УСТРОЙСТВО ДЛЯ АБСОРБЦИИ ТАБАЧНОГО ДЫМА

Настоящее решение относится к устройствам предназначенным для очистки воздушной среды от табачного дыма, аэрозолей, смога и других парогазовых загрязнителей и может быть использовано для очистки воздушной среды закрытого помещения, объектов жилищно-коммунального хозяйства курительных зон, курительных мест, мойки воздуха от всех типов загрязнений, пыли, аллергенов, вирусов, бактерий, грибков, перхоти, шерсти и др.
Известен способ и устройство по патенту RU 2282109, опубл. 20.08.2006, предназначенные для очистки и улучшения озонно-ионного состава воздуха жилых помещений. Способ включает ввод озонированного в озонаторе газа в объем воздуха жилого помещения, при этом озонированный газ очищают, обогащают отрицательно заряженными частицами и вводят в объем воздуха жилого помещения дозировано и в заданной области данного объема. Устройство содержит озонатор, при этом дополнительно введен очиститель и обогатитель озонированного газа отрицательно заряженными частицами, вход которого соединен с выходом озонатора, а выход соединен при помощи канала отвода с областью ввода озонированного газа в объем воздуха жилого помещения. Технический результат, достигается тем, что озонированный газ очищают и обогащают отрицательно заряженными частицами путем осуществления интенсивного взаимодействия данного газа с водой.
Существенным недостатком данного способа является введение озона в объем очищаемого воздушного пространства, что с учетом первого класса опасности озона и отсутствием приборного или аппаратного контроля его концентрации в воздушной среде и отсутствием нормативной базы его безопасного применения ограничивает практику использования данного способа и устройства.
Известен Способ фотокаталитической очистки газов по патенту RU 2259866, опубл. 10.09.2005. Изобретение относится к области фотокаталитической очистки газов, в том числе воздуха с табачными загрязнителями. Описан способ очистки газов, в том числе воздуха с использованием фотокатализатора, в котором исходную газовую смесь, содержащую окисляемые вещества, насыщают парами пероксида водорода, в качестве фотокатализатора используют чистый диоксид титана с кристаллической структурой анафаза или диоксид титана, содержащий один или несколько переходных металлов, насыщение очищаемого газа парами пероксида водорода осуществляют в блоке. Изобретение позволяет увеличить скорость очистки газов, расширить области применения фотокаталитических устройств для очистки воздуха, позволяет сохранить работоспособность фотокаталитических устройств в более широком диапазоне концентраций загрязняющих веществ.
3
3
Известен Способ очистки воздуха по патенту RU 2200633, опубл. 20.03.2003, позволяющий окислять примеси органических веществ и более эффективно удалять табачный дым из помещений за счет использования многостадийной обработки: предварительной фильтрации входящего потока воздуха сквозь аэрозольный фильтр, обработки электрическим разрядом, жесткой окислительной обработки озоном при концентрации 40-200 мг/м, электростатической фильтрации, каталитического разложения избытка озона, поглощения продуктов озонирования и ионизации. Для разложения избытка озона и более глубокой очистки воздух пропускают сквозь катализатор разложения озона, содержащий оксид и/или гидроксид металла, выбранного из группы железо, марганец, медь, никель, палладий, и поглотитель продуктов озонирования, содержащий волокнистый материал с основными свойствами. Поставленная задача решается тем, что в способе очистки воздуха, включающем предварительную фильтрацию входящего потока воздуха сквозь аэрозольный фильтр, обработку электрическим разрядом, обработку озоном, электростатическую фильтрацию и ионизацию, согласно изобретению обработку ведут при концентрации озона 40-200 мг/м3, а после электростатической фильтрации воздух дополнительно пропускают сквозь поглотитель продуктов озонирования и катализатор разложения озона. Поглощение продуктов озонирования ведут с помощью воздухопроницаемых матов из хемосорбционных волокон с основными свойствами или пропитанных солями и иными веществами с основными свойствами. Катализатором разложения озона являются оксиды и/или гидроксиды металлов, выбранных из группы железо, марганец, медь, никель, палладий. Для проведения стадии разложения озона поток воздуха, содержащий озон, пропускают сквозь объемную сетку условной плотностью 20-200 кг/м из металлической проволоки диаметром 0,1-0,8 мм, с линейной скоростью потока 0,2-2,0 м/с, обеспечивающей время контакта с катализатором от 0,01 до 0,5 с
3
3
Недостатком данного способа очистки воздуха от табачного дыма является использование озона с концентраций 40-200 мг/м при ПДК на озон 0.1 мг/м открытым способом допускающим неконтролируемое увеличение концентрации озона в очищаемом помещении.
Наиболее близким аналогом является способ мокрой очистки воздуха по патенту RU 2377052. Изобретение относится к способам очистки воздуха от загрязнений в закрытых помещениях. Оно может быть использовано для очистки воздуха помещений, занимающих большие площади и имеющих ежедневно большое скопление людей, от патогенной микрофлоры, пыли, вредных аэрозолей и газов. Воздух из помещения проходит в отсек озонатора. Затем воздух барботируют в воду, находящуюся в контактной емкости, очищают совместно с озоном и по каналу отвода воздух выводят в режиме рециркуляции из контактной емкости в объем очищаемого помещения. Озонатор устанавливают в воздуховоде. Воздуховод снабжают продольной перегородкой в вертикальной части. Элементы Газоразрядные элементы озонатора располагают вдоль оси направления движения воздушного потока. В воздуховоде перед озонатором закрепляют турбулизатор. Контактную емкость выполняют из горизонтальной и вертикальной частей. Горизонтальную часть заполняют водой, оставляют воздушный зазор между зеркалом воды и потолочной частью, равный диаметру воздуховода. Вертикальную часть контактной емкости оснащают коллектором с форсунками, расположенными на коллекторе не менее, чем в 2-х рядах. Напротив ряда форсунок размещают в вертикальной части контактной емкости мишени, отражающие удары диспергированной смеси воды и очищаемого воздуха. Перед каналом отвода очищенного воздуха размещают сепаратор. Сепаратор и канал отвода обрабатывают ультрафиолетом, подключив установку. Существенным недостатком данного способа очистки воздуха является установка источника озона (озонатора) в воздуховоде что не исключает утечки озона и попадание его в очищаемое воздушное пространство помещения, что с учетом первого класса опасности озона является серьезным ограничением для его практического использования. Кроме того техническое и технологическое аппаратное исполнение весьма сложное, что также можно отнести к недостаткам.
Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".
Техническим результатом патентуемого устройства является возможность очистки воздушной среды закрытого помещения, курительных зон, курительных мест от парогазовых загрязнителей воздуха в том числе табачного дыма с использованием простой конструкции на основе метода абсорбции с исключением возможности утечки озона и попадание его в очищаемое воздушное пространство помещения.
Указанный технический результат достигается за счет того, что предложено устройство для абсорбции табачного дыма, включающего емкость, помпу для перекачки воды, соединительные трубы для циркуляции воды, абсорбер-картриджа, состоящего из двух отсеков - воздушного и водяного, разделенных перегородкой и пенокерамической пластины - диспергатора, предназначенного для создания мелко дисперсной водно-воздушной среды, насыщенной озоном, в которой происходит химическое окисление компонентов табачного дыма молекулярным озоном и растворенном в воде с одновременным их поглощением водой. Отличием является то, что устройство выполнено с возможностью работы по замкнутому циклу посредством циркуляционной трубы, один конец которой выведен в абсорбер-картридж, а другой соединен с выходом помпы.
Предпочтительно, в водяном отсеке размещены направляющие пластины с функцией создания водяного купола.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показана схема устройства.
На Фиг. 2 показано устройство абсорбера.
Осуществление полезной модели
Заявленный технический результат достигается за счет конструкции устройства обеспечивающей растворение в воде озона в процессе массопереноса озона в воду, в поглощении парогазовой фазы табачного дыма водным раствором озона в процессе массообмена в абсорбционном картридже имеющим конструкцию создающую барботажную, поверхностную зоны контакта между озонированной водой, молекулярным озоном с парогазовыми компонентами табачного дыма с одновременным
их окисление озоном в процессе химического взаимодействии его с активными компонентами табачного дыма и с использованием в качестве ингибиторов для стабилизации процесса разложения озона органических кислот и ионов серебра. Для достижения технического результата используются два основных метода абсорбции - орошение парогазовых компонентов табачного дыма мельчайшими каплями озонированной воды (осуществляется в водной зоне картриджа), контактирование молекулярного озона образующегося при отрыве озона от воды через толщу жидкости в водной зоне абсорбера-картриджа с химическим взаимодействием озона с активными компонентами табачного дыма являющимся дисперсной системой, состоящей из газообразной дисперсионной среды (дисперсной фазы). При этом газообразной (парообразной) фазой считается та составляющая табачного дыма, которая остается от «цельного» дыма после его фильтрации кембриджским методом. Кроме азота, кислорода, двуокиси углерода и окиси углерода (угарный газ), в парообразной фазе содержатся водород, метан и другие углеводороды, летучие альдегиды и кетоны, окиси азота, цианистый водород, летучие нитраты и еще, по меньшей мере, 400-450 различных веществ в небольших концентрациях.
В таблице 1 показано содержание вредных веществ в парогазовой фазе табачного дыма.
3
2
2
3
6O
3
2
2O
2
3
6
3
2
2
2
3
3
2
2
2
2
2
Общее содержание вредных веществ в одной сигарете составляет около 43 мг. Следовательно в 100 сигаретах около 429.6 мг. Растворения некоторых компонентов парогазовой фазы табачного дыма в озонированной воде происходит в процессе физической и химической абсорбции. Некоторые компоненты табачного дыма такие как окись углерода, окись азота (NO+О→NO+O), ацетон (CH+8O→3CO+3H+8O), Формальдегид (CHO+8O→3CO+3HO+8O), аммиак (2NH+3O→N+3HO+3O) окисляются озоном до углекислого газа воды и кислорода, которые в свою очередь также растворяются в воде. Другие компоненты как цианистый водород никотин хорошо растворимы в воде, что позволяет за счет механизма физической абсорбции перевести парогазовые компоненты табачного дыма при очистке из воздушной среды в воду. Дополнительным фактором, способствующим процессу более глубокого окисления парогазовой фазы табачного дыма, является образование и накопление перекиси водорода, образующейся при длительном насыщении подкисленных растворов озоном что связано с его разложением приводящим к накопление HO и достижению более
высокого его содержания.
2
2
Известно, что озон может реагировать с различными, находящимися в воде веществами по двум механизмам: непосредственно как озон (в молекулярной форме) и виде радикала ОН, который возникает при распаде озона в воде. В кислой среде преобладает молекулярный механизм, а в щелочной - радикальный. Дополнительным фактором способствующим процессу более глубокого окисления парогазовой фазы табачного дыма является образование и накопление перекиси водорода, образующейся при длительном насыщении подкисленных растворов озоном что связано с его медленном разложении приводящим к накопление Н0 и достижению более высокого его содержания. Таким образом в абсорбционном картридже образуются несколько участников окислительного процесса: атомарный кислород, озон, гидроксил радикал, перекись водорода. Значение величин окислительных потенциалов участников следующий: атомарный кислород 2.42V, озон 2.07V, гидроксил радикал 2.80\/,перекись водорода 1.77V. Одновременное присутствие в водном растворе веществ с высокими окислительными потенциалами способствует глубокому окислению и более эффективной очистке от загрязнителей. Устройство (см. Фиг. 1) работает следующим образом. В корпусе (14) располагают емкость (2), имеющую входную трубу (9) для подачи воздуха с табачным дымом. Внутри емкость (2) заполнена водой (11), а на дне располагают помпу (1). Парогазовая фаза табачного дыма по входной трубе (9) подается в картридж-абсорбер (6) одновременно. В картридж-абсорбер помпой (1) подается вода, насыщаемая через эжектор (3) или штуцер озоном. В абсорбере струи озонированной воды под давлением (0.35 атм) направляемые двумя пластинами (12) и (5) создают сплошной озоно-водный купол толщиной около 4 мм внутри которого пенокерамическим диспергаторами (13) создается мелко дисперсная озоно-водная воздушная среда, в которой происходит химическое окисление компонентов табачного дыма озоном растворенном в воде и молекулярным озоном с одновременным их поглощением. Устройство работает по замкнутому циклу как для экономии воды так и увеличения степени насыщения воды озоном и увеличения времени контакта компонентов табачного дыма с озоном. Для этих целей в устройстве предусмотрена циркуляционная труба (10), которая одним концом выведена в выводной канал верхнего водного отсека, а другим соединена с помпой (1) и трубой для подачи воды (4). При необходимости емкость оснащают съемной крышей (7) для извлечения и очистки асорбционного картриджа (6). Очищенный воздух выводят через выходное отверстие (8) корпуса (14) устройства.
Абсорбционный Картридж (см. Фиг. 2) работает следующим образом. Парогазовая фаза табачного дыма через входное отверстие (17) поступает в нижний (воздушный) отсек, герметически отделенный перегородкой (16) от верхнего (водного) отсека. Табачный дым проходит через пенокерамическую пластину (13), подвергаясь диспергированию, и поступает в верхний (водный отсек). В водный отсек через входную трубу (4) от помпы (1) поступает озонированная вода, создающая на направляющих пластинах (5) и (12) водяной купол, внутрь которого поступает диспергированный табачный дым, компоненты которого подвергаются окислению молекулами озона как растворенного в воде так и свободного находящегося в объеме водного отсека. При необходимости абсорбционный картридж (6) может быть снабжен съемной крышкой (15) для извлечения и замены пенокерамической пластины.