Способ очистки воздуха от примесей

 

Сущность: воздух, содержащий примеси альдегидов и спиртов, подвергают контактированию с многослойным силикагелем, предварительно обработанным тетраметилтионилхлоридом с концентрацией 0,03 М, взятого в 1,4 М растворе серной кислоты. 2 табл.

Изобретение относится к области токсикологии и санитарной химии и может найти применение в гигиене труда и профилактике профессиональных заболеваний.

Известен способ очистки воздуха от примесей путем пропускания через сорбирующие вещества с использованием в качестве сорбента силикагеля.

Способ имеет низкую эффективность, обусловленную органической сорбционной емкостью.

Цель изобретения повысить эффективность очистки воздуха в гермообъектах от вредных веществ (в частности от альдегидов и спиртов).

Поставленная цель достигается тем, что альдегиды и спирты окисляют до конечного малотоксичного продукта углекислоты (по типу биокатализа).

Сущность изобретения состоит в том, что для полного удаления альдегидов и спиртов из воздушной среды гермообъекта за счет их окисления до СО₂ и Н₂О предложено использовать на силикагеле, как сорбенте и носителе, в качестве катализатора широко распространенный искусственный краситель из класса основных, группы тиазиновых красителей тетраметилтионинхлорид (ТМТХ), обладающий фотосенси- билизирующими свойствами. Тетраметилтионинхлорид благодаря фотосенсибилизирующим свойствам на свету самопроиз- вольно переходит в возбужденное синглетное состояние (¹S), которое передается молекулярному кислороду воздуха с активацией его до синглетного состояния (¹О₂). Синглетный кислород атакует окисляемые органические вещества, вызывая их дегидрирование. При этом химическое вещество окисляется, а молекулярный кислород воздуха восстанавливается до Н₂О.

Удаление из воздуха водорастворимых химических веществ типа альдегидов и спиртов продуктов их превращений: кетонов, кислот и др.) основано на том, что тетраметилтионинхлорид способен на свету генерировать синглетный кислород, сам возвращаясь в исходное триплетное состояние. Синглетный кислород стимулирует цепь сопряженных аутоокислительных превращений: спирты ___→ ^{альдегид}_кетоны^ы ___→ кислоты ___→ углекислота В этом процессе дегидрирование происходит по принципу, аналогичному для функционирования биокаталитических (ферментных) систем. Тетраметилтионинхлорид выполняет роль обратимого переносчика протонов (электронов), подобно НАД(Ф)⁺/НАД(Ф) ˙Н системам в живых организма.

Способ осуществляют следующим образом: гранулированный силикагель обрабатывают 0,003 М раствором тетраметилтионинхлорида, взятого в 1,4 М серной кислоте. Заполняют им сорбционную колонну и продувают через нее газовую смесь, содержащую различные органические соединения. Для обеспечения эффективной очистки воздуха в течение длительного времени процесс ведут на свету, необходимом для ауторегенерации тетраметилтионинхлорида.

П р и м е р 1. Исследование степени очисти воздуха от спиртов. Проведена серия экспериментов по исследованию эффективности очистки газо-воздушной смеси, содержащей набор спиртов: метилового, этилового, пропилового, бутилового в широком диапазоне концентраций (от 0,001 до 100,0 мг/м³).

Газовоздушную смесь продували через сорбционную колонку, наполненную силикагелем, обработанным 0,003 М тетраметилтионинхлоридом в 1,4 М серной кислоте. Скорость потока воздуха составляла 2-10 л/мин. Пропускание газовоздушной смеси длилось от 5 мин до 8 ч непрерывно с многократными повторениями в течение нескольких месяцев.

На выходе из колонки помещали уловитель (нагретый до 65^оС насыщенный раствор сернокислого аммония), с помощью которого отбирали по 1 мл парогазовой фазы. Анализ полученной пробы производили на хроматографе ЛХМ-8 МД с пламенно-ионизационным детектором.

Результаты проверочных испытаний по исследованию степени очистки воздуха, загрязненного различными концентрациями алифатических спиртов гомологичного ряда (С₁-С₄) показали, что в воздухе, пропущенном через предлагаемую систему очистки, обнаруживаются лишь следовые количества спиртов (табл.1).

П р и м е р 2. Исследование степени очистки воздуха от альдегидов. Аналогично предлагаемым способом проведена серия экспериментов по исследованию эффективности очистки воздуха от загрязнения формальдегидом, ацетальдегидом, пропионо- вым и масляным альдегидами в большом наборе концентраций. Полученные результаты показали, что с помощью предлагаемого способа можно практически полностью очистить воздух от загрязнения альдегидами (табл.2).

Применение тиазинового красителя тетраметилтионинхлорида в качестве катализатора на силикагеле как сорбента и носителе в разработанном способе очистки воздуха от водорастворимых вредных примесей (типа альдегидов и спиртов) имеет следующие принципиальные преимущества: достигается полная очистка воздуха от загрязнения альдегидами и спиртами в широком диапазоне концентраций (от 0,001 до 100 мг/м³); очистка воздуха эффективна в течение длительного периода времени (до нескольких месяцев), что значительно превышает сроки (несколько часов) реальной очистки воздуха известными до сих пор способами; можно производить очистку воздуха не от одного вредного вещества, а от совместного присутствия целого ряда гомологичных алифатических альдегидов и спиртов, а также продуктов их окислительных превращений; очистка осуществляется до конечного малотоксичного продукта углекислоты; процесс очистки воздуха и регенерации тетраметилтионинхлорида происходит при комнатной температуре, на свету самопроизвольно; при использовании дает несомненный технический и экономический эффект.

Использование способа целесообразно при различного рода очистках газо-воздушных смесей от водорастворимых органических соединений (окисляемых), но особенно для очистки воздуха от вредных примесей, загрязняющих атмосферу гермообъектов.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ПРИМЕСЕЙ альдегидов и спиртов контактированием с многослойным силикагелем, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, используют силикагель, предварительно обработанный тетраметилтионинхлоридом с концентрацией 0,003 М, взятым в 1,4 М растворе серной кислоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2