Фотокаталитический воздухоочиститель

Авторы патента:

B01J20/00 - Составы твердых сорбентов или составы фильтрующих материалов; способы их получения, регенерации или реактивации (использование составов сорбентов при разделении жидкостей B01D 15/00; использование добавок для ускорения фильтрования B01D 37/02; использование составов сорбентов при разделении газов B01D 53/02,B01D 53/14; сорбирующие материалы для колоночной хроматографии G01N 30/48)

B01D53/86 - каталитические способы

Владельцы патента RU 2497584:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" (RU)

Изобретение относится к области воздухоочистки и вентиляции и может найти применение в быту, лечебных учреждениях, в производственных помещениях и т.д. Фотокаталитический воздухоочиститель включает корпус, который выполнен в виде закрученной в спираль постоянной по площади поперечного сечения трубки, образующей фотокаталитический блок, внутренняя поверхность которого покрыта слоем фотокатализатора, насос-вентилятор и пылевой фильтр с органическим или неорганическим адсорбентом. При этом на внутренней поверхности трубки корпуса, расположенной ближе к центру фотокаталитического блока, на всем его протяжении прикреплена светодиодная лента с ультрафиолетовыми светодиодами. Изобретение обеспечивает более интенсивное очищение воздуха, экономичный расход электроэнергии, надежность и долговечность работы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение может быть использовано в области воздухоочистки и вентиляции и может найти применение в быту, лечебных учреждениях, в производственных помещениях, в ремонтных мастерских, в гаражах, кабинах мобильных агрегатов и т.д., то есть везде, где в воздух выделяются угарный газ и органические соединения.

Известна конструкция фотокаталитического очистителя воздуха, состоящего из ультрафиолетовой лампы, угольного носителя типа пчелиные соты с нанесенным слоем диоксида титана и вентилятора (K.-I/ Suzuki. Photocatalytic Purification on TiO₂ Coated Honeycomb Support. In: (Photocatalytic Purification and Treatment of Water and Air, Eds. D. Follis, H. Al-Ekabi, Elsevier, 1993, p.421-434).

Недостатком конструкции является отсутствие пылевого фильтра и малая производительность, что не позволяет использовать ее в бытовых и промышленных помещениях.

Известно адсорбционно-фотокаталитическое устройство для очистки воздуха от летучих загрязнителей (RU №74826, МПК⁷ B01J 20/00, F24F 3/16, 20.07.2008), взятое в качестве прототипа, которое содержит корпус, вентилятор, фотокаталитический блок, пылевой фильтр, включающий органический или неорганический адсорбент с теплотой адсорбции органических загрязнителей от 5 до 12 ккал/моль.

Недостатком указанного выше технического решения является использование в фотокаталитическом блоке ультрафиолетовой лампы, содержащей пары ртути и имеющей хрупкий стеклянный корпус, что создает определенные ограничения по условиям эксплуатации и может представлять угрозу жизни и здоровью человека при нарушении герметичности корпуса лампы. Кроме того, учитывая относительно низкую удельную скорость разложения органических загрязнений при фотокатализе, в указанном выше техническом решении воздух за один проход может не успеть очиститься до приемлемых значений.

Задачей предлагаемого изобретения является создание фотокаталитического очистителя воздуха, способного более интенсивно обезвреживать периодические выбросы летучих загрязнений (угарного газа и паров органических веществ) за счет увеличения фотокаталитической площади поверхности воздухоочистителя, кроме того снижение энергоемкости, повышение надежности, долговечности и безопасности воздухоочистителя.

Задача решается следующим образом: в фотокаталитическом воздухоочистителе, включающем корпус, насос-вентилятор, фотокаталитический блок, пылевой фильтр с органическим или неорганическим адсорбентом, в отличие от прототипа корпус воздухоочистителя выполнен в виде закрученной в спираль постоянной по площади поперечного сечения трубки, образующей фотокаталитический блок, внутренняя поверхность которого покрыта слоем фотокатализатора, а на стороне поверхности, расположенной ближе к центру фотокаталитического блока, на всем его протяжении прикреплена светодиодная лента с ультрафиолетовыми светодиодами.

Форма поперечного сечения трубки может быть выполнена прямоугольной, трапециевидной или сегментной.

В качестве фотокатализатора используется диоксид титана.

Расстояние между ультрафиолетовыми светодиодами на светодиодной ленте не превышает 30 мм.

За счет выполнения корпуса в виде трубки спиралевидной формы увеличивается площадь фотокаталитической поверхности, что позволяет более интенсивно и качественно очистить воздух от вредных примесей. Кроме того, светодиоды долговечны, ударопрочны, не содержат паров ртути, опасных для человека, отличаются низким энергопотреблением, не требуют для работы дорогостоящей пускорегулирующей аппаратуры и работоспособны в более широком температурном диапазоне.

Расстояние между ультрафиолетовыми светодиодами на светодиодной ленте не должно превышать 30 мм, поскольку при расстоянии больше, чем 30 мм возможно возникновение «мертвых зон», в которых процесс фотокатализа будет нарушен. Выполнение площади поперечного сечения трубки постоянной по всей длине обеспечивает работоспособность фотокаталитического блока.

На степень очистки воздуха влияют количество витков спирали, площадь поперечного сечения воздушной камеры и производительность насоса-вентилятора.

В результате проведенного патентного поиска авторами не обнаружено идентичное заявляемому устройство.

Совокупность заявляемых признаков воздухоочистителя не известна и не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Схема фотокаталитического воздухоочистителя представлена на фиг.1 - внешний вид воздухоочистителя, на фиг.2 - варианты поперечных сечений трубки. Фотокаталитический воздухоочиститель состоит из корпуса 1, выполненный в виде закрученной в спираль трубки, образующей фотокаталитический блок, внутренняя поверхность которого покрыта слоем фотокатализатора 2, в качестве которого используется диоксид титана. Для закачивания загрязненного воздуха внутрь корпуса воздухоочистителя используется насос-вентилятор 3, расположенный на выходе воздухоочистителя. Для предварительной очистки воздуха от пыли на входе воздухоочистителя установлен пылевой фильтр 4 с органическим или неорганическим адсорбентом. На внутренней поверхности корпуса, расположенной ближе к центру фотокаталитического блока, на всем его протяжении прикреплена светодиодная лента 5 с ультрафиолетовыми светодиодами 6 (фиг.2), расстояние между которыми не превышает 30 мм. Форма поперечного сечения корпуса может быть выполнена прямоугольной, трапециевидной или сегментной (фиг.2).

Фотокаталитический воздухоочиститель работает следующим образом. Загрязненный воздух, пройдя через пылевой фильтр 4, очищается от пыли, которая снижает фотокаталитическую активность диоксида титана. Очищенный от пыли, но содержащий угарный газ и пары органических соединений воздух, прокачиваемый насосом-вентилятором 3, расположенным на выходе трубки, проходит сквозь спиралевидную трубку и за счет центробежной силы прижимается к внутренней поверхности данной трубки, расположенной дальше от центра спирали. Ультрафиолетовые лучи от светодиодов 6, попадая на диоксид титана, омываемый очищаемым воздухом, активизируют фотокаталитические реакции: при этом угарный газ доокисляется до углекислого, а пары органических соединений распадаются до углекислого газа и водяного пара. Пройдя несколько витков спирали, загрязненный воздух за счет увеличения площади поверхности более интенсивно очищается от вредных примесей. В результате из насоса-вентилятора 3 выходит очищенный воздух.

Использование воздухоочистителя представляет интерес для народного хозяйства, так как позволяет значительно улучшить условия труда работников за счет более интенсивного очищения воздуха, снижения концентрации угарного газа и органических паров до безопасных величин, обеспечивает экономичный расход электроэнергии, повышает надежность и долговечность работы воздухоочистителя.

1. Фотокаталитический воздухоочиститель, включающий корпус, насос-вентилятор, фотокаталитический блок, пылевой фильтр с органическим или неорганическим адсорбентом, отличающийся тем, что корпус воздухоочистителя выполнен в виде закрученной в спираль постоянной по площади поперечного сечения трубки, образующей фотокаталитический блок, внутренняя поверхность которого покрыта слоем фотокатализатора, а на стороне поверхности, расположенной ближе к центру фотокаталитического блока, на всем его протяжении прикреплена светодиодная лента с ультрафиолетовыми светодиодами.

2. Фотокаталитический воздухоочиститель по п.1, отличающийся тем, что форма поперечного сечения трубки может быть выполнена прямоугольной, трапециевидной или сегментной.

3. Фотокаталитический воздухоочиститель по п.1, отличающийся тем, что в качестве фотокатализатора используется диоксид титана.

4. Фотокаталитический воздухоочиститель по п.1, отличающийся тем, что расстояние между ультрафиолетовыми светодиодами на светодиодной ленте не превышает 30 мм.

Изобретение относится к аналитической газовой хроматографии, в частности к способам создания сорбентов для анализа органических веществ, в том числе и загрязнителей окружающей среды.

Способ получения мезопористого сорбента // 2491989

Изобретение относится к способам получения сорбентов с высокоупорядоченной структурой типа MCM-41. .

Состав для получения гранулированного комбинированного наноструктурированного сорбента и способ его получения // 2482911

Способ получения комплексообразующего сорбента (варианты) и его применение для рентгенофлуоресцентного определения тяжелых металлов в воде // 2472582

Изобретение относится к области аналитической химии. .

Фотокатализатор на основе наноразмерной -модификации диоксида титана // 2469788

Изобретение относится к фазовому составу и способу приготовления титаноксидного катализатора, применяемого преимущественно для фотокаталитической очистки воды, загрязненной молекулярными примесями органического происхождения.

Сорбент для хроматографии // 2451544

Изобретение относится к материалам, предназначенным для сорбции и хроматографического разделения. .

Способ получения сорбента для газовой хроматографии // 2446008

Изобретение относится к аналитической газовой хроматографии, в частности к способам создания сорбентов для анализа органических веществ. .

Способ получения сорбента для газовой хроматографии // 2441701

Изобретение относится к аналитической газовой хроматографии и касается газохроматографического разделения смесей органических веществ. .

Способ регенерации хемосорбента-катализатора на углеродной основе // 2436629

Изобретение относится к сорбционной технике и может быть использовано для восстановления защитных свойств хемосорбентов-катализаторов и снаряженных ими фильтрующе-поглощающих коробок противогазов с истекшим сроком хранения.

Способ получения материала на основе целлюлозы и его применение для определения тяжелых металлов // 2435642

Изобретение относится к аналитической химии, а точнее к способам получения материалов для сорбционного концентрирования из водных растворов тяжелых металлов с целью их последующего аналитического определения.

Способ удаления серо-, азот- и галогенсодержащих примесей, присутствующих в синтез-газе // 2497575

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ удаления серо-, азот- и галогенсодержащих примесей, присутствующих в синтез-газе, таких как H2S, COS, CS2, HCN, NH3, HF, HCl, HBr и HI, содержит: а) этап совместного гидролиза COS и HCN и улавливания галогенированных соединений с использованием катализатора на основе TiO2, содержащего от 10 вес.% до 100 вес.% TiO2 и от 1 вес.% до 30 вес.% по меньшей мере одного сульфата щелочноземельного металла, выбранного из кальция, бария, стронция и магния, b) этап промывки по меньшей мере одним растворителем, с) этап обессеривания на улавливающей массе или адсорбенте.

Катализатор сжигания водорода, способ его получения и способ сжигания водорода // 2494811

Изобретение относится к катализаторам сжигания водорода. Описан катализатор сжигания водорода, включающий каталитически активный металл, нанесенный на носитель катализатора, образованный неорганическим оксидом, при этом носитель включает органический силан по меньшей мере с одной алкильной группой из трех или менее атомов углерода, путем замещения присоединенной к концу каждой из определенной части или ко всем гидроксильным группам на поверхности носителя; и каталитически активный металл нанесен на носитель катализатора, включающий присоединенный к нему органический силан.

Способ очистки воздушных потоков от химических загрязнителей и устройство для его осуществления // 2494794

Группа изобретений относится к методам очистки воздушных потоков с использованием фотохимических реакций. Устройство содержит последовательно расположенные секции электростатической очистки, фотоокисления, фотокатализа и увлажнения.

Катализатор окисления ртути и способ его приготовления // 2493908

Настоящее изобретение относится к катализатору окисления ртути (варианты) и способу его приготовления (варианты). Описан катализатор окисления ртути в отходящем газе до водорастворимого соединения ртути, предотвращающий улетучивание МоО3, который содержит: TiO3 в качестве носителя; V2O5 и МоО3 в качестве активных компонентов, нанесенных на носитель, и по меньшей мере один из элементов, выбранных из группы, состоящей из W, Cu, Со, Ni, Zn и их соединений, в качестве компонента, предотвращающего улетучивание МоО3, нанесенного на носитель.

Конструктивный элемент с каталитической поверхностью, способ его изготовления и применение этого конструктивного элемента // 2490063

Изобретение относится к конструктивному элементу. .

Устройство и способ усовершенствованного извлечения co2 из смешанного потока газа при использовании катализатора // 2486947

Изобретение относится к устройству и способу обработки дымового газа, основано на использовании растворителя и предназначено для извлечения СО2 из потока дымового газа.

Стойкий к старению катализатор окисления no до no2 в потоках выхлопных газов // 2481883

Система для очистки выхлопного газа дизельных двигателей // 2481146

Композитный фотокатализатор для очистки воды и воздуха // 2478413

Изобретение относится к составу композитного фотокаталитически активного материала, применяемого преимущественно для фотокаталитической и адсорбционной очистки газовых и водных сред, загрязненных органическими и неорганическими веществами, представляющими опасность для жизнедеятельности живых организмов и человека, в частности.

Способ приготовления катализатора для разложения закиси азота и процесс обезвреживания газовых выбросов, содержащих закись азота // 2477177

Изобретение относится к способу обезвреживания закиси азота, в том числе и низкоконцентрированных выбросов закиси азота, например, в отходящих газах производства азотной кислоты с использованием катализатора на основе железосодержащего цеолита.

Фильтр для улавливания твердых частиц с гидролизующим покрытием // 2506987

Группа изобретений относится к фильтру для улавливания твердых частиц с гидролизующим покрытием, который может быть использован, главным образом, в системах выпуска отработавших газов, образующихся при работе нестационарных двигателей внутреннего сгорания, например на автомобилях. Фильтр для улавливания твердых частиц имеет образованные пористыми стенками каналы, проходящие между его первым торцом и вторым торцом. На первом торце предусмотрены первые закупоривающие средства для перекрытия каналов, образующие своими передними поверхностями часть первого торца фильтра. Первый торец имеет гидролизующее покрытие вне каналов, причем гидролизирующим покрытием снабжены все образующие первый торец компоненты. Устройство для реализации метода селективного каталитического восстановления имеет, по меньшей мере, один выпускной трубопровод, по которому в направлении своего потока могут проходить отработавшие газы, сопло для подачи содержащего или образующего аммиак восстановителя и фильтр для улавливания твердых частиц. Автомобиль с двигателем внутреннего сгорания содержит систему выпуска отработавших газов, которая имеет, по меньшей мере, один фильтр для улавливания твердых частиц или, по меньшей мере, одно устройство для реализации метода селективного каталитического восстановления. Техническим результатом является обеспечение полноты реакции селективного каталитического восстановления, соответственно, полноты гидролиза восстановителя. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.