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Ionisation

Was ist Ionisation und welchen Effekt der Vorgang?

Inhalt:

Was ist Ionisation?

Von Ionisation spricht man, wenn ein elektrisch neutrales Atom oder Molekül durch äußere Einflüsse ein oder mehrere Elektronen verliert. In Folge entsteht ein positiv geladenes Atom oder Molekül, auch positiv geladenes Ion oder Kation genannt. Wenn sich wiederum freie Elektronen an ein elektrisch neutrales Teilchen anlagern, entsteht ein sogenanntes negatives Ion, auch Anion genannt.

Um eine Ionisation künstlich einzuleiten bedarf es einer gewissen Energie, die über verschiedene Prozesse zugeführt werden kann.

Stoßionisation durch ionisierende Strahlung

Bei dieser Methode werden Elektronen oder Ionen stark beschleunigt oder hochenergetische, elektromagnetische Strahlung verwendet, um gebundenen Elektronen aus neutralen Atomen mit Wucht herauszuschlagen.

Feldionisation

Bei der Feldionisation wird ein starkes elektrisches Feld aufgebaut, das Elektronen aus ihrer atomaren Verbindung lösen kann. Atome oder Moleküle werden über die Energie des Feldes so stark angeregt, dass sie spontan in einem Prozess der Autoionisation Elektronen verlieren, ohne dass er zu einer weiteren Wechselwirkung mit der Energiequelle kommt.

Der Prozess der Ionisation spielt in vielen physikalischen und chemischen Prozessen eine wichtige Rolle.

Wie funktionieren Ionisatoren?

Für normale Anwender erzeugen Ionisatoren über elektrische Spannungen und Entladungen negativ geladene Ionen aus der Luft heraus. Hauptsächlich sind dies negativ geladene Sauerstoff-Ionen. Werden Ionisatoren in Räumen mit schlechter, mit Schadstoffen belasteter Luft eingesetzt, verbinden sich die entstandenen Ionen mit den positiv geladenen Schwebteilchen aus Schmutzpartikeln, Pollen, Feinstaub und weiteren Schadstoffen. Ionen und Schwebteilchen verbinden sich also zu größeren Molekülen, die mehr Gewicht haben.

Welcher Effekt und Nutzen entsteht dadurch?

Da die Moleküle an Gewicht dazu gewinnen sinken sie leichter zu Boden. Sie fallen aus der Atemluft raus und können im Haushalt schließlich beim nächsten Gang mit dem Staubsauger oder Wischtuch vom Boden entfernt werden.

Problemfall Ozonbildung

Ionisatoren produzieren als Nebenprodukt Ozon, was ab einer gewissen Konzentration gesundheitsschädlich für den Menschen ist. Ozon besteht aus drei Sauerstoffatomen und ist ein stark reaktives Gas. Es reagiert also mit anderen Molekülen und auch Schadstoffen und bringt neue Verbindungen hervor, die ebenfalls schädlich sein können, zum Beispiel Formaldehyde oder Stickstoffdioxid. Besonders in Verbindung mit Tabakrauch ist Ozon sehr problematisch, da sehr kleine Aerosole entstehen, die bis zu den Lungenbläschen der Lunge und darüber hinaus bis ins Blut gelangen. Das Gas Ozon als solches greift zudem bereits in relativ geringen Konzentrationen Schleimhäute und Lunge an.

Der Trend geht deshalb dahin, dass Ionisatoren idealerweise nur noch im geschlossenen System als Teil moderner Luftreiniger zum Einsatz kommen und das entstehende Ozon nicht mehr an die Umwelt abgegeben wird. Reine Ionisatoren sind aufgrund der Ozonbildung nicht mehr für die Luftreinigung empfehlenswert.

Luftreinigern mit Ionisatoren – Worauf man achten sollte

Luftreiniger, die zusätzlich zum eingesetzten Filter noch einen Ionisator vorgeschaltet haben, profitieren von einer gesteigerten Filterleistung. Besonders für sehr kleine Partikel wie Ultrafeinstaub ist es hilfreich, wenn negativ geladene Ionen sich mit feinen Schmutzpartikeln zu größeren Teilchen verbinden, da sie dann besser im eigentlichen Filter des Luftreinigers aufgefangen werden. Die Effizienz von Luftreinigern kann also mithilfe von Ionisatoren noch weiter verbessert werden.

Wichtig bei solchen gekoppelten Luftreinigungssystemen ist, dass kein Ozon an die Umwelt bzw. Raumluft abgegeben wird. Dies kann unter anderem durch eine abgeschirmte Kammer innerhalb eines Luftreinigers erreicht oder durch einen direkt hinter dem Ionisator geschalteten Aktivkohlefilter realisiert werden.

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