- → O2-

গঠিত এই দুটি নতুন জিনিস (হাইড্রোক্সিল রical্যাডিক্যাল এবং সুপারঅক্সাইড অ্যানিয়ন) হল ফ্রি রical্যাডিক্যালস। একটি ফ্রি র rad্যাডিকেল হল একটি পরমাণু, অণু বা আয়ন যা একটি একক অপ্রয়োজনীয় ইলেকট্রনের সাথে থাকে, এটি খুব মজার ক্রাশ কোর্স ভিডিওতে বলা পাগল অস্থির।

কেমিস্ট্রিতে ঘটে যাওয়া অনেক চেইন রিঅ্যাকশনের জন্য ফ্রি রical্যাডিক্যালসই প্রধান দায়ী, উদাহরণস্বরূপ পলিমারাইজেশন, যা তখন ঘটে যখন মনোমাররা একে অপরের সাথে যোগ করে একটি পলিমার তৈরি করে, অথবা অন্য কথায় যাকে আমরা আরও ব্যাপকভাবে প্লাস্টিক বলি (কিন্তু এটি অন্য গল্প)।

O2- বড় দুর্গন্ধযুক্ত অণু এবং ব্যাকটেরিয়াকে আঘাত করে এবং তাদের কার্বন বন্ধন ভেঙ্গে CO2 (কার্বন ডাই অক্সাইড) তৈরি করে

*OH বড় দুর্গন্ধযুক্ত অণু এবং ব্যাকটেরিয়াকে আঘাত করে এবং তাদের হাইড্রোজেন বন্ধন ভেঙ্গে H2O (জলীয় বাষ্প) গঠন করে

কার্বন যৌগ বা জীবের সাথে ফ্রি রical্যাডিকেলের মিলনকে বলা হয় খনিজকরণ এবং ঠিক এখানেই হত্যার ঘটনা ঘটছে।

আরও তথ্যের জন্য আমি বৈজ্ঞানিক কাগজপত্রের পিডিএফ সংযুক্ত করেছি যা আমি ভূমিকাতে উদ্ধৃত করেছি।

ধাপ 2: সরবরাহ

এই প্রকল্পটি করতে আপনার প্রয়োজন হবে:

- 3 ডি প্রিন্টেড কেস

- 3D মুদ্রিত idাকনা

- লেজার কাট অ্যানোডাইজড অ্যালুমিনিয়াম 2 মিমি পুরু

- সিল্ক স্ক্রিন (alচ্ছিক, অবশেষে আমি এটি ব্যবহার করিনি)

- উচ্চ ক্ষমতা UV LED 365nm এর 5 টুকরা

- 3535 পদচিহ্ন বা LEDs সঙ্গে PCB তারা ইতিমধ্যে একটি তারকা উপর মাউন্ট করা

- তাপীয় দ্বি-পার্শ্বযুক্ত আঠালো টেপ

- TiO2 Photocatalyst ফিল্টার

- পাওয়ার সাপ্লাই 20W 5V

- ইইউ সংযোগকারী 5/2.1 মিমি

- ফ্যান 40x10 মিমি

- তাপ চিৎকারকারী টিউব

- কাউন্টারসঙ্ক হেড এম 3 বোল্ট এবং বাদাম

- 5 1W 5ohm প্রতিরোধক

- 1 0.5W 15ohm প্রতিরোধক

- ছোট তার

আমি কিছু জিনিস কেনার জন্য লিঙ্ক যোগ করেছি কিন্তু আমি বিক্রেতাদের সাথে কোন অ্যাফিলিয়েট প্রোগ্রাম চালাচ্ছি না। আমি শুধুমাত্র লিঙ্কগুলো রেখেছি কারণ কেউ যদি এইভাবে বায়ু পরিশোধকের প্রতিলিপি তৈরি করতে চান তাহলে সরবরাহ এবং খরচ সম্পর্কে ধারণা থাকতে পারে।

ধাপ 3: বায়ু পরিশোধকের 3D ডিজাইন

আপনি অর্জনের মধ্যে.x_b বিন্যাসে পুরো সমাবেশ ফাইলটি খুঁজে পেতে পারেন।

আপনি লক্ষ্য করতে পারেন যে আমাকে 3D মুদ্রণের জন্য কেসটি অপ্টিমাইজ করতে হয়েছিল। আমি দেয়ালগুলিকে আরও ঘন করেছিলাম এবং আমি সিদ্ধান্ত নিয়েছিলাম গোড়ায় কোণ মসৃণ করব না।

হিটসিংক হল লেজার কাট এবং মিলড। 2 মিমি অ্যানোডাইজড অ্যালুমিনিয়াম (রেড জোন) এর উপর 1 মিমি কম রয়েছে যা আরও ভাল বাঁকানোর অনুমতি দেয়। নমন প্লায়ার এবং vise সঙ্গে ম্যানুয়ালি করা হয়েছে।

আমার এক বন্ধু আমাকে লক্ষ্য করেছে যে কেসটির সামনের প্যাটার্নটি লিটু দ্য ফিফথ এলিমেন্ট মুভিতে যে ট্যাটু পরেছে তার অনুরূপ। মজার কাকতালীয় ঘটনা!

ধাপ 4: ইলেকট্রনিক সার্কিট

ইলেকট্রনিক সার্কিট খুবই সহজ। আমাদের 5V এর একটি অবিচ্ছিন্ন ভোল্টেজ পাওয়ার সাপ্লাই আছে এবং সমান্তরালভাবে আমরা 5 টি LEDs এবং একটি ফ্যান স্থাপন করতে যাচ্ছি। একগুচ্ছ প্রতিরোধক এবং কিছু গণিত গণনার মাধ্যমে আমরা সিদ্ধান্ত নিই যে আমরা LEDs এবং ফ্যানের মধ্যে কতটা কারেন্ট খাওয়াব।

LEDs

এলইডি ডেটশীটের দিকে তাকিয়ে আমরা দেখি যে আমরা তাদের সর্বোচ্চ 500mA পর্যন্ত চালাতে পারি, কিন্তু আমি তাদের অর্ধ শক্তিতে (≈250mA) চালানোর সিদ্ধান্ত নিয়েছি। কারণটি হল আমাদের একটি ছোট হিটসিংক রয়েছে, যা মূলত অ্যালুমিনিয়াম প্লেট যেখানে তারা সংযুক্ত। যদি আমরা 250mA তে LED চালাই তাহলে LED এর ফরওয়ার্ড ভোল্টেজ 3.72V হয়। সার্কিটের সেই শাখায় আমরা যে প্রতিরোধের সিদ্ধান্ত নিই সে অনুযায়ী আমরা কারেন্ট পাই।

5V - 3.72V = 1.28V হল ভোল্টেজের সম্ভাব্যতা যা আমাদের রোধে আছে

ওহম আইন R = V/I = 1.28/0.25 = 6.4ohm

আমি 5ohm প্রতিরোধের বাণিজ্যিক মান ব্যবহার করব

প্রতিরোধকের শক্তি = R I^2 = 0.31W (আমি আসলে 1W প্রতিরোধক ব্যবহার করেছি, আমি কিছু মার্জিন রেখেছি কারণ LED এলাকাটিকে কিছুটা গরম করতে পারে)।

পাখা

পাখা প্রস্তাবিত ভোল্টেজ 5V এবং 180mA কারেন্ট, যদি এই শক্তি দিয়ে চালিত হয় তবে এটি 12m3/h এর প্রবাহ হারে বায়ু সরাতে পারে। আমি লক্ষ্য করেছি যে এই গতিতে পাখা খুব শোরগোল (27dB) ছিল, তাই আমি ভোল্টেজ সরবরাহ এবং ফ্যানের বর্তমান সরবরাহ কিছুটা কম করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি, এটি করার জন্য আমি 15ohm এর একটি প্রতিরোধক ব্যবহার করেছি। প্রয়োজনীয় মান বোঝার জন্য আমি একটি পোটেন্টিওমিটার ব্যবহার করেছি এবং আমি দেখেছি যখন আমার বর্তমানের প্রায় অর্ধেক হবে, 100mA।

প্রতিরোধকের শক্তি = R I^2 = 0.15W (আমি এখানে 0.5W প্রতিরোধক ব্যবহার করেছি)

তাই ফ্যানের প্রকৃত চূড়ান্ত প্রবাহ হার 7.13 m3/h।

ধাপ 5: সোল্ডার এবং একত্রিত করুন

আমি একসঙ্গে এলইডি যোগদান এবং পুরো সার্কিট এবং যতটা সম্ভব সংগঠিত সবকিছু বিক্রি করার জন্য পাতলা তারগুলি ব্যবহার করেছি। আপনি দেখতে পারেন যে প্রতিরোধক তাপ সঙ্কুচিত টিউবিংয়ের ভিতরে সুরক্ষিত। সচেতন থাকুন যে আপনাকে অ্যানোড এবং এলইডির চ্যাটোডটি ডান খুঁটিতে সোল্ডার করতে হবে। অ্যানোডগুলি একটি প্রতিরোধক প্রান্তে যায় এবং ক্যাথোডগুলি GND (আমাদের ক্ষেত্রে -5V) এ যায়। এলইডিতে একটি অ্যানোড চিহ্ন রয়েছে, এটির অবস্থানটি এলইডি ডেটশীটে সন্ধান করুন। LEDs তাপীয় ডবল পার্শ্বযুক্ত আঠালো টেপ সঙ্গে heatsink সংযুক্ত করা হয়।

আমি আসলে একটি ডিসি সংযোগকারী (স্বচ্ছ) ব্যবহার করেছি যা প্রথম ছবিতে দেখানো পুরো ব্লকটি সহজেই সরিয়ে দেয় (হিটসিংক, এলইডি এবং ফ্যান), তবে এই উপাদানটি এড়ানো যায়।

কালো 5/2.1 ইইউ ডিসি প্রধান পাওয়ার সাপ্লাই সংযোগকারী একটি গর্তে আঠালো করা হয়েছে যা আমি নিজে ড্রিল করেছি।

কেসটিতে স্ক্রু দিয়ে idাকনা ঠিক করার জন্য আমি Theাকনার মধ্যে যে পাশের ছিদ্র তৈরি করেছি তা ম্যানুয়ালি ড্রিল করা হয়েছিল।

সেই ছোট জায়গায় সমস্ত সোল্ডারিং তৈরি করা একটু চ্যালেঞ্জ ছিল। আমি আশা করি আপনি এটি গ্রহণ করে উপভোগ করবেন।

ধাপ 6: ডিভাইসটি সম্পূর্ণ

অভিনন্দন! শুধু এটি প্লাগ এবং বায়ু পরিশোধন শুরু।

বায়ু প্রবাহের হার 7.13 m3/h তাই 3x3x3m এর একটি ঘর প্রায় 4 ঘন্টার মধ্যে বিশুদ্ধ করা উচিত।

যখন পিউরিফায়ার চালু হয় তখন আমি লক্ষ্য করেছি যে এটি থেকে একটি গন্ধ আসে যা আমাকে ওজোন মনে করিয়ে দেয়।

আমি আশা করি আপনি এই নির্দেশযোগ্য পছন্দ করেছেন এবং যদি আপনি আরও বেশি কৌতূহলী হন তবে আমার তৈরি একটি পরীক্ষা সম্পর্কে একটি অতিরিক্ত বিভাগ রয়েছে।

আপনি যদি নিজের বায়ু পরিশোধক তৈরি করতে ইচ্ছুক না হন তবে আপনি এটি সরাসরি পেতে চান তবে আপনি এটি Etsy তে কিনতে পারেন। আমি একটি দম্পতি তৈরি করেছি তাই নির্দ্বিধায় পৃষ্ঠাটি দেখুন।

বিদায় এবং যত্ন নিন, পিয়েট্রো

ধাপ 7: পরীক্ষা: দুর্গন্ধযুক্ত জুতা পরিশোধন প্রচেষ্টা

এই অতিরিক্ত বিভাগে আমি একটু মজার পরীক্ষা করতে চাই যা আমি পিউরিফায়ার দিয়ে করেছি।

প্রাথমিকভাবে আমি একটি খুব দুর্গন্ধযুক্ত জুতা রাখি - আমি আপনাকে আশ্বাস দিচ্ছি এটি সত্যিই খারাপ গন্ধ পেয়েছে - একটি হারমেটিক এক্রাইলিক সিলিন্ডারে 0.0063 m3 আয়তনের। যে জুতাটিকে দুর্গন্ধযুক্ত করা উচিত তা হল সালফার এবং কার্বনযুক্ত বড় অণু এবং সেই জুতা পরা পা থেকে আসা জৈবপ্রবাহ এবং ব্যাকটেরিয়া। আমি যখন পিউরিফায়ার চালু করেছিলাম তখন যা দেখতে আশা করছিলাম তা হল VOC কমানো এবং CO2 বাড়ানো।

আমি পাত্রের ভিতরে "দুর্গন্ধ ভারসাম্য" পৌঁছানোর জন্য 30 মিনিটের জন্য সিলিন্ডারে জুতা রেখেছিলাম। এবং একটি সেন্সরের মাধ্যমে আমি লক্ষ্য করেছি CO2 (+333%) এবং VOC (+120%) এর ব্যাপক বৃদ্ধি।

30 মিনিটে আমি সিলিন্ডারের ভিতরে বায়ু পরিশোধক রেখেছিলাম এবং 5 মিনিটের জন্য এটি চালু করেছিলাম। আমি CO2 (+40%) এবং VOC (+38%) এর আরও বৃদ্ধি লক্ষ্য করেছি।

আমি দুর্গন্ধযুক্ত জুতাটি সরিয়ে দিলাম এবং 9 মিনিটের জন্য পিউরিফায়ার চালু করে রেখে দিলাম এবং CO2 এবং VOC নাটকীয়ভাবে বাড়ছিল।

তাই এই পরীক্ষা অনুসারে সেই সিলিন্ডারের ভিতরে কিছু ঘটছিল। যদি খনিজকরণের প্রক্রিয়ার মাধ্যমে VOC এবং ব্যাকটেরিয়া ধ্বংস করা হয় তত্ত্ব আমাদের বলে যে CO2 এবং H2O গঠিত হয়, তাই কেউ বলতে পারে যে এটি কাজ করছে কারণ পরীক্ষাটি দেখায় যে CO2 গঠন করে চলেছে, কিন্তু কেন VOC বাড়তে থাকে? কারণ হতে পারে যে আমি ভুল সেন্সর ব্যবহার করেছি। আমি যে সেন্সরটি ব্যবহার করেছি তা হল ছবিতে দেখানো এবং আমি যা বুঝেছি তা থেকে কিছু অভ্যন্তরীণ অ্যালগরিদম ব্যবহার করে ভিওসির শতাংশ অনুযায়ী CO2 অনুমান করে এবং সহজেই ভিওসি স্যাচুরেশনে পৌঁছায়। অ্যালগরিদম, যা সেন্সর মডিউলে বিকশিত এবং সংহত করা হয় কাঁচা ডেটা ব্যাখ্যা করে, যেমন ধাতু অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর প্রতিরোধের মান, CO2 সমতুল্য মানের মধ্যে NDIR CO2 গ্যাস সেন্সরের সাথে তুলনা পরীক্ষা করে এবং যন্ত্রের FID এর সাথে তুলনা পরীক্ষার উপর ভিত্তি করে মোট VOC মান। আমি মনে করি আমি অত্যাধুনিক এবং যথেষ্ট সঠিক যন্ত্রপাতি ব্যবহার করিনি।

যাইহোক এই পদ্ধতিটি পরীক্ষা করার চেষ্টা করা মজার ছিল।

স্প্রিং ক্লিনিং চ্যালেঞ্জে প্রথম পুরস্কার