Слои сорбента и катализатора могут быть отделены друг от друга инертным разделительным слоем.

Слой сорбента может быть выполнен из активированного угля.

Слой катализатора может быть изготовлен из гопкалита.

Фильтрующий модуль может дополнительно содержать блок принудительного нагревания очищаемого воздуха.

Главным отличием предлагаемого способа от известного (прототипа) является принципиально иной путь решения проблемы предотвращения отравления катализатора на основе окислов переходных металлов парами воды. В прототипе воду из воздуха удаляют перед пропусканием через катализатор. В предлагаемом способе отравление катализатора водяными парами предотвращается небольшим повышением температуры очищаемого воздуха относительно температуры воздуха окружающей среды, что приводит к относительному смещению адсорбционно-десорбционного равновесия на поверхности катализатора и существенно предотвращает конденсацию на нем водяных паров.

Специально проведенные нами экспериментальные исследования, направленные на изучение адсорбционно-десорбционных процессов на поверхности катализатора и влияния на них температуры и влажности очищаемого воздуха, показали, что при нагревании воздуха, поступающего на катализатор, адсорбционно-десобционное равновесие на поверхности катализатора смещается в сторону десорбции с нее молекул воды, что позволяет беспрепятственно протекать на поверхности катализатора окислительно-восстановительным процессам. Важным результатом наших исследований было установление того факта, что при нагревании очищаемого воздуха наиболее важной характеристикой является не сама температура нагретого воздуха, а разность температур T между температурой нагретого воздуха и температурой воздуха, поступающего в систему очистки из внешней среды. Хотя очевидно, что чем выше T, тем больше смещение равновесия в сторону десорбции воды с поверхности катализатора, и тем больше его устойчивость к воздействию влаги воздуха, однако степень нагрева не может быть сколь угодно большой из соображений экономии энергии, расходуемой на нагрев. Минимальная допустимая величина нагрева T зависит от температуры и влажности воздуха, поступающего в систему очистки, и от свойств катализатора. При использовании в качестве катализатора окислов меди, марганца, их смеси или готового катализатора гопкалита воздух, подаваемый на катализатор, должен иметь температуру на 5-30oC выше, чем температура воздуха окружающей среды.

Гопкалиты - общее название нескольких марок катализаторов, содержащих окислы марганца, меди и др.

Разработанный нами принципиально новый путь предотвращения отравления катализатора парами воды в предлагаемом способе позволил существенно упростить процесс и снизить его энергоемкость.

Другим отличием предлагаемого способа от прототипа является наличие операции предочистки (до пропускания воздуха через слой катализатора) от углеводородов и других органических соединений пропусканием очищаемого воздуха через слой сорбента, поглощающего эти соединения. Пропускание очищаемого воздуха через слой сорбента позволяет не только осуществлять очистку воздуха от углеводородов и других органических соединений, являющихся токсичными компонентами, но и предотвращать протекание в каталитическом слое реакций превращения этих органических соединений, предохраняя тем самым катализатор от отравления, то есть введение этой операции в предлагаемый способ позволило повысить эффективность очистки воздуха и избежать стадии регенерирования катализатора.

Слой сорбента и слой катализатора удобно поместить в фильтрующий модуль.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом: поступающий в систему очистки воздух предварительно очищают на фильтре, улавливающем твердые частицы и аэрозоли, затем нагревают в блоке принудительного нагревания до температуры, которая превышает температуру окружающего воздуха на величину T = 5-30ºC, и затем подогретый воздух последовательно пропускают через сорбционный и каталитический слои, после чего очищенный воздух поступает на выход.

Предлагаемый способ позволяет, по сравнению с прототипом, существенно повысить производительность очистки (не менее 600 м3/час), упростить процесс, снизить энергозатраты и избежать необходимости периодической регенерации катализатора. Способ обеспечивает высокую эффективность очистки воздуха - достигается десятикратное снижение концентрации вредных компонентов в вентиляционных выбросах гаражей.

Отличием предлагаемого фильтрующего модуля от известного (прототипа) является наличие в нем дополнительного каталитического слоя, выполненного из окислительно-восстановительного катализатора на основе окислов марганца и меди. Снабжение фильтрующего модуля дополнительным каталитическим слоем, в котором протекают реакции окисления СО до CO2 и восстановления окислов азота до молекулярного азота при низких температурах (-20 - +50oC), позволило эффективно очищать воздух от указанных токсичных веществ при сохранении высокой производительности модуля.

Еще статьи по теме

Хлоропласты – центры фотосинтеза клеток растений
В современном мире антропогенные изменения затронули практически все экосистемы планеты. Во многих регионах превышены адаптационные возможности природы, нарушено её динамическое равновесие. Внимание научной общественности приковано к остр ...

Снижение уровня загрязненности рек г. Новокузнецка
С помощью системного анализа можно исследовать различные социально-экономические процессы и системы для лучшего понимания проблемы и поиска мероприятий по ее разрешению. В данной расчетной работе мы с помощью методов системного анализа рас ...