РАЗРАБОТКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ПЫЛИ И ГАЗОВ

Мальтекбасов М.Ж., Мукажанов Е.Б., Шаяхметов Н.Н., Тыналиев Б.Т.,

Батырбеков С.Ж., Алимбаев Ч. А., Телебаев Е.Е., Бақытұлы Қ., Акжолов Е.К.

Жетысуйский государственный университет им. И. Жансугурова, Талдыкорган, Казахстан (040000, Талдыкорган, ул. И.Жансугурова 187а), e-mail: mukazhanov_e@mail.ru

Описана установка для очистки воздуха от пыли и газов в больших городах. Принцип работы установки основан на принципе работы пылесосов. Конструкция установки проста и удобна в эксплуатации. За счет тройной фильтрации загрязненный воздух очищается в высокой степени.

Stationary setting for cleaning of air from a dust and gases

Maltekbasov M.Zh., Mukazhanov E.B., Shayahmetov N.N., Tynaliev B.T.,

Batyrbekov S.Zh., Alimbayev Ch.A., Telebayev E.E., Bakhytuli K., Akzholov E.K.

Zhetysu State University I.Zhansugurov, Taldykorgan, Kazakhstan (040000, Taldykorgan, I.Zhansugurov st. 187а), e-mail: mukazhanov_e@mail.ru

Setting is described for cleaning of air from a dust and gases in cities. Principle of work of setting is based on principle of work of vacuum cleaners. The construction of setting is simple and comfortable in exploitation. Due to triple filtration muddy air clears up in a high degree.

Ключевые слова: очистка воздуха, фильтрация воздуха, экологическая защита.

Введение:

С развитием промышленности и повсеместной урбанизацией, происходит загрязнение воздуха из-за увиличения числа машин и промышленных выбросов токсичных газов.

Согласно отчету Европейского тематического центра по качеству воздуха и изменению климата (ETC/ACC) крупные частицы загрязняющих веществ могут отрицательно воздействовать на верхние дыхательные пути, тогда как частицы меньшего размера могут проникать в мелкие дыхательные пути и альвеолы легких.

Люди, подверженные воздействию загрязнителей воздуха, могут испытывать как краткосрочные, так и отдаленные последствия в зависимости от действующих факторов. Загрязнение окружающей среды в городах влияет на повышение числа обращений по скорой помощи и госпитализаций с заболеваниями легких, сердца и инсультами.

В исследованиях ранее изучалось влияние загрязнения воздуха в основном на легкие, как место первичного контакта загрязняющих веществ с телом человека. Однако, имеется растущее количество фактов, которые показывают отрицательный эффект загрязнения воздуха на сердце.

Следующие симптомы и заболевания связаны с загрязнением воздуха:

• хронический кашель,

• выделение мокроты,

• инфекционные заболевания легких,

• рак легких,

• заболевания сердца,

• сердечный приступ.

Вдоль дорог с интенсивным движением концентрация загрязнителей от выхлопных газов может достигать чрезвычайно высокого уровня, а наиболее экстремальные условия наблюдаются на узких улицах с высокими зданиями.

Люди, которые гуляют, играют или живут рядом с главными дорогами, имеют более высокий риск возникновения проблем со здоровьем, особенно во время периодов ежедневных поездок на работу и обратно.

Это особенно актуально для развития астмы. Большой объем данных подтвердил, что загрязнители в выбросах автотранспорта способствуют развитию детской астмы, по крайней мере, среди генетически предрасположенных детей.

Чтобы минимализировать концентрацию пыли от автотранспорта предлагается на перекрестках, вдоль дорог установить устройство для очистки воздуха от пыли.

Новизна изучаемой темы состоит в комплексном изучении технических, технологических, экономических и других вопросов разработки стационарной установки со сменными фильтрами. На основании исследований планируется разработать проектно-конструкторские документации и опытные образцы предлагаемых стационарных установок.

Принцип работы устройства прост и аналогичен с работой пылесоса. Основной деталью устройства является маломощный электродвигатель-насос, который выполняет функцию втягивания загрязненного воздуха и выброса очищенного воздуха. Многие узлы и элементы конструкции уже существующих фильтров являются унифицированными и заимствованы от существующих машин, механизмов и т.п. По конструкции, и ее технологичности изготовления не требует специального дорогостоящего оборудования. При этом, выполняя заданную ей функцию, она требует расход электрической или механической энергии на привод установки.

По сравнению с существующими аналогами, предлагаемое устройство просто по конструкции и в обслуживании, не требует больших затрат. Кроме того, будет разработан дизайн и устройства, который органично впишется в общий ансамбль городов и станет одним из примеров заботы по сохранению воздушного бассейна больших городов.

В последние годы появились новые высокоэффективные способы очистки газов. Однако универсальных способов, полностью решающих проблемы, к сожалению, нет. К трудностям очистки относится то, что объемы промышленных газов, выбрасываемых в атмосферу, огромны. Так, крупная теплоцентраль способна в один час выбросить в атмосферу до 1 млн. куб. м газов.

Кроме того, нет универсального метода очистки всех загрязнителей. Эффективный метод очистки от одного загрязняющего вещества может оказаться бесполезным по отношению к другим загрязнителям.

Для эффективной очистки воздуха от пыли и газов можно использовать комбинированные методы, состоящие из нескольких способов. В установке применяется система тройной фильтрации воздуха:

1. Фильтр базовой очистки.

2. Фильтр тонкой очистки или НЕРА фильтр

3. Абсорбционно-каталитический фильтр

Фильтр базовой очистки имеет следующие характеристики:

Главное предназначение базовых фильтров (рис. 1) — физически поглощать молекулы газа своими порами. Активированные угольные фильтры лучше других устраняют летучие и полулетучие органические соединения с довольно большой молекулярной массой. Количество фильтрующего материала угольного фильтра является одной из важных определяющих его эффективности. Очевидно, что чем больше микропор содержится в угле, тем больше газа и запахов можно устранить, и тем дольше время работы фильтра, перед тем как его поры переполнятся, и фильтр необходимо будет заменить. Также важно, чтобы кроме угольных фильтров воздухоочистители оснащались фильтрами механической (предварительной очистки — пылепоглощающими). Если фильтр предварительной очистки не достаточно эффективно задерживает макрочастички, они будут накапливаться в микропорах угольного фильтра. Следовательно, это приведет к преждевременному насыщению активированного угля и износу фильтра. Дизайн угольного фильтра также является важным фактором, определяющим эффективность потока воздуха. Угольный фильтр с мелкодисперсным активированным углем является причиной большого сопротивления потока воздуха. Если фильтр состоит из гранул большего размера, это облегчит движение воздуха сквозь фильтр. При гофрированном дизайне фильтра, увеличивается площадь поверхности угля, что в свою очередь увеличит эффективность устранения газа (чем больше поверхность, тем больше вероятность поглощения).

Рисунок 1. НЕРА фильтр

НЕРА фильтр имеет следующие характеристики (рис. 2). HEPA-фильтры образованы системой волокон сложной формы. Обычно используются стеклопластиковые волокна с диаметром от 0,5 до 2 мкм. Основные факторы, влияющие на работу - диаметр волокна и толщина фильтра. Воздушное пространство между волокнами HEPA фильтра значительно больше 0,3 мкм.

Представления о том, что фильтр действует как сито, где частицы меньшие, чем крупнейшие отверстия могут пройти через фильтр, неверны для HEPA-фильтров. HEPA-фильтры рассчитаны на фильтрацию небольших частиц.

Рисунок 2. Абсорбционно-каталитический фильтр

Абсорбционно-каталитический фильтр (рис. 3) имеет следующие характеристики. Каталитические реакции способствуют потерям микропримесей стирола при концентрировании его на угле, а при анализе атмосферного воздуха, содержащего олефины и галогены (хлор или бром), в присутствии озона на сорбенте хроматографической колонки образуются галогенуглеводороды.

Например, при наличии бутенов и хлора происходит образование 2,3-дихлорбута-на, причем такие процессы возможны как на пористых полимерах, так и на углеродсодержащих сорбентах. Для предотвращения образования ложных пиков хлоруглеводородов перед слоем сорбента (по ходу газа) устанавливают фильтр из стекловолокна, пропитанный 10%-ным раствором тиосульфата натрия.

Выводы:

1. Установка относится к экологической защиты окружающей среды и, в частности, к очистке воздуха в городах и крупных населенных пунктах.

2. Благодаря своей конструкции и удобству в обслуживании установка может существенно улучшить экологию больших городов и населенных пунктов региона.

3. Конструкция корпуса установки позволяет использовать установку не только, как очиститель, но и как дополнительное украшение города.

Библиография:

1. Устройство для придорожной очистки воздуха (статья). Материалы Междунар.научнойконфер, КазНАУ, Алматы,2008,2-Часть, стр.251-254

2. Устройство для придорожной очистки воздуха (статья). Материалы 1-й Междунар.научной интернет конфер«Основные проблемы и перспективные направления развития научных исследовании ‘2008»,КазНАУ, Алматы, 2008 стр.68-72