Электрические воздушные фильтры. Электрофильтры: принцип работы и основные достоинства

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. Ф.М. ДОСТОЕВСКОГО

КАФЕДРА ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Реферат по охране природы на тему «Электрофильтры»

Выполнил: студент группы хх‑601(эх)

Левин Д.К.

Проверил: профессор

Адеева Л.Н.

кафедра НХ

Омск – 2010

Введение

Промышленное производство и другие виды хозяйственной деятельности людей сопровождаются выделением в воздух помещений и в атмосферный воздух различных веществ, загрязняющих воздушную среду. В воздух поступают аэрозольные частицы (пыль, дым, туман), газы, пары, а также микроорганизмы и радиоактивные вещества.

На современном этапе для большинства промышленных предприятий очистка вентиляционных выбросов от вредных веществ является одним из основных мероприятий по защите воздушного бассейна. Благодаря очистке выбросов перед их поступлением в атмосферу предотвращается загрязнение атмосферного воздуха.

Очистка воздуха имеет важнейшее санитарно-гигиеническое, экологическое и экономическое значение.

Этап пылеочистки занимает промежуточное место в комплексе «охрана труда - охрана окружающей среды». В принципе пылеулавливание при правильной организации решает проблему обеспечения нормативов предельно допустимых концентраций (ПДК) в воздухе рабочей зоны. Однако все вредности через систему пылеулавливания при отсутствии системы пылеочистки выбрасываются в атмосферу, загрязняя ее. Поэтому этап пылеочистки следует считать неотъемлемой частью системы борьбы с пылью промышленного предприятия.

Очистка газов – выделение из газовой смеси при выбросе её в атмосферу различных примесей с целью сохранения нормальных санитарных условий в прилегающих к промышленным объектам районах, подготовки газов к использованию в качестве химического сырья или топлива, а самих примесей – как ценных продуктов. Газоочистку принято подразделять на очистку от взвешенных частиц – пыли, тумана, и от парообразных и газообразных примесей, нежелательных при использовании газов или при выбросе их в атмосферу .

Промышленные методы очистки газов можно свести к трём группам:

1) с помощью твёрдых поглотителей или катализаторов – «сухие методы» очистки;

2) с помощью жидких поглотителей (абсорбентов) – жидкостная очистка;

3) очистка без применения поглотителей и катализаторов.

К первой группе относятся методы, основанные на адсорбции, химического взаимодействии с твёрдыми поглотителями и на каталитическом превращении примесей в безвредные или легко удаляемые соединения. Сухие методы очистки обычно проводят с неподвижным слоем сорбента, поглотителя или катализатора, который периодически должен подвергаться регенерации или замене. В последнее время такие процессы осуществляются также в «кипящем» или движущемся слое, что позволяет непрерывно обновлять очищающие материалы. Жидкостные способы основаны на абсорбции извлекаемого компонента жидким сорбентом (растворителем). Третья группа методов очистки основана на конденсации примесей и на диффузионных процессах (термодиффузия, разделение через пористую перегородку).

Содержащиеся в промышленных газах частицы чрезвычайно разнообразны по своему составу, агрегатному состоянию, а также дисперсности. Очистка газов от взвешенных частиц (аэрозолей) достигается механическими и электрическими средствами. Механическую очистку газов производят: воздействием центробежной силы, фильтрацией сквозь пористые материалы, промывкой водой или же другой жидкостью; иногда для освобождения от крупных частиц используют их силу тяжести. Механическую очистку газов обычно проводят методами сухой газоочистки (аппарат циклон), фильтрации и мокрой газоочистки. Электрическая очистка газов применяется для улавливания высокодисперсных частиц пыли или туманов и обеспечивает, при известных условиях, высокий коэффициент очистки.

В своем докладе я опишу принципы электрической очистки газов, действия электрофильтров, их виды, возможности комбинированного использования для очистки газов, а так же достоинства и недостатки их применения.

1. Принцип действия электрофильтров

В электрофильтре очистка газов от твердых и жидких частиц происходит под действием электрических сил. Частицам сообщается электрический заряд, и они под действием электрического поля осаждаются из газового потока.

Общий вид электрофильтра приведен на рис. 1.

Рис. 1. Электрофильтр: 1 – осадительный электрод; 2 - коронирующий электрод; 3 – рама; 4 – высоковольтный изолятор; 5 – встряхивающее устройство; 6 – верхняя камера; 7 – сборник пыли.

Процесс обеспыливания в электрофильтре состоит из следующих стадий: пылевые частицы, проходя с потоком газа электрическое поле, получают заряд; заряженные частицы перемещаются к электродам с противоположным знаком; осаждаются на этих электродах; удаляется пыль, осевшая на электродах.

Зарядка частиц - первый основной шаг процесса электростатического осаждения. Большинство частиц, с которыми приходится иметь дело при промышленной газоочистке, сами по себе несут некоторый заряд, приобретенный в процессе их образования, однако эти заряды слишком малы, чтобы обеспечить эффективное осаждение. На практике зарядка частиц достигается пропусканием частиц через корону постоянного тока между электродами электрофильтра. Можно использовать и положительную и отрицательную корону, но для промышленной газоочистки предпочтительнее отрицательная корона из-за большей стабильности и возможности применения больших рабочих значений напряжения и тока, но при очистке воздуха используют только положительную корону, так как она дает меньше озона.

Основными элементами электрофильтра являются коронирующий и осадительный электроды. Первый электрод в простейшем виде представляет собой проволоку, натянутую в трубке или между пластинами, второй - представляет собой поверхность трубки или пластины, окружающей коронирующий электрод (рис. 2).

На коронирующие электроды подается постоянный ток высокого напряжения 30…60 кВ. Коронирующий электрод обычно имеет отрицательную полярность, осадительный электрод заземлен. Это объясняется тем, что корона при такой полярности более устойчива, подвижность отрицательных ионов выше, чем положительных. Последнее обстоятельство связано с ускорением зарядки пылевых частиц.

После распределительных устройств обрабатываемые газы попадают в проходы, образованные коронирующими и осадительными электродами, называемые межэлектродными промежутками. Сходящие с поверхности коронируюших электродов электроны разгоняются в электрическом поле высокой напряженности и приобретают энергию, достаточную для ионизации молекул газа. Сталкивающиеся с электронами молекулы газов ионизируются и начинают ускоренно двигаться в направлении электродов противоположного заряда, при соударении с которыми выбивают новые порции электронов. В результате между электродами появляется электрический ток, а при некоторой величине напряжения образуется коронный разряд, интенсифицирующий процесс ионизации газов. Взвешенные частицы, перемещаясь в зоне ионизации и сорбируя на своей поверхности ионы, приобретают в конечном итоге положительный или отрицательный заряд и начинают под влиянием электрических сил двигаться к электроду противоположного знака. Частицы сильно заряжаются на первых 100…200 мм пути и смещаются к заземленным осадительным электродам под воздействием интенсивного поля короны. Процесс в целом протекает очень быстро, на полное осаждение частиц требуется всего несколько секунд. По мере накопления частиц на электродах их стряхивают или смывают.

Рис. 2. Конструктивная схема электродов: а - электрофильтр с трубчатыми электродами; б - электрофильтр с пластинчатыми электродами; 1 - коронирующие электроды; 2 - осадительные электроды.

Коронный разряд характерен для неоднородных электрических полей. Для их создания в электрофильтрах применяют системы электродов типа точка (острие) - плоскость, линия (острая кромка, тонкая проволока) - плоскость или цилиндр. В поле короны электрофильтра реализуются два различных механизма зарядки частиц. Наиболее важна зарядка ионами, которые движутся к частицам под действием внешнего электрического поля. Вторичный процесс зарядки обусловлен диффузией ионов, скорость которой зависит от энергии теплового движения ионов, но не от электрического поля. Зарядка в поле преобладает для частиц диаметром более 0,5 мкм, а диффузионная - для частиц мельче 0,2 мкм; в промежуточном диапазоне (0,2…0,5 мкм) важны оба механизма.

2. Конструкции и виды электрофильтров

Аппараты для очистки газов этим методом называют электрофильтрами. Основными элементами электрофильтров являются: газоплотный корпус с размещенными в нем коронирующими электродами, к которым подводится выпрямленный ток высокого напряжения, и осадительными заземленными электродами, изоляторы электродов, устройства для равномерного распределения потока по сечению электрофильтра, бункера для сбора уловленных частиц, системы регенерации электродов и электропитания.

Конструктивно электрофильтры могут быть с корпусом прямоугольной или цилиндрической формы. Внутри корпусов смонтированы осадительные и коронирующие электроды, а также механизмы встряхивания электродов, изоляторные узлы, газораспределительные устройства.

Часть электрофильтра, в которой размещены электроды, называют активной зоной (реже - активным объемом). В зависимости от числа активных зон известны электрофильтры однозонные и двухзонные. В однозонных электрофильтрах коронирующие и осадительные электроды в пространственном отношении, конструктивно не разделены, В двухзонных электрофильтрах имеется четкое разделение. Для санитарной очистки запыленных выбросов используют однозонные конструкции с размещением коронирующих и осадительных электродов в одном рабочем объеме. Двухзонные электрофильтры с раздельными зонами для ионизации и осаждения взвешенных частиц применяют в основном при очистке приточного воздуха. Связано это с тем, что в ионизационной зоне происходит выделение озона, поступление которого не допускается в воздух, подаваемый в помещения.

Любое жилище имеет огромное количество «генераторов» бытовой пыли, среди которых сам человек, мягкая мебель, книги и мягкие игрушки занимают первое место. И чтобы человек не придумывал, все равно пыль производится и ни чего с этим не поделаешь.

В процессе «технической революции» и наполнения наших домов электрическими приборами стали замечать, что некоторые электроприборы имеют свойство притягивать пыль. Исследуя эту особенность, учеными и был разработан электростатический воздухоочиститель. Этот достаточно простой и эффективный прибор стал очень популярен во всем мире и о нем пойдет речь в этой публикации.

Принцип действия и конструкция очистителя

Принцип работы электростатического очистителя воздуха достаточно прост: на электроде создается коронирующий заряд, который производит ионы с определенным зарядом. Заряженные ионы начинают двигаться в сторону противоположно заряженного электрода захватывая по пути молекулы воздуха, пыль, бактерии и пр. После чего все ионы и загрязнения, получившие заряд оседают на электроде, а очищенный воздух поступает обратно в комнату.

Конструктивно, такие очистители состоят из:

В некоторых моделях электростатических воздухоочистителей установлен вентилятор для повышения производительности и для прокачки воздушной смеси через дополнительные ступени фильтрации, если таковые предусмотрены.

Достоинства и недостатки

Основным достоинством таких воздухоочистителей является эффективность очистки воздушных масс от загрязнений, размером менее 1 мкр., при минимальном расходе электроэнергии. Мощность бытовых электростатических очистителей воздуха редко когда превышает 25-45 Вт. Кроме этого, еще одним немаловажным фактором в поддержку использования таких очистителей, можно считать тот факт, что электростатический фильтр не нуждается в замене: время от времени его необходимо снимать и промывать в теплой воде. Воздухоочиститель без сменных фильтров значительно снижает затраты на его эксплуатацию. Если модель очистителя не оснащена вентилятором, то в ней нет движущихся частей, а это значит, что она полностью бесшумна. Это еще один большой плюс электростатическим очистителям.

Теперь немного о недостатках. Почему немного – потому что их действительно всего один, но достаточно серьезный. В процессе работы, такой аппарат производит не только ионы с определенным знаком заряда, а и озон, который является сильнейшим окислителем.

Этот газ в малой концентрации обладает потрясающими обеззараживающими свойствами. Неконтролируемое превращение кислорода в озон может привести к достаточно серьезным последствиям. Наиболее пагубное влияние озон оказывает на:

• Органы дыхания человека.
• Свойства холестерина, придавая ему нерастворимые формы.
• На систему размножения человека, убивая мужские половые клетки и препятствуя их образованию.

В нашей стране озон отнесет к вредным веществам с высшим классом опасности. ПДК содержания озона в воздухе для населенных пунктов составляет 0,03 мг/м 3 .

Правила выбора электростатического воздухоочистителя

В связи со сравнительной дороговизной этого прибора, многие наши соотечественники задают вопрос о том, как его сделать своими руками. Электростатический очиститель воздуха своими руками, конечно изготовить можно и в этом нет ничего сложного: если немного покопаться, в сети можно найти массу схем, инструкций и даже книг. (Одна из них называется «Домашний практик», выпуск 7)

Несмотря на высокое напряжение, можно избежать поражения электрическим токомни, выполняя элементарные требования по технике безопасности. Но, контролировать производство озона в домашних условиях очень сложно или даже практически невозможно. Ввиду высочайшей токсичности озона, мы не рекомендуем собирать электростатический воздухоочиститель своими силами.

Если производитель нее указывает данных по выделению озона, то на такой очиститель не стоит обращать внимание, каким бы привлекательным по стоимости оно ни было.

Методов очистки воздуха довольно много, но не все они приносят желаемый результат. Ответить на вопрос: «Как сделать воздух в помещении чистым?» – можно, только имея четкое представление о природе загрязнения и его концентрации.

Загрязнители воздуха делятся на газообразные, аэрозольные и микробиологические. Все они либо сами являются источниками запахов, либо способны переносить (распространять) как запахи, так и токсичные вещества. Например: запах табачного дыма – аэрозольное загрязнение, запах пепельницы с потухшими окурками – газовое загрязнение, а запах плесени – биоаэрозоль с адсорбированными молекулами запаха. Чтобы очистить воздух от всех классов загрязнителей, в современных воздухоочистителях, как правило, применяются несколько типов фильтров.

Виды фильтров

Удаляют из воздуха механические частицы – пыль, сажу, пыльцу растений, шерсть животных. Пылевые фильтры подразделяются по эффективности улавливания частиц и размеру задерживаемой пыли. В основном, эти фильтры используются в воздухоочистителях как первая или предварительная ступень очистки.	Электростатический фильтр используется для очистки воздуха от самой мелкой пыли, аэрозолей, дыма, сажи, копоти и любых механических частиц. Оптимальное решение для удаления из воздуха аэрозолей – класс фильтрации электростатическими фильтрами твердых, жидких и биологических аэрозолей может варьироваться от Н10 до Н14.	Основным предназначением угольных фильтров является поглощение (адсорбция) неприятных запахов – ароматических углеводородов и других соединений органической и элементорганической природы с массой более 40 а.е.
Основная задача фотокаталитического фильтра – очистка воздуха от любых газофазных загрязнителей: неприятных запахов, токсичных газов, аллергенов, а также инактивация вирусов, бактерий и спор плесени. Загрязнители адсорбируются на поверхности фотокатализатора и под действием ультрафиолетового излучения диапазона А разлагаются до безвредных составляющих воздуха – углекислого газа, воды и атмосферного азота.	Озонирование - окисление органических и биологических загрязнителей при их взаимодействии с озоном. Однако при высоких концентрациях озон является канцерогеном и крайне ядовитым веществом. Относится к группе чрезвычайно опасных веществ. Во многих странах использование озонатора в жилых и административных помещениях в присутствии людей запрещено законом.	Ультрафиолетовое (УФ) бактерицидное излучение, являющееся частью спектра электромагнитных волн оптического диапазона, применяется в качестве профилактического санитарно-противоэпидемического средства, направленного на подавление жизнедеятельности микроорганизмов на поверхностях и в воздушной среде помещений.

Постараемся понять, как очистить воздух от пыли, какие есть разновидности пылевых фильтров и чем они отличаются?

Пылевые фильтры представляют собой специальную ткань из различных волокон, способных задерживать частицы размером от 0,1 мкм и больше (для сравнения, толщина волоса – 100 мкм). Принцип их работы достаточно прост: воздух вентилятором прогоняется через фильтр, частицы пыли застревают в нем, и воздух становится чистым.

Технология использования пылевых фильтров в промышленных и бытовых очистителях широко распространена во всем мире. На Западе она носит название HEPA, т. е. High Efficiency Particulate Air, что в дословном переводе означает – высокоэффективный уловитель частиц. В России такие фильтры назывались «ткань Петрянова».

Откроем секрет: любой пылевой фильтр можно назвать HEPA, но не все они очищают воздух одинаково эффективно. Поэтому в Европе был принят стандарт EN 1822, регламентирующий класс HEPA-фильтра в зависимости от его эффективности при задержке частиц с максимальной проникающей способностью (англ. MPPS – Most Penetrating Particle Size). Для НЕРА-фильтров MPPS начинается от 0,3 мкм и выше.

Согласно международным стандартам существует 17 классов фильтрации от G1 до U17. Чем выше класс, тем лучше качество фильтрации воздуха. Из приводимых ниже данных видно, какой класс HEPA-фильтра соответствует определенной эффективности по норме EN 1822:

Классификация НЕРА-фильтров по классам чистоты

В России требования к качеству очистки воздуха устанавливаются ГОСТом Р51215-99 «Фильтры очистки воздуха. Классификация. Маркировка». Этот ГОСТ, разработанный в 1999 году Ассоциацией инженеров по контролю микрозагрязнений (АСИНКОМ), в точности повторяет европейский стандарт EN 1822. Он регламентирует классификацию всех пылевых фильтров, начиная от фильтров грубой очистки и заканчивая фильтрами сверхвысокой эффективности.

Эффективность фильтрации частиц высокоэффективными НЕРА-фильтрами

Класс фильтра	Интегральное значение		Локальное значение
	эффективности, %	коэффициента проскока, %	эффективности, %	коэффициента проскока, %

Бытовые воздухоочистители Аэролайф

В бытовых воздухоочистителях Аэролайф используются НЕРА-фильтры класса фильтрации Н10. В структуру волокна фильтра включены частицы кахетина, антибактериального вещества, которое уничтожает микроорганизмы, оседающие на фильтре. Эффективность фильтров приведена в техническом описании каждой модели воздухоочистителя.

В профессиональных системах очистки воздуха Аэролайф используются фильтры стандарта НЕРА от F5 до H14. Разработанная нами технология, включающая в себя НЕРА-фильтр и блок электростатического осаждения, позволяет изготавливать фильтры высочайшего класса очистки (до U16) при минимальном сопротивлении воздушному потоку.

ГОСТ Р 51251-99 Фильтры очистки воздуха. Классификация. Маркировка.

• + Низкая стоимость.
• + Простота монтажа и эксплуатации.
• - Пылевые фильтры способны удалять из воздуха только механические загрязнители. Газообразные вещества пролетают через НЕРА-фильтр.
• - Загрязнители накапливаются на фильтрующих элементах, и при несвоевременной замене сам фильтр становится источником загрязнения в обслуживаемом помещении.
• - Отсутствие инактивации микроорганизмов на фильтре. При замене фильтрующий элемент опасен для окружающих, т. к. на нем могут размножаться болезнетворные микроорганизмы. НЕРА-фильтры требуют специальной утилизации.
• - Создают высокое сопротивление воздушному потоку при высоких классах фильтрации.
• - НЕРА-фильтры имеют малую емкость по улавливаемым загрязнителям и, соответственно, требуют частой замены.

Электростатический фильтр – устройство, предназначенное для очистки воздуха от самой мелкой пыли, аэрозолей, дыма, частиц сажи, копоти, т. е. любых механических и аэрозольных частиц. Оптимальное решение для удаления из воздуха твердых, жидких и биологических аэрозолей.

Принцип работы электростатического фильтра

Процесс улавливания механических частиц в электростатическом фильтре разделен на несколько стадий:

• - зарядка взвешенных частиц электрическим полем;
• - движение заряженных частиц к электродам;
• - осаждение заряженных частиц на блоке осаждения.

Принцип действия электростатических фильтров основан на притяжении электрических зарядов разной полярности. Загрязненный воздух проходит через блок зарядки аэрозолей, в котором частицы приобретают электрический заряд. Значение этого заряда зависит от конструкции коронатора и размера частицы и может составлять от 10 до 500 зарядов-электрона. Заряженные частицы, находящиеся в воздушном потоке, в результате адсорбции на их поверхности ионов и под влиянием сил электростатического поля движутся с потоком воздуха и оседают на токопроводящих пластинах противоположной полярности.

В процессе работы любого электростатического фильтра всегда образуется озон. Именно озон является источником запаха от электростатических фильтров, который принято называть «воздух, как после грозы». Необходимо отметить, что озон – сильнейший окислитель и даже в небольших количествах является ядом и канцерогеном. В коронаторах, работающих при электростатическом напряжении больше 15 кВ, происходит разрушение прочных молекул N 2 и образуются окислы азота (NO Х).

Профессиональные воздухоочистители Аэролайф

В системах очистки воздуха Аэролайф используются электростатические фильтры, совмещенные с барьерным НЕРА-фильтром. Такая комбинация не дает возможности для вторичного уноса частиц пыли, т. е. все частицы остаются в пылевом фильтре, при этом загрязнители оседают по всему объему фильтрующего элемента, а любые типы микроорганизмов инактивируются.

Преимущества и недостатки технологии:

• + С высокой эффективностью удаляет из воздуха твердые и жидкие аэрозоли. Минимальный размер улавливаемых частиц 0,01 мкм.
• + Не требует затрат на сменные элементы и расходные материалы.
• + Длительный срок эксплуатации при минимальных начальных капиталовложениях.
• - Газообразные химические загрязнители не улавливаются электростатическим фильтром.
• - Загрязнители накапливаются на осадительных пластинах, которые, в свою очередь, требуют сервисного обслуживания.
• - На эффективность фильтрации сильно влияют параметры улавливаемых частиц (слипаемость, химический состав, сыпучесть), а также содержание воды в капельной фазе в обрабатываемом воздушном потоке.
• - процессе работы электростатического фильтра в воздух попадают озон и окислы азота – крайне ядовитые вещества.

Основным предназначением угольных фильтров является поглощение (адсорбция) неприятных запахов – ароматических углеводородов и других соединений органической и элементорганической природы с массой более 40 а.е. На самом деле, для удаления ароматических углеводородов эти фильтры практически незаменимы, а вот легкие соединения, такие как оксид углерода или окислы азота, ими не адсорбируются.

Принцип действия фильтров лежит в самой природе активированного угля. С точки зрения химии, уголь – это одна из форм углерода с несовершенной структурой, практически не содержащая примесей. Угольные «несовершенства» – поры, размер которых колеблется от видимых трещин и щелей до различных брешей и пустот на молекулярном уровне. Именно высокий уровень пористости делает активированный уголь «активированным».

В порах угля действует межмолекулярное притяжение – сила, которая по своей природе схожа с силой гравитации, с той лишь разницей, что действует она на молекулярном, а не на астрономическом уровне. Благодаря этому притяжению активированный уголь прекрасно поглощает и удерживает вредные вещества.

В системах очистки воздуха Аэролайф используется модифицированная угольно/целитная смесь адсорбентов. При работе такого фильтра совместно с фотокаталитическим блоком смесь адсорбентов работает как катализатор. Это стало возможным благодаря модификации поверхности угля активными центрами природного фермента каталазы (фермент, катализирующий реакцию разложения перекиси водорода на воду и молекулярный кислород). В итоге загрязнения не
накапливаются на фильтре, а постепенно разлагаются до углекислого газа и воды.

При залповых выбросах загрязнителя (открытых окнах, например) угольно-адсорбционный блок за один проход воздуха с высокой эффективностью задерживает все вредные газообразные вещества, которые впоследствии уничтожаются либо на угольно-адсорбционном катализаторе, либо в фотокаталитическом блоке.

Преимущества и недостатки технологии:

• + Хорошо улавливают (адсорбируют) летучие газообразные примеси воздуха с атомарной массой более 40 а.е.
• + Высокая эффективность при удалении из воздуха запахов – ароматических углеводородов и летучих ароматических соединений.
• - Ограниченная емкость фильтра (адсорбента).
• - Высокая стоимость сменных элементов.
• - Селективность при очистке воздуха. Например, угарный газ, оксилы азота и др. легкие соединения адсорбционные фильтры не задерживают.
• - Высокое динамическое сопротивление при небольших потоках воздуха.
• - При несвоевременной замене угольный фильтр становится источником микробиологических и химических загрязнителей.
• - Регенерация угольных фильтров либо невозможна, либо очень трудоемка.
• - Отсутствие инактивации микроорганизмов.

Следуя научному определению, фотокатализ – это изменение скорости или возбуждение химических реакций под действием света в присутствии веществ (фотокатализаторов), которые в результате поглощения ими квантов света способны вызывать химические превращения участников реакции, вступая с последними в промежуточные химические взаимодействия и регенерируя свой химический состав после каждого цикла таких взаимодействий.

Если постараться рассказать просто о сложном физико-химическом процессе, то сущность метода состоит в окислении веществ на поверхности катализатора под действием мягкого ультрафиолетового излучения диапазона А (с длиной волны более 300 нм). Реакция протекает при комнатной температуре, при этом токсичные примеси не накапливаются на фильтре, а разрушаются до безвредных компонентов воздуха: двуокиси углерода, воды и азота.

Вредные органические и неорганические загрязнители, бактерии, вирусы, споры плесени адсорбируются на поверхности фотокатализатора и под действием мягкого ультрафиолета окисляются до углекислого газа, воды и атмосферного азота. Фактически фотокатализ дает уникальную возможность глубоко окислять органические и неорганические соединения в мягких условиях.

Подробно о фотокатализе читайте в статье

Профессиональные и бытовые очистители воздуха Аэролайф

Во всех воздухоочистителях Аэролайф в качестве фотокатализатора используется 100 % диоксид титана, допированный платиной и палладием. Все используемые источники УФ-излучения работают в безозоновой области ультрафиолета – А (320-400 нм).

Преимущества и недостатки технологии:

• + Эффективно удаляют из воздуха все органические, элементорганические и неорганические загрязнители и все виды вирусов, бактерий, спор плесени и грибов.
• + В процессе очистки загрязнители не накапливаются на фильтре, а полностью разлагаются до безвредных компонентов воздуха.
• + Практически неограниченный ресурс работы фильтра и, соответственно, нулевые эксплуатационные расходы.
• + Полная инактивация и уничтожение микробиологических загрязнителей.
• + Неселективное уничтожение химических загрязнителей, вирусов и бактерий.
• + Низкое динамическое сопротивление при любых расходах воздуха.
• - Невысокая скорость очистки.
• - При залповых выбросах может происходить проскок загрязнителей.
• - Фильтры не предназначены для удаления механических частиц из воздуха.

Озонатор – это прибор для насыщения воздуха озоном. Озонаторы для дома и офиса есть в ассортименте практически любого магазина бытовой техники. При этом продавцы-консультанты могут активно убеждать в благотворном действии этого «волшебного» газа на здоровье всей семьи: дескать, он и воздух очищает, и бактерии убивает, и дышать становится легче. Но давайте разберемся, ведь в практике случались и смертельные исходы.

Озон является сильным антисептиком, с его помощью часто обеззараживают воду и воздух. В природе в больших количествах озон высвобождается при грозе, после чего в воздухе возникает приятный свежий запах. Именно эти факты приводят людей к выводу, что озон, безусловно, полезен, и чем его больше вокруг нас – тем лучше. Это ошибка. Необходимо понимать, что степень благоприятного влияния озона находится в очень узком диапазоне от 0,1 до 1 ppb (молекул озона на миллиард).

В концентрациях выше 1 ppb озон чрезвычайно ядовит. При высоких концентрациях его не может переносить ни один живой организм. Токсичность озона обусловлена его высокими окисляющими свойствами, вследствие которых возникают свободные радикалы кислорода. Поражение легких, снижение иммунитета и другие симптомы, вызываемые озоном в организме человека и животных, явились причиной того, что этот газ был отнесен к классу ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ – максимальному по шкале опасности.

Всем известный городской смог отчасти состоит из озона. Во многом именно из-за этого газа у человека возникают проблемы с дыханием, боль в глазах. При длительном воздействии озона обостряются хронические заболевания и развиваются новые:
новые виды аллергии, которых человек не замечал за собой ранее;
утяжеление и учащенность дыхания;
появление начальных, а затем тяжелых форм бронхита и астмы;
неправильное развитие легких у детей;
снижение иммунитета к различным видам заболеваний;
общее ухудшение состояния легких, отеки, поражение тканей.

Для озона не существует отдельного порога, при котором он бездействует. Его высокая канцерогенность приводит к тому, что он действует отравляюще не только на людей и животных, но даже на растения: его концентрация в воздухе неоднократно уничтожала целые леса и поля с урожаем.

Для того чтобы обезопасить себя от риска отравления, вы можете провести анализ воздуха в квартире и определить, превышает ли норму концентрация озона.

Преимущества и недостатки технологии:

• + Быстро дезинфицирует воздух, уничтожая микроорганизмы.
• + При высоких концентрациях способен окислять и разрушать химические загрязнители.
• - Озон при концентрациях выше 1 ppb является канцерогеном (способен вызывать рак) и очень ядовитым веществом. Относится к группе черезвычайно опасных веществ.
• - В большинстве случаев при озонировании химические вещества не уничтожаются, а их запах маскируется озоном.
• - При озонировании механические частицы не удаляются из воздуха.
• - Селективность в уничтожении микроорганизмов, споры плесени не убиваются озоном.
• - Даже при небольшой концентрации озон способен вызывать у человека различные заболевания.

Бактерицидный облучатель – устройство, предназначенное для обеззараживания воздуха и поверхностей в помещении. Его работа основана на ультрафиолетовом (УФ) излучении, которое является частью спектра электромагнитных волн оптического диапазона и подавляет жизнедеятельность микроорганизмов. Проще говоря, УФ-С излучение убивает (инактивирует) вирусы, бактерии, плесень, грибки, при этом оставляя в воздухе помещения мертвые клетки.

Бактерицидные облучатели бывают открытые и закрытые. Основное отличие этих двух типов заключается в принципе их работы. Благодаря прямым УФ-лучам, открытый тип позволяет обеззараживать как воздух, так и все поверхности в помещении. При этом люди, животные и растения не должны находиться в комнате во время работы прибора. Помимо того, что жесткий ультрафиолет сам по себе крайне вреден для человека, во время его воздействия образуется озон – вещество, которое при высоких концентрациях является чрезвычайно опасным.

Устройство закрытого типа называется бактерицидным рециркулятором. Он обеззараживает воздух, который прогоняется вентиляторами через корпус прибора, где «спрятаны» УФ-лампы. И если непрозрачный корпус защищает людей от УФ-излучения, то от воздействия озона он уберечь не может.

Несмотря на то что в последнее время бактерицидные облучатели стали популярны в быту (их устанавливают в квартирах, домах, офисах и т. д.), самое широкое применение они нашли в медицине. Конечно, в каждом процедурном кабинете, в каждой перевязочной и операционной стоят подобные лампы. Однако стоит отметить, что производительность бактерицидных облучателей сегодня не слишком высока, да и убивают они далеко не все микробы, которые могут возникать в лечебно-профилактическом учреждении. Особое место среди таких микробов занимает синегнойная палочка, которая очень опасна для каждого пациента.

Преимущества и недостатки технологии:

• + Инактивация и уничтожение микробиологических загрязнителей.
• + Недорогое обслуживание.
• - Селективность в уничтожении микроорганизмов.
• - Открытое УФ-излучение опасно для человека.
• - Выделение озона – газа, который относится к группе чрезвычайно опасных веществ.
• - Высокие энергозатраты.
• - Невозможность использования в присутствии человека.
• - Сравнительно низкая производительность.

Электростатический фильтр своими руками. Вряд ли кто-то удивиться, если сказать человеку, что воздух в городах и на некотором расстоянии от них является грязным и вредным для человека. Хотя существуют установленные нормы загрязнения воздуха, совокупность существующих производств нередко превышают эти нормы, а в особых случаях управляющие предприятиями заведомо не соблюдают законодательные акты. К этому их могут принудить сотрудники санэпидемстанции.

Но даже без этого концентрация вредных веществ в воздухе может быть катастрофически большой. Чтобы как-то снизить воздействие вредных веществ, создаются специальные очистительные устройства. Одним из таких устройств является плазменный ионизатор или по-другому - статическ ий фильтр, который защищает от пыли и мелких частиц вплоть до 0.01мкм. Его применяют в промышленности, как признанные самыми эффективными.

Каким принципом действия обладает электрический статическ ий фильтр

Принцип действия основан на ионизировании частиц пыли при помощи магнитного поля и притягивании, этих частиц, к специальным пластинам. Этому методу уже более 100 лет, хотя, конечно же, мощность данных установок с тех пор многократно возросла. Со временем электрический статическ ий фильтр скапливает большое количество пыли, в результате чего необходимо поменять или отчистить фильтр. В бытовых установках это необходимо делать вручную, а в промышленных вариантах применяются специальные автоматические установки.

Область применения данных фильтров широка, как никогда начиная от мелкобытовых устройств и заканчивая огромными заводами и другими промышленными предприятиями. Например, широко применяется электрический статическ ий фильтр на ТЭЦ где необходимо сжигать уголь или на химических предприятиях, где побочным продуктом производства могут оказаться вредные газы. На ТЭЦ из-за сжигания угля, всегда присутствует повышенное содержание золы.

В целом если смотреть шире, то практически на всех предприятиях, работающих по принципу сжигания каких-либо материалов (мусоросжигающие или мазутосжигающие) устанавливают электростатическ ие фильтры. Дело в том, что во время горения в атмосферу выделяется огромное количество вредных веществ. Чтобы атмосфера не загрязнялась необходимо проводить фильтрацию. В химическом производстве фильтры используются несколько иначе.

Конечно, они продолжают выполнять охранительную функцию, но также они улавливают полезные в производстве вещества для возврата их в цепь производства.

Достоинства и недостатки плазменного ионизатора.

Хотя может показаться, что очистка до 65% воздуха является плохим показателем среди всех остальных форм очистки, он является очень высоким при относительной дешевизне. Огромным достоинством является легкое обслуживание, что положительно влияет на снижение расходов. Следующим положительным качеством является возможность очистки очень маленьких частиц, в связи с чем, область и назначение применения весьма широки.

Главный же недостаток установки: при работе он генерирует озон. Хотя это неопасно в малых количествах в случае превышения норм необходимо его заменить. Вторым недостатком можно назвать неполную очистку, в связи, с чем необходимо подходить к очистительным мероприятия ответственно и создавать многоступенчатые системы.

На данный момент - это один из наиболее перспективных методов очистки и постоянно ведется работа над улучшением характеристик плазменных ионизаторов.

Возможность дышать чистым воздухом - это наша физиологическая потребность, залог здоровья и долголетия. Однако, мощные современные производственные предприятия загрязняют окружающую нас среду и атмосферу промышленными выбросами, опасными для человека.

Обеспечение чистоты воздушной среды при выполнении технологических процессов на предприятиях и удаление вредных примесей из нее в быту - вот те задачи, которые выполняют электростатические фильтры.

Первая такая конструкция зарегистрирована патентом США №895729 в 1907 году. Ее автор - Фредерик Коттрелл занимался исследованиями методов отделения взвешенных частиц из газообразных сред.

Для этого он использовал действие основных законов электростатического поля, пропуская газообразные смеси с твердыми мелкодисперсными примесями через электроды с положительным и отрицательным потенциалами. Противоположно заряженные ионы с частицами пыли притягивались к электродам, оседая на них, а одноименные - отталкивались.

Эта разработка послужила прототипом для создания современных электростатических фильтров .

На пластинчатые листовые электроды (принято называть термином «осадительные»), собранные в отдельные секции, и размещенные между ними металлические нити-сетки прикладываются потенциалы противоположных знаков от источника постоянного тока.

Величина напряжения между сеткой и пластинами в бытовых приборах составляет несколько киловольт. У фильтров, работающих на промышленных объектах, оно может быть увеличено на порядок.

Через эти электроды вентиляторами по специальным воздуховодам пропускается поток воздуха или газов, содержащий механические примеси и бактерии.

Под действием высокого напряжения формируется сильное электрическое поле и поверхностный коронный разряд, стекающий с нитей (коронирующих электродов). Он приводит к ионизации прилегающего к электродам воздуха с выделением анионов (+) и катионов (-), создается ионный ток.

Ионы с отрицательным зарядом под действием электростатического поля движутся к осадительным электродам, попутно заряжая встречные примеси. На эти заряды действуют электростатические силы, создающие скопление пыли на осадительных электродах. Таким способом происходит очищение прогоняемого сквозь фильтр воздуха.

При работе фильтра слой пыли на его электродах постоянно увеличивается. Его периодически необходимо удалять. У бытовых конструкций эта операция выполняется вручную. На мощных производственных установках осадительные и коронирующие электроды механически встряхивают для направления загрязнений в специальный бункер, откуда их забирают на утилизацию.

Особенности конструкций промышленного электростатического фильтра

Детали его корпуса могут быть выполнены бетонными блоками или металлическими конструкциями.

На входе загрязненного и выходе очищенного воздуха устанавливаются газораспределительные экраны, которые оптимально направляют воздушные массы между электродами.

Сбор пыли происходит в бункерах, которые обычно создают с плоским днищем и оборудуют скребковым конвейером. Пылесборники изготавливают в форме:

лотков;

перевернутой пирамиды;

усеченного конуса.

Механизмы встряхивания электродов работают по принципу падающего молотка. Они могут располагаться снизу или сверху пластин. Работа этих устройств значительно ускоряет очистку электродов. Лучших результатов достигают конструкции, в которых каждый молоток воздействует на свой электрод.

Для создания высоковольтного коронирующего разряда применяются стандартные трансформаторы с выпрямителями, работающие от сети промышленной частоты или специальные высокочастотные устройства в несколько десятков килогерц. Их работой занимаются микропроцессорные системы управления.

Среди различных типов коронирующих электродов лучше всего работают спирали из нержавеющих сталей, создающие оптимальное натяжение нитей. Они меньше загрязняются, чем все остальные модели.

Конструкции осадительных электродов в виде пластин специального профиля объединяют в секции, создают для равномерного распределения поверхностных зарядов.

Промышленные фильтры для улавливания высокотоксичных аэрозолей

Пример одной из схем работы подобных устройств показан на картинке.

У этих конструкций используется двухкаскадная зона очистки воздуха, загрязненного твердыми примесями или парами аэрозолей. Самые крупные частицы оседают на предварительном фильтре.

В результате происходит коронирующий разряд и зарядка частиц примесей. Продуваемая воздушная смесь проходит через осадитель, в котором вредные вещества концентрируются на заземленных пластинах.

Расположенный после осадителя постфильтр улавливает остатки неосевших частиц. Химкассета дополнительно очищает воздух от оставшихся примесей углекислых и прочих газов.

Осажденные на пластинах аэрозоли просто стекают вниз поддона под действием сил гравитации.

Области применения промышленных электростатических фильтров

Очистка загрязненных воздушных сред используется на:

электростанциях с котлами, сжигающими уголь;

объектах мазутосжигающих производств;

мусоросжигающих заводах;

промышленных котлах химического восстановления;

производственных печах отжига известняка;

технологических котлах сжигания биомассы;

предприятиях черной металлургии;

производстве цветных металлов;

объектах цементной промышленности;

предприятиях переработки сельскохозяйственной продукции и других отраслях.

Возможности очистки загрязненных сред

Диапазоны работы мощных промышленных электростатических фильтров с различными вредными веществами показаны на диаграмме.

Особенности конструкций фильтров в бытовых устройствах

Очистка воздуха в жилых помещениях осуществляется:

кондиционерами;

ионизаторами.

Принцип работы кондиционера демонстрирует картинка.

Загрязненный воздух прогоняется вентиляторами через электроды с приложенным к ним напряжением порядка 5 киловольт. Находящиеся в воздушном потоке микробы, клещи, вирусы, бактерии погибают, а частицы примесей, заряжаясь, пролетают на электроды улавливания пыли и оседают на них.

При этом происходит ионизация воздуха и выделение озона. Поскольку он относится к разряду сильнейших природных окислителей, то все живые организмы внутри кондиционера уничтожаются.

Превышение нормативной концентрации озона в воздухе недопустимо по санитарно-гигиеническим нормам. За этим показателем тщательно следят надзорные органы производителей кондиционеров.

Особенности бытового ионизатора

Прототипом современных ионизаторов послужила разработка советского ученого Чижевского Александра Леонидовича, которую он создал для восстановления здоровья людей, изнуренных в заключении тяжелейшими каторжными работами и плохими условиями содержания.

За счет приложения высоковольтного напряжения к электродам источника, подвешенного к потолку вместо люстры освещения, в воздухе происходит ионизация с выделением полезных для здоровья катионов. Их называли «аэроионами» или «витаминами из воздуха».

Катионы придавали жизненную энергию ослабшему организму, а выделяющийся озон убивал болезнетворных микробов и бактерии.

Современные ионизаторы лишены многих недостатков, которые были в первых конструкциях. В частности, сейчас строго лимитируется концентрация озона, применяются меры к снижению действия высоковольтного электромагнитного поля, используются биполярные устройства ионизации.

Однако, стоит заметить, что многие люди до сих пор путают назначение ионизаторов и озонаторов (производство озона в максимальном количестве), применяя последние не по назначению, чем сильно вредят своему здоровью.

Ионизаторы по принципу своей работы не выполняют все функции кондиционеров и не очищают воздух от пыли.