Ozone oxidation of fatty acid thin films: a TIR Raman study

Sammanfattning: Detta examensarbete initierades och handledes av Mellifiq, ett företag som arbetar med rening av luft och vatten, där en applikation är rening av köksfrånluft med ozon. Ozon förhindrar att fettpartiklar i frånluften ansamlas på väggarna i kanalen och värmeväxlaren, vilket leder till högre brandsäkerhet och mer effektiv användning av värmeväxlaren. Syftet med detta examensarbete var att öka förståelsen av reaktionen mellan ozon och ytan av fettpartiklarna. Tunna fettsyrafilmer ovanpå ett fast underlag användes som modellsystem för att representera ytan av en fettpartikel. Tre fettsyror undersöktes, en mättad fettsyra, fettsyra A, en enkelomättad fettsyra, fettsyra B, och en fleromättad fettsyra, fettsyra C. TIR Raman-spektroskopi användes för att analysera effekten på fettsyrafilmen vid exponering av torr luft, fuktig luft med en relativ fuktighet på 80 % och fuktig luft med en konstant ozonkoncentration. Effekten av ozon undersöktes även med kontaktvinkelmätningar på fettsyrafilmerna. Resultaten från TIR Raman visade att torr luft och fuktig luft (RH 80 %) inte hade någon effekt på fettsyrafilmen, oberoende av vilken typ av fettsyra som användes. När det gäller effekterna av exponering för ozon kunde inga effekter observeras på filmen av fettsyra A i vare sig TIR Raman eller kontaktvinkelmätningar. Därför kunde ingen reaktion mellan fettsyra A och ozon bekräftas vid den ozonkoncentration som användes och de exponeringstiderna som undersöktes. Däremot oxiderades de omättade fettsyrafilmerna av fettsyra B och C när de exponerades för ozon, vilket bekräftades av den snabba minskningen av C-C-dubbelbindningarna i TIR Raman-spektra. Oxidationen av dubbelbindningar i fettsyra B verkade visa en mer komplex kinetik, med en tvåstegsprocess kopplad till en förändring av antalet molekyler vid ytan. Filmerna bestående av fettsyra C visade sig förlora materia när de exponerades för ozon, vilket tyder på att korta flyktiga ämnen bildades under oxidationsprocessen. Denna effekt observerades inte för fettsyra B, där även om den spektrala formen i CH-sträckningsområdet ändrades, vilket bevisade närvaron av nya arter, förblev den totala mängden material i filmen ungefär konstant. Dessutom gav både fettsyra B och C upphov till nya karbonyl-C=O-sträckningstoppar i spektra efter ozonisering, vilket visar att aldehyder, estrar eller båda bildas under processen. Slutligen bekräftade kontaktvinkelmätningarna med en minskning av statiska vinklar att ytan på filmerna av fettsyra B och C förändrades efter ozonisering.