Наряду с существующими методами очистки воздуха (газов) от загрязняющих веществ - электростатическими, биологическими, сорбционными, каталитическими, химическими, в последние годы распространение получили плазмокаталитические технологии (ПКТ) очистки водуха (газов). Свое название плазмокаталитическая технология берет от разработок технологии очистки воздуха на космических кораблях.
В основе ПКТ лежат два способа разложения газообразных загрязняющих веществ до элементарных соединений (CO2, H2O) : плазмохимический и каталитический.
1.1. Плазмохимический.
Плазма, как известно, представляет собой газ, молекулы которого ионизированы. Плазма состоит из многих компонентов: электроны различных энергий, положительные и отрицательные ионы, нейтральные частицы. К нейтральным частицам относятся как молекулы и атомы в основном состоянии, так и молекулы, атомы, радикалы в возбужденном состоянии.
Различают высокотемпературную и низкотемпературную плазмы.
При наличии высокотемпературной плазмы, газ практически полностью ионизирован, а электронная температура не ниже 2x10 К. Низкотемпературная плазма имеет место в электрических разрядах, формируемых газоразрядными установками и характерезуется температурами 1-10x10 К. Такая плазма ионизирована далеко не полностью и содержит значительное количество нейтральных частиц.
В условиях низкотемпературной плазмы физико-химические процессы и реакции протекают в существенно неравновесных условиях, что проявляется по-разному:в значительном превышении средней энергии электронов над средней энергией тяжелых частиц; в неравновесной функции распределения электронов; в разнице поступательной (300K) и колебательной (10 K) температур; в значительно превышающей равновесную степень ионизации газа и т.д. Эти и другие факторы приводят к большим концентрациям частиц в различных квантовых состояниях,что сближает характерные времена физических и химических процессов. В такой ситуации становится невозможным их разделить, а значит описать законами химической кинетики. Поэтому модели плазмохимических процессов носят эмпирический характер и основываются, в основном, на результатах практического применения газоразрядных установок.
Процесс конверсии вредных веществ происходит по следующему механизму: загрязненный воздух проходит через газоразрядный реактор, в котором происходит разрушение вредных веществ под действием низкотемпературной плазмы и других физико-химических факторов воздействия. А также, в результате этих воздействий происходит возбуждение молекул, атомов и радикалов, что качественно влияет на работу каталитической ступени очистки.
1.2. Каталитический.
Каталитический способ очистки воздуха представляет собой глубокое окисление продуктов коверсии, образовавшихся в результате прохождения воздуха через плазмохимический реактор. В данном способе применяется низкотемпературный катализатор, который, благодаря плазмохимической ступени, начинает эффективно работать в диапазоне температур от 20 до 50 град.C .
Плазмокаталитическая технология очистки воздуха от газообразных вредных веществ уникальна, потому что позволяет производить глубокую очистку всего комплекса токсичных соединений до CO2 и H2O начиная с низких температур. Кроме того, технология уникальна тем, что одновременно с газоочисткой происходит подавление болезнетворной микрофлоры воздуха.
2. Технические параметры. Таблицы сравнения технических параметров установки "ПЛАЗКАТ" с аналогами.
2.1. "УЛОВ-500"
| Технические характеристики | Технология очистки воздуха (газов) | |
| Сорбционно- каталитический "УЛОВ-500" | Плазмо-каталитический "ПЛАЗКАТ 0,5/2" | |
| Производительность по воздуху , м3/час | 500 | 500 |
| Максимальное гидравлическое сопротивление установки проходу воздуха, кПа | 0,5 | 0,3 |
| Степень очистки, %:стирол, фенол,формальдегид,акролеин | 80-90 | 93-95 |
| Диапазон концентраций вредных веществ, мг/м3 | До 10 | До 100 |
| Количество сорбента-катализатора , кг | 27 | 10 |
| Температура очищаемого воздуха, градC | 20-30 | От 20 |
| Межрегенерационный период, ч | 350-400 | 10000 |
| Потребляемая электрическая мощность,кВт | Нет данных | 2 |
Примечание: (*) - предприятие-изготовитель фильтра "УЛОВ-500" : НПП "Экоюрус-Венто", Cанкт-Петербург, пл.Красногвардейская, д.2., 2001 г.
2.2. "ТКРВ0,75-0,15-0,018"(*)
| Технические характеристики | Технология очистки воздуха (газов) | |
| Термо - каталитический "ТКРВ0,75-0,15-0,018"(*) | Плазмо-каталитический "ПЛАЗКАТ 0,75/10" | |
| Производительность по воздуху , м3/час | 750 | 750 |
| Максимальное гидравлическое сопротивление установки проходу воздуха, кПа | 2,5 | 0,3 |
| Степень очистки, %:толуол, ксилол, сольвент, бутанол, | 95 | 93-95 |
| Диапазон концентраций вредных веществ, мг/м3 | 500 | 500 |
| Количество сорбента-катализатора , кг | 11 | 11 |
| Температура очищаемого воздуха на катализаторе, градC | 500 | От 20 |
| Межрегенерационный период, ч | 5000 | 10000 |
| Потребляемая электрическая мощность,кВт | 65 | 10 |
Примечание: (*) - предприятие-изготовитель термокаталитического реактора "ТКРВ0,75-0,15-0,018" : Астраханский завод окрасочного оборудования и аппаратуры, 1981г.
Впервые технология "ПЛАЗКАТ" разрешает проблему очистки воздуха(газов) при трех минимумах:
* минимуме катализатора (без драгметаллов);
* минимуме температуры (от20 град С);
* минимуме потребляемой электроэнергии.
3.Область применения продукта/технологии.
Установка "ПЛАЗКАТ" предназначена для очистки от газообразных вредных веществ:
- технологических газовых выбросов в атмосферу;
- воздуха приточной и вытяжной общеобменной вентиляции;
- воздуха рабочей зоны;
- воздуха бытовых и конторских помещений.
В конструкции установки "ПЛАЗКАТ" имеется несколько ноу-хау, делающих ее уникальной :
- особая конструкция газоразрядной ячейки плазмохимического модуля;
- специально подобранный катализатор не содержащий драгметаллы;
- сочетание плазмохимической и каталитической ступеней дающих новое качество;
- конструктивные особенности установки вцелом. Установка прошла испытания на предмет подавления следующих веществ: фенола, формальдегида, гексана, стирола, толуола, ксилола, сероводорода, оксида углерода, акролеина, ,бутанола, бенз(а)пирена и других соединений. Средняя степень подавления (конверсии) веществ составила от 90 до 98%. Концентрации веществ при этом составляли от 0,5 бенз(а)пирен) до 500 (толуол) мг/м3. Объемы очищаемого воздуха также были различными: от 5 до 12 000 м3/час. и более.
Область применения установки для очистки технологических газовых выбросов в атмосферу очевидна, т.к. основным критерием применения установки является достижение нормативов допустимых концентраций вредных веществ. Однако, в этом случае важным является тот факт, что применение установки в совокупности с пылеочистными установками (сооружениями) позволяет говорить не только о полном цикле очистки выбрасываемых газов в атмосферу, ни и о системе замкнутого воздухооборота в рабочем помещении, что сегодня очень актуально, в особенности для стран, где холодный период времени составляет не менее полугода. Следовательно при расчете экономической целесообразности применения установки "ПЛАЗКАТ", можно говорить о прямом экономическом эффекте ее применения (сроке окупаемости). В качестве примера можно привести применение установки "ПЛАЗКАТ" ( ее газоразрядного реактора) на предприятии "Пластик" (цех производства фенол-формальдегидных пластмасс) в г.Узловая Курской области. Использование установки в системе приточной вентиляции цеха позволило добиться двойного эффекта: с одной стороны очистки приточного воздуха, забираемого из цеха в зимний период времени, с другой - подача воздуха, активированного легкими ионами и озоном (концентрации не превышали допустимые с.с.), привели к снижению концентраций фенола в рабочей зоне до значений ПДК с.с.
Одним из направлений применения установки, где она имеет неоспоримые преимущества перед традиционной газоочисткой, на наш взгляд, являются те отрасли производства, где применяется малогабаритное и среднегабаритное технологическое оборудование: нагревательные, термические, плавильные печи малых объемов, покрасочные камеры, коптильни, плиты для термообработки пищевых продуктов и т.п. В частности, установка "ПЛАЗКАТ" положительно зарекомендовала себя в г.Самаре (Кабельная компания), в г.Москве (компания "Воздух люкс"). Эти преимущества, прежде всего, связаны с малыми капитальными и эксплуатационными затратами на установку и с достижением требуемого эффекта очистки.
Не менее интересной областью применения установки "ПЛАЗКАТ" является ее использование в приточных системах вентиляции. В особенности это касается крупных промышленных городов и центров. Традиционная воздухоподготовка, в основном, ограничивается применением масляных и волокнистых фильтров, которые достаточно эффективно (не ниже 99%) очищают воздух от пыли и аэрозолей. В тоже время, вопрос об очистке от вредных газов остается открытым. Известны случаи массового отравления вредными газами рабочих на предприятии, которое находилось рядом с другим предприятием,где произошел залповый выброс этих газов. И в этом случае без установки "ПЛАЗКАТ" (или аналогичной) уже не обойтись. Кроме того, многие предприятия расположены рядом с автодорогами, а, как известно, до 30% загрязнения атмосферы вредными газами приходится на долю автотранспорта. И, следовательно, воздух, поступающий в приточную вентиляцию таких предприятий содержит повышенное количество СО, NO, NO2, CxHy, бенз(а)пирена и других токсичных соединений.
Здесь необходимо затронуть важную тему подавления канцерогенных соединений и, в частности бенз(а)пирена. Совместно с "ВАМИ" нашей организацией были проведены исследования в области подавления бенз(а)пирена и получено, что с помощью установки "ПЛАЗКТ" можно достичь степени его подавления 98,8% при значениях фактора удельной энергии (P/Q Вт/м3 час) от 2 до 4 Вт/м3 час. В этой связи есть основания считать, что положительные результаты можно ожидать и при подавлении фуранов и диоксинов.
И, наконец, необходимо обратить внимание еще на один аспект применения установки "ПЛАЗКАТ", который является не менее важным, чем очистка воздуха рабочей зоны: это дезодорация воздуха конторских и бытовых помещений. Известные методы кондиционирования воздуха помещений опять же, направлены на очистку воздуха от пыли, хотя в некоторых моделях применяются ионизаторы для оживления воздуха. Однако, по оценкам специалистов (исследования американских ученых), применение ионизаторов не обеспечивает удаление вредных газов и оживление воздушной среды.
Установка "ПЛАЗКАТ" с добавлением системы поглощения окислов азота (дополнительная ступень), выполняет полный комплекс очистки и дезодорации воздуха помещений. Кроме этого наблюдается дополнительный эффект дезинфекции и дезактивации (сушилки, раздевалки, душевые, квартиры и т.д.). При этом, энергопотребление установки составляет от 10 до 200 Вт час, в зависимости от объема помещения.
4. Преимущества плазмокаталитической технологии по сравнению существующими.
Традиционными методами очистки газов от загрязняющих веществ являются: электростатический, химический, биологический, сорбционный, каталитический.
По мере внедрения плазмохимической технологии очистки газов стали очевидны ее преимущества перед традиционными методами.
Химические, сорбционные, биологические методы всегда должны предусматривать стадию утилизации продуктов реакции и возмещение затраченных реагентов. Для осуществления плазмокаталитических реакций разложения вредных веществ требуется лишь подача электроэнергии.
Электростатические методы применяются в основном для очистки газовых выбросов от взвешенных частиц (пыль,аэрозоли). Применение этих методов для очистки выбросов от газообразных загрязнителей требует дорогостоящих высокочастотных агрегатов питания и подачи в зону реакции дополнительных газов-реагентов, при этом эффективность очистки составляет не более 80%. Установки "ПЛАЗКАТ" работают, в основном, на промышленной частоте питающего напряжения и степень очистки в них достигает 99,9%.
Каталитичекие методы очистки требуют дорогостоящих катализаторов, высоких температур в зоне катализа, малых объемов газов, проходящих через зону реакции для эффективной очистки. Установки "ПЛАЗКАТ" работают на дешевых катализаторах, в широком диапазоне температур и с любыми объемами очищаемых газов .
5. Недостатки технологии "ПЛАЗКАТ".
Недостатком технологии является обязательное условие применения ступени предварительной очистки воздуха от взвешенных частиц (пыль, аэрозоль). Работа установки при повышенной влажности (100%) не оценивалась.
6. Защита интеллектуальной собственности.
Поданы заявки на патенты для установки "ПЛАЗКАТ" при условии внедрения ее в других странах.
7. Название продукта или функциональное назначение технологии.
Установка "ПЛАЗКАТ" использует технологию плазмокаталитического разложения вредных газообразных веществ, содержащихся в технологических выбросах в атмосферу, в воздухе производственных и бытовых помещений, а также уничтожения микроорганизмов.
8. Дополнительная информация.
Разработчики установки "ПЛАЗКАТ" заинтересованы в сотрудничестве с целью дальнейших исследований по модернизации данной технологии очистки воздуха и увеличения списка разлагаемых веществ.
В настоящее время проводится разработка проекта системы создания и поддержания микроклимата в замкнутом пространстве, включающей в себя установку регенерации воздуха и оживления его на основе природных процессов (синтез лесного и морского воздуха). Разработчики этого проекта заинтересованы во внедрении системы в больничных палатах, школах, центрах реабилитации, общественном и частном транспорте, квартирах и других замкнутых помещениях.
Похожие работы
... . Если в сточных водах имеются весьма вредные вещества, применяют термические методы, позволяющие уничтожить эти примеси, например, при сжигании. Такой процесс применим для обезвреживания органических примесей сточных вод. Для очистки минерализованных сточных вод из термических методов можно использовать выпаривание, адиабатное испарение, вымораживание и кристаллизацию из растворов и др. Для ...
... , температуру и давление кислого газа и требования к температуре и давлению очищенного газа, требования к производительности установки, компонентный состав газа и т.д. 5. Применение адсорбционных методов защиты атмосферы Абсорбционные и хемосорбционные методы широко применяют для очистки газов от СО, NxOy, SO2, H2S, HCl, CO2. Сущность метода заключается в поглощении удаляемых компонентов ...
... и центрифугах. При первичной очистке масла сочетают различные способы удаления механических примесей. Например, очистка может идти по схеме: гущеловушка - центрифуга — фильтр или гущеловушка — фильтр и др. 1.4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАСТИТЕЛЬНОГО МАСЛА ИЗ СЕМЯН ПОДСОЛНЕЧНИКА Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Растительные масла - сложные смеси органических веществ ...
... и коммуникаций, рассчитает точную стоимость монтажа. В цену монтажа всегда входит стоимость всех расходных материалов. 4. Центральные системы кондиционирования воздуха Для того, чтобы обеспечить соблюдение заданных воздушных параметров в больших помещениях используются так называемые полупромышленные сплит-системы. Они более надёжно работают при неблагоприятных погодных условиях, оборудованы ...
0 комментариев