ФИЛЬТР-ПОГЛОТИТЕЛЬ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ
ABSORBING FILTER FOR CLEANING AIR FROM TOXIC SUBSTANCES

Изобретение относится к сорбционной технике и предназначено для очистки воздуха от химически опасных веществ (ХОВ), отравляющих веществ (ОВ), биорадиоактивных аэрозолей (БРА), а также для поглощения вредных примесей из технологического воздуха, поступающего в промышленное производство, и для очистки выбросов.
Известен фильтр-поглотитель для очистки воздуха, состоящий из цилиндрического корпуса с впускным и выпускным патрубками и расположенных внутри корпуса коаксиально с ним поглощающего и фильтрующего элементов, при этом поглощающий элемент представляет собой зерненый активированный уголь, размещенный между перфорированными цилиндрами из тонкого листового материала (см. пат. США №432230, кл. B01D 50/50, заявлен 08.09.1980). Недостатком этого фильтра является нерациональное использование внутреннего объема, неудовлетворительные прочность и габаритный объем.
Известен также фильтр-поглотитель для очистки воздуха, содержащий корпус с впускным и выпускным патрубками и расположенные внутри корпуса коаксиально с ним фильтрующий и поглощающий элементы.
Поглощающий элемент выполнен из зерненого активированного угля, а фильтрующий - из фильтр-картона (см. пат. США №434523, кл B01D 46/46, заявлен 30.04.1981). Недостатком фильтра является возможность выделения пыли из зерненого активированного угля при эксплуатации, что особенно опасно при поглощении высокотоксичных веществ, оседаемых на частицах пыли.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является фильтр-поглотитель для очистки воздуха от токсичных веществ (см. пат. РФ №2311948, кл. В01D 50/00, заявлен 18.05.2006 г.), содержащий цилиндрический корпус с дном, съемной крышкой с болтовым фланцевым соединением, впускным и выпускным патрубками и расположенные внутри корпуса коаксиально с ним фильтрующий элемент и сорбирующий блок, поджатые к дну корпуса: первый с помощью шпильки, а второй с помощью крышки. Он принят за прототип предлагаемого изобретения.
Однако конструкция прототипа не позволяет производить замену и надежную герметизацию фильтрующего элемента. Отсутствие впускного патрубка на дне корпуса не позволяет монтировать фильтры-поглотители в колонки на удвоенный и утроенный расход очищаемого воздуха.
Фильтр-поглотитель по прототипу не позволяет обеспечить очистку воздуха от аммиака и обладает недостаточной динамической активностью по другим ХОВ.
Задача изобретения состоит в создании фильтра поглотителя многоразового действия с повышенной динамической активностью на увеличенный расход очищаемого воздуха при минимальных габаритных параметрах и сопротивлении воздушному потоку, а также с возможностью замены в процессе эксплуатации как сорбирующего блока, так и фильтрующего элемента с высокой степенью надежности для комплексной очистки воздуха не только от ОВ и БРА, но и от ХОВ.
Технический результат заключается в существенном увеличении динамической активности по ОВ и ХОВ, в том числе по аммиаку и двуокиси серы, по которым прототип практически не работает, а также в возможности замены отработанных фильтрующего элемента и сорбирующего блока на объектах при оптимальных габаритных размерах, увеличенном расходе воздуха и надежной герметизации фильтрующего элемента и сорбирующего блока.
3
Указанный технический результат достигается предложенным фильтром-поглотителем для очистки воздуха от токсичных веществ, содержащим цилиндрический корпус с дном и съемной крышкой с болтовым фланцевым соединением, впускным и выпускным патрубками, расположенные внутри корпуса осевую шпильку с поджимной гайкой и коаксиально с ним фильтрующий элемент и формованный сорбирующий блок в виде полого цилиндра из смеси углеродсодержащего сорбента с объемом микропор не менее 0,55 см/г, импрегнированного соединениями меди, хрома, серебра и триэтилендиамином, и взятого в количестве 30-40% об., химпоглотителя, пропитанного водным раствором сернокислого никеля и взятого в количестве 45-55% об., и термопластического полимера, взятого в количестве 14-16% об.
Кроме того, фильтр-поглотитель снабжен дополнительным впускным патрубком, прикрепленным к дну корпуса, и крестовинами, соединенными с впускными патрубками и со шпилькой для герметичного поджатия фильтрующего элемента вместе с сорбирующим блоком к крышке и дну корпуса.
Отличие предлагаемого фильтра-поглотителя от прототипа заключается в том, что впускной патрубок жестко соединен с нижней стороной крышки, а фильтр-поглотитель снабжен дополнительным впускным патрубком, прикрепленным к дну корпуса, и крестовинами, соединенными с впускными патрубками и со шпилькой для герметичного поджатия фильтрующего элемента вместе с сорбирующим блоком к крышке и дну корпуса, при этом углеродсодержащий сорбент импрегнирован соединениями меди, хрома, серебра и триэтилендиамином, а сорбирующий блок дополнительно имеет химпоглотитель, пропитанный водным раствором сернокислого никеля, при следующем соотношении компонентов в блоке, об.%:
- углеродосодержащий сорбент с объемом микропор
не менее 0,55 см<sup>3</sup>/г, импрегнированный
соединениями меди, хрома, серебра и
триэтилендиамином
30-40
- химпоглотитель, пропитанный водным
раствором сернокислого никеля
45-55
- термопластичный полимер
14-16.
3
В результате многочисленных экспериментов было установлено, что углеродный сорбент с микропористостью только не менее 0,55 см/г обеспечивает повышенную динамическую активность при комплексной очистке воздуха от токсичных веществ.
3
Кроме того, было установлено, что повышенная динамическая активность фильтра поглотителя по аммиаку и двуокиси серы достигается при использовании химпоглотителя, представляющего собой углеродсодержащий сорбент с объемом микропор не менее 0,55 см/г, пропитанный раствором сернокислого никеля с массовой долей 24-29%.
На фигуре приведен вид спереди фильтра-поглотителя с частичным размером.
Предложенный фильтр-поглотитель включает корпус (1), крышку (2), дно (3), впускные патрубки (4), выпускной патрубок (5), шпильку (6), поджимную гайку (7), крестовины (8), фильтрующий элемент (9), сорбирующий блок (10), байонетные соединения (11).
Корпус (1) фильтр-поглотителя металлический, съемная крышка (2) металлическая с жестким фланцем для поджатия сорбирующего блока. Сорбирующий блок (10) представляет собой формованный полый цилиндр в виде прочного монолита, изготовленного из углеродосодержащего сорбента (активированного угля), химпоглотителей и термопластичного полимера (полиэтилена) методом термоформования. Фильтрующий элемент (9) выполнен из фильтркартона складчатой конструкции на каркасе, и вместе с сорбирующим блоком (10) через уплотнительные прокладки зажат между крышкой (2) и дном (3).
Одновременное герметичное поджатие фильтрующего элемента (9) и сорбирующего блока (10) к дну (3) и крышке (2) корпуса (1) фильтра-поглотителя осуществляется с помощью приваренной к нижней крестовине (4) шпильки (6), верхней крестовины (4) и поджимной гайки (7). Как показывает практика, одновременное поджатие фильтрующего элемента и сорбирующего блока в предложенной конструкции обеспечивает наиболее надежную их герметизацию в корпусе фильтра-поглотителя, а предложенный состав сорбирующего блока значительно повышает универсальность фильтра-поглотителя по токсичным веществам.
Фильтр-поглотитель работает следующим образом. Очищаемый воздух через впускной патрубок (4) поступает в фильтр-поглотитель, проходит фильтрующий элемент (9), затем сорбирующий блок (10) и через боковой выпускной патрубок (5) выходит очищенным из фильтра-поглотителя. Предлагаемая конструкция фильтра-поглотителя позволяет с помощью байонетных соединений собирать их в колонки по нескольку штук, например 2-3 фильтра. В этом случае расход воздуха увеличивается соответственно в 2-3 раза.
В результате многочисленных испытаний было установлено, что наиболее универсальными являются фильтры-поглотители, у которых сорбирующий блок имеет состав в заявленных пределах. При уменьшении количества химпоглотителя значительно снижались динамическая активность фильтра-поглотителя по аммиаку и двуокиси серы, практически не увеличиваясь по другим токсичным веществам. Если количество химпоглотителя в блоке выше заявленного, то практически не повышается динамическая активность фильтра-поглотителя по аммиаку и двуокиси серы, но снижается по другим токсичным веществам. Это подтверждается и данными таблицы. В таблице из большого количества испытаний предлагаемого фильтра-поглотителя приведены три: первое с оптимальным содержанием компонентов в блоке в заявленных пределах (1 состав блока), второе с повышенным содержанием углеродосодержащего сорбента и пониженным содержанием химпоглотителя по сравнению с заявленными пределами (2 состав блока), третье с пониженным содержанием углеродосодержащего сорбента и повышенным - химпоглотителя по сравнению с заявленными пределами их содержания (3 состав блока).
В четвертой строке таблицы приведено испытание фильтра-прототипа по тем же токсичным веществам: он не защищает от аммиака и хлорциана и значительно хуже - от двуокиси серы, декана и ДЭДМК.
Таким образом, предлагаемое устройство обладает оптимальными защитными характеристиками по химическим опасным и отравляющим веществам, удовлетворительными габаритными размерами, возможностью замены в процессе эксплуатации как сорбирующего блока, так и фильтрующего элемента с высокой степенью надежности герметизации.
Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на решение поставленной задачи, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.