УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

Полезная модель относится к и конструкции устройства для очистки воздуха. Такое устройство, далее называемое саморегенерирующимся очистителем воздуха (СОВ), может применяться для удаления из воздуха частиц пыли, аэрозоля и микроорганизмов, а так же органических и окисляемых неорганических молекулярных примесей за счет одновременного действия электростатической, адсорбционной и фотокаталитической ступеней фильтрации. Указанное устройство называется саморегенерирующимся, поскольку в нем происходит восстановление очищающей способности фотокаталитического и электростатического фильтра, предотвращающее необходимость замены фильтров.
Известны устройства для очистки воздуха, использующие принцип фотокаталитического окисления молекулярных примесей в воздухе.
Например, в патентах на полезную модель (RU 54817, В01J 9/10, B01D 53/86, 27.07.06, RU 48815, B01J 19/10, B01D 53/86, 10.11.2005) описаны фотокаталитические очистители воздуха модульного типа, состоящие из нескольких секций в которых последовательно происходит удаление частиц пыли и молекулярных примесей из воздуха за счет электростатической фильтрации, адсорбции и фотокаталитического окисления. Кроме того, озон, образующийся при работе электростатического фильтра, дополнительно вступает в окислительные реакции с адсорбированными веществами и препятствует дезактивации фотокатализатора.
К недостаткам такой конструкции очистителя воздуха следует отнести значительное аэродинамическое сопротивление за счет использования большого количества последовательных ступеней очистки, а так же ограниченный ресурс работы фотокаталитического фильтра, который в тяжелых условиях работы, например в воздухе, загрязненном аэрозолями жира (кухонные выбросы) или содержащем заметные концентрации ароматических соединений дезактивируется и перестает выполнять функции по очистке воздуха от молекулярных примесей. С учетом того, что адсорбционный фильтр так же имеет ограниченный ресурс, может оказаться, что в определенный момент времени при его несвоевременной замене очиститель воздуха полностью перестанет выполнять свои функции, за исключением удаления пыли. Существенно так же то, что количество озона, выделяющегося при работе электростатического фильтра совершенно недостаточно для реактивации фотокатализатора в случае его дезактивации большой концентрацией загрязнителя. Если увеличивать количество озона путем увеличения напряжения на заряжающем электроде электрофильтра это будет приводить к пробою и снижению эффективности его (электрофильтра) работы.
В патенте на полезную модель (RU 68353, B01D 53/00, B01J 35/00, 05.06.07) описан фотокаталитический очиститель воздуха, снабженный каталитическим фильтром, установленным на выходе фотокаталитического блока по ходу воздушного потока. Технической задачей, решаемой упомянутой полезной моделью, является создание фотокаталитического устройства для очистки воздуха, обеспечивающего минимизацию содержания продуктов неполного окисления углеводородов, включающих органические супероксиды, на выходе устройства при работе последнего в загрязненных парами углеводородов помещениях.
2
К недостаткам такой конструкции относится отсутствие защиты фотокаталитического фильтра от неполярных аэрозолей (капельки жира) и паров ароматических органических веществ, которые при большой концентрации будут конденсироваться на поверхности фотокатализатора. Это приведет к тому, что поверхность фотокаталитического фильтра будет заблокирована и не способна самоочищаться даже за счет фотокаталитического действия TiO, т.к. необходимые для работы фотокатализатора реагенты, такие как пары воды и кислород воздуха будут вытеснены с поверхности фотокатализатора адсорбированными загрязнителями.
2
2
Наиболее близким к предлагаемой модели является способ фотокаталитической очистки газов (RU 2259866, B01D 53/86, B01J 21/06, 10.09.2005) в котором предлагается перед фотокаталитической ступенью устанавливать блок-дозатор паров пероксида водорода (Н0). Технический эффект достигается за счет того, что пары пероксида водорода разлагаясь на поверхности фотокатализатора или просто под действием УФ света в фотокаталитической ступени образуют гидроксильные радикалы (ОН), которые являясь мощным окислителем способствуют повышению скорости разложения молекулярных примесей в воздухе и способствуют поддержанию высокой активности фотокатализатора путем разложения крупных органических отложений (капель жира) на его поверхности.
2
2
Недостатком указанного изобретения является, во-первых, отсутствие адсорбционного фильтра, который способен блокировать залповые выбросы загрязнителей. Во-вторых, такое устройство необходимо периодически заправлять пероксидом водорода, поскольку это соединение будет расходоваться при работе прибора, а так же подвержено саморазложению на воду и кислород в процессе хранения. Последняя особенность делает такие устройства весьма сложными в изготовлении из-за повышенных требований безопасности при использовании высококонцентрированных водных растворов НО.
Полезная модель решает задачу увеличения срока службы устройства с возможностью саморегенерации фотокатализатора.
Предлагаемое устройство для очистки воздуха содержит блок электростатической или тканевой фильтрации, блок озонирования, блок фотокаталитической очистки и блок адсорбционной очистки, при этом осадительная часть электростатического фильтра укорочена, носители фотокатализатора выполнены из проводящего материала с сопротивлением менее 1 МОм и заземлены, и перед блоком фотокаталитического окисления расположен блок озонирования, способствующий регенерации фотокатализатора при работе в сильно загрязненной атмосфере.
В стенках блока электростатической фильтрации вмонтированы устройства, генерирующие звуковые волны с резонансной частотой, соответствующей собственной частоте колебаний осадительных пластин электростатического фильтра.
3
2
2
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в использовании фотокаталитического фильтра для разложения мелких частиц органических аэрозолей и свойств озона (О), являющегося еще более сильным окислителем чем НО (, Рабинович В.А., Хавин З.Я., Краткий химический справочник, СПб, Химия, 1994). Кроме того, в отличие от пероксида водорода озон может быть легко получен из воздуха в различных устройствах, использующих коронный и иные типы электрического разряда.
В предлагаемой полезной модели предлагается осадительную секцию электростатического фильтра выполнять с расчетом на осаждение только крупных частиц аэрозолей (d>10 мкм), носители с фотокатализатором изготавливать из проводящего неорганического материала и располагать блок озонирования перед блоком фотокаталитической очистки по ходу воздушного потока. При этом на выходе прибора предлагается устанавливать блок адсорбционной очистки, в котором будет происходить доочистка выходящего воздуха, в том числе от следов озона, недоразложившегося в фотокаталитическом блоке. В этом случае в качестве сорбента можно использовать, например, Fe/уголь, предлагаемый в патенте RU 68353.
Кроме того, для удаления частиц аэрозоля возможно использовать блок электростатической очистки, в стенки которого вмонтированы устройства, генерирующие звуковые волны с резонансной частотой, соответствующей собственной частоте колебаний осадительных пластин электростатического фильтра. Это позволяет при регенерации электростатического фильтра просто изменить направление воздушного потока, включить устройства, генерирующие звуковые волны, и собрать слетевшую пыль, накопленную на осадительных пластинах, например, мешком для сбора пыли. Но можно так же и не использовать блок электростатической фильтрации в случае, если предполагается эксплуатация устройства в незапыленном помещении, а заменить его простым блоком тканевой фильтрации для защиты от случайных выбросов пыли.
Пример возможной конструкции саморегенерирующегося устройства для комбинированной очистки воздуха представлен на Фиг.1.
Устройство состоит из блока электростатической фильтрации (1), блока озонирования (2), блока фотокаталитической очистки (3) состоящего из последовательно расположенных УФ ламп и заземленных пористых проницаемых проводящих пластин с фотокатализатором, и блока адсорбционной очистки (4). В качестве устройства, генерирующего звуковые волны с резонансной частотой, соответствующей собственной частоте колебаний осадительных пластин электростатического фильтра блока электростатической очистки для его регенерации при обратном ходе воздушного потока используются звуковые динамиками (5). Вместо блока электростатической фильтрации при работе в относительно незапыленном воздухе в качестве блока (1) может использоваться блок тканевой фильтрации.
Устройство работает следующим образом. Вначале из поступающего воздуха извлекаются частицы крупной пыли и аэрозолей (блок 1), затем в воздух добавляется озон (блок 2). Такая смесь поступает в блок фотокаталитической очистки (блок 3), где происходит осаждение мелких заряженных частиц аэрозолей за счет электростатического притяжения с наведенными зарядами на поверхность нанесенного фотокатализатора, адсорбция молекулярных загрязнителей, а также окисление до неорганических веществ частиц аэрозолей и адсорбированных веществ. При этом происходит разложение озона. Кроме того, озон разлагает органические вещества аэрозолей и адсорбированные вещества, а также промежуточные продукты, и микрочастицы органического происхождения, находящиеся на поверхности фотокатализатора. Таким образом, достигается полное фотокаталитическое окисление мелкой фракции органического аэрозоля и под действием озона происходит самовосстановление активности фотокатализатора. В конце воздух проходит через блок адсорбционной очистки, который удаляет остатки молекулярных примесей, а кроме того способствует окончательному разложению озона. При регенерации электростатического фильтра блока электростатической фильтрации на вход прибора надевают пылеулавливающий мешок, включают обратный ход воздуха и подают звуковые волны на осадительные пластины электростатического фильтра с помощью звуковых динамиков (5). При этом происходит стряхивание пыли с поверхности пластин, они выносятся током воздуха из внутреннего объема прибора и улавливаются мешком для сбора пыли.
Технический результат - облегчение очистки электростатического фильтра, так как исчезает необходимость его разборки с целью очистки.