Устройство для очистки воздуха

Настоящая полезная модель относится к области устройств, осуществляющих процесс очистки газов, а именно воздуха от биологических и химических загрязнений, и может быть использована в различных отраслях промышленности и народного хозяйства.
Обеззараживание и очистка воздуха в настоящее время является весьма актуальной задачей, что в свою очередь, повышает актуальность совершенствования имеющихся устройств и способов обеззараживания воздуха и создание новых. Обеззараживание воздуха необходимо в местах массового пребывания людей: больницы, общественный транспорт, вокзалы, школьные учреждения, театры, закрытые спорткомплексы и др.
Одной из наиболее эффективных технологий, которая позволяет очистить в потоке воздух от химических примесей и уничтожить все известные микроорганизмы, является плазменная очистка и устройства на ее основе. Обеззараживающий и очищающий эффект данных устройств основан на уникальном многофакторном воздействии: активные радикалы, озон и УФ - излучение, образующиеся при плазменном разряде. При этом активные радикалы, являющиеся мощнейшими дезинфекторами и озон, являющийся мощнейшим природным окислителем, по завершению очистки распадаются.
Известно довольно много устройств для очистки воздуха на основе плазмы. Однако они имеют ряд недостатков, а именно громоздкость, низкая надежность работы, низкая энергоэффективность, дороговизна и другие.
Например, известен плазмохимический реактор для очистки воздуха (патент РФ №127324), содержащий корпус, внутри которого установлены кассеты с высоковольтными газоразрядными элементами, включающими диэлектрическую трубку с закрепленными на ее внутренней и наружной стенках электродами, подключенными к высоковольтному источнику переменного тока и расположенными перпендикулярно потоку очищаемого воздуха, причем наружный электрод выполнен в виде токопроводящей ленты, имеющий V-образную поперечное сечение с зубчатыми краями, намотанной по спирали на внешней поверхности диэлектрика и прижатой к ней токопроводящей спиральной шиной, при этом торцы газоразрядных элементов залиты специальным герметиком, а внутренний электрод газоразрядного элемента выполнен в виде сетчатого цилиндра с сечением ячеек, исключающим электрический разряд на внутренней поверхности диэлектрика.
При всех положительных сторонах данного реактора, он имеет довольно значительные габариты и не может использоваться в помещениях малого объема, например салоне автобуса и т.п.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является установка сорбционно-плазмокаталитической очистки газов "СТОПКР", которая предназначена для очистки воздуха от органических веществ: предельных, непредельных, ароматических углеводородов и др., а также неорганических веществ: NH3, H2S, SO2, NOx, СО и др. (ТУ 3646-004-83782690-2009, ООО «Воздухоочистка», С-Петербург, 2009 г).
Установка включает три основных блоков: вентиляционную систему, предварительный блок грубой очистки, плазмохимический реактор (плазмогенератор) и каталитический реактор.
Плазмохимический реактор представляет собой металлический воздуховод, внутрь которого устанавливаются кассеты с высоковольтными газоразрядными элементами, кассеты электрически соединены с высоковольтными трансформаторами, которые расположены в специальных электрических шкафах, находящихся в нижней части корпуса или в верхней, либо вынесены. Газоразрядные элементы расположены в кассете в один ряд или в шахматном порядке перпендикулярно движущемуся загрязненному воздуху.
Газоразрядный элемент (плазмогенератор) выполнен в виде цилиндрического диэлектрического баллона (трубки) и системы электродов, заполненных газом. Один из электродов пропущен через стенку баллона для контакта с электропроводящим газом, а другой электрод выполнен в виде токопроводящей ленты V-образного поперечного сечения с зубчатыми краями, намотанной по спирали на внешней поверхности баллона и прижатой к ней токопроводящей спиральной шиной.
После плазмогенератора воздух подвергается финишной тонкой очистке в каталитическом реакторе. Синтезируемый в газовом разряде плазмогенератора озон попадает на активный катализатор, где сразу разрушается на активный атомарный и молекулярный кислород. Остатки загрязняющих веществ, не уничтоженных в плазмохимическом реакторе, разрушаются на катализаторе благодаря интенсивной реакции с кислородом.
Недостатком прототипа являются довольно значительные габариты и низкое качество очистки воздуха особенно в отношении вирусов и бактерий.
Задачей настоящей полезной модели является создание устройства для очистки воздуха имеющего малые габариты и высокое качество очистки воздуха от вирусов и бактерий.
Указанная задача решается тем, что в устройстве для очистки воздуха, содержащем корпус, в котором расположены вентилятор, плазмогенератор и активный каталитический фильтр, плазмогенератор выполнен плоским толщиной от 2 до 15 мм и состоит из электродов, расположенных в пористом диэлектрическом материале, а активный каталитический фильтр находится на расстоянии от 1 до 15 мм за плазмогенератором. В качестве пористого диэлектрического материала используется кварц или лейкосапфир.
Выполнение плазмогенератора плоским толщиной от 2 до 15 мм позволяет разместить активный каталитический фильтр непосредственно за плазмогенератором (на расстоянии от 1 до 15 мм), что значительно снижает габариты устройства и повышает качество очистки воздуха, особенно от вирусов и бактерий за счет усиления каталитических свойств обеззараживающего фильтра воздействием активных радикалов. В устройствах, в которых активный каталитический фильтр расположен на удалении от плазмогенератора более 15 мм, такого эффекта не возникает, так как активные радикалы распадаются до взаимодействия с активным каталитическим фильтром. Пористый диэлектрический материал, в котором расположены электроды, изолирует электроды друг от друга и позволяет создать распределенную плазменную среду, сквозь которую продувается воздух, что приводит к повышению качества очистки.
Таким образом, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для уменьшения габаритов устройства и повышению качества очистки воздуха от вирусов и бактерий.
1
Устройство для очистки воздуха представлено на фигуре. Устройство состоит из корпуса 1, в котором расположены вентилятор 2, плоский плазмогенератор 3 толщиной L от 2 до 15 мм и активный каталитический фильтр 4. Плазмогенератор состоит из электродов 5, расположенных в пористом диэлектрическом материале, имеющем малые диэлектрические потери и высокую стойкость к электрическому пробою (кварц или лейкосапфир). Активный каталитический фильтр 4 расположен практически за плазмогенератором на расстоянии L от 1 до 15 мм до плазмогенератора.
Устройство работает следующим образом. Вентилятором воздух подается на плазмогенератор. В результате работы плазмогенератора образуется низкотемпературная плазма. Биологические и химические загрязнители, проходя зону высоковольтного разряда и взаимодействуя с продуктами электросинтеза - активными радикалами, озоном, УФ-излучением, разрушаются или переходят в менее вредные и безвредные соединения. После плазмохимического реактора воздух подвергается финишной тонкой очистке на активном каталитическом фильтре. Синтезируемый в газовом разряде плазмохимического реактора озон, после воздействия на биологические загрязнители попадает на катализатор, где сразу разрушается на активный атомарный и молекулярный кислород. Остатки загрязняющих веществ, а также вирусов и бактерий, не уничтоженных в плазмогенераторе, разрушаются на активном каталитическом фильтре при участии активных радикалов. После реактора очищенный воздух выбрасывается в атмосферу.
Качество очистки воздуха от болезнетворных микроорганизмов определяли методом косвенной оценки, качественного и количественного анализа воздуха до и после очистки. Исследуемые пробы высевали на чашки Петри с соответствующими для разных групп возбудителей инфекционных болезней питательными средами. Получены следующие результаты. По сравнению с прототипом количество патогенных и условно-патогенных микроорганизмов уменьшилось более чем в 2 раза. Качество очистки воздуха от вредных газов определяли газоанализатором. По сравнению с прототипом количество вредных газов, таких как NH3, H2S, SO2, NOx, СО уменьшилось на 10%.
Таким образом, предлагаемая полезная модель обеспечивает значительное уменьшение габаритов и повышение качества очистки воздуха, особенно от вирусов и бактерий.
Представленное техническое решение реализовано в опытных образцах устройства.