УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ И ОЧИСТКИ СРЕД (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к области изготовления устройств, применяемых для обеззараживания и очистки сред (преимущественно воздуха), от органических и неорганических примесей с помощью ультрафиолетового (УФ) излучения.
2
Для обеззараживания и очистки воздуха и воды в различных областях техники часто используется процесс фотокатализа. Фотокаталитические покрытия определенного состава, главным образом на основе двуокиси титана ТiO, активируются ультрафиолетовым (УФ) излучением с длинами волн от 180 до 380 нм. Образующиеся при фотокатализе гидроксильные и кислородные активные радикалы, разрушают микроорганизмы, а также органические и неорганические примеси, содержащиеся в обрабатываемой среде.
2
Известна установка для очистки воды, включающая корпус со входным и выходным патрубками, внутри которого расположена УФ лампа в защитном чехле из кварцевого стекла. Вокруг лампы закреплена плоская спираль, покрытая фотокаталитическим покрытием на основе ТiO, которая вместе со стенками корпуса формирует спиральный канал для потока обрабатываемой воды. Фотокаталитическое покрытие нанесено также на внутренние стенки корпуса, входной и выходной патрубки и подвергается воздействию УФ излучения 254-380 нм. Для обеспечения эффективного обеззараживания задается определенная величина площади поверхности фотокаталитического покрытия в зависимости от производительности установки и мощности лампы (US 20030209501, 2003 г., C 02 F 1/32). Известная конструкция позволяет увеличить площадь и время контакта жидкости с активными радикалами путем использования всей внутренней поверхности установки, однако имеет значительные потери напора и не может использоваться для больших расходов.
Наиболее близким к заявленному изобретению является установка для очистки воздуха, состоящая из корпуса со входом и выходом для потока воздуха, внутри которого установлены УФ лампы с излучением 254-380 нм и средство для циркуляции воздуха. Поток воздуха движется в корпусе криволинейно, причем входящий поток подвергается воздействию одних УФ ламп, а затем попадет в световое поле дополнительных УФ ламп, установленных с этой целью. Лампы ориентированы поперек входящего потока воздуха. В корпусе установки поперек
направления потока воздуха размещены несколько планарных фильтров из стекловолокна, пропитанного фотокаталитическим составом. (WO 96/37281, 1996 г., B 01 D 3/86). Недостатками данной конструкции являются:
- значительные потери напора, вызванные прохождением потока воздуха через поперечное полотнище фильтра,
- неэффективное использование УФ излучения, значительная часть которого поглощается на задней стенке корпуса,
- установка дополнительных ламп для обработки выходящего потока,
- быстрое загрязнение и изнашивание полотна фильтров. Технический результат, достигаемый за счет реализации изобретения, заключается в повышении эффективности использования УФ излучения, снижении потерь напора и возможности использования для установок с большей производительностью.
Сущность изобретения заключается в том, в устройстве для обеззараживания и очистки сред, состоящем из корпуса со входом и выходом для потока обрабатываемой среды, внутри корпуса поперек потока установлены один или несколько источников УФ излучения и элементы, с нанесенными на них фотокаталитическим покрытием.
Согласно изобретению элементы установлены таким образом, что их поверхности с фотокаталитическим покрытием ориентированы по отношению к направлению входящего потока под углом от 0 до 45°. Элементы могут быть изготовлены из материала, прозрачного для УФ излучения. Элементы могут иметь форму плоских или профилированных пластин. Пластины размещаются на расстоянии 0,2-10 см друг от друга. Элементы могут быть выполнены в виде сотовой конструкции с размером ячейки 0,2-5 см. Указанные элементы могут иметь отверстия, предназначенные для установки в них источников излучения.
Вариантом изобретения является устройство для обеззараживания и очистки сред, состоящего из корпуса со входом и выходом для потока обрабатываемой среды, установленные внутри корпуса которого источники УФ излучения и поверхности элементов с фотокаталитическим покрытием ориентированы по отношению к направлению входящего потока под углом от 0 до 45°. Различие между вариантами устройства заключается в ориентировке источников излучения относительно направления потока обрабатываемой среды.
Предлагаемая в изобретении ориентация поверхностей элементов с фотокаталитическим покрытием относительно направления потока, позволяет
значительно снизить потери напора среды при прохождении через установку и повысить производительность системы.
Размещение элементов по всему объему корпуса, с обеих сторон источника излучения или вокруг него, а также выполнение их из прозрачного материала позволяет использовать исходящее по разным направлениям УФ излучение наиболее эффективно, обеспечивая его поглощение активным фотокаталитическим слоем, а не элементами корпуса. Геометрические размеры элементов и расстояния между ними выбирается исходя из условий осуществления процесса очистки за счет фотокатализа.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 показано устройство (по частям) с размещенными внутри корпуса установки УФ лампами и элементами с нанесенным фотокаталитическим слоем, выполненных в виде пластин; на фиг.2 - показан вариант установки с размещением источника излучения и элементов с фотокаталитическим слоем, ориентированными вдоль потока; на фиг.3-5 показаны формы выполнения элементов в виде плоских, профилированных пластин и сотовой конструкции соответственно; на фиг.4 указаны направления входящего потока среды для вариантов устройства; на фиг.6 показаны элементы с отверстиями, в которых установлен один источник излучения поперек потока; на фиг.7 - показаны элементы с отверстиями, в которых установлены несколько источников излучения поперек потока.
Устройство состоит из корпуса 1 с отверстиями 2, 3 для входа и выхода потока среды, внутри которого установлены УФ лампы 4 и элементы 5 с нанесенным на их поверхности фотокаталитическим слоем 6. Элементы могут быть выполнены в форме плоских пластин 7, профилированных пластин 8 или сотовой конструкции 9. В элементах могут быть выполнены отверстия 10 для установки в них одной или нескольких УФ ламп.
Пример
Устройство для обеззараживания и очистки воздуха представляет собой металлический корпус 1 прямоугольного сечения с входным и выходным отверстиями 2, 3, внутри которого установлены амальгамные газоразрядные лампы 4 низкого давления мощностью 240 Вт. Источники излучения установлены поперек направления потока входящего воздуха, то есть продольные оси ламп ориентированы перпендикулярно направлению входящего потока воздуха. Лампы размещены тремя параллельными рядами по 6 ламп в каждом. Расстояние между осями соседних ламп в одном ряду и между рядами составляет 18 см. Между рядами
2
УФ ламп, а также у крайних рядов, по всему поперечному сечению корпуса 1 размещены 4 ряда плоских металлических пластин 5, покрытых с обеих сторон слоем фотокатализатора 6 (ТiO, анатаз). Поверхности (плоскости) пластин с фотокаталитическим покрытием ориентированы параллельно входящему потоку воздуха. Размер пластины по направлению потока - 10 см, толщина пластины - 0,5 мм, расстояния между пластинами - 0,5 см.
Модуль встроен в систему вытяжной вентиляции производительностью 30000 м /час. Потери напора в модуле составили 45 Па. Потери напора в модуле без установленных пластин составили 26 Па. Таким образом, дополнительные потери напора за счет установки пластин составили 19 Па. Однако при использовании матерчатых фильтров, установленных, как в прототипе, поперек потока, потери напора возрастут до 100-200 Па.
Эффективность использования УФ излучения, генерируемого лампами, увеличивается вдвое за счет размещения пластин с двух сторон от УФ ламп.