Адсорбционно-фотокаталитическое устройство для очистки воздуха от летучих загрязнителей

Полезная модель относится к области очистки воздуха от органических и некоторых неорганических летучих загрязнений и может найти применение в быту, лечебных учреждениях, в производственных помещениях, ресторанах, казино и т.д., то есть везде, где в воздух выделяются органические соединения и присутствуют запахи. Адсорбционно-фотокаталитическое устройство для очистки воздуха содержит корпус, вентилятор, фотокаталитический блок, пылевой фильтр, в состав которого включен органический или неорганический адсорбент с теплотой адсорбции органических загрязнителей от 5 до 12 ккал/моль.

Полезная модель относится к области очистки воздуха от органических и некоторых неорганических летучих загрязнений и может найти применение в быту, лечебных учреждениях, в производственных помещениях, ресторанах, казино и т.д., то есть везде, где в воздух выделяются органические соединения и присутствуют запахи.

Известен процесс фотокаталитической очистки воздуха от органических примесей путем их глубокого окисления. Процесс заключается в том, что органические молекулы, адсорбированные на поверхности фотокатализатора под действием света, окисляются кислородом воздуха до СО ₂. Н₂О и НХ, где Х - атом галоида, если Х входит в состав органической молекулы. Фотокатализатором может служить диоксид титана и диоксид титана с нанесенной мелкодисперсной платиной или палладием. Известно, что в фотокаталитическом процессе могут быть минерализованы любые органические молекулы, а также некоторые неорганические: СО, H₂S и NН ₃ (Photocatalytic Purification and Treatment of Water and Air, Eds. D.Follis, H/Al-Ekabi, Elsevier, 1993; Gas-Solid Photocatalytic Oxidation of Pollutants, Raupp; Gregory В., Dibble; Lynette A., USA Patent, 5045288, 1991).

Известна конструкция фотокаталитического очистителя воздуха, состоящего из ультрафиолетовой лампы, угольного носителя типа пчелиные соты с нанесенным ТiO₂ и вентилятора (K.-I/ Suzuki. Photocatalytic Air Purification on TiO₂ Coated Honeycomb Support. In: (Photocatalytic Purification and Treatment of Water and Air, Eds. D. Follis, H. Al-Ekabi, Elsevier, 1993, p.421-434).

Недостатком конструкции является отсутствие пылевого фильтра и малая производительность, что не позволяет использовать ее в бытовых и промышленных помещениях.

Известен очиститель воздуха, разработанный 000 «Информационно-технологический институт» Россия, свидетельство на полезную модель №8634, состоящий из корпуса, вентилятора и катализатора на носителе. В этом устройстве в качестве носителя применяется полимерный, либо неорганический пористый материал, пропускающий свет в диапазоне длин волн с 320 нм и установлен дополнительный пылевой фильтр, разделенный с носителем катализатора. Недостатками известного устройства являются:

- возможность проскока загрязнителей при выбросе загрязнителей с концентрацией С20 ррm

- возможность образования вредных полупродуктов при фотокаталитическом окислении загрязнителей с общей концентрацией С20 ppm (см. пример 3).

Указанные недостатки связаны с физической природой фотокатализа на TiO₂ или Pt/T iO₂, приводящей во всех известных устройствах к относительно низким удельным скоростям разложения органических загрязнений (К1 мг/мин Вт). Задачей заявляемой полезной модели является создание адсорбционно-каталитического очистителя воздуха, способного эффективно уничтожать периодические выбросы летучих загрязнений за один проход, без образования промежуточных соединений на выходе. Поставленная задача решается конструкцией предлагаемого устройства и применением в качестве адсорбентов органических или неорганических материалов, нанесенных на пылевой фильтр (см. фиг.1). На фиг.1 представлено адсорбционно-фотокаталитическое устройство для очистки воздуха от летучих загрязнителей, общий вид; на фиг.2 представлен график задерживания пылевым адсорбционным фильтром

взвешенных частиц и растягивания во времени залпового выброса загрязнителя; на фиг.3 - график фотоокисления ацетона; на фиг.4 - график фотоокисления этилового спирта.

Устройство состоит из корпуса 1, фотокаталитического блока цилиндрической формы с УФ - лампой 2, вентилятора 3, пылевого фильтра с нанесенным адсорбентом 4, расположенного вокруг фотокаталитического блока.

В качестве адсорбента применяется вещество, для которого теплота адсорбции органических соединений с молекулярным весом до 100 а.е. находится в диапазоне от 4 ккал/моль до 12 ккал/моль.

В приведенных ниже примерах в качестве адсорбента использовался синтетический цеолит ZSM.

Устройство работает следующим образом.

Воздух, содержащий частицы аэрозолей и летучие загрязнители, засасывается через пылевой адсорбционный фильтр 4 в фотокаталитический блок 2 и вентилятором 3 выбрасывается наружу. Пылевой адсорбционный фильтр задерживает взвешенные частицы, а, кроме того, растягивает во времени залповый выброс загрязнителя (см. фиг.2). Таким образом, на фотокаталитический блок загрязнитель попадает разбавленным более чем в 20 раз и промежуточных продуктов при окислении органических молекул на выходе фотокаталитического блока не наблюдается.

Сущность изобретения представлена следующими примерами.

ПРИМЕР 1. В замкнутый объем помещен фотокатилитический очиститель воздуха без адсорбционно-пылевого фильтра и добавлен ацетон до концентрации 550 ppm. В момент t=0 очиститель включается и начинается реакция окисления ацетона. Как видно из фиг.

3 (кривая 1) ацетон окисляется полностью за ˜70 мин.

ПРИМЕР 2. Тот же эксперимент проводится с фотокаталитическим очистителем, содержащим адсорбционно-пылевой фильтр. Результаты представлены на фиг.3 (кривая 2). Ацетон исчезает из объема реактора за ˜ 20 мин. Скорость выделения СО ₂ такая же как в примере 2.

ПРИМЕРЗ. В замкнутый объем 190 л помещен фотокаталитический очиститель воздуха без адсорбционно-пылевого фильтра (см. фиг.4) и добавлен этиловый спирт до концентрации 200 ppm. В момент t=0 очиститель включается и начинается реакция окисления этилового спирта. Как видно из фиг.4 на первой стадии образуется до 50 ppm ацетальдегида и лишь через 70 мин. все органические загрязнители исчезают (кривая 1).

ПРИМЕР 4. В тот же объем помещен фотокаталитический очиститель воздуха с адсорбционно-пылевым блоком, описанным выше. Добавлен этанол до концентрации 200 ppm и включен очиститель. Из фиг.4 видно, что в первые 10 мин. работы очистителя концентрация этанола падает до неизмеримых значений и в газовой фазе наблюдается лишь рост концентрации СО₂. Рост концентрации СО₂ заканчивается после 70 мин. работы очистителя, причем конечная концентрация СО₂ в объеме реактора такая же как и в первом примере (кривая 2).

ПРИМЕР 5. В замкнутом объеме 3 м³ проводится курение одной сигареты раз в 50 мин. Испытывается фотокаталитический очиститель без адсорбционно-пылевого фильтра и снабженный этим фильтром. Результаты см. на фиг.2. Без адсорбционного фильтра суммарная концентрация загрязнителей не успевает достичь фонового уровня за промежуток времени между курением сигарет. С адсорбционным фильтром концентрация падает до фоновой за ˜20

мин.

Из этих примеров видно, что адсорбционный блок ограничивает выход промежуточных продуктов в газовую фазу. Скорость окисления органических молекул при этом не изменяется.

Таким образом, предлагаемый фотокаталитический очиститель воздуха с адсорбционно-пылевым блоком быстро устраняет залповые загрязнения и снижает вероятность выхода промежуточных продуктов в реакциях глубокого фотокаталитического окисления органических соединений.

Адсорбционно-фотокаталитическое устройство для очистки воздуха, содержащее корпус, вентилятор, фотокаталитический блок, пылевой фильтр, отличающееся тем, что в состав пылевого фильтра включен органический или неорганический адсорбент с теплотой адсорбции органических загрязнителей от 5 до 12 ккал/моль.