Feuchte, Kondensationspunkt und maximal erreichbares vH2O2

Dieser Blog ist der erste in einer Reihe mit vier Beiträgen, in der wir beschreiben, wie sich Prozessparameter auf Kondensation und die maximal erreichbare Konzentration von Wasserstoffperoxiddampf bei vH₂O₂-Biodekontaminationsanwendungen  auswirken.

In dieser Serie schlagen wir vier grundlegende Prozessparameterregeln vor. Bevor wir jedoch den ersten Parameter ansprechen,  der Kondensation und die maximal erreichbaren vH₂O₂-ppm  beeinflusst, gehen wir auf zwei wichtige Werte ein: relative Feuchte und relative Sättigung.   

Denn Wasser (H₂O) und Wasserstoffperoxid (H₂O₂) weisen ähnliche molekulare Strukturen auf; beide wirken sich auf den Kondensationspunkt der Luft aus. Relative Feuchte (rF) gibt jedoch nur den Wasserdampfgehalt der Luft bei einer bestimmten Temperatur an, während relative Sättigung den Wasserdampfgehalt sowie den Wasserstoffperoxiddampf in der Luft aufzeigt. In  Luft, die Wasserstoffperoxiddampf enthält, tritt Kondensation vor 100 % relativer Feuchte auf. Daher kann der Kondensationspunkt mit der Messung der relativen Sättigung (rS) zuverlässig vorhergesagt  werden.

Wenn die relative Sättigung einen Wert von 100 %rS erreicht, kondensiert das Dampfgemisch. Relative Feuchte und relative Sättigung unterscheiden sich bei Vorhandensein von vH₂O₂. Der Unterschied zwischen rF und rS wird weiter durch die Menge an vorhandenem vH₂O₂ beeinflusst. Sobald  Kondensation auftritt (die relative Sättigung 100 % erreicht hat), kann der Wert von vH₂O₂-ppm nicht mehr gesteigert werden. Tatsächlich nimmt die H2O2-Dampfkonzentration meistens ab, da ein Teil von vH₂O₂ bei Kondensation in Wasser und Sauerstoff zerfällt. In diesem Fall muss mehr vH₂O₂ zum Ausgleich injiziert  werden.

Bei tropfendem Kondenswasser am Ende der Dekontaminationsphase können vH₂O₂-ppm-Messwerte  während der Belüftung anfangs ansteigen, da die Tröpfchen vH₂O₂ wieder in die Luft freisetzen.

Damit  kommen wir zur ersten Regel:  Eine Verringerung der anfänglichen Feuchte erhöht die Menge an H2O2-Dampf, die vor der Kondensation verwendet werden kann.  

Die folgenden Grafiken veranschaulichen, dass bei einer höheren relativen Feuchte zu Beginn der Konditionierungsphase (weil keine Entfeuchtung durchgeführt wurde) während der Dekontamination früher Kondensation auftritt. Je niedriger die relative Feuchte am Anfang der Konditionierung ist, desto höher sind die maximal erreichbaren vH₂O₂-ppm, bevor Kondensation auftritt.  

Während der Dekontaminationsphase wird ein Teil von vH₂O₂ in Wasser und Sauerstoff zersetzt. Die Menge an vH₂O₂, die zerfällt, hängt von Bedingungen wie Materialien, Temperatur, Feuchte und Luftstrom ab. Die unter bestimmten Bedingungen zu erwartende tatsächliche Zersetzung muss gemessen werden.  In den folgenden Grafiken haben wir angenommen, dass 10 % von vH₂O₂ vom Anfangswert zersetzt und mehr H₂O₂ zum Ausgleich verdampft werden.        

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Wie zu sehen ist, beeinflusst die Entfeuchtung vor der Konditionierung die maximal erreichbaren vH₂O₂-ppm. In den Abbildungen 1a und 1b beträgt die verwendete Wasserstoffperoxidlösung 12 %-m; Abbildungen 1c und 1d zeigen eine Konzentrationslösung von 59 %-m. In den Abbildungen 1a und 1b werden zwei ansonsten ähnliche Biodekontaminationszyklen dargestellt; orangefarbene Linien zeigen Prozesse ohne Entfeuchtung und eine Konditionierungsphase, die mit einer relativen Feuchte von 50 %rF beginnt. Die blauen Linien geben Prozesse an, bei denen die Entfeuchtung auf 10 %rF vor der Konditionierungsphase abgeschlossen wurde.

In den Abbildungen 1a und 1c sehen Sie die Auswirkungen der Entfeuchtung auf den Feuchteanteil – angezeigt durch relative Feuchte und relative Sättigung – während der Konditionierungs- und Verweilphasen. Abbildungen 1b und 1d zeigen den Einfluss der Entfeuchtung auf den maximal erreichbaren Wasserstoffperoxiddampf während der Konditionierungs- und Verweilphasen.

In unserem zweiten Blog dieser Reihe veranschaulichen wir, wie die H₂O₂-Lösung die Menge an H₂O₂-Dampf beeinflusst, der verwendet werden kann, bevor Kondensation auftritt.
Um das vollständige Whitepaper zu lesen, auf dem diese Blogs basieren, besuchen Sie diese Webseite: „Berücksichtigung von Kondensation: Einflüsse auf die Biodekontamination mit  Wasserstoffperoxiddampf“