Существуют такие способы очистки воздуха как

Разбираемся с воздухоочистителями для дома

На рынке существует большое количество моделей воздухоочистителей с ценниками от 500 до 60 000 рублей, поэтому мы решили разложить все по полочкам: начиная с их устройства и заканчивая типами фильтров, которыми они могут комплектоваться.

Споры плесени «пойманные» HEPA-фильтром (иллюстрация научного фотографа Стефана Диллера)

Жителям мегаполисов, где автотранспорт и промышленность определяют «экологию», про необходимость очистки воздуха можно и не говорить. Есть и ряд исследований, говорящих о роли мелкодисперсных частиц в развитии дегенеративных нарушений головного мозга, включая болезни Альцгеймера и Паркинсона. По данным MIT, из-за загрязнений воздуха в США ежегодно погибает около 200 тысяч человек. Особняком стоят различные заболевания, связанные с сезонной аллергией, аллергией на пыль (точнее, на пылевого клеща) и на плесень. Для решения этих проблем и нужны очистители воздуха. Однако «не все йогурты одинаково полезны». Давайте начнем с типов фильтров.

Фильтры бывают нескольких видов:

• механические (фильтр грубой очистки) — для улавливания крупных частиц;
• абсорбционные (угольные) — для улавливания запахов и токсинов;
• электростатические (ионизирующие воздух и притягивающий к себе загрязнение);
• HEPA (для улавливания даже самых мельчайших частиц, в т.ч. аллергенов);
• фотокаталитические (ультрафиолетовые), призванные обеззараживать воздух, а также окислять вредные соединения до углекислого газа и воды.

Базовый вариант

Самым простым способом очистки является прогон воздуха через фильтр грубой очистки и угольный фильтр. Благодаря такой схеме удается избавиться от неприятных запахов и удалить из воздуха относительно большие частички загрязнений вроде пуха или шерсти животных. Стоят такие модели недорого, но и особого эффекта от них нет — ведь все бактерии, аллергены и мелкие частицы по прежнему остаются неотфильтрованными.

В ряде случаев к такому очистителю добавляют ультрафиолетовую лампу, которая работает по принципу кварцевания, т.е. обеззараживает проходящий через нее воздух. Но, увы, это решение также является компромиссным, поскольку большой поток воздуха не может быть эффективно «обработан» ультрафиолетом за то короткое время, пока он проходит через камеру с излучателем.

Электростатические очистители

В этих устройствах принцип очистки немного усложняется: воздух прогоняется через электростатическую камеру очистителя, где загрязненные частицы ионизируются и притягиваются к пластинам, обладающим противоположным зарядом.

Электростатический очиститель Maxwell MW-3603 PR. Производительность: 20 м3/час

Технология является относительно недорогой и не требует использования каких-то заменяемых фильтров. К сожалению, такие очистители не могут похвастаться высокой производительностью — в противном случае за счет объема озона, образующегося на пластинах, его концентрация в воздухе превысит допустимый уровень.

Согласитесь, было бы странно бороться с одним загрязнением, активно насыщая воздух другим. Поэтому данный вариант подойдет для очистки небольшой комнаты, не подверженной сильному загрязнению.

HEPA: фильтруем тщательнее

Из атомной промышленности к нам пришла технология под названием HEPA. Вопреки распространенному мнению HEPA не является торговой маркой или конкретным производителем, а всего лишь аббревиатурой от слов High Efficiency Particulate Arrestance (англ: высокоэффективное удержание частиц).

HEPA-фильтры изготавливаются из материала, сложенного гармошкой, волокна которого переплетены особенным образом. Загрязнение улавливается тремя способами:

• Инерция: частицы диаметром более одного микрона попадают в фильтр вместе с потоком воздуха и не могут обогнуть препятствие. В результате инерционного движения они застревают в фильтре.
• Диффузия: легкие и мелкие частицы (диаметром меньше 0,1 мкм) из-за своего хаотичного движения оседают на волокнах фильтра, тогда как остальной поток воздуха обтекает препятствие и не может их подхватить.
• Зацепление: частицы, слишком крупные для диффузии и слишком мелкие для инерции летят с основным потоком. Однако часть их них все равно цепляется за волокна ткани и остается. За зацепившиеся цепляются новые частицы и так далее. К слову, за счет «зацепления» фильтр может долгое время не терять эффективности, т.к. уже «пойманные» частицы помогают поймать новое загрязнение.

Иллюстрация из Википедии

Стандарт HEPA, в самом широком его понимании, насчитывает несколько классов фильтрации. Самый распространенный (и самый дешевый) из них — Е10, и он подразумевает эффективность улавливания частиц всего лишь 85% (по сути только инерция). Затем идет E11 (эффективность 95%) и Е12 (99,5%). На самом деле, фильтры группы с E10 по E12 правильнее называть не HEPA, а EPA, однако стандарты разных стран позволяют производителям проворачивать такой фокус с названиями. Тем не менее, фильтры начиная с E12 уже можно рекомендовать к покупке, т.к. их эффективность уже на достаточной высоте.

Следующий класс H13 уже является честным HEPA и предполагает улавливание 99,95% загрязнения. То есть «ловится» практически все. Поэтому в качественных очистителях воздуха стоят именно такие фильтры.

Воздухоочиститель Bork A501. Одни из самых доступных очистителей с фильтром Hepa H13

Дальнейшее увеличение класса не имеет смысла в бытовых условиях, потому как класс Н14 предполагает эффективность в 99,995%, а следующая группа ULPA, стартующая с класса U15 — эффективность в 99,9995%.

Без сменных фильтров

Как бы эффективно не работал HEPA-фильтр, его надо менять так часто, как это указывает производитель. Как правило — не реже раз в год. Кроме того, HEPA-фильтры в основной своей массе одноразовые и их нельзя просто помыть водой. Учитывая, что стоят они недешево, можно попробовать сэкономить и заодно решить проблему с увлажнением воздуха. Поможет в этом такой класс устройств как «мойки воздуха».

Очистка в этом случае происходит за счет прохождения воздушного потока через смоченные водой диски или облако мелких капель, в результате чего воздух насыщается влагой и отдает крупные частицы загрязнения. Увы, степень очистки таким водяным фильтром не очень высокая (на уровне HEPA E10, не больше), тем не менее, если вам необходим в первую очередь именно увлажнитель, такое решение будет оправдано.

Фотокаталитические

Несколько лет назад возникло перспективное направление так называемых фотокаталитических очистителей. В теории все было достаточно радужно — воздух через фильтр грубой очистки попадает в блок с фотокатализатором (оксидом титана), где под воздействием ультрафиолетового излучения вредные частицы окисляются и разлагаются.

Считается, что такой фильтр очень хорошо борется с пыльцой, спорами плесени, газообразными загрязнениями, бактериями, вирусами и тому подобным. Более того, эффективность такого очистителя никак не зависит от степени загрязнения фильтра, т.к. грязь там не накапливается.

Однако в данный момент эффективность такого вида очищения также стоит под вопросом, поскольку фотокатализ идет только на внешней поверхности фильтра, и для значимого эффекта очистки воздуха необходима площадь в несколько квадратных метров при интенсивности ультрафиолетового излучения не менее 20 Вт/м 2 . Эти условия не выполняются ни в одном из выпускаемых на сегодня фотокаталитических воздухоочистителей.

Признается ли данная технология эффективной и будет ли она модернизирована — покажет время.

Одним из важных показателей работы любого воздухоочистителя является скорость очистки воздуха в помещении (CADR), которая определяется произведением коэффициента фильтрации на объем пропущенного через фильтры воздуха. Обычно этот показатель указывается для нескольких типов загрязнений и сопровождается сертификатами от различных исследовательских центров и ассоциаций.

Поскольку мы живем не в герметично закрытых, а в вентилируемых помещениях, хороший аппарат должен успеть очистить воздух прежде, чем мы его вдохнем. Поэтому принято считать, что очиститель в течение часа должен прогнать через свои фильтры весь объем воздуха в помещении примерно 2-3 раза. Соответственно, рекомендуемый показатель CADR для комнаты 20 м2 и потолками 2,7 м должен быть не ниже 100 м3/час.

Интересные модели

Выбор очистителей на рынке весьма широк, и мы хотели бы порекомендовать вам парочку любопытных моделей. Одна из них — Dyson HP00 Pure Hot + Cool.

Примечателен он безвентиляторной конструкцией и наличием подогрева воздуха, а также магнитным пультом, который крепится к железной поверхности очистителя.

Среди минусов можно отметить, что производителем не раскрывается показатель скорости очистки — CADR. И судя по отзывам пользователей, производительность устройства не такая высокая, как у специализированных очистителей. С другой стороны, это единственный очиститель, работающий еще и как нагреватель. Также многих может смутить высокая цена — около 35 тыс. руб. Но тут уже каждый решает сам.

Еще одна интересная модель — очиститель-обеззараживатель воздуха Tion Clever. Ее нет в нашем ассортименте, но она широко распространена на рынке.

Отечественная компания Tion более известна как производитель приточной домашней вентиляции. Тем не менее, в ее ассортименте есть и классическая климатическая техника. Тот же Clever примечателен в первую очередь тем, что в нем объединено большинство технологий очистки. Правда, цена тоже соответствующая — 30 тыс. руб.

Выводы

Если бюджет ограничен, можно остановиться на простой модели с электростатическим фильтром. При этом важно понимать, что такой очиститель будет иметь низкую производительность, но для улавливания крупной пыли его будет вполне достаточно.

Самые эффективные очистители воздуха оснащены HEPA-фильтрами класса не ниже H13. При этом сами фильтры являются расходниками и стоят недешево.

Если вам нужна система увлажнения воздуха, то существуют комбинированные «мойки воздуха», работающие и как очиститель, и как увлажнитель. Увы, без HEPA-фильтра они очищают воздух не так эффективно, хотя обходятся в обслуживании дешевле за счет отсутствия сменных элементов.

Фотокаталитические фильтры кажутся в данный момент наиболее перспективной разработкой, так как улавливают мелкие загрязнения и не требуют покупки расходников. Однако реальная эффективность данной технологии все еще под вопросом. Что ж, подождем, пока появятся новые результаты исследований или модернезированные варианты с гарантированной эффективностью.

Источник

Существуют такие способы очистки воздуха как

Методы очистки воздуха на промышленных предприятиях

В этой статье мы кратко рассмотрим способы очистки атмосферного воздуха, которые применяются в промышленности, классифицируем и дадим их краткое описание.

История глобального загрязнения

Всю свою промышленную историю человечество в той или иной мере загрязняло окружающую среду. Причем, не стоит думать, что загрязнение — изобретение 19-20 века. Так уже в 13-14 веке китайские литейщики серебра хана Хубилая сжигали колоссальное количество дров, тем самым загрязняя землю продуктами горения.Причем, по оценкам археологов, скорость загрязнения была в 3-4 раза больше, чем в современном Китае, который, как известно, не ставит экологичность производства на первое место.

Однако, после промышленной революции с появлением промышленного районирования, развития тяжелой промышленности, роста потребления нефтепродуктов, загрязнение природы, и в частности атмосферы стало глобальным.

Динамика выброса углерода в атмосферу

К концу 20 века, по крайней мере в развитых странах, пришло осознание необходимости очистки воздуха, и понимание того, что от экологии зависит благополучие не только отдельных стран, но и человека как вида.

Началось глобальное движение за законодательное ограничение выбросов в атмосферу, что в итоге было закреплено в Киотском протоколе (был принят в 1997), который обязывал подписавшие страны квотировать вредные выбросы в атмосферу.

Помимо законодательства совершенствуются также и технологии — сейчас благодаря современным устройствам для очистки воздуха можно улавливать до 96-99% вредных веществ.

Законодательное обоснование применения систем очистки воздуха на промышленных предприятиях

Основной документ, регулирующий вопросы экологии в РФ — Федеральный Закон № 7 «Об охране окружающей среды». Именно он определяет понятие правила природопользования, содержит нормы пользования окружающей средой.

Виды и меры наказания для нарушителей экологического права содержится в Гражданском и Трудовом кодексе РФ.

В случае загрязнения воздуха, следующие наказания предусмотрены для нарушителей:

За выброс вредных веществ в атмосферу устанавливаются штрафы: для предпринимателей от 30 до 50 тысяч рублей, для юридических лиц — от 180 до 250 тысяч рублей.

За нарушение условий специального разрешения на выброс вредных веществ устанавливается штраф для юридических лиц от 80 до 100 тысяч рублей.

Области применения систем очистки воздуха

Средства для очищения воздуха в том или ином виде есть на каждом промышленном производстве. Но особенно они актуальны для:

Предприятий металлургической сферы, которые выбрасывают в атмосферу:

черная металлургия — твердые частицы (сажа), оксиды серы, оксид углерода, марганец, фосфор, пары ртути, свинец, фенол, аммиак, бензол и т.д.

цветная металлургия — твердые частицы, оксиды серы, оксид углерода, другие токсичные вещества.

Горно обогатительных комбинатов, которые загрязняют атмосферу сажей, оксидами азота, серы и углерода, формальдегидами;

Нефтеперерабатывающих комплексов — в процессе работы выбрасывают в атмосферу сероводород, оксиды серы, азота и углерода;

Химических производств, которые выбрасывают высокотоксичные отходы — оксиды серы и азота, хлор, аммиак, фторовые соединения, нитрозные газы и т.д.;

Предприятий энергетики (тепловых и атомных электростанций) — твердые частицы, оксиды углерода, серы и азота.

Задачи, которые выполняют системы воздухоочистки

Основные задачи любой системы очистки атмосферного воздуха на предприятии сводятся к:

Улавливанию частиц — остатков продуктов горения, пыли, аэрозольных частиц и т.д. для их последующей утилизации.

Отсеиванию посторонних примесей — пара, газов, радиоактивных компонентов.

Улавливанию ценных частиц — отсеивание от основной массы частиц, сохранение которых имеет экономическое обоснование, к примеру оксидов ценных металлов.

Классификация основных методов очистки воздуха

Стоит сразу отметить, что универсального способа не существует, поэтому на предприятиях нередко используются многоступенчатые методы очистки воздуха, когда применяется несколько способов для достижения лучшего эффекта.

Виды очистки воздуха можно классифицировать как по способу работы:

Химические методы очистки загрязненного воздуха (каталитическиее и сорбционные методы очистки)

Механические методы очистки воздуха (центробежная очистка, очистка водой, мокрая очистка)

Физико-химические методы очистки воздуха (конденсация, фильтрование, осаждение)

Так и по тому типу загрязнения:

Аппараты для очистки воздуха от пылевогозагрязнения

Аппараты для очистки от газового загрязнения

Теперь рассмотрим сами методы.

Основные способы очистки воздуха от взвешенных частиц

Осаждение — посторонние частицы отсеиваются от основной массы газа за счет воздействия определенной силы:

Силы тяжести в пылеосадительных камерах.

Инерционных сил в аппаратах-циклонах, в инерционных пылеуловителях в механических сухих пылеуловителях.

Электростатические силы, которые используются в электрофильтрах.

Примеры пылеосадительных камер

Фильтрование — посторонние частицы отсеиваются при помощи специальных фильтров, которые пропускают основную массу воздуха, но задерживают взвешенные частицы. Основные типы фильтров:

Рукавные фильтры — в корпусе таких фильтров расположены рукава из ткани (чаще всего используется орлон, байка или стекловолоконная ткань), через которые проходит поток загрязненного воздуха из нижнего патрубка. Грязь оседает на ткани, а чистый воздух выходит из патрубка в верхней части фильтра. В качестве профилактики, рукава периодически встряхиваются, грязь с рукавов падает в специальный отстойник.

Керамические фильтры — в таких устройствах используют фильтрующие элементы из пористой керамики.

Масляные фильтры — такие фильтры представляют собой набор отдельных ячеек-кассет. Внутри каждой ячейки располагаются насадки, которые смазываются специальной смазкой с высокой вязкостью. Проходя через такой фильтр, частицы грязи прилипают к насадкам.

Пример рукавного фильтра

Электрические фильтры — в таких устройствах газовый поток проходит через электрическое поле, мелкодисперсные частицы получают электрический заряд, после чего оседают на заземленных осадительных электродах.

Пример электрического фильтра

Мокрая очистка — посторонние частицы в газовом потоке осаждаются при помощи водяной пыли или пены — вода обволакивает пыльи с помощью силы тяжести стекает в отстойник.

Чаще всего для мокрой очистки газа используются скрубберы — в этих устройствах поток загрязненного газа проходит через поток мелкодисперсных капель воды, они обволакивают пыльи под действием силы тяжести оседают и стекают в специальный отстойник в виде шлама.

Существует около десяти типов скрубберов, различающихся по конструкции и принципу работы, отдельно стоит выделить:

1. Скрубберы Вентури — имеют характерную форму в виде песочных часов. В основе работы таких скрубберов — уравнение Бернулли — увеличение скорости и турбулентности газа вследствие уменьшение площади потока. В точке максимальной скорости, в центральной части скруббера, газовый поток смешивается с водой.

2.Форсуночные полые скрубберы — конструкция такого скруббера представляет полую цилиндрическую емкость, внутри которой расположены форсунки для распыления воды. Капли воды захватывают частицы пыли и под действием силы тяжести стекают в отстойник.

Схема форсуночного полого скруббера

3.Пенно-барботажные скрубберы — внутри таких скрубберов расположены специальные барботажные насадки в форме решетки или тарелки с ответсвиями, на которой находиться жидкость. Поток газа, проходя через жидкость на большой скорости (более 2 м/с), образует пену, которая успешно очищает поток газа от посторонних частиц.

4.Насадочные скрубберы, они же башня с насадкой — внутри таких скрубберов расположены различные насадки (седла Берля, кольца Рашига, кольца с перегородками, седла Берля и т.д.), которые увеличивают площадь соприкосновения загрязненного воздуха и очищающей жидкости. Внутри корпуса также расположены форсунки для орошения потока загрязненного газа.

Пример насадочного скруббера

Основные способы очистки воздуха от посторонних газов

Абсорбция — поглощение газа жидкостью с помощью растворения или же избирательной химической реакции.

Абсорбция бывает полной (газ растворяется полностью) или частичной (растворяется только часть газа). На уровень абсорбции влияют как химические факторы — тип поглощающей жидкости и газа, так и физические факторы — площадь соприкосновения газа и жидкость, температура и давление в рабочей камере.

Процесс абсорбции протекает в специальных устройствах — абсорберах, которые представляют из себя вертикальный корпус, внутри которого располагается тарелкообразные насадки, на которые поступает жидкость. Газ, контактируя с жидкостью, абсорбируется, после чего очищенный воздух выводиться в атмосферу.

Адсорбция — процесс поглощения газа из воздушного потока твердым веществом (адсорбентом). На сегодняшний день, самыми популярными адсорбентами являются активированный уголь и оксидные адсорбенты. Как и в случае с абсорбцией, качество очистки зависит от исходного материала, применяемого адсорбента, а также от физических показателей — температуры и давления (идеальные условия — низкая температура и высокое давление в рабочей камере).

Адсорбционная установка — аппарат для очистки воздуха путем адсорбции, представляет из себя емкость заполненную адсорбентом. Загрязненный поток газа подается под давлением на рабочую поверхность, очищенный газ выводится через патрубок в верхней части аппарата. Стоит отметить, что поглощающая способность адсорбера ограничена, тут можно провести аналогию с фильтром, который со временем забивается. Для достижения непрерывной работы существуют сдвоенные адсорбционной установки, которые состоят из двух емкостей работающих поочередно — пока в одной емкости очищается газ, в другой регенерирует адсорбент и наоборот.

Пример сдвоенной адсорбционной установки

Сжигание — способ очистки газа путем термической обработки. Очень эффективен для удаления горючих органических компонентов из газовой среды (например, попутного газа). Способ простой и действенный, но имеющий свои недостатки, так в процессе горения выделяется углекислый газ, оксид серы, хлористый водород и оксид азота, так что для полной очистки исходного материала потребуются дополнительные очистные средства.

Сжигание газа происходит в специальных печах, температура в рабочей камере примерно 600-800 градусов Цельсия. Для предотвращения образования сажи в рабочую камеру подают водяной пар, который улавливает мелкодисперсные частицы.

Пример печи для сжигания

Конденсация — метод очистки воздуха путем конденсирования необходимой газовой фракции. В основе метода — свойство вещества менять свое агрегатное состояние под воздействием температуры (самый просто пример вода, которая в зависимости от температуры существует в трех агрегатных состояниях — лед, жидкость, пар).

Способ не является универсальным в силу своей специфичности — необходимо, чтобы температура конденсации отделяемого газа была ниже, чем температура конденсации газа носителя. Если же температура конденсации газов близка, то их разделение с помощью конденсации невозможно.

Очистка происходит в специальных конденсаторах, внутри которых располагаются охлаждающие трубки, заполненные хладагентом. Поток воздуха проходит через конденсатор, газ конденсируется на трубках, а очищенный воздух выводиться из аппарата.

Катализация — процесс очистки воздуха, путем использования катализаторов — активных веществ, которые при взаимодействии с газами в воздушном потоке в ходе химической реакции преобразуют вещество в менее вредное или же полностью безвредное. К примеру, на предприятиях используют окись хрома для превращения опасной окиси углерода (угарный газ) в менее вредную двуокись углерода (углекислый газ).

Каталитическая очистка происходит в катализационных реакторах, которые представляют из себя вертикальные емкости, внутри которых назодится тарелкообразная насадка, где располагается химический катализатор. Реактор также может быть оснащен дополнительными устройствами для нагрева или охлаждения газа (если каталитическая реакция проходит при определенной температуре), отвода тепла (если каталитическая реакция — экзотермическая) и т.д.

Источник