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紫外線洗浄､またはUV/OZONE洗浄とも呼ばれるこの技術は､1972年ボロンとカンツにより､基本原理が確認されて以来､新しい一つの洗浄技術として発展してきました。
UV/OZONE洗浄のメカニズム
UV/OZONE洗浄とは､紫外線のエネルギーとそれによって生成されるO3を利用して､有機化合物を分解・酸化､最終的にはCO2とH2Oまで反応させて汚れをガス化し､除去する方法です。
特定波長フォトンのエネルギーは次の式で表せます。
E=Nhc/λ(KJ・mol-1)・・・・・・・・・・・・・1
ここで
N=6.022×1023mol-1(アボガドロ数)
N=6.626×10-37KJ･s(ブランク定数)
c＝2.988×108m･s-1(光速)
λ:光の波長 nm＝10-9m
この式を用いて184.9nm 253.7nmおよび365nmの紫外線のモル当りのエネルギーを計算すると､表1に示す値になります。分子の結合を分解するには､結合エネルギーより高いエネルギーを与えればその結合を切ることができますが､表1と表2の値から184.9nmと253.7nm線は分解に効果があり､365nm線はほとんど役に立たないことがわかります。酸素(O＝O)の結合エネルギーは､表2によれば490.4KJ･mol-1ですが､これを①式を用いて換算すると約 243nmになります。
このことは243nm以下の波長の紫外線はO2を分解することを示しており､事実184.9nm線は次式に示すようにO3を生成します。
O2＋(184.9nm)→O＋O・・・・・・2
O＋O2→O3・・・・・・・・・・3
大気圏のオゾン層破壊でいわれるように､253.7nmの紫外線はオゾンに良く吸収され､次式で示すように速やかに活性酸素を生成します。
O3＋(253.7nm)→O2＋O・・・・・4
このように､低圧水銀ランプが放射する184.9nmと253.7nm紫外線は､有機物を直接分解､酸素からオゾンを生成し､加えて速やかに活性酸素を発生させて有機物を酸化分解することができます。
UV/OZONE洗浄法は､この巧妙な複合作用を生かした高度な有機性汚れの除去方法です。
| 紫外線の波長 | 紫外線エネルギー (KJ/mol) |
|---|---|
| 365nm | 327.7 |
| 253.7nm | 471.5 |
| 184.9nm | 647 |
| 結合 | 分子 (AB) |
分子 (A;B) |
結合エネルギー (KJ/mol) |
|---|---|---|---|
| H-H | H2 | 2H | 432.07 |
| H-C | C6H6 | H,CHO | 464 |
| " | CH4 | H,CH3 | 431.8 |
| " | CH3 | H,CH2 | 457 |
| " | CH | H,C | 334.7 |
| O-C | CO2 | CO,O | 526.1 |
| " | CH3OH | CH3,OH | 378.1 |
| N-N | N2 | 2N | 941.6 |
| " | N2O4 | 2N02 | 53 |
| O-O | O2 | 20 | 493.6 |
| " | O2+ | O,O+ | 642.8 |
| " | O3 | O,O2 | 102 |
| " | H2O2 | 20H | 206.8 |
| C-F | CH3F | CH3,F | 472 |
| " | C6H5F | C6H5,F | 524 |
| Cl-Cl | Cl2 | 2Cl | 239.2 |
| H-O | H2O | 2H,O | 458.9 |
| " | H2O | H,OH | 493.4 |
| " | OH | O,H | 424.4 |
