Ни для кого не секрет, что чистота воздуха, которым мы постоянно дышим не соответствует установленным нормам. Эта проблема особенно актуальная для жителей больших городов. Здесь, работают химические заводы, организуются стройки и изобилуют крупные автомагистрали. Эти факторы наполняют воздух частицами вредных веществ, пылью и газами. Спастись от этого в своих квартирах и офисах не получится, ведь воздух в закрытых помещениях еще менее безопасен, чем на улице. К удивлению, концентрация в нем вредных веществ часто может превышать допустимые показатели.

В связи с этим, человечество прибегает к очистителям. Современный рынок предлагает множество моделей фильтров. Все они обеспечивают наши легкие чистым воздухом, но принцип работы у них различается. Сегодня поговорим об электростатическ ом фильтре и особенностях его борьбы с грязной атмосферой.

Электростатическ ий фильтр — это устройство призванное очищать воздух от пыли, запаха и мелких частиц. Его преимущество состоит в том, что он способен притягивать частицы размером 0,01 мкм. Плазменный ионизатор, как его еще именуют, поглощает такие загрязнения, как дым и даже копоть. Применяют данные очистители в промышленности, как наиболее эффективный способ сокращения выбросов, и в жилых домах, как оптимальный вариант фильтрации воздуха.

Принцип работы электростатическ ого фильтра

Очиститель воздуха работает за счет специальных пластин и металлических соединений. Между соединениями и пластинами возникает разница потенциалов, что приводит к созданию вокруг них электрического поля. Одновременно с этим, концы соединений образуют коронный разряд. Всё это обеспечивает движение ионного тока от соединений к пластинам. Загрязненный воздух отчищается следующим образом: пыль подается в фильтр, ионизируется и тянется к пластинам, оседая там.

Впервые, идея очистки воздуха за счет электростатики была представлена в 1824 году. В 1907 году мир увидел первый вариант готового устройства, его представил американский исследователь Фредерик Коттрелл. Суть его устройства состояла в электростатическ ом поле. Оно пропускало газ с мелкими примесями через разно-заряженные потенциалы. Ионы с частицами пыли притягивались, а одноименные отталкивались. Данный принцип действия получил признание и используется по сей день в современных очистительные фильтрах.

Легко догадаться, что со временем в фильтре накапливается очень много пыли и его необходимо менять. В домашнем варианте очистителя это делается вручную, в промышленном — автоматически.

Область применения электростатических фильтров

Диапазон использования данных очистителей достаточно широк. Как мы уже говорили, электростатическ ие фильтры применяются как на уровне жилого фонда, так и на больших промышленных предприятиях. На последних остановимся по подробнее, рассмотрев конкретные области применения.

Угольные котлы. Важнейшей задачей электростатическ их фильтров является очистка выбрасываемых газов на станциях сжигающих уголь. Здесь присутствует большое количество золы и летучих газов. Соблюдая экологические требования, такие предприятия вынуждены устанавливать устройство очистки.

Мазутосжигающие котлы. Очистка таких выбросов легче, чем в сжигании угля, но она имеет свои особенности. С такой фильтрацией хорошо справляется электростатика.

Мусоросжигающие заводы. На сегодняшний день, этот способ утилизации твердых отходов считается наиболее приемлемым. Но и здесь есть сложность. При сжигании в атмосферу улетучиваются вредные вещества и загрязняют воздух. Решение этой задачи заключается в установлении электростатических фильтров.

Котлы химического восстановления. Здесь электростатические фильтры выполняют сразу две задачи. Первая — это барьер для проникновения вредных веществ в атмосферу. А вторая, заключается в улавливании ценных элементов и возвращении их в процесс.

Обжиг известняка. Воздух после такого производства, эффективно отчищается от газа и пыли, и только потом выбрасывается в атмосферу.

Сжигание биомассы. На многих производствах сжигания биомассы ужесточили требования по показателям вредных выбросов. В связи с этим, на них также устанавливаются электростатические очистители.

Черная металлургия. Сухие электростатические фильтры отлично справляются с очищением вредных отбросов от подготовки руды и последующей работы с ней.

Цветная металлургия. Отчистка отходящих газов в цветной металлургии — задача не простая, но с ней не плохо справляется электростатика.

Цементная промышленность. Электростатические фильтры используются на цементных печах, мельницах и холодильниках клинкера.

Электростатические фильтры достоинства и недостатки

К достоинствам данных очистителей можно отнести легкость в обслуживании и достаточно высокую эффективность. Так, опытным путем выяснено, что электростатикой очищается 60% воздуха, а это, по сравнению с другими видами очистителей, высокий показатель. Как мы уже говорили электростатический фильтр можно применять к разного рода производствам, то есть область применения его широка и это тоже преимущество.

Но, несмотря на все достоинства электростатический фильтр имеет и недостатки. Главное, что следует отметить, это его способность генерировать озон. В небольших количествах он не опасен и даже дарит приятный запах дождя. Но,когда этот газ накапливается он может вызывать головную боль и даже астму.

Обычно, человек чувствует превышения озона в воздухе, но со временем он привыкает к его присутствию и перестает замечать. Снизив действие фильтра, а значит уменьшив его производительность, разработчики могут добиться сокращения генерации озона. Наличия у устройства сертификата соответствия Ростеста говорит о том, что его деятельность не вызывает негативных последствий. Ну а если ваш фильтр поврежден, то его эксплуатацию стоит прекратить, ведь в этом случае он может генерировать недопустимое количество озона.

Ни смотря на то, что электростатический фильтр имеет некоторые недостатки, он признан перспективным способом очистки, который имеет широкий спектр действия. В связи с этим, технология его производства постоянно совершенствуется, подстраиваясь к высоким современным требованиям очистки.

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.

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.

Электростатический фильтр для очистки воздуха от пыли и неприятных запахов относится к области электротехники, а именно, к электростатическому разделению материалов, к выделению дисперсных частиц и частиц пахучих веществ из воздуха с использованием электростатического эффекта и дезодорации, конкретно, к аппаратам очистки воздуха от аэрозольных частиц и неприятно пахнущих веществ в системах кондиционирования и вентиляции. Электростатический фильтр содержит: коро6, заземленные электрические электроды, потенциальные диэлектрические электроды, слой замасливателя на потенциальных и заземленных диэлектрических электродах на основе лавандового масла, источник питания. Осаждение частиц в фильтре происходит за счет сил электрического поля межэлектродного промежутка. Замасливатель усиливает эффект осаждения пылевых частиц на пластинах благодаря силам адгезии, а также снижает вероятность вторичного уноса частиц. Наличие замасливателя совместно с пластинами создает двухслойный диэлектрик, также способствующий увеличению эффекта осаждения за счет увеличения напряженности электрического поля. Таким образом лавандовое масло, используемое в электростатическом фильтре, усиливает эффект осаждения дисперсных частиц, содержащихся в воздухе и за счет дезодорирующих свойств обеспечивает очистку проходящего через фильтр воздуха от неприятных запахов.

Электростатический фильтр для очистки воздуха от пыли и запахов относится к области электротехники, а именно, к электростатическому разделению материалов, к выделению дисперсных частиц и частиц пахучих веществ из воздуха с использованием электростатического эффекта и дезодорации, конкретно, к аппаратам очистки воздуха от аэрозольных частиц и неприятно пахнущих веществ в системах кондиционирования и вентиляции.

Известно устройство для очистки воздуха в помещении, содержащее корпус, размещенный в нем ионизатор, кювету с водой и вентилятор (RU 2172897 C1, МПК F 24 F 3/16).

Техническим результатом является повышение степени очистки воздуха, устранение запаха в помещении, осуществлении частичной стерилизации воздуха.

Недостатком данного устройства является то, что в известном устройстве при его работе выделяется озон, что может негативно сказываться на здоровье человека при превышении концентрации озона в воздухе выше допустимой. Кроме того, использование известного устройства связано с опасностью поражения электрическим током, т.к. в одном корпусе расположены озонатор (т.е. имеется повышенное напряжение) и открытая кювета с водой,

Известен нейтрализатор запаха в туалетной комнате, включающий корпус, в котором расположен излучатель в качестве которого используется безэлектродная кварцевая ртутная лампа, схема возбуждения излучателя, сетевой фильтр, имеющий встроенный вентилятор с воздуховодом для выдува озона в помещение (RU 23096 U1, МПК F 24 F 3/16, A 61 L 2/10).

Техническим результатом является выдув озона в помещение туалетной комнаты, который в свою очередь распадаясь на молекулярный

и атомарный кислород, обогащает замкнутое пространство помещение туалетной комнаты кислородом и нейтрализует запах аммиака.

Недостатком указанного устройства, как и у первого аналога, является то, что в известном устройстве при его работе выделяется озон, что может негативно сказываться на здоровье человека при превышении концентрации озона в воздухе выше допустимой.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемой полезной модели по совокупности признаков является устройство -электростатический фильтр с увеличенной площадью осаждения, включающее в себя систему питания, систему контактов, чередующиеся между собой потенциальные и заземленные пластинчатые электроды установленные в коробчатом корпусе, вертикально относительно него и параллельно воздушному потоку и механически закрепленному в нем. Электроды выполнены из диэлектрического материала и между ними установлены нейтральные электроды, которые параллельны пластинчатым электродам, равны им и установлены на одинаковом расстоянии от двух соседних.

В данном устройстве частицы аэрозоля имея биполярный электрический естественный заряд, попадают в межэлектродный промежуток, поляризуются и осаждаются на том или ином осадительном электроде в зависимости от знака заряда частицы.

Недостатком данного устройства, принятого за прототип, является то, что в известном устройстве отсутствует эффект дезодорации воздуха (очистки воздуха от неприятных запахов), тем самым эффект очистки воздуха не достаточно полный.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение - улучшение очистки воздуха, конкретно очистки воздуха от неприятнопахнущих веществ.

При осуществлении технического решения повышается качество очистки воздуха.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном устройстве, содержащем систему питания, систему контактов, чередующиеся между собой пластинчатые электроды, установленные в коробчатом корпусе, выполненные из диэлектрического материала толщиной не менее 0,5 мм, на которые нанесен слой замасливателя на основе лавандового масла.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемой полезной модели, позволил установить, что не обнаружен аналог, характеризующийся признаками заявляемой полезной модели. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом электростатическом фильтре для очистки воздуха от пыли и запахов, изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».

Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежом.

На фиг.1 представлен электростатический фильтр для очистки воздуха от аэрозольных частиц и неприятных запахов.

Предлагаемый электростатический фильтр содержит: короб 1, заземленные электрические электроды 2, потенциальные диэлектрические электроды 3, слой замасливателя на потенциальных и заземленных диэлектрических электродах 4, источник питания 5.

Выполнение плоских электродов предлагаемого электростатического фильтра из диэлектрического материала толщиной не менее 0,5 мм, обеспечивает жесткость пластин, дает возможность выполнить пластинчатые электроды и установить их параллельно друг другу и боковым стенкам корпуса.

Предлагаемый электростатический фильтр работает следующим образом: частицы аэрозоля и неприятного запаха, имея биполярный электрический заряд, попадают в межэлектродный промежуток, поляризуются и осаждаются на том или ином осадительном электроде 2,3 в слое замасливателя 4, в зависимости от знака частицы.

Осаждение частиц в фильтре происходит за счет сил электрического поля межэлектродного промежутка. Замасливатель 4 усиливает эффект осаждения пылевых частиц на пластинах 2,3 благодаря силам адгезии, а также снижает вероятность вторичного уноса частиц. Наличие замасливателя 4 совместно с пластинами 2,3 создает двухслойный диэлектрик, также способствующий увеличению эффекта осаждения за счет увеличения напряженности электрического поля.

Таким образом лавандовое масло, используемое в электростатическом фильтре, усиливает эффект осаждения дисперсных частиц, содержащихся в воздухе и за счет дезодорирующих свойств обеспечивает очистку проходящего через фильтр воздуха от неприятных запахов. По сравнению с прототипом, предлагаемый электростатический фильтр позволяет улучшить качество очистки воздуха.

1. Электростатический фильтр, содержащий систему питания, систему контактов, чередующиеся между собой потенциальные и заземленные пластинчатые электроды, установленные вертикально в корпусе, параллельно воздушному потоку и закрепленные в нем, выполненные из диэлектрического материала, отличающийся тем, что на пластинчатые электроды нанесен слой замасливателя.

2. Устройство по п.1, отличающийся тем, что замасливатель изготовлен на основе лавандового масла.

Каждый современный человек, ценящий свое здоровье, в конце концов, начинает задумываться о качестве воздуха, которым он дышит. Борьба с пылью, табачным шлейфом, а также иными побочными элементами, витающими в окружающей среде, невозможна без использования специального электростатического современного очистителя воздуха.

Все известные электростатические модели созданы для выполнения единой цели – очищение воздуха от пыли и вредных элементов. Однако, сколько существует разновидностей моделей, столько есть различных возможностей приборов.

Критерии выбора очистителей

Осуществляя покупку очистителя воздуха, следует тщательным образом изучить прилагаемую документацию и только после этого из приглянувшихся моделей отдать предпочтение наиболее подходящей. Для правильного и рационального приобретения прибора необходимо заранее знать площадь, кубатуру помещения, причину возникновения неприятного запаха.

Критерии отбора:

1. Площадь обслуживания.
2. Уровень шума. Чем ниже уровень шума, тем дольше можно оставлять рабочим прибор в самом помещении.
3. Потребляемая мощность. В некоторых случаях для поддержания заданного качества воздуха необходимо постоянно держать включенным прибор. Мощность потребляемой энергии показывает, какое количество киловатт будет потрачено для обеспечения должного уровня.
4. Степень очистки. Является самым важным техническим параметром. И количество таковых степеней является прямым показателем качества получаемого воздуха в помещении.

Принцип работы фильтра

Все очистители воздуха могут классифицироваться только в соответствии с используемой конструкцией и набором фильтров, которые для электростатических фильтров не заменяются, а подлежат чистке.

Фильтром в электростатических очистителях воздуха являются две или более пластины, на которые при воздействии преобразователя поступает заданное напряжение для образования устойчивого поля.

Пылинки, которые падают вместе с воздухом в область между пластинами, притягиваются к ним и оседают. Такое условие обязывает владельцев для получения качественной фильтрации воздуха периодически осуществлять чистку увлажнителя , рекомендуемая частота которой указана в технической документации.

Достоинства и недостатки электростатических очистителей

Достоинства приборов

1. Способны уловить все частицы, которые имеют возможность приобретать заряд.
2. Бесшумная работа.
3. Низкий уровень энергопотребления.

Недостатки приборов

1. Невысокая производительность.
2. Очистители продуцируют озон. Высокая концентрация озона является токсичной для человека, которая проявляется в виде головной боли, повышенной утомляемости, приступов астмы и так далее.
3. Плохо сконструированные или сломанные приборы могут образовать опасные соединения для здоровья человека.

В настоящее время на рынке представлено множество моделей электростатических очистителей, различающихся между собой функциональными возможностями, техническими характеристиками, производителями.

Наибольшую популярность относительно надежности и долговечности получили очистители следующих компаний: Daikin, Electrolux, Venta, Tree Air и Boneco. Стоимость большинства моделей этих компаний находится в пределах от 50 до 250 долларов, в зависимости от производительности, сервисных функций и степеней очистки.