|
|
|
Статьи |
Журнал Мир климата: статьи о климатическом оборудовании Применение фотокаталитической очистки (ФКО) воздуха в вентиляции и кондиционированииЧистота воздуха и пыль. В современных системах вентиляции и кондиционирования (СВК) воздуха жилых и производственных помещений большое внимание уделяется очистке входящего и циркулирующего воздуха. Чаще всего для этого применяются фильтры классов EUR3 до EUR9 для улавливания пыли с размерами от 0,1 мкм (EUR9) и выше. Емкость этих фильтров по весу пыли в больших системах достигает десятков килограмм. Увеличение емкости фильтров преследует очевидную цель: увеличить, насколько это возможно, период между сменой этих фильтров. С точки зрения физхимика пыль — это мелкодисперсные частицы, размерами от 0,1 мкм с очень развитой поверхностью, до 100 м2 на 1 г пыли. На эту поверхность адсорбируются различные вредные вещества из воздуха. Но не только адсорбируются (прилетают), но и десорбируются (улетают). Другими словами, поверхность пыли находится с молекулярными газовыми загрязнителями в равновесии. Это равновесие, т.е. сколько вредных молекул сидит на поверхности пыли, а сколько свободно летает, зависит от природы поверхности и вещества — загрязнителя, а также от температуры. Раньше и в городах, и в деревнях ее убирали влажными тряпками. Хозяйка каждый день убирает пыль, а вместе с ней вредные молекулы. А если вместо хозяйки это делает пылевой фильтр большой емкости? Он собирает самую мелкую пыль на своей поверхности и хранит долго, несколько месяцев, до смены пылевого фильтра. Параметры, определяющие равновесие пыль — газовая фаза, не меняются, пыль из квартиры не выносится, а вот количество вредных молекул в воздухе этой квартиры возрастает, поскольку сам пылевой фильтр становится источником грязного воздуха.
Чистить воздух от пыли нужно. Поскольку частицы пыли при дыхании приносят содержащиеся на их поверхности молекулярные загрязнители в концентрированном виде. Нужно чистить и саму пыль, задержанную фильтрами, точнее не пыль, а поток воздуха, проходящий сквозь нее и несущий десорбированные с ее поверхности вредные вещества. Фотокатализ и летучие загрязнители. На современном этапе развития науки фотокатализ определяют как "изменение скорости или возбуждение химических реакций под действием света в присутствии веществ (фотокатализаторов), которые поглощают кванты света и участвуют в химических превращениях участников реакции, многократно вступая с ними в промежуточные взаимодействия и регенерируя свой химический состав после каждого цикла таких взаимодействий". Фотокатализ играет важнейшую роль в живой природе. Так, процесс фотосинтеза, обеспечивающий жизнь на Земле, фотокаталитический. В процессах очистки воздуха от органических примесей в качестве фотокатализатора используется исключительно ТiО2. ТiО2 — полупроводниковое соединение. Согласно современным представлениям, в таких соединениях при поглощении кванта света с 390 нм свободные электроны и вакансии (дырки) разделяются и выходят на поверхность наночастиц катализатора. Захваченные поверхностью электрон и дырка являются вполне конкретными химическими частицами. Например, электрон — это, вероятно, Тi3+ на поверхности, а дырка (электронная вакансия) локализуется на решетчатом поверхностном кислороде, образуя О- и ОН- радикалы. Они чрезвычайно реакционноспособны и могут окислять любые органические соединения, а также СО, NOx, H2S, NH3. Практическое применение. Фотокаталитические системы очистки воздуха стали находить коммерческое приме нение с 1994 года сначала на специальных производствах — уничтожение следов нитроглицерина в цехах по производству взрывчатых веществ, штат Флорида, США, затем в пищевой индустрии — уничтожение этилена в хранилищах фруктов и овощей и, наконец, в офисных и бытовых помещениях. В России этот метод впервые реализован в серии приборов АЭРОЛАЙФ. Причины достаточно быстрого внедрения ФКО в практику воздухоочистки следующие:
Эффективность деструкции (K) различных химических загрязнений в системах ФКО представлена в Таблице 1 К= [кол. загрязнителя, мг]/[ед. времени, мин]•[эл. мощ. ламп УФ-диапазона, Вт]. Практически во всех ФКО используются газоразрядные лампы низкого давления с излучением в УФ-А диапазоне (320 нм – 400 нм). Этим обстоятельством, в основном, определяются габариты установки. Для расчета параметров ФКО установки в приточно-рециркуляционной системе вентиляции необходимо знать:
Первые два параметра обычно известны. Третий параметр требует тщательного измерения и зависит от назначения помещения (кухня, производство, офис с курящими) Приведем пример из жизни (см. пример).
Таблица 1. * угарный газ фотоокисляется только на катализаторе, содержащем Pt или Pd; ** дана скорость уничтожения NОх в присутствии СО или СnНm
Приточно-вытяжная вентиляция все равно необходима, однако, жильцы верхних этажей запаха органики чувствовать не будут.
Этот пример показывает, что чистота воздуха в помещениях дело довольно энергозатратное. Но все-таки ФКО здесь оказывается дешевле других методов очистки воздуха от летучей органики. В общем виде это утверждение иллюстрирует Таблица 2, составленная ведущим американским специалистом в области фотокатализа проф. Дж. Оллисом.
Таблица 2. Обработка выбросов воздуха после сушки химических продуктов Скорость потока = 142 м3/мин, t=27°С, влажность 60 %, содержание вредных веществ = 25 ppm (метанол, этанол), 50 ppm (дихлорметан).
Пример. Салон красоты (наращивание и крашение ногтей) на первом этаже жилого дома. Концентрация внутри салона Суммарно альдегиды 50 мг/м3 мин Мощность ФКО установки для уничтожения Ксилол, толуол 10 мг/м3 мин паров растворителей должна быть Объем помещения 400 м3 Р = 4500 Вт, габариты 3,2 м3
Бактерицидное действие воздухоочистителей серии АЭРОЛАЙФ будет рассмотрено в дальнейших публикациях. Першин А.Н., директор Информационно- Технологического института Если Вас заинтересовал новый метод очистки воздуха обращайтесь по: тел.: (095) 135-8520, 135-8060, e-mail: airlife@airlife.ru или на сайт www.airlife.ru |
Поиск по сайту
|
|
© 1999-2006 |
|
