Способ очистки воздушных потоков от химических загрязнителей и устройство для его осуществления

Авторы патента:

Фоканов Валерий Петрович (RU)

Павлов Александр Борисович (RU)

Шалларь Александр Владимирович (RU)

B01D53/86 - каталитические способы

Владельцы патента RU 2494794:

Шалларь Александр Владимирович (RU)
Фоканов Валерий Петрович (RU)
Павлов Александр Борисович (RU)

Группа изобретений относится к методам очистки воздушных потоков с использованием фотохимических реакций. Устройство содержит последовательно расположенные секции электростатической очистки, фотоокисления, фотокатализа и увлажнения. В секциях фотоокисления и фотокатализа используют источники излучения узких спектральных участков с максимумами длин волн 120 нм - 360 нм. Способ включает проведение стадий электростатической очистки, фотоокисления, фотокатализа и увлажнения воздушного потока в отдельных секциях устройства. На воздушный поток воздействуют излучением двух излучателей с различными максимумами спектров излучения в секциях фотоокисления и фотокатализа. Техническим результатом группы изобретений является повышение эффективности очистки воздушных потоков. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области использования поглощения электромагнитного излучения химическими соединениями в целях инициирования химических реакций, снижающих токсичность воздуха, обусловленную исходными химическими соединениями.

Известен способ очистки нефти, природного газа, воды от примесей фотохимическим способом /2006100063/15, 11.01.2006/. Недостатками этого способа является использование высоких температур, давлений (до 10⁴ и 1000 атм) и неизбирательность воздействия источника сплошного спектра излучения (приближение черного тела).

Известно устройство для удаления запахов /KR 100636620 (В1)/, состоящее из различных фильтров - поглотителей, блока фотокатализа и секции с ультрафиолетовыми (УФ) лампами, установленной после блока фотокатализа. Недостатком этого устройства является место расположения УФ секции, так как воздействие УФ облучения на исходные носители запаха гораздо эффективнее до фотокатализа, чем после. В патенте не определен спектр воздействующего УФ излучения.

Известно устройство для очистки воздуха /CN 20062008036 U 20060315/, содержащее ультрафиолетовую озонообразующую лампу и фотокаталитический фильтр (ФКФ). Недостатками патента являются неопределенность конструкции (доступен только реферат). Облучение фотокатализатора озонообразующими лампами может привести к порче ФКФ.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является патент US 2010086436 (А1). В патенте заявлено использование для очистки воздуха всех известных методов очистки в любых, «подходящих для заявленной цели», комбинациях. Конкретная компоновка, в соответствии с текстом патента, определяется применительно к задаче. В частности, в основном воплощении система очистки воздуха содержит фильтр твердых частиц, фотохимическую секцию, «статическую» секцию, каталитическую секцию. Фотохимическая секция может содержать любые источники УФ и вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) излучения, в том числе лампы и плазменные излучатели. Секция содержит, также фотокаталитические, электростатические и смешанные панели, подвергаемые УФ и ВУФ облучению. К основному недостатку патента следует отнести неопределенность предлагаемой системы и отсутствие каких-либо оценок эффективности выбора того или иного варианта воплощения. Так, например, не учтено влияние поверхностных процессов, а именно: при облучении электростатических панелей излучением ВУФ возникнет фотоэффект, который приведет к пробоям воздуха и последствия этого могут быть непредсказуемыми, в том числе, и по эффективности очистки. Фотокатализаторы тоже меняют свои свойства при облучении ВУФ. Плазменные облучатели образуют окислы азота из азота и кислорода воздуха и, затем, другие азотсодержащие соединения. В целом, предлагаемая в патенте система очистки воздуха сложна и неопределенна.

В основу изобретения положена задача создания эффективной системы очистки воздуха от вредных химических загрязнителей как в производственных, так и в жилых помещениях, за счет определенной последовательности размещения секций с оценкой эффективности очистки, оптимальной по критерию стоимость - эффективность.

Технический результат обеспечивается тем, что в способе очистки воздушных потоков от химических загрязнителей, включающем стадии электростатической очистки, фотоокисления, фотокатализа и увлажнения, стадию электростатической очистки от пыли и аэрозоля проводят в отсутствии облучения высоковольтных панелей УФ и ВУФ излучением других стадий, а стадии фотоокисления и фотокатализа проводят независимо друг от друга и выполняют источниками с максимумами излучения, расположенными в диапазоне 1260Å -2200Å, и с максимумами излучения, расположенными в диапазоне 2200Å-3420Å, соответственно, причем стадию фотокатализа выполняют облучением панелей фотокаталитических фильтров, плоскость которых параллельна направлению потока очищаемого воздуха, стадию увлажнения проводят с использованием аэрозольного генератора электростатической панели и уголковых жалюзи.

При этом в стадиях фотоокисления и фотокатализа могут быть использованы эксилампы; или в стадии фотоокисления может быть использовано излучение резонансной линии ртути 1849Å, а в стадии фотокатализа - резонансной линии ртути 2537Å.

В качестве фотокатализатора может быть использован диоксид титана в кристаллической фазе анатас.

Стадия увлажнения может быть выполнена методом поглощения остаточных продуктов очистки воздуха водным аэрозолем.

В устройстве для очистки воздушных потоков от химических загрязнителей, включающем секции электростатической очистки, фотоокисления, фотокатализа и увлажнения, секция электростатической очистки размещена на входе устройства и образована металлической сеткой, находящейся под высоким напряжением, и отделена от фотоокислительной секции металлическими уголковыми жалюзи, на которые подается положительное напряжение и которые защищают электростатическую панель от облучения. Фотоокислительная и фотокаталитическая стадии пространственно разделены, причем оси излучателей фотоокислительной стадии перпендикуляры к плоскости ФКФ; в стадии увлажнения, размещенной на выходе устройства, включены генератор аэрозоля, снабженный блоком управления, электростатическая сетка и выходные уголковые жалюзи, причем оси излучателей фотокаталитической стадии перпендикуляры плоскости электростатической сетки, а на выходные уголковые жалюзи подано положительное напряжение. На входе устройства перед стадией электростатической очистки может быть установлено не менее одного вентилятора с возможностью обеспечения течения входящего воздуха в аэродинамическом режиме «полузатопленная струя».

В способе оценки эффективности очистки воздушных потоков от химических загрязнителей, включающем моделирование фотоокислительных процессов, и расчитывают относительное снижение концентрации загрязнителей воздуха, по разработанным кинетическим моделям, для оксидов и первых членов гомологических рядов органических загрязнителей, а именно: для окиси углерода, двуокиси азота сернистого ангидрида, этилена, формальдегида, бензола, толуола, стирола, фенола, сероводорода.

Главной отличительной чертой предлагаемого способа является выделение в отдельный блок стадии фотоокисления. Решаемой при этом задачей является разрушение исходных химических загрязнителей до более простых и менее токсичных форм. Следующая далее стадия фотокатализа «дожигает» эти вторичные соединения, а также озон, образованный в процессе фотоокисления, до устойчивых соединений: воды, двуокиси углерода, трехокиси серы (при наличии в исходном загрязнении воздуха серосодержащих соединений). В предлагаемом способе исключена возможность отрицательного влияния друг на друга различных воздействий.

В предлагаемом устройстве реализованы оригинальные технические решения для предотвращения указанного влияния, а также для защиты персонала. Устройство представляет собой набор элементов, скомпонованных в оригинальную схему, реализующую заявленный способ.

Изобретение поясняется фиг.1, 2, на которых приведены общая схема устройства и вариант расположения образующих устройство элементов.

Устройство очистки воздушных потоков от химических загрязнителей содержит приведенные ниже составляющие. Отметим, что в нем важен не только выбор составляющих систему элементов, но и обоснованный порядок их взаимного расположения, а именно:

- секция I, содержащая электростатический блок для удаления пыли и аэрозоля из входящих газов, защищенная от облучения УФ и ВУФ излучателями;

- секция II, содержащая источники излучения в спектральном диапазоне 1200Å-2200Å для фотохимического окисления загрязнителей в зависимости от их состава;

- секция III, содержащая источники излучения в спектральном диапазоне 2000Å-3500Å и ФКФ, активируемые облучением указанных излучателей, для фотокаталитического уничтожения вторичных продуктов;

- секция IV увлажнения для удаления неразлагаемых конечных продуктов фотопроцессов. Например, SO₃+Н₂О=H₂SO₄.

В соответствии с нормативным документом /1/ предельно допустимые концентрации (ПДК) химического загрязнения воздуха делятся на два вида: ПДК_РЗ рабочей зоны для персонала и средне суточное ПДК_СС постоянного пребывания людей. Превышение величины ПДК_РЗ, в сравнении с ПДК_СС, может достигать тысячи раз (например, для H₂S). Для соответствия нормативам предлагаемые способы и устройства для очистки воздуха от химических загрязнителей, необходимо сопровождать расчетными методами, согласованными в представительных опытах с химическим строением, концентрацией и скоростью снижения концентрации до заданного уровня.

При создании способов и устройств для очистки воздуха от химических загрязнителей следует решать два типа задач. Во-первых, это очистка загрязненного воздуха внутри помещения от химических загрязнений, возникающих внутри помещения. Причинами такого загрязнения могут быть технологические процессы на предприятиях или применяемые для строительства материалы в жилых помещениях. Во-вторых, это потоки загрязненного воздуха, исходящие из предприятий, или потоки загрязненного воздуха, входящие в жилые помещения из тем или иным способом загрязненной атмосферы.

В первом случае оптимальным решением является режим рециркуляции, при котором обезвреживание воздуха проводится при многократном прохождении загрязненного воздуха через устройство, имеющее собственный побудитель потока (вентилятор).

Во втором случае снижение загрязнения до заданного уровня должно быть достигнуто за один проход загрязненного воздуха через устройство, которое может быть встроенной секцией вытяжной или приточной вентиляционных систем.

Неотъемлемой частью заявки устройства является его расчетная модель, определяющая конкретную реализацию устройства.

Необходимой составляющей расчетной модели устройства является расчетная модель воздействия на незагрязненный воздух, излучением в различных спектральных областях, например, длинами волн 2537 ангстрем (Å) и 1849Å одновременно. Модель должна содержать наиболее современные данные по составу и скоростям химических реакций и обновляться по мере опубликования уточненных данных. Пример современной расчетной модели воздействия на незагрязненный воздух излучением с длинами волн 2537Å и 1849Å одновременно представлен ниже.

Расчетная модель (схема реакций) воздействия на незагрязненный воздух излучением с длинами волн 2537Å и 1849Å одновременно

1. O₃+λ(2537Å)=O(¹D)+O₂(¹Δ_g)	25. О(³Р)+О₂+О₂=О₃+О₂
2. Н₂О+λ(1849Å)=ОН+Н	26. НО₂+λ(1849Å, 2537Å)=ОН+(³Р)
3. О(³Р)+О₂+Н₂О=О₃+Н₂О	27. Н₂О₂+λ(1849Å, 2537Å)=2ОН
4. ОН+О₃=НО₂+О₂	28. О(³Р)+О(³Р)+N₂=О₂+N₂
5. О₃+λ(1849Å)=O(1D)+O2(1S)	29. ОН+Н+N₂=Н₂О+N₂
6. ОН+ОН=HO₂+O(³Р)	30. О(³Р)+О(³Р)+О₂=2О₂
7. О₃+λ(1849Å)=3О(³Р)	31. ОН+Н+О₂=Н₂О+О₂
8. OH+OH+N₂=H₂O₂+N₂	32. О(³Р)+О(³Р)+Н₂О=О₂+Н₂О
9. O₂+λ(1849Å)=O(³Р)+O(¹D)	33. ОН+Н+Н₂О=2Н₂О
10. ОН+ОН+О₂=Н₂О₂+О₂	34. О(³Р)+О₃=2О₂
11. О₂+λ(1849Å)=2О(³Р)	35. Н+Н+N₂=Н₂+N₂
12. ОН+ОН+H₂O=Н₂О₂+H₂O	36. О(³Р)+ОН=Н+О₂
13. O(¹D)+O₃=O₂+2O(³P)	37. Н+Н+О₂=Н₂+О₂
14. ОН+HO₂=H₂O+O₂	38. О₂(¹Δ_g)+О₃=2О₂+О(³Р)
15. O(¹D)+O₂=O(³Р)+O₂(¹S)	39. Н+Н+Н₂О=Н₂+Н₂О
16. ОН+Н₂О₂=H₂O+HO₂	40. О₂(¹Δ_g)+О₂(¹Δ_g)=O₂(¹S)+О₂
17. O(¹D)+N₂=O(³P)+N₂	41. Н+НО₂=ОН+ОН
18. 2НО₂+N₂=Н₂О₂+O₂+N₂	42. О₂(¹Δ_g)+О₂=О₂+О₂
19. O(¹D)+H₂O=2OH	43. Н+НО₂=Н₂О+О(³Р)
20. 2НО₂+О₂=Н₂О₂+О₂+О₂	44. О₂(¹Δ_g)+N₂=О₂+N₂
21. O(³P)+O₂+N₂=O₃+N₂	45. Н+НО₂=Н₂+О₂
22. НО₂+О₃=ОН+О₂+О₂	46. O(¹D)+H₂=OH+H
23. О2(¹Σ)+О₃=2О₂+О(³Р)
24. O₂(¹Σ)+N₂=O₂+N₂

В приведенной схеме реакций использованы стандартные спектроскопические обозначения.

Для каждого химического соединения - загрязнителя воздуха приведенная расчетная модель дополняется реакциями с участием этого загрязнителя и продуктов его реакций. В качестве примеров приводятся реакции для сероводорода, фенола и сернистого ангидрида.

Реакции сероводорода

H₂S+λ(1849Å)=H+H+S

H₂S+λ(2537Å)=Н+HS

H₂S+Н=Н₂+HS

H₂S+ОН=H₂O+HS

H₂S+O(³P)=OH+HS

HS+O₃=SO₂+OH

OH+H₂=H₂O+H

O(³P)+HO₂=OH+O₂

O(³P)+H₂O₂=OH+HO₂

OH+OH=H₂O+O(³P)

H+O₃=OH+O₂

Реакции сернистого ангидрида

SO₂+λ(2537Å)=¹SO₂

¹SO₂=SO₂

¹SO₂+M=³SO₂+SO₂

SO₂ λ(1849Å)+=SO+O(³P)

SO+O₂=SO₃

³SO₂=SO₂

³SO₂+SO₂=SO₃+SO

SO+SO=SO₂+S

SO₂+О₃=SO₃+O₂

SO₂+OH=HOSO₂

SO+O₃=SO₂+O₂

SO₃+λ(1849Å,2537Å)=SO+O₂

SO₃+H₂O=H₂SO₄

³SO₂+O₂=SO₃+O(³P)

HOSO₂+O₂=SO₃+HO₂

HO₂+SO₂=SO₃+OH

Реакции фенола

C₆H₅OH+λ(1849Å,2537Å)↔С₆Н₅О+Н

С₆Н₅ОН+ОН=С₆Н₅О+Н₂О

C₆H₅O+С₆Н₅О=C₁₂H₁₀O₂

С₆Н₅ОН+О₃=продукты.

Применение расчетной модели при одинаковых условиях обработки показывает, что для химических загрязнителей имеет место узкая область концентраций их в воздухе, в которой эффективность предлагаемого способа очистки воздуха резко изменяется от относительно низких до высоких значений. Так:

- для сероводорода: при начальном загрязнении 1260 ПДК_СС - уменьшение в 16 раз, при 630 ПДК_СС - уменьшение в 3.3·10⁶ раз;

- для сернистого ангидрида: при начальном загрязнении 152 ПДК_СС - уменьшение в 2.6 раза, при 59 ПДК - уменьшение в 130 раз;

- для фенола: при начальном загрязнении 250 ПДК_СС - уменьшение в 9 раз, при 150 ПДК_СС - уменьшение 3·10⁷ раз.

Совместное действие излучения ртутных ламп низкого давления на линиях 2537Å, 1849Å позволяет синтезировать озон из кислорода воздуха, нарабатывать радикалы ОН и уничтожать избыточный озон.

Другими источниками для облучения загрязненного воздуха являются эксимерные лампы. Они излучают в 14 узких спектральных участках с полушириной 20Å-150Å спектрального диапазона 1260Å-3420Å. Излучение каждого из этих участков может воздействовать хотя бы на один химический загрязнитель. Из набора эксимерных ламп можно образовывать пары, излучающие различные спектральные участки спектра. Эти участки можно выбрать так, что свойства пары будет подобно свойствам пары 2537Å, 1849Å ртутной лампы низкого давления.

Необходимой, в общем случае, стадией очистки воздуха является фильтрация. Фильтрация необходима прежде всего для удаления мелкодисперсной твердой (пыль) и жидкой (аэрозоль) фаз. Для поглощения пыли и аэрозоля обычно используются пассивные задерживающие мелкопористые фильтры. Другим решением стадии фильтрации является применение электростатических фильтров.

При уничтожении газообразных загрязнителей фотохимическим окислением возможно образование побочных вредных газообразных продуктов: окиси углерода, озона и др.

Для удаления газообразных продуктов используются поглотители (активированный уголь) или/и фотокаталитические фильтры (ФКФ).

ФКФ использует полупроводниковый материал с шириной запрещенной зоны ~ 3.2 эВ. При облучении на его поверхности образуются электроны проводимости (е^-) и вакансии - дырки (р⁺). При взаимодействии с кислородом и водой, адсорбированными на поверхности ФКФ, образуются активные частицы:

р⁺+Н₂О→ОН, Н⁺

е^-+Н₂О→ОН^-, Н,

е^-,р⁺+О₂→О₂ ^- - супероксид,

О₂(¹Δ_g) - синглетный кислород.

На поверхности ФКФ конечными продуктами реакций органических молекул с активными частицами являются углекислый газ и вода.

Наиболее широко используемым материалом ФКФ является диоксид титана (ТiO₂), в кристаллической модификации «анатас». Для таких ФКФ глубина проникновения 5% падающей на поверхность энергии излучения составляет для длины волны 3200Å примерно 800 нм, для длины волны 1930Å - примерно 10 нм /2, 3/. Поэтому облучение ФКФ излучением с длиной волны короче 2000Å не эффективно.

Установлено /3/, что при облучении структуры анатас она переходит в структуру рутил. Качество фильтрации при этом ухудшается. Скорость перехода структуры анатас в структуру рутил растет с уменьшением длины волны облучения.

Схема (фиг.1) содержит необходимый и достаточный набор элементов для уничтожения химических загрязнителей воздуха. Предлагаемая система не содержит такие элементы, как пористые, угольные, каталитические фильтры, которые только дублируют функции предлагаемого способа и, в то же время, значительно увеличивают стоимость системы очистки воздуха от химических загрязнителей и усложняют ее обслуживание.

Порядок расположения стадий в предлагаемой системе очистки воздуха от химических загрязнителей соответствует изменению состава и строения химических загрязнителей в ходе обработки:

удаление пыли и аэрозоля → фотодеструкция сложных химических соединений → «дожигание» продуктов фотохимических реакций до неразлагаемых (наиболее устойчивых) форм, каких как CO₂, SO₃, Н₂О → удаление окислов водой.

В предлагаемом способе порядок расположения стадий важен. Например, если совместить стадии электростатической очистки и фотоокисления, то из-за фотоэффекта последствия такого расположения будут непредсказуемы, в том числе, и по эффективности очистки.

Устройство характеризуется набором технических решений, реализующих предлагаемый способ. В состав устройства, как его неотъемлемая часть, входит расчетная модель, учитывающая современное состояние знаний состава и скоростей реакций, протекающих при очистке воздуха от различных химических загрязнителей. Иллюстрирует эти утверждения описание работы устройства в одной реализации способа, представленной на фиг.2, а именно в режиме рециркуляции.

Загрязненный воздух подается на вход устройства, по крайней мере, одним вентилятором 1. Гидродинамическое сопротивление расположенных вниз по потоку элементов приводит к течению воздуха типа «затопленная струя», при котором происходит резкое расширение входной струи и образование зон турбулентности в пространстве расширения струи. Такой режим делает обработку загрязненного воздуха последующими элементами устройства равномерной по площади этих элементов.

Далее воздух поступает на электростатический фильтр. Конструкция электростатического фильтра включает два элемента - металлические сетку 2 и уголковые жалюзи 3. На сетку 2 из тонкой проволоки подается высокое напряжение. Возникающие большие градиенты электрического поля образуют вокруг сетки облако электронов, которые заряжают отрицательным зарядом пыль и аэрозоль. Далее на пути воздушного потока расположена система уголковых жалюзи 3, находящихся под положительным потенциалом. Жалюзи 3 выполняют две функции. Во-первых, на них оседают отрицательно заряженные пыль и аэрозоль. Во-вторых, уголковая форма, как установлено опытным путем, надежно защищает сетку 2 от УФ и ВУФ облучения из следующей фотоокислительной секции. Установлено, что жалюзи такой формы имеют малое газодинамическое сопротивление и, соответственно, не приводят к значимым дополнительным энергозатратам.

Очищенный от пыли и аэрозоля воздух поступает в секцию фотоокисления. Секция фотохимического окисления содержит излучатели нового поколения, основанные на барьерном разряде - эксилампы. Эксилампы 4 излучают в узких (от 50Å до 150Å) спектральных интервалах, максимумы которых расположены в 14 позициях спектральной области 1260Å-3420Å. Для фотоокисления исходных химических загрязнителей в воздухе используется спектральная область 1200Å-2200Å, а так же резонансная линия ртути 1849Å. В процессе окисления образуются фрагменты исходных загрязнителей и продукты их фотохимических реакций в воздухе. Если загрязнителем является органическое вещество, то, как правило, оно представляет из себя смесь гомологов, т.е. соединений сходного строения, но различного молекулярного веса. Например, ненасыщенные углеводороды могу быть представлены этиленом, пропиленом, бутиленом, и т.д. Наименьшей фотодеструкции подвергаются первые члены гомологических рядов, поэтому их уничтожение определяет эффективность заявляемого устройства.

Воздух с продуктами фотоокисления поступает в секцию фотокатализа, которая состоит из ФКФ 5 и облучателей 6 в спектральной области 2200Å-3500Å, которыми могут служить эксилампы или ртутные лампы низкого давления (резонансная линия ртути 2537Å). На поверхности ФКФ образующиеся гидроксильные группы и активный кислород «дожигают» продукты фотоокисления до термодинамически устойчивых соединений: воды, углекислого газа и др. В этой же секции происходит уничтожение избыточного озона.

Если в исходном воздухе содержатся такие распространенные загрязнители, как сернистый ангидрид и/или тиолы, основным конечным продуктом будет SO₃. Устранение этого и других окислов (NO₂) производится растворением их в воде с образованием кислот. Для этого воздух, после обработки ФКФ, поступает в секцию увлажнения, содержащую генератор водяного аэрозоля 7, электростатическую сетку 2 и выходные жалюзи 3, на которые подан положительный потенциал. Окислы, содержащиеся в обработанном ФКФ 5 воздухе, растворяются в водном аэрозоле. Для предотвращения фотоэффекта оси излучателей 6 перпендикуляры к плоскости электростатической сетки 2. Частицы воды, получающие отрицательный заряд, оседают на выходных жалюзи 3, имеющих положительный потенциал, и стекают по ним в принимающий резервуар. Вода из резервуара возвращается в генератор водяного аэрозоля 7. При уменьшении количества воды в аэрозольном генераторе 7 ниже заданного уровня, а также при уменьшении Ph ниже заданной величины, вырабатывается управляющий сигнал на автоматическую смену воды в аэрозольном генераторе 7. Выходные жалюзи 3 защищают персонал от облучения.

В режиме рециркуляции, когда воздух помещения, пройдя через устройство, поступает в это же помещение, загрязненный воздух в помещении постепенно заменяется на очищенный. Для предварительной оценки скорости очистки следует использовать расчетную модель, связывающую объем помещения, производительность рециркулятора и кинетическую схему процесса очистки воздуха. Такой метод позволяет получить максимальную эффективность очистки воздуха помещения при минимальных затратах.

В другой реализации устройство выполняется как секция вентиляционной системы вытяжной или приточной вентиляции. В этом случае в состав устройства не входит вентилятор.

Примеры применения способа и устройства.

Представленные в Таблице 1 результаты относятся к воздействию фотоокислительной секции. Сероводород является первым членом гомологического ряда тиолов, фенол - первым членом ряда фенол, сернистый ангидрид - типичный представитель семейства загрязнителей-окислов.

Прокомментировать представленные результаты можно следующим образом.

1. Расчетные данные могут быть как меньше, так и больше экспериментальных данных, но отклонения в сторону меньших величин значимо выше.

2. Экспериментальные ошибки связаны, в основном, с потерями при экстракции малых количеств загрязнителя из воздуха, поэтому в величинах относительных изменений эти ошибки компенсируются. Таким образом, различия между данными двух последних столбцов Таблицы 1 можно использовать в качестве критерия оценки точности кинетических расчетов.

3. Очевидно, что, практически, заниженный результат расчета эффективности по сравнению с измеренным более допустим, чем завышенный. Поэтому ограничительный признак, определяющий границы заявляемого соответствия между измеренной и рассчитанной эффективностью очистки воздуха определяются формулой:

ΔР=(0.2÷1.8)×И

где ΔР - диапазон расчетных значений эффективности;

И - значение измеренной эффективности.

Или: Р=И±0.8×И.

4. При переходе к более высоким членам в гомологических рядах загрязнителей вероятность их фотодеструкции растет. Поэтому оценка эффективности заявляемого устройства по измерениям ее для первого члена ряда является достаточной.

Использованные источники

1. http://www.baurum.ru Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе производственных помещений и атмосферном воздухе населенных мест.

2. PAPER ID No. 107 «Energy-Saving and Environment-Friendly Luminaire Shaolong Zhu, Xijuan Liu and Bingyan Huangfu».

3. Письма в ЖТФ, 2005, том 31, вып.21, П. Митрев, Дж. Бенвенути, П. Хофман, А. Смирнов, Н. Калитеевская, Р. Сейсян «Фазовые переходы в тонких пленках оксида титана под действием излучения эксимерного лазера».

1. Устройство для очистки воздушных потоков от химических загрязнителей, содержащее расположенные по порядку секции электростатической очистки, фотоокисления, фотокатализа и увлажнения, отличающееся тем, что секция электростатической очистки размещена на входе устройства и состоит из металлической сетки и уголковых жалюзи, на которые подано положительное напряжение и которые предназначены для защиты металлической сетки от воздействия УФ и ВУФ секции фотоокисления, секции фотоокисления и фотокатализа пространственно разделены, при этом секция фотокатализа содержит фотокаталитический фильтр и излучатели, а секция фотоокисления содержит излучатели, оси которых перпендикуляры к плоскости фотокаталитического фильтра секции фотокатализа, секция увлажнения размещена на выходе устройства и содержит генератор аэрозоля с блоком управления, электростатическую сетку и выходные уголковые жалюзи, причем оси излучателей секции фотокатализа перпендикулярны плоскости электростатической сетки секции увлажнения, а на выходные уголковые жалюзи подано положительное напряжение.

2. Устройство очистки воздушных потоков от химических загрязнителей по п.1, отличающееся тем, что на входе устройства перед секцией электростатической очистки установлен, по крайней мере, один вентилятор с возможностью обеспечения течения входящего воздуха в аэродинамическом режиме «полузатопленная струя».

3. Способ очистки воздушных потоков от химических загрязнителей, включающий стадии электростатической очистки, фотоокисления, фотокатализа и увлажнения, отличающийся тем, что стадии электростатической очистки, фотоокисления, фотокатализа и увлажнения проводят в отдельных секциях устройства для очистки воздушных потоков от химических загрязнителей, при этом стадию фотоокисления проводят с использованием источников излучения с максимумами излучения в диапазоне 1260Å -2200Å, стадию фотокатализа проводят с источниками излучения с максимумами излучения в диапазоне 2200Å -3420Å и с фотокаталитическими фильтрами, плоскость которых параллельна направлению потока очищаемого воздуха, стадию увлажнения проводят с использованием аэрозольного генератора электростатической панели и уголковых жалюзи, а на стадии электростатической очистки осуществляют очистку воздушного потока от пыли или аэрозоля в секции электростатической очистки, выполненной с возможностью исключения воздействия УФ и ВУФ излучения излучателей секций фотоокисления и фотокатализа.

4. Способ очистки воздушных потоков от химических загрязнителей по п.3, отличающийся тем, что в секциях стадий фотоокисления и фотокатализа используют эксилампы.

5. Способ очистки воздушных потоков от химических загрязнителей по п.3, отличающийся тем, что в секции стадии фотоокисления используют излучение резонансной линии ртути 1849Å, а в секции стадии фотокатализа - излучение резонансной линии ртути 2537Å.

6. Способ очистки воздушных потоков от химических загрязнителей по п.3, отличающийся тем, что в качестве фотокатализатора используют диоксид титана в кристаллической фазе анатас.

7. Способ очистки воздушных потоков от химических загрязнителей по п.3, отличающийся тем, что стадию увлажнения выполняют методом поглощения остаточных продуктов очистки воздуха водным аэрозолем.

Настоящее изобретение относится к катализатору окисления ртути (варианты) и способу его приготовления (варианты). Описан катализатор окисления ртути в отходящем газе до водорастворимого соединения ртути, предотвращающий улетучивание МоО3, который содержит: TiO3 в качестве носителя; V2O5 и МоО3 в качестве активных компонентов, нанесенных на носитель, и по меньшей мере один из элементов, выбранных из группы, состоящей из W, Cu, Со, Ni, Zn и их соединений, в качестве компонента, предотвращающего улетучивание МоО3, нанесенного на носитель.

Конструктивный элемент с каталитической поверхностью, способ его изготовления и применение этого конструктивного элемента // 2490063

Изобретение относится к конструктивному элементу. .

Устройство и способ усовершенствованного извлечения co2 из смешанного потока газа при использовании катализатора // 2486947

Изобретение относится к устройству и способу обработки дымового газа, основано на использовании растворителя и предназначено для извлечения СО2 из потока дымового газа.

Стойкий к старению катализатор окисления no до no2 в потоках выхлопных газов // 2481883

Система для очистки выхлопного газа дизельных двигателей // 2481146

Композитный фотокатализатор для очистки воды и воздуха // 2478413

Изобретение относится к составу композитного фотокаталитически активного материала, применяемого преимущественно для фотокаталитической и адсорбционной очистки газовых и водных сред, загрязненных органическими и неорганическими веществами, представляющими опасность для жизнедеятельности живых организмов и человека, в частности.

Способ приготовления катализатора для разложения закиси азота и процесс обезвреживания газовых выбросов, содержащих закись азота // 2477177

Изобретение относится к способу обезвреживания закиси азота, в том числе и низкоконцентрированных выбросов закиси азота, например, в отходящих газах производства азотной кислоты с использованием катализатора на основе железосодержащего цеолита.

Катализатор удаления nox из высокотемпературного дымового газа, способ его получения и способ удаления nox из высокотемпературного дымового газа // 2476258

Изобретение относится к катализатору и к способу удаления NOx из высокотемпературных дымовых газов, имеющих температуру 500°С или выше и содержащих оксид азота. .

Способ выделения диоксида углерода из дымовых газов и соответствующее устройство // 2473379

Изобретение относится к способу выделения диоксида углерода (CO2) из дымовых газов. .

Обработка хвостовых газов установки клауса с использованием оптимизированной последовательности катализаторов // 2471538

Изобретение относится к способу конверсии в H 2S серосодержащих соединений, присутствующих в газе, содержащем H2S и серосодержащие соединения. .

Катализатор сжигания водорода, способ его получения и способ сжигания водорода // 2494811

Изобретение относится к катализаторам сжигания водорода. Описан катализатор сжигания водорода, включающий каталитически активный металл, нанесенный на носитель катализатора, образованный неорганическим оксидом, при этом носитель включает органический силан по меньшей мере с одной алкильной группой из трех или менее атомов углерода, путем замещения присоединенной к концу каждой из определенной части или ко всем гидроксильным группам на поверхности носителя; и каталитически активный металл нанесен на носитель катализатора, включающий присоединенный к нему органический силан. Описан способ получения указанного выше катализатора и его использование в сжигании водорода, в частности, в реакторе каталитического окисления, размещенном в установке извлечения трития. Технический результат - увеличение активности катализатора. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 табл., 5 пр.

Способ удаления серо-, азот- и галогенсодержащих примесей, присутствующих в синтез-газе // 2497575

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ удаления серо-, азот- и галогенсодержащих примесей, присутствующих в синтез-газе, таких как H2S, COS, CS2, HCN, NH3, HF, HCl, HBr и HI, содержит: а) этап совместного гидролиза COS и HCN и улавливания галогенированных соединений с использованием катализатора на основе TiO2, содержащего от 10 вес.% до 100 вес.% TiO2 и от 1 вес.% до 30 вес.% по меньшей мере одного сульфата щелочноземельного металла, выбранного из кальция, бария, стронция и магния, b) этап промывки по меньшей мере одним растворителем, с) этап обессеривания на улавливающей массе или адсорбенте. Изобретение позволяет получить очищенный синтез-газ, который содержит менее 10 весовых частей на миллиард сернистых примесей, менее 10 весовых частей на миллиард азотсодержащих примесей и менее 10 весовых частей на миллиард галогенированных примесей. 21 з.п. ф-лы, 8 табл., 6 пр.

Фотокаталитический воздухоочиститель // 2497584

Изобретение относится к области воздухоочистки и вентиляции и может найти применение в быту, лечебных учреждениях, в производственных помещениях и т.д. Фотокаталитический воздухоочиститель включает корпус, который выполнен в виде закрученной в спираль постоянной по площади поперечного сечения трубки, образующей фотокаталитический блок, внутренняя поверхность которого покрыта слоем фотокатализатора, насос-вентилятор и пылевой фильтр с органическим или неорганическим адсорбентом. При этом на внутренней поверхности трубки корпуса, расположенной ближе к центру фотокаталитического блока, на всем его протяжении прикреплена светодиодная лента с ультрафиолетовыми светодиодами. Изобретение обеспечивает более интенсивное очищение воздуха, экономичный расход электроэнергии, надежность и долговечность работы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фильтр для улавливания твердых частиц с гидролизующим покрытием // 2506987

Группа изобретений относится к фильтру для улавливания твердых частиц с гидролизующим покрытием, который может быть использован, главным образом, в системах выпуска отработавших газов, образующихся при работе нестационарных двигателей внутреннего сгорания, например на автомобилях. Фильтр для улавливания твердых частиц имеет образованные пористыми стенками каналы, проходящие между его первым торцом и вторым торцом. На первом торце предусмотрены первые закупоривающие средства для перекрытия каналов, образующие своими передними поверхностями часть первого торца фильтра. Первый торец имеет гидролизующее покрытие вне каналов, причем гидролизирующим покрытием снабжены все образующие первый торец компоненты. Устройство для реализации метода селективного каталитического восстановления имеет, по меньшей мере, один выпускной трубопровод, по которому в направлении своего потока могут проходить отработавшие газы, сопло для подачи содержащего или образующего аммиак восстановителя и фильтр для улавливания твердых частиц. Автомобиль с двигателем внутреннего сгорания содержит систему выпуска отработавших газов, которая имеет, по меньшей мере, один фильтр для улавливания твердых частиц или, по меньшей мере, одно устройство для реализации метода селективного каталитического восстановления. Техническим результатом является обеспечение полноты реакции селективного каталитического восстановления, соответственно, полноты гидролиза восстановителя. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ получения серы // 2508247

Изобретение относится к области химии. Серу получают методом каталитического прямого окисления сероводорода кислородом в две или более стадии в условиях отвода тепла реакции из объема катализатора. Начальные стадии окисления проводят при 250-300°C и объемной скорости 12000-36000 сек-1, а конечную стадию окисления проводят при 250-280°C и объемной скорости 900-3600 сек-1. Сероводородсодержащий газ подают на первую стадию окисления, а кислородсодержащий газ подают на каждую стадию окисления, причем на конечную стадию окисления кислородсодержащий газ подают в стехиометрическом соотношении кислорода к сероводороду. Изобретение позволяет получать серу из высококонцентрированных газов, снизить энергозатраты. 1 ил., 3 пр.

Способ приготовления катализатора для полного окисления углеводородов, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ очистки воздуха от углеводородов с использованием полученного катализатора // 2515510

Изобретение относится к области катализа. Описан способ приготовления катализатора для полного окисления углеводородов путем нанесения платины или палладия на прокаленный сульфатированный цирконийоксидный носитель путем пропитки его водным раствором соединения платины или палладия с последующей прокаливанием на воздухе при температуре 300-500°C и восстановлением в токе водорода при температуре 300-500°C, в котором сульфатированный цирконийоксидный носитель дополнительно модифицируют ионами галлия путем их нанесения из водного раствора нитрата галлия. Описано применение катализатора, полученного описанным выше способом, для полного окисления углеводородов. Технический результат - получен высокоактивный катализатор очистки воздуха от примесей углеводородов, обеспечивающий конверсию углеводорода при температурах ниже 200-350°C. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 13 пр.

Способ и каталитическая система для восстановления оксидов азота до азота в отработанном газе и применение каталитической системы // 2516752

Изобретение может быть использовано в химической промышленности для восстановления оксидов азота до азота в отработанном газе. Отработанный газ в присутствии кислородсодержащего органического восстановителя пропускают через каталитическую систему, содержащую, по меньшей мере, два слоя катализатора. Первый слой катализатора содержит только оксид алюминия, а второй расположенный ниже слой катализатора содержит только индий или оксид индия на носителе - оксиде алюминия. Предложенная комбинация отдельных катализаторов в одной каталитической системе обеспечивает повышение степени конверсии оксидов азота (NOx) по сравнению с каждым из отдельных катализаторов и создает возможность расширения температурного интервала эффективного действия катализатора. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фольга из нержавеющей стали и носитель катализатора для устройства очистки выхлопного газа, использующий эту фольгу // 2518873

Изобретение относится к области металлургии, а именно к фольге из нержавеющей стали, используемой в носителе катализатора устройства очистки выхлопного газа автомобиля. Фольга выполнена из нержавеющей стали, содержащей, в мас.%: 0,05 или меньше С, 2,0 или меньше Si, 1,0 или меньше Мn, 0,003 или меньше S, 0,05 или меньше Р, 25,0 - 35,0 Сr, 0,05 - 0,30 Ni, 3,0 - 10,0 Аl, 0,10 или меньше N, 0,02 или меньше Ti, 0,02 или меньше Nb, 0,02 или меньше Та, 0,005 - 0,20 Zr, 0,02 или меньше Се, 0,03 - 0,20 РЗЭ (редкоземельного элемента), исключая Се, 0,5 - 6,0 в сумме по меньшей мере одного из Мо и W, Fe и случайные примеси остальное. Стальная фольга имеет высокую прочность при высоких температурах, превосходную стойкость к окислению при высоких температурах и превосходную стойкость к солевой коррозии. 2 н. и 5 з.п.ф-лы, 4 ил., 2 табл., 1 пр.

Способ очистки газа от сероводорода // 2520554

Изобретение может быть использовано в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности. Способ очистки газа от сероводорода включает предварительное смешивание очищаемого газа с балансовой частью газа сепарации. Полученную газовую смесь сепарируют при пониженной температуре, но не ниже температуры замерзания воды или образования газовых гидратов, с выделением водной суспензии серы. Затем очищают от сероводорода с получением очищенного газа и газа, содержащего сероводород. Смесь газа, содержащего сероводород, с частью газа сепарации и кислородсодержащим газом при мольном соотношении кислород:сероводород 0,35÷0,45 подают на окисление. Продукты окисления смешивают с частью водной суспензии серы и сепарируют смесь при температуре 125÷135°C с выделением жидкой серы и газа сепарации. Изобретение позволяет повысить степень очистки газа и снизить энергоемкость процесса. 1 ил., 1 пр.

Металлический слой с антидиффузионными структурами и металлический сотовый элемент с по меньшей мере одним таким металлическим слоем // 2523514

Изобретение относится к металлическим сотовым элементам, используемым в системах снижения токсичности отработавших газов. Сущность изобретения: металлический слой с антидиффузионными структурами из стойкой к высокотемпературной коррозии стали, который имеет продольное направление (Q), верхнюю сторону (2), нижнюю сторону (3) и толщину (d) в пределах от 0,015 до 0,1 мм, а также имеющий проходящие примерно в его продольном направлении (Q) прерывистые микропрофильные структуры (4, 5). Микропрофильные структуры (4, 5) имеют высоту (SH), длину (SL) и ширину (SB) и отстоят друг от друга на продольное расстояние (LA), которое соответствует расстоянию между одной и следующей, расположенной на одной линии в их продольном направлении микропрофильными структурами (4, 5) и определяемое протяженностью интервалов (6) между ними. Они отстоят друг от друга на боковое расстояние (SA), которое соответствует расстоянию между одной и следующей, соседней с ней сбоку микропрофильными структурами (4, 5). Микропрофильные структуры (4, 5) выполнены частью выступающими от верхней стороны (2) металлического слоя (1), а частью - выступающими от его нижней стороны (3). Микропрофильные структуры (4, 5) отстоят друг от друга, расположены и выполнены так, что любая проходящая перпендикулярно продольному направлению (Q) через металлический слой (1) теоретическая прямая (G) пересекает по меньшей мере две выступающие от его верхней стороны (2) и две выступающие от его нижней стороны (3) микропрофильные структуры (4, 5). Высота (SH) микропрофильных структур составляет от 0,02 до 0,1 мм, предпочтительно от 0,06 до 0,08 мм, длина (SL) микропрофильных структур составляет от 2 до 10 мм, предпочтительно от 4 до 6 мм, ширина (SB) микропрофильных структур составляет от 0,2 до 1 мм, предпочтительно примерно 0,5 мм, продольное расстояние (LA) между одной и следующей, расположенной примерно на одной линии в их продольном направлении микропрофильными структурами составляет более 2 мм, предпочтительно от 4 до 8 мм, боковое расстояние (SA) между одной и следующей, соседней с ней сбоку микропрофильными структурами (4, 5) составляет от 1 до 10 мм, предпочтительно от 2 до 6 мм. Техническим результатом изобретения является обеспечение выполнения паяных соединений без образования дополнительных протяженных диффузионных соединений. 2 н. и 5 з.п. ф-лы.