Устройство для обеззараживания и очистки сред (варианты)

Изобретение относится к области изготовления устройств, применяемых для обеззараживания и очистки сред от органических и неорганических примесей с помощью ультрафиолетового (УФ) излучения. Устройство состоит из корпуса со входом и выходом для потока обрабатываемой среды, внутри которого поперек потока установлены один или несколько источников УФ излучения и элементы, с нанесенными на них фотокаталитическим покрытием. Поверхности элементов с фотокаталитическим покрытием ориентированы по отношению к направлению входящего потока под углом от 0 до 45°. Элементы могут изготавливаться материала, прозрачного для УФ излучения в форме плоских или профилированных пластин, которые размещаются на расстоянии 0,2-10 см друг от друга, или в виде сотовой конструкции с размером ячейки 0,2-5 см. В элементах предусмотрены отверстия, предназначенные для установки в них источников излучения. Вариантом изобретения является устройство, в котором источники излучения расположены вдоль направления потока обрабатываемой среды.

Изобретение относится к области изготовления устройств, применяемых для обеззараживания и очистки сред (преимущественно воздуха), от органических и неорганических примесей с помощью ультрафиолетового (УФ) излучения.

Для обеззараживания и очистки воздуха и воды в различных областях техники часто используется процесс фотокатализа. Фотокаталитические покрытия определенного состава, главным образом на основе двуокиси титана ТiO ₂, активируются ультрафиолетовым (УФ) излучением с длинами волн от 180 до 380 нм. Образующиеся при фотокатализе гидроксильные и кислородные активные радикалы, разрушают микроорганизмы, а также органические и неорганические примеси, содержащиеся в обрабатываемой среде.

Известна установка для очистки воды, включающая корпус со входным и выходным патрубками, внутри которого расположена УФ лампа в защитном чехле из кварцевого стекла. Вокруг лампы закреплена плоская спираль, покрытая фотокаталитическим покрытием на основе ТiO₂, которая вместе со стенками корпуса формирует спиральный канал для потока обрабатываемой воды. Фотокаталитическое покрытие нанесено также на внутренние стенки корпуса, входной и выходной патрубки и подвергается воздействию УФ излучения 254-380 нм. Для обеспечения эффективного обеззараживания задается определенная величина площади поверхности фотокаталитического покрытия в зависимости от производительности установки и мощности лампы (US 20030209501, 2003 г., C 02 F 1/32). Известная конструкция позволяет увеличить площадь и время контакта жидкости с активными радикалами путем использования всей внутренней поверхности установки, однако имеет значительные потери напора и не может использоваться для больших расходов.

Наиболее близким к заявленному изобретению является установка для очистки воздуха, состоящая из корпуса со входом и выходом для потока воздуха, внутри которого установлены УФ лампы с излучением 254-380 нм и средство для циркуляции воздуха. Поток воздуха движется в корпусе криволинейно, причем входящий поток подвергается воздействию одних УФ ламп, а затем попадет в световое поле дополнительных УФ ламп, установленных с этой целью. Лампы ориентированы поперек входящего потока воздуха. В корпусе установки поперек

направления потока воздуха размещены несколько планарных фильтров из стекловолокна, пропитанного фотокаталитическим составом. (WO 96/37281, 1996 г., B 01 D 3/86). Недостатками данной конструкции являются:

- значительные потери напора, вызванные прохождением потока воздуха через поперечное полотнище фильтра,

- неэффективное использование УФ излучения, значительная часть которого поглощается на задней стенке корпуса,

- установка дополнительных ламп для обработки выходящего потока,

- быстрое загрязнение и изнашивание полотна фильтров. Технический результат, достигаемый за счет реализации изобретения, заключается в повышении эффективности использования УФ излучения, снижении потерь напора и возможности использования для установок с большей производительностью.

Сущность изобретения заключается в том, в устройстве для обеззараживания и очистки сред, состоящем из корпуса со входом и выходом для потока обрабатываемой среды, внутри корпуса поперек потока установлены один или несколько источников УФ излучения и элементы, с нанесенными на них фотокаталитическим покрытием.

Согласно изобретению элементы установлены таким образом, что их поверхности с фотокаталитическим покрытием ориентированы по отношению к направлению входящего потока под углом от 0 до 45°. Элементы могут быть изготовлены из материала, прозрачного для УФ излучения. Элементы могут иметь форму плоских или профилированных пластин. Пластины размещаются на расстоянии 0,2-10 см друг от друга. Элементы могут быть выполнены в виде сотовой конструкции с размером ячейки 0,2-5 см. Указанные элементы могут иметь отверстия, предназначенные для установки в них источников излучения.

Вариантом изобретения является устройство для обеззараживания и очистки сред, состоящего из корпуса со входом и выходом для потока обрабатываемой среды, установленные внутри корпуса которого источники УФ излучения и поверхности элементов с фотокаталитическим покрытием ориентированы по отношению к направлению входящего потока под углом от 0 до 45°. Различие между вариантами устройства заключается в ориентировке источников излучения относительно направления потока обрабатываемой среды.

Предлагаемая в изобретении ориентация поверхностей элементов с фотокаталитическим покрытием относительно направления потока, позволяет

значительно снизить потери напора среды при прохождении через установку и повысить производительность системы.

Размещение элементов по всему объему корпуса, с обеих сторон источника излучения или вокруг него, а также выполнение их из прозрачного материала позволяет использовать исходящее по разным направлениям УФ излучение наиболее эффективно, обеспечивая его поглощение активным фотокаталитическим слоем, а не элементами корпуса. Геометрические размеры элементов и расстояния между ними выбирается исходя из условий осуществления процесса очистки за счет фотокатализа.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 показано устройство (по частям) с размещенными внутри корпуса установки УФ лампами и элементами с нанесенным фотокаталитическим слоем, выполненных в виде пластин; на фиг.2 - показан вариант установки с размещением источника излучения и элементов с фотокаталитическим слоем, ориентированными вдоль потока; на фиг.3-5 показаны формы выполнения элементов в виде плоских, профилированных пластин и сотовой конструкции соответственно; на фиг.4 указаны направления входящего потока среды для вариантов устройства; на фиг.6 показаны элементы с отверстиями, в которых установлен один источник излучения поперек потока; на фиг.7 - показаны элементы с отверстиями, в которых установлены несколько источников излучения поперек потока.

Устройство состоит из корпуса 1 с отверстиями 2, 3 для входа и выхода потока среды, внутри которого установлены УФ лампы 4 и элементы 5 с нанесенным на их поверхности фотокаталитическим слоем 6. Элементы могут быть выполнены в форме плоских пластин 7, профилированных пластин 8 или сотовой конструкции 9. В элементах могут быть выполнены отверстия 10 для установки в них одной или нескольких УФ ламп.

Пример

Устройство для обеззараживания и очистки воздуха представляет собой металлический корпус 1 прямоугольного сечения с входным и выходным отверстиями 2, 3, внутри которого установлены амальгамные газоразрядные лампы 4 низкого давления мощностью 240 Вт. Источники излучения установлены поперек направления потока входящего воздуха, то есть продольные оси ламп ориентированы перпендикулярно направлению входящего потока воздуха. Лампы размещены тремя параллельными рядами по 6 ламп в каждом. Расстояние между осями соседних ламп в одном ряду и между рядами составляет 18 см. Между рядами

УФ ламп, а также у крайних рядов, по всему поперечному сечению корпуса 1 размещены 4 ряда плоских металлических пластин 5, покрытых с обеих сторон слоем фотокатализатора 6 (ТiO₂, анатаз). Поверхности (плоскости) пластин с фотокаталитическим покрытием ориентированы параллельно входящему потоку воздуха. Размер пластины по направлению потока - 10 см, толщина пластины - 0,5 мм, расстояния между пластинами - 0,5 см.

Модуль встроен в систему вытяжной вентиляции производительностью 30000 м /час. Потери напора в модуле составили 45 Па. Потери напора в модуле без установленных пластин составили 26 Па. Таким образом, дополнительные потери напора за счет установки пластин составили 19 Па. Однако при использовании матерчатых фильтров, установленных, как в прототипе, поперек потока, потери напора возрастут до 100-200 Па.

Эффективность использования УФ излучения, генерируемого лампами, увеличивается вдвое за счет размещения пластин с двух сторон от УФ ламп.

1. Устройство для обеззараживания и очистки среды, состоящее из корпуса со входом и выходом для потока обрабатываемой среды, внутри которого поперек потока установлены один или несколько источников УФ-излучения и элементы, с нанесенными на них фотокаталитическим покрытием, отличающееся тем, что элементы установлены таким образом, что их поверхности с фотокаталитическим покрытием ориентированы по отношению к входящему потоку под углом от 0 до 45°.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элементы изготовлены из материала, прозрачного для УФ излучения.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что элементы выполнены в виде плоских или профилированных пластин.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что пластины установлены на расстоянии 0,2-10 см друг от друга.

5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что элементы выполнены в виде сотовой конструкции размером ячейки 0,2-5 см.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в элементах выполнены отверстия для установки источников излучения.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в отверстиях элементов установлены источники излучения.

8. Устройство для обеззараживания и очистки среды, состоящее из корпуса со входом и выходом для потока обрабатываемой среды, внутри которого установлены один или несколько источников УФ излучения и элементы с нанесенными на них фотокаталитическим покрытием, отличающееся тем, что источники излучения и поверхности элементов с фотокаталитическим покрытием ориентированы по отношению к входящему потоку под углом от 0 до 45°.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что элементы изготовлены из материала, прозрачного для УФ-излучения.

10. Устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что элементы выполнены в виде плоских или профилированных пластин.