СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА Российский патент 2003 года по МПК B03C3/00 

Изобретение относится к области технических средств для очистки, дезинфекции, стерилизации и дезодорации воздуха с использованием физических явлений, в частности электрофильтрации и ионизации, с применением каталитических и сорбирующих материалов. Изобретение может быть использовано для очистки воздуха в бытовых, медицинских и производственных помещениях от высокодисперсной пыли, микроскопических грибов, для биоцидной обработки воздуха, удаления неприятных запахов, табачного дыма, детоксикации вредных органических веществ, являющихся продуктами метаболизма человека или выделяющихся из современных строительных отделочных материалов в среду его обитания.

Известен способ очистки газов в электрофильтрах, включающий предварительную фильтрацию входящего потока и введение в него газообразного химического реагента - оксида серы (II) или фреона, обработку коронным разрядом и электростатическое осаждение примесей на электродах [DE 1457058 A, 1970].

Известен также способ очистки газов в электрофильтрах, включающий предварительную фильтрацию входящего потока, обработку коронным разрядом, введение химического реагента - паров углеводородов или фреонов в количестве 0,001-0,01 об. % и электростатическое осаждение примесей на электродах [RU 2121881 С1, 1998].

Известен также способ очистки воздуха в двухзонном электрофильтре, включающий предварительную фильтрацию входящего потока воздуха, обработку коронным разрядом и обработку озоном, попутно образующимся в коронном разряде, электростатическую фильтрацию путем поглощения избытка озона и токсичных газов углеродным сорбентом и ионизацию [US 5656063 ФБ, 1997]. Способ позволяет улавливать бытовые аэрозоли с эффективностью 91-98% и очищать воздух от оксидов углерода и азота.

Недостаток известного способа - высокий уровень шума, возникающего вследствие прокачки воздуха сквозь слой углеродных гранул поглотителя озона и токсичных газов, обладающий значительным аэродинамическим сопротивлением, и необходимость его периодической замены.

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение - снижение уровня шума, упрощение обслуживания фильтров и интенсификация процесса очистки воздуха от вредных веществ с помощью окисления озоном без превышения предельно допустимой концентрации остаточного озона в потоке очищенного газа.

Поставленная задача решается тем, что в способе очистки воздуха, включающем предварительную фильтрацию входящего потока воздуха сквозь аэрозольный фильтр, обработку электрическим разрядом, обработку озоном, электростатическую фильтрацию и ионизацию, согласно изобретению обработку озоном ведут при концентрации озона 40-200 мг/м³, а после электростатической фильтрации воздух дополнительно пропускают сквозь поглотитель продуктов озонирования и катализатор разложения озона. Поглощение продуктов озонирования ведут с помощью воздухопроницаемых матов из хемосорбционных волокон с основными свойствами или пропитанных солями и иными веществами с основными свойствами. Катализатором разложения озона являются оксиды и/или гидроксиды металлов, выбранных из группы железо, марганец, медь, никель, палладий. Для проведения стадии разложения озона поток воздуха, содержащий озон, пропускают сквозь объемную сетку условной плотностью 20-200 кг/м³ из металлической проволоки диаметром 0,1-0,8 мм, с линейной скоростью потока 0,2-2,0 м/с, обеспечивающей время контакта с катализатором от 0,01 до 0,5 с.

Сопротивление воздушному потоку катализатора разложения озона и поглотителя продуктов озонирования может составлять 30-300 Па в зависимости от их толщины. Порядок обработки воздуха на катализаторах разложения озона и поглотителях продуктов озонирования может меняться в зависимости от конструкции устройства, реализующего данный способ очистки воздуха.

Изобретение иллюстрируется схемой очистки воздуха, графиком и примером.

Фиг.1. Схема очистки воздуха.

1. - Фильтрация входящего потока воздуха сквозь аэрозольный фильтр.

2. - Обработка потока воздуха электрическим (коронным) разрядом.

3. - Электростатическая фильтрация и обработка озоном.

4. - Обработка озоном.

5. - Разложение избытка озона.

6. - Поглощение продуктов озонирования.

7. - Ионизация очищенного воздуха.

Воздух всасывается сквозь аэрозольный фильтр грубой очистки и освобождается от частиц размером до 5 мкм с эффективностью 90% (1), далее воздух поступает в зону коронного разряда (2), где мелкие частицы примесей получают электрический разряд и осаждаются на подвижный (очищаемый) электрод (3), в зоне коронного разряда образуется озон, часть органических веществ под действием озона окисляется до продуктов кислотного характера или оксида углерода (IV) и воды (4), избыток озона разлагается на катализаторе (5), вещества, которые имеют или приобретают при озонировании кислотный характер, задерживаются волокнистым поглотителем продуктов озонирования (6), очищенный воздух ионизируется до гигиенических норм на финишной стадии обработки(7) и выбрасывается в помещение.

Поглотитель продуктов озонирования может иметь вид воздухопроницаемого мата из смеси полипропиленового волокна и ионообменного волокна с основными свойствами, например аниоонообменного волокна с емкостью 5-7 мг-экв/г и боковыми группами N-(2-аминоэтил)имидазолина. Строение боковых групп имеет вид

или карбоксильного катионообменного волокна в К- или Na-форме с емкостью 5-6 мг-экв/г и боковыми группами строения:

или вискозного, углеродного, полиамидного или аримидного волокна с пропиткой из солей сильных оснований и слабых кислот.

Пример.

Очищают воздух курительной комнаты объемом 100 м³ с помощью фильтрующего устройства, прокачивающего воздух с производительностью 20 м³/ч. Воздух, содержащий частицы пыли, табачный дым и примеси органических веществ, последовательно с линейной скоростью 0,3 м/с пропускают сквозь фильтрующую ткань, двухзонный электрофильтр, содержащий генератор коронного разряда и электростатический осадитель с пластинами, параллельными потоку воздуха, в котором вырабатывается озон в количестве 100-200 мг/м³, затем сквозь поглотитель продуктов озонирования изготовленный в виде воздухопроницаемого нетканого мата из смеси полипропиленового волокна и ионообменного волокна с основными свойствами модифицированного полиамидного волокна с карбоксильными группами в Na-форме и сквозь объемную сетку из стальной проволоки, покрытой катализатором разложения озона, содержащим оксиды и гидрооксиды марганца, железа и меди. Время контакта с катализатором разложения озона варьируется путем изменения толщины слоя сетки катализатора от 0,01 до 0,1 с. Текущая концентрация озона в выходном потоке воздуха контролируется хемилюминесцентным газоанализатором озона мод. 3-02-П1 и сравнивается с концентрацией озона в выходном потоке, проходящем сквозь катализатор разложения озона. Параллельно измеряется концентрация дыма в комнате. Данные приведены в таблицах и на рисунке (фиг.2).

Способ очистки воздуха позволяет окислять примеси органических веществ и более эффективно удалять табачный дым из помещений за счет использования многостадийной обработки: предварительной фильтрации входящего потока воздуха сквозь аэрозольный фильтр, обработки электрическим разрядом, жесткой окислительной обработки озоном при концентрации 40-200 мг/м³, электростатической фильтрации, каталитического разложения избытка озона, поглощения продуктов озонирования и ионизации. Для разложения избытка озона и более глубокой очистки воздух пропускают сквозь катализатор разложения озона, содержащий оксид и/или гидрооксид металла, выбранного из группы железо, марганец, медь, никель, палладий, и поглотитель продуктов озонирования, содержащий волокнистый материал с основными свойствами. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Способ очистки воздуха, включающий предварительную фильтрацию входящего потока воздуха сквозь аэрозольный фильтр, обработку электрическим разрядом, обработку озоном, электростатическую фильтрацию и ионизацию, отличающийся тем, что обработку озоном ведут при концентрации озона 40-200 мг/м³, а после электростатической фильтрации воздух дополнительно пропускают сквозь поглотитель продуктов озонирования и катализатор разложения озона. 2. Способ очистки воздуха по п. 1, отличающийся тем, что воздух пропускают сквозь катализатор разложения озона, содержащий оксид и/или гидрооксид металла, выбранного из группы железо, марганец, медь, никель, палладий, и поглотитель продуктов озонирования, содержащий волокнистый анионообменный материал или материал, содержащий карбоксильные группы в Na- или К-форме. 3. Способ очистки воздуха по п. 1, отличающийся тем, что воздух пропускают сквозь катализатор разложения озона с линейной скоростью потока 0,2-2,0 м/с и временем контакта с катализатором 0,01-0,5 с.