ВЛИЯНИЕ условий окружающей среды на эффективность нейтрализации токсичных паров
Authors: Гаенко О.И. , Кудряшова О.Б. , Титов С.С. , Клименко В.А. 
Published: January 2025

Обеспечение высокого качества воздуха в помещениях является актуальной задачей в связи с заботой о здоровье граждан. Один из новых способов очистки воздуха в помещениях заключается в распылении специального адсорбирующего аэрозоля. В качестве таких адсорбентов в работе рассматриваются частицы наноразмерного TiO2 и ZnO, которые обладают также фотокаталитической активностью. С целью повышения эффективности нейтрализации токсичных газов в работе изучается влияние на этот процесс условий окружающей среды – влажности, температуры, состава атмосферы, а также условий распыления и концентрации частиц. Условия окружающей среды, в первую очередь, влажность, оказывают влияние на динамику нейтрализации паров. Эти факторы определяют как поверхностные процессы на частицах, так и эффективность генерации активных радикалов, участвующих в реакциях окисления. Приведены результаты теоретического исследования влияния условий среды и концентрации частиц на нейтрализацию токсичных газов. Проведен эксперимент по очистке воздуха от паров модельного вещества (ацетона) в различных условиях влажности (от 25 до 90 %). Распыление проводилось с использованием импульсного метода на основе энергии ВЭМ в экспериментальной климатической камере объемом 10 м3. При этом фиксировалась концентрация паров ацетона в воздухе с помощью ИК-спектрометра и размер частиц аэрозоля с помощью оптического метода на основе принципа малоуглового рассеяния. Результаты показывают высокую степень адсорбции (до 85 % за 1500 с), но при высокой влажности около 90 % скорость процесса была более медленной. Обсуждаются механизмы нейтрализации. Подчеркивается важность высокой дисперсности аэрозоля для успешной нейтрализации паров. Результаты работы будут использованы для совершенствования метода аэрозольной очистки воздуха от токсичных паров и газов.

Ensuring high indoor air quality is a pressing issue due to concern for the health of citizens. One of the new methods of indoor air purification is to spray a special adsorbing aerosol. In this paper, nanosized TiO2 and ZnO particles, which also have photocatalytic activity, are considered as such adsorbents. In order to improve the efficiency of toxic gas neutralization, the paper studies the influence of environmental conditions on this process - humidity, temperature, atmospheric composition, as well as spraying conditions and particle concentration. Environmental conditions, primarily humidity, affect the dynamics of vapor neutralization. These factors determine both surface processes on particles and the efficiency of generating active radicals involved in oxidation reactions. The paper presents the results of a theoretical study of the influence of environmental conditions and particle concentration on the neutralization of toxic gases. An experiment was conducted to purify air from vapors of a model substance (acetone) under various humidity conditions (from 25 to 90%). Spraying was performed using the pulse method based on the VEM energy in an experimental climatic chamber with a volume of 10 m3. The concentration of acetone vapors in the air was recorded using an IR spectrometer and the size of aerosol particles was measured using an optical method based on the principle of small-angle scattering. The results show a high degree of adsorption (up to 85% in 1500 s), but at high humidity of about 90%, the process rate was slower. The mechanisms of neutralization are discussed. The importance of high aerosol dispersion for successful neutralization of vapors is emphasized. The results of the work will be used to improve the method of aerosol air purification from toxic vapors and gases.