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Temperatur, Kondensationspunkt und maximal erreichbare vH2O2-ppm bei der Biodekontamination

Blog: Feuchte
Blog: Lösungskonzentration

In dieser Serie schlagen wir vier grundlegende Prozessparameterregeln vor. In diesem Blog geht es um die dritte Regel:
Eine Steigerung der Temperatur erhöht die Menge an Wasser- und Wasserstoffperoxiddampf, die die Luft halten kann, wodurch das maximal erreichbare vH2O2 zunimmt. In unseren vorherigen Blogs in dieser Serie wurde die Temperatur des Biodekontaminationszyklus für alle beispielhaften Zyklen bei 23 °C gehalten. Bei einer bestimmten Temperatur kann Luft nur eine bestimmte Menge Dampf aufnehmen, ganz gleich, ob H2O oder H2O2. Wir zeigen nun, wie durch Änderung der Temperatur sowohl der Kondensationspunkt als auch die maximal erreichbare Wasserstoffperoxiddampfkonzentration geändert werden kann.

In den Abbildungen 3a und 3b (unten) werden zwei Biodekontaminationszyklen dargestellt. Der durch schwarze Linien dargestellte Zyklus zeigt eine Prozesstemperatur von 40 °C, und die blauen Linien repräsentieren eine Temperatur von 23 °C. In beiden Fällen wird eine Entfeuchtung durchgeführt, um Feuchte vor der Konditionierung auf 10 % zu senken, und bei beiden wird dieselbe H2O2-Lösungskonzentration (59 %-m) eingesetzt. Die schwarze Linie in Abbildung 3b zeigt, dass die Temperatur von 40 °C einen höheren vH2O2-ppm-Wert zulässt als die Temperatur von 23 °C.

Wir können den Einfluss von Temperatur weiter untersuchen, indem wir Feuchte betrachten, sowohl die relativen Feuchte- als auch die relativen Sättigungswerte. (Erfahren Sie mehr über die relative Sättigung.)
In der Abbildung 4 unten sehen Sie die vH2O2-ppm mit einer Temperatur von 5 °C. Die relative Sättigung liegt auf der x-Achse und die relative Feuchte auf der y-Achse. Die Koordinatenlinien innerhalb der x- und y-Achsen repräsentieren die H2O2-Dampfkonzentration von 0 bis etwa 500 ppm. Die 0-ppm-Linie stellt Dampf dar, der nur mit reinem Wasser erzeugt wurde. Wenn die H2O2-Lösungskonzentration erhöht wird, nimmt auch vH2O2 zu. Theoretisch repräsentiert die Linie entlang der x-Achse einen Dampfgehalt, der durch eine 100-%-H2O2-Flüssigkeit erzeugt wurde. Kondensation tritt auf, sobald die relative Sättigung 100 %rS beträgt und die vH2O2-ppm danach nicht mehr erhöht werden können. Bei einer Temperatur von 5 °C, einer anfänglichen relativen Feuchte von 0 %rF und der Verdampfung einer 100-%-m-H2O2-Lösung beträgt der theoretisch maximal erreichbare vH2O2-ppm-Wert demnach 548 ppm. Alle Bedingungen in Abbildung 5 sind dieselben wie in Abbildung 4 (0 %rF, 100-%-m-Lösung), und nur die Temperatur wurde auf 50 °C geändert. Der theoretisch maximal erreichbare vH2O2-ppm-Wert beträgt nun 13 019.

Abbildung 6 zeigt die maximalen vH₂O₂-ppm bei verschiedenen Temperaturen und unter Verwendung unterschiedlicher H₂O₂-Lösungskonzentrationen. Wir vergleichen zwei häufig verwendete H₂O₂-Lösungskonzentrationen: 35 % und 59 %. Die blaue Trendlinie repräsentiert eine 35-%-H₂O₂-Lösung. Bei einer Temperatur von 40 °C beträgt der maximal erreichbare vH₂O₂-ppm-Wert 4 210. Bei gleicher Temperatur (40 °C) ergibt eine 59-%-H₂O₂-Lösung einen maximal erreichbaren vH₂O₂-ppm-Wert von 5 461.