СПОСОБ МОКРОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА Российский патент 2020 года по МПК B01D46/00 B01D47/02 

Изобретение относится к способам очистки воздуха от пыли, вредных аэрозолей и газов в закрытых помещениях. Оно может быть использовано в системах вытяжной вентиляции для очистки, выбрасываемого в атмосферу воздуха, с целью снижения вредного воздействия на окружающую среду.

Известен комплекс эффективной очистки воздуха от пыли. Он предназначен для очистки запыленных газов, в частности для очистки воздуха от различных пыли, в том числе пыли от наждачных, шлифовальных и деревообрабатывающих станков. Устройство состоит из систем подачи и отвода воздуха с вентиляторами, механизма принудительной вибрации, регуляторов температуры, давления, скорости подачи и системы автоматического управления. Система работает на основе электромеханических колебаний фильтрующего элемента с блоком порошковых электромагнитных муфт (Патент RU №2196809, опубл. 2003 г.).

Недостатками этого фильтра являются сложность его аппаратурного исполнения, невысокая производительность, обусловленная забиванием пор фильтра и, соответственно, возрастанием его аэродинамического сопротивления.

Известен способ мокрой очистки воздуха и устройство для его реализации, в котором подачу загрязненного потока воздуха проводят тангенциально стенке замкнутого цилиндрического корпуса и под углом к горизонтальной плоскости, при одновременном увеличении скорости прохождения загрязненного потока воздуха над жидкостью. Это достигается путем уменьшения проходного сечения загрязненного воздуха жидкостью за счет частичного затопления в ней входного патрубка с образованием влагонасыщенного циклона внутри замкнутого цилиндрического корпуса. Последующая доочистка потока воздуха в сепараторе осуществляется при продвижения влагонасыщенного циклона вверх до столкновения с непроницаемой преградой в виде крышки замкнутого цилиндрического корпуса и отражателей, последующего разворота вниз в кольцеообразную щель между сепаратором и выходным патрубком. Резкое торможение потока воздуха происходит в воздушной камере тонкой очистки, образованной между дном сепаратора и входом в выходной патрубок, и в выходном патрубке с последующим выпадением в них конденсата жидкости и мелкодисперсной пыли, дальнейшее столкновение потока воздуха с дном сепаратора и разворот его вверх в выходной патрубок. Воздушный поток в выходном патрубке пропускают через электрофильтр (Патент RU №2188696, опубл. 2002 г.).

Недостатком данного способа является большие габариты и сложность конструкции устройства, реализующей способ. В связи с использование в качестве жидкого сорбента и сравнительно невысокая эффективность очистки воздуха.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ мокрой очистки воздуха и центробежный воздухоочиститель, в котором одновременно подают потоки загрязненного воздуха и жидкого сорбента. Подачу осуществляют в осевом направлении на проницаемую торцевую поверхность вращающегося пористого диска. Внутри пористого диска под действием центробежных сил потоки движутся в радиальном направлении, при этом происходит их интенсивное перемешивание и физико-химическое взаимодействие. Далее в пространстве между диском и корпусом воздухоочистителя происходит дополнительное поглощение газов мелкораспыленным (турбулизованным) потоком сорбента. После сепарации очищенный воздух удаляют в окружающую среду через выходной патрубок, а отходы очистки - газы, поглощенные жидким сорбентом, выводят через сливное отверстие и используют в виде целевого продукта. (Патент RU №2343960, опубл. 2009 г.).

В качестве жидкого сорбента используют водный раствор углекислого газа, водно-щелочной раствор гидрата окиси кальция, водный раствор серной кислоты, водный раствор сульфида натрия.

Недостатками данного способа является необходимость в применении механического центробежного механизма, а также применение жидкого сорбента в мелкораспыленном потоке, что значительно усложняет конструкцию, а так же снижает производительность и эффективность очистки воздуха.

Задачей настоящего изобретения разработка простого, экологичного, универсального способа очистки воздуха от загрязнений в закрытых помещениях

Техническим результатом является повышение эффективности очистки воздуха и расширение области технического использования.

Технический результат достигается тем, что способ мокрой очистки воздуха, включающий подачу потока загрязненного воздуха и жидкого сорбента, взаимодействие загрязненного воздуха с жидким сорбентом, сепарацию и раздельный вывод очищенного воздуха и жидких отходов очистки, согласно изобретению вначале проводят грубую очистку потока загрязненного воздуха механическим фильтром, затем поток воздуха пропускают через шунгитовый фильтр, смоченный жидким сорбентом, с активацией фильтрующих свойств самого шунгита в магнитном поле с дополнительным электролизом, фильтр заполняют минералом шунгитом размерностью 0,5-3 мм с содержанием углерода 20-35%, после чего поток воздуха поступает в выходной механический фильтр, в качестве жидкого сорбента используют воду.

Шунгит, обладающий богатым минеральным составом, выраженными сорбционными, бактерицидными, каталитическими свойствами, уже длительное время находит свое применение в системах очистки и активации питьевой воды. Главным компонентом шунгита является углерод. Его содержание в породе может доходить до 99%. В минеральном составе шунгита помимо углерода (С60) содержится оксид кремния и оксид алюминия, остальная же часть минерального состава шунгита содержит более 20 макро- и микроэлементов. Минерал шунгит обладает высокой механической прочностью, электропроводностью и электромагнитными свойствами, химической стойкостью. Отмечена адсорбция шунгитами ряда органических веществ различных классов: фенолов, жирных высокомолекулярных кислот, спиртов, веществ лингоуглеводного комплекса древесных и торфяных гидролизатов, водорастворимых смол гидролиза, гуминовых веществ и др., а также ряда газов СО, СО₂, H₂S и т.д. За счет проведения обработки водой на поверхности шунгита увеличивается количество силинольных и карбоксильных центров, которые определяют эффективность сорбционных и каталитических свойств шунгита.

Способ осуществляется следующим образом:

Последовательность прохождения потока загрязненного воздуха представлена на фиг. 1.

Для очистки воздуха по заявляемому способу берут шунгит с содержанием углерода 20-35%, который имеет суммарную пористость 0,5-10%, площадь поверхности в диапазоне 10-60 м²/г, насыпную плотность около 1,3 г/см³, электропроводность 1-3 ом/см.кв.. Шунгит измельчают до размера фракций 0,5-3 мм. и заполняют им фильтр.

Размерность кристаллов шунгита, оббьем, плотность заполнения подбираются из расчета пропускной способности воздушного потока с задаваемым давлением.

Корпус емкости воздушного фильтра может быть выполнен из пластика или металла.

Загрязненный воздух поступает через фланец в емкость воздушного фильтра, на входе которого установлен механический фильтр, который осуществляет первичную очистку - сбор крупных частиц пыли.

Через форсунки осуществляют подачу воды температурой 20-25 градусов Цельсия. Отверстия фланца и емкости воздушного фильтра имеют различные поперечные сечения, в результате чего происходит разрежение потока воздуха и распыление воды, поступающей через форсунки. Распыленная вода образует водяное облако.

Частично очищенный поток воздуха поступает в фильтр, заполненный шунгитом. Водяное облако, проходя через массив шунгита, смачивает его и за счет смоченной высокопористой поверхности шунгита происходит поглощение молекул вредных газов.

При удалении газов с более низкой молекулярной массой, таких как формальдегид, сернистый ангидрид и диоксид азота необходимо использовать добавки, изготовленные из хемосорбентов, которые способны химически устранять эти газы. Хемосорбенты вступая в реакцию с молекулой воды, находящейся в воздухе, и молекулой газа химически их разлагают на безвредные вещества, такие как диоксид углерода. Этот процесс называется химическим поглощением. К типичным хемосорбентам относятся оксид алюминия, силикат алюминия и перманганат калия.

На корпусе емкости воздушного фильтра, внутри которого установлен шунгитовый фильтр, устанавливают напротив друг друга постоянные магниты. В центре шунгитового фильтра размещают электрод. Когда корпус емкости воздушного фильтра металлический, то он является сам по себе минусовым электродом, а в случае, когда корпус выполнен из пластика, то необходимо на внутренней поверхности нанести металлическое покрытие в виде витков медной фольги или цельного цилиндрического покрытия. Электроды замыкают на блок управления электролизом. Использование постоянных магнитов усиливает электромагнитные свойства самого шунгита, что позволяет повысить эффективность очистки загрязненного потока воздуха, не увеличивая при этом энергопотребление.

На поток воздуха, проходящий через смоченный шунгитовый фильтр, воздействуют электромагнитным полем, усиливая при этом электромагнитные свойства самого шунгита, что позволяет вывести в осадок магнитные и немагнитные частицы пыли, с последующим осаждением их в воде. С помощью электролиза из воздушного потока улавливают немагнитные включения, которые при столкновении с ионами, диссоциирующими из водяного облака на всей поверхности шунгита, приобретают электростатический заряд. Одна часть газовых примесей скапливается в воде, другая часть под воздействием электролиза преобразуется в аэрозоли и также скапливается в стекающей воде.

По мере накопления воды в массе шунгита происходит каплеобразование. Мелкие капли, унесенные потоком воздуха через массив шунгитового фильтра, на выходе осаждаются на сепараторе и затем стекают в емкость для сбора грязной воды.

Затем очищенный поток воздуха поступает в выходной механическим фильтр, который собирает все оставшиеся остатки водяной пыли, не осажденные в сепараторе, после чего поток очищенного воздуха поступает уже в окружающую среду.

Заявляемый способ апробирован в закрытом помещении в условиях использования установки лазерной резки и проведении сварки металлов. Данные по замерам концентрации вредных веществ в входящем и выходящем потоке воздуха представлены в таблице №1. Анализ данных показывает, что при осуществлении заявляемого способа мокрой очистки воздуха происходит очистка потоков загрязненного воздуха от вредных веществ на 99,9%. В соответствии с ГОСТ Р ЕН 1822-1-2010 «Высокоэффективные фильтры очистки воздуха ЕРА, НЕРА и ULPA» такой процент очистки воздуха, соответствует фильтрам 1 класса, которые предназначены для очистки воздуха не только от пыли, но и от газообразных составляющих (СО₂, NO, NO₂, NH₃ и т.д.).

Таким образом, поток загрязненного воздуха, проходящий через два механических фильтра и один шунгитовый фильтр смоченный водой, на который воздействуют электромагнитным полем, эффективно очищается от вредных примесей, что повышает эффективность, экономичность и экологичность заявляемого способа мокрой очистки воздуха

Предлагаемый способ мокрой очистки воздуха позволяет улавливать пыль практически всех размеров и поглощать молекул газов и полулетучих органических соединений с большой молекулярной массой. По мере загрязнения периодической замене подлежат механические фильтры. Сроки эксплуатации шунгитового фильтра не ограничены и не требуют дополнительной очистки его за счет стекания образующихся капель с поверхности массы шунгита.

Заявляемый способ мокрой очистки воздуха может быть использован для очистки воздуха в закрытых больших производственных помещениях от пыли, вредных аэрозолей и газов. Особенно следует отметить эффективность его применения при. сварке, резке металла и аналогичных работах, связанных с выделением большого количества вредных газов в процессе горения и химических реакций. Преимуществом заявляемого способа так же является значительная экономия тепловой энергии в помещениях по сравнению с вытяжной вентиляцией, выносящей теплый воздух в окружающую среду.

Обозначения на фиг. 1.

1. Емкость воздушного фильтра.

2. Фланцы для перепада давления воздушного фильтра.

3. Механические фильтры.

4. Минерал шунгит (0,5-3 мм.)

5. Емкость с чистой водой.

6. Форсунки для распыления воды.

7. Вентиль дозатор.

8. Постоянные магниты.

9. Регулируемый блок питания. (Блок управления электролизом)

10. Центральный электрод.

11. Боковой навитый электрод (для пластиковых емкостей, или стальной корпус емкости)

12. Емкость для сбора грязной воды (или сливная емкость).

13. Сепаратор для сбора капель воды.

Изобретение относится к способам очистки воздуха от пыли, вредных аэрозолей и газов в закрытых помещениях. Способ мокрой очистки воздуха, включающий подачу потока загрязненного воздуха и жидкого сорбента, взаимодействие загрязненного воздуха с жидким сорбентом, сепарацию и раздельный вывод очищенного воздуха и жидких отходов очистки, отличающийся тем, что вначале проводят грубую очистку потока загрязненного воздуха механическим фильтром, затем поток воздуха пропускают через шунгитовый фильтр, смоченный водой, с активацией фильтрующих свойств самого шунгита в магнитном поле с дополнительным электролизом, фильтр заполняют минералом шунгитом размерностью 0,5-3 мм с содержанием углерода 20-35%, после чего поток воздуха поступает в выходной механический фильтр. Технический результат - повышение эффективности заявляемого способа мокрой очистки воздуха. 1 ил., 1 табл.

Способ мокрой очистки воздуха, включающий подачу потока загрязненного воздуха и жидкого сорбента, взаимодействие загрязненного воздуха с жидким сорбентом, сепарацию и раздельный вывод очищенного воздуха и жидких отходов очистки, отличающийся тем, что вначале проводят грубую очистку потока загрязненного воздуха механическим фильтром, затем поток воздуха пропускают через шунгитовый фильтр, смоченный водой, с активацией фильтрующих свойств самого шунгита в магнитном поле с дополнительным электролизом, фильтр заполняют минералом шунгитом размерностью 0,5-3 мм с содержанием углерода 20-35%, после чего поток воздуха поступает в выходной механический фильтр.