Системы очистки воздуха

Ochistiteli_vozduhaЗа сутки, в среднем, человек потребляет около 16 кг воздуха. При этом, если он находится в условиях города или собственной квартире, внутрь его организма попадает от 100 до 200 мг таких токсинов, как угарный газ, формальдегид, бензопирен, фенол и проч., выделяемых пластиками, мебелью, моющими средствами и т.п. Неадекватную реакцию организма на эти примеси медицина связывает с аллергическими проявлениями, которые сегодня наблюдаются у каждого четвёртого из нас. Аллергию может вызвать пыльца растений, самая разнообразная пыль, химические вещества, плесень, микроорганизмы. Токсины также могут вызвать онкологические, сердечно-сосудистые заболевания и от них в значительной мере (~70%) зависит скорость старения организма в целом.

Выход из расставленной цивилизацией ловушки абсолютное большинство людей видит в приёме лекарств — пожизненном. Уменьшить вероятность подобной невесёлой участи может применение очистителей воздуха. Каких? Предлагаем разобраться.

Все загрязнители воздуха условно можно разделить по размерам частиц. По утверждению European Environmental Agency (EEA) самые опасные для человека — наноразмерные. К ним можно отнести: попадающие непосредственно в кровь молекулярные органические соединения (4-20 нм), ключевые игроки при острой аллергии белковые макромолекулы (20-40 нм), не удаляемыми легкими твёрдые и жидкие аэрозольные наночастицы (20-100 нм), вирусы (20-300 нм), бактерии (от 100 нм). Все эти частицы, в теории, нужно или надёжно уловить или минерализовать окислением. Из рисунка видно, что традиционными методами наноразмерные частицы в самом проблемном диапазоне их размеров не устраняются. На практике мы имеем даже обратную ситуацию, когда из-за десорбции, отфильтрованная пыль становится источником молекулярных загрязнений воздуха и средой распространения патогенной микрофлоры.

Традиционные методы очистки воздуха

Угольные фильтры

Принципиально не могут очищать воздух от летучих соединений с молекулярной массой менее 40 а.е. Из этого следует, что такие опаснейшие вещества, как формальдегид, метан, сернистый ангидрид и диоксид азота остаются. По мере накопления токсинов и пыли сам фильтр может стать источником загрязнения. В городских условиях рекомендуется менять его каждые 4-6 месяцев.

Электростатические фильтры

Эффективность этих фильтров в значительной мере зависит от напряжения ионизации и геометрии осаждающих электродов. При напряжениях выше 7 кВ электростатические фильтры начинают в значительных количествах генерировать озон — токсичное соединение с очень низкими значениями ПДК (0,02 мг/м ). Сам озон устранить не так просто. В связи с этим производители выпускают фильтры с низкими напряжениями ионизации, и следовательно, с ограниченной эффективностью улавливания аэрозольных частиц. Осаждающие электроды в электростатических фильтрах к тому же необходимо периодически мыть, в некоторых случаях — раз в день.

HEPA-фильтры

Хорошо улавливают частицы с размером от 300 нм, т.е. в принципе не решают задачи очистки от наиболее опасных наночастиц. Отфильтрованная микрофлора концентрируется на самих фильтрах, они быстро забиваются и, на радость производителям, часто меняются.Zagryazniteli_vozduha

Зная о фундаментальных ограничениях традиционных методов очистки воздуха, производители дополнительно применяют в приборах антимикробные пропитки фильтров, УФ-облучатели жесткого излучения (253 нм), «плазменную» чистку” и т.п. При этом обычно умалчивается об их низкой (в силу природных ограничений) эффективности или о инициируемой ими генерации озона, А ведь именно на представлениях о сильных окислительных возможностях озона рекламируемым приборам приписываются «чудесные» возможности по чистке и обеззараживанию воздуха «от всего». Но так ли это?

Способность озона окислять загрязняющие вещества типа пыльцы, пыли, оксида углерода, формальдегидов из воздуха весьма сомнительна (вопреки заявлениям некоторых производителей), так как озон способен произвести даже более вредные химические соединения, чем те, которые намеревались удалить из воздуха. Обеззараживающая способность озона в его концентрациях внутри приборов на уровнях 0,2-0,4 мг/м не может быть эффективной, поскольку угнетающее действие на микрофлору озон оказывает при значительно больших (в 10 — 20 раз) концентрациях.

На сегодняшний день применение озонирующих воздух установок в помещениях с людьми не было одобрено или рекомендовано ни одним агентством федерального правительства США, Канады, Европы. Ассоциации здравоохранения США и Канады обратились к своим гражданам с призывом не использовать озонаторы в помещениях с людьми. На основе проведённых испытаний Федеральная Торговая Комиссия США (в целях защиты национального здоровья населения) 5 января 1998 г. выпустила специальное постановление, в котором производителям озонаторных установок запрещено заявлять, что их устройства: эффективны в очистке воздуха помещений, не производят вредных побочных продуктов, облегчают условия для аллергиков, астматиков и др. В 1997 г. компании-производители озонаторов Living Air Corporation, Alpine Industries Inc. (ныне “Ecoguest”), Quantum Electronics Corp. и другие, нарушившие предписание ФТК США, решением судов были наказаны в административном порядке, включая запрет на дальнейшую деятельность некоторых из них на территории США. В тоже время частные предприниматели, продававшие генераторы озона c рекомендациями использовать их в помещениях с людьми, получили тюремные сроки заключения от 1 до 6 лет.

В настоящее время некоторые из этих западных компаний успешно развивают активную деятельность по реализации своей продукции в России.

Нами предлагается альтернатива озонным технологиям очистки и обеззараживания воздуха, основанная на реально-действующем фотокатализе.

Фотокатализ в процессах очистки воздуха

fotokatalizaciyaТак что же это такое – фотокатализ? По-простому — это ускорение химической реакции окисления органических веществ, связанное совместным действием катализатора (нанопорошка диоксида титана) и света (мягкого ультрафиолетового облучения диапазона А (320-405 нм)). Процесс окисления интенсивен уже при комнатных температурах и нет разницы, окисляется при этом органическая молекула, аэрозольная частица или бактерия. В результате окисления образуются, в основном, углекислый газ и вода. Известны более 23 000 органических соединений, которые полностью минерализуются фотокатализом. Эффективность фотокатализа зависит от мощности УФ-излучения. Если мощности недостаточно — в очищенном воздухе возможно появление промежуточных продуктов реакций неполного окисления — что недопустимо. Из практического опыта следует, что фотокаталитическая очистка воздуха при суммарном содержании летучих органических соединений на уровне нескольких ПДК ( от 10 до 30 мг/м ) может быть успешной, когда мощность УФ-излучения составляет не менее 1 Вт на 1 м очищаемого воздуха в час,

Эффективность фотокатализа также зависит от качества фотокатализатора и правильного выбора его носителя. Носитель — конструктивный элемент, на который нанесен порошок  фотокатализатора — должен быть выполнен из неорганических материалов, обеспечивать хорошую адгезию, иметь конструкционную прочность и форму, позволяющую обеспечить максимальный захват УФ-излучения. Для лучшего контакта с воздухом он также должен иметь пористую структуру.

Специфическим требованиям, предъявляемым к носителю фотокатализатора, в полной мере удовлетворяет совместная разработка ИПХФ РАН, НЦЧ РАН и компании “ТИОКРАФТ”(патент № RU 2151632 C1), предложившим к качестве носителя фотокатализатора использовать пористое кварцевое стекло с размером пор 0,3 — 0,4 мм. Носитель из пористого стекла инертен к действию фотокатализатора, легкопродуваем, обеспечивает хорошую адгезию порошка диоксида титана. Технология его производства, состоящая в спекании стеклянных шариков диаметром около 1 мм, позволяет получать носители оптимальных форм и размеров. Качество фотокатализатора определяется его активностью по окислению органических соединений и угарного газа. Наибольшей фотокаталитической активностью обладает диоксид титана c кристаллической модификацией анатаза, содержащий минимальное количество примесей и с минимиальным размером частиц. Для окисления угарного газа он должен быть допирован благородными металлами. Именно такой фотокатализатор, разработанный в ИПХФ РАН и обладающий максимально возможными на сегодняшний день характеристиками, нанесён на носитель из пористого кварцевого стекла и применён в рекомендуемых приборах очистки воздуха.

Принцип работы

Простейший фотокаталитический прибор состоит из ФК-элемента, состоящего из носителя трубчатой формы с нанесённым на него фотокатализатором, и УФ-лампы. Различают конвекционную и принудительную схемы фотокаталитической очистки воздуха. В приборах, выполненных по конвекционной схеме, воздух попадает в зону фотокаталитической обработки (2) в результате выделения тепла от УФ-лампы (1). Работа прибора возможна только в вертикальном положении. Производительность по очищаемому воздуху ограничена небольшой скоростью его движения через прибор (0,6-0,8 м/с). К преимуществам схемы можно отнести бесшумность её работы и большую глубину очистки от летучих органических соединений за один проход через прибор.

В приборах, выполненных по принудительной схеме, движение очищаемого воздуха инициируется вентилятором (3). Воздух проходит через пористую стенку фотокаталитического элемента. Вредные загрязнители, бактерии и вирусы адсорбируются на поверхности диоксида титана и под действием света от УФ- лампы минерализируются. Применение данной схемы рекомендовано для обеззараживании воздуха с высокой производительностью.

Можно ли поймать наночастицы?

IspitaniyaВ ООО “Информационно-технологический институт” (ТМ “Аэролайф”) был разработан и впервые применён в устройствах очистки воздуха электростатический фильтр с униполярной фильтрацией аэрозолей на полимерных волокнах. Разработанная технология позволила добиться фильтрации на уровне захвата 999 наноразмерных частиц из 1000 за один проход воздуха при минимальном сопротивлении воздушному потоку. Качество фильтрации подобного фильтра, оцененное с использованием сканирующего анализатора электрической подвижности SMPS 3936 производства TSI Inc. (США), позволяет говорить о уверенном улавливании частиц с размером от 20-30 нм и более.

— Фильтрация аэрозолей трансформаторного масла

— Фильтрация аэрозолей дыма фумигатора

— Фильтрация аэрозолей йодида калия

— Фильтрация аэрозолей табачного дыма

С эффективностью фильтрации наноразмерных аэрозолей из очищаемого воздуха также удаляется патогенная микрофлора, так как большинство изученных бактерий имеют размеры от 0.5 — 5 мкм, а вирусов от 20 до 300 нм.

Комплексная очистка воздуха с фотокатализом

Сочетание преимуществ реально действующего фотокатализа, электростатической фильтрации на униполярных осадителях и угольной адсорбции реализовано в приборах комплексной очистки и обеззараживания воздуха ТИОКРАФТ и АЭРОЛАЙФ. Запатентованные решения комбинированного использования указанных способов очистки позволяют повысить эффективность работы фотокатализа, добиться эффекта самоочистки фильтров, очищать воздух от наноразмерных частиц, аллергенов и любых видов патогенной микрофлоры без их накопления в приборах. Разработан модельный ряд устройств производительностью от 100 до 3 000 м /ч.

Эффективность работы приборов демонстрируют результаты их применения:

— Удаление микрофлоры в отделении кардиореанимации ГКБ №40 (160 м )

— Удаление микрофлоры в операционной вивария ИПХФ РАН (30 м )

— Удаление микрофлоры в действующем виварии ИПХФ РАН (54 м )

Более чем убедительные результаты тестирования приборов могут быть подтверждены проведением тестов, в том числе сравнительных, на объектах потенциальных заказчиков или в испытательных боксах НЦЧ РАН.

Testirovanie Testi

 

Comments are closed.

  • Декабрь 2018
    Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
         
     12
    3456789
    10111213141516
    17181920212223
    24252627282930
    31  
  • Контакты

    г. Черноголовка, ул. Центральная дом 22
    +7 (495) 774 89 92
    info@energonom.ru

Copyright © 2012-2017 .
Top