Abstract: Известно, что проблема очистки воздуха закрытых производственных помещений в настоящее время выделилась в отдельное направление работ научных и инженерных центров, занимающихся промышленной и медицинской экологией. Динамичное развитие данного направления обусловлено как социальными проблемами, связанными со стремительным ростом заболеваемости населения и персонала промышленных предприятий из-за экологически неблагоприятного состояния воздуха помещений, так и рядом экономических факторов - высоким уровнем капитальных вложений и ежегодных затрат на эксплуатацию используемого воздухоочистительного оборудования, низкой его эффективностью при высоких энергозатратах. Существующий комплекс проблем по воздухоочистке производственных помещений и снижению уровня концентраций экологически вредных примесей в выбрасываемых в атмосферу газах металлургических предприятий диктует необходимость разработок новых принципов воздухоочистки и высокоэффективного оборудования, основанных на использовании новейших научных достижений и современных технологий. Одним из наиболее перспективных подходов к решению проблемы очистки воздуха закрытых помещений от экотоксикантов химической и биологической природы сегодня принято считать применение фотокаталитических методов и оборудования, использующего принципы гетерогенного фотокатализа, основанных на разложении широкого класса вредных веществ на диоксидных фотокатализаторах под действием мягкого ультрафиолетового света. Сущность метода состоит в окислении на поверхности диоксидного катализатора под действием мягкого ультрафиолетового излучения (диапазон А) практически всех экотоксикантов воздуха (газообразных органических, неорганических химических соединений, бактерий, вирусов) до безвредных компонентов воздуха - углекислого газа, паров воды, азота [1, 2]. В настоящее время технологии фотокаталитической очистки воздуха эффективно используются для очистки воздуха на заводах по производству взрывчатых веществ (Япония), в цехах предприятий микроэлектроники (США), на космических кораблях (США). В работе [3] приведены сравнительные расчеты, подтверждающие эффективность и экономическую целесообразность применения фотокаталитических технологий очистки воздуха промышленных предприятий в сравнении с традиционными методами. В России фотокаталитические воздухоочистители разработаны фирмой "Информационно-технологичес- кий институт" совместно с Новосибирским институтом катализа им. Г.К Борескова СО РАН. В настоящее время серийно выпускаются несколько моделей оборудования, предназначенного для очистки воздуха бытовых (Севеж-35 и Севеж-45) и производственных помещений (Севеж-350, Севеж-750). В работе рассматривается возможность использования фотокаталитических воздухоочистителей для снижения концентраций вредных газообразных веществ в цехах металлургического коксохимического производства с целью создания экологически благоприятных условий для персонала. Известно, что в составе воздуха коксохимических цехов присутствуют соединения бензола и его производных, бензапирена, предельных и непредельных углеводородов, фенолы, угарный газ, цианиды, оксиды азота и азотсодержащие соединения, оксиды серы и серосодержащие соединения, т.е. большое число газообразных химических соединений, большинство из которых токсичны, часть из них относится к канцерогенам, мутагенам и тератогенам. Экпериментальные работы по фотокаталитическому окислению основных загрязнителей воздуха производственных помещений, включая коксохимические, проводились в статическом режиме, предполагающем создание фиксированных начальных концентраций анализируемых веществ в герметическом объеме с последующим контролем изменения концентраций исследуемых соединений и продуктов их фотокаталитического окисления, а также в проточном реакторе, моделирующем условия, максимально приближенные к реальному состоянию воздуха помещений. В качестве фотокатализатора во всех экспериментах использовался ТЮ2 марки Hombifine М (анатаз 100%) фирмы Sachhieben Chemie GmbH с удельной поверхностью 250-300 м2. Анализы газообразных проб проводились на газовых хроматографах "ЛХМ-8 мд" и Hewlett Packard 5890, оснащенных плазменно-иониза-ционными детекторами. Эксперименты производились в стандартизированных условиях (температура воздуха 25 °С, давление 760 мм.рт.ст, влажность 40%) в статическом реакторе с использованием фотокаталитического очистителя (ФКО) воздуха Севеж-35. На рис. 2 и 3 приведены кинетические кривые гетерогенного фотокаталитического окисления оксида углерода и бензола с образованием двуоксида углерода и воды в качестве продуктов реакции. В таблице приведены данные по конверсии основных загрязнителей воздуха в режиме динамического реактора с использованием промышленного фотокаталитического воздухоочистителя ФКО Севеж-750. Эксперимент моделирует условия конверсии экоток-сикантов, присутствующих в воздухе цехов коксохимического производства. Результаты демонстрируют, что степень конверсии вредных химических загрянителей до безвредных компонентов воздуха составляет 75-90% за один проход загрязненного воздуха через фотокаталитический реактор. Условия проведения эксперимента: температура воздуха на входе 25 °С, концентрация паров воды 10000 ррт, относительная влажность 40%. Экспериментальные данные и проведенные расчеты показали, что для эффективной очистки воздуха коксохимического цеха объемом 15x10x15 м3 необходимо установить систему, состоящую из трех ФКО Се-веж-750. Таким образом, в работе экспериментально показана возможность эффективного использования фотокаталитического воздухоочистительного оборудования для конверсии экотоксикантов воздуха производственных помещений коксохимических предприятий, с целью создания экологически безопасных и комфортных условий труда персонала. Кроме того, необходимо учитывать экономические преимущества и отличительные особенности предлагаемого подхода, а именно: - высокую энергоэкономичность, так как процесс фотокатализа протекает при комнатной температуре; - низкие эксплуатационные расходы, связанные с отсутствием необходимости смены фильтров, так как токсические вещества разлагаются полностью до безвредных компонентов воздуха - в основном до оксида углерода, воды и атмосферного азота; монтаж воздухоочистителей не требует реконструкции существующих производственных помещений; - хорошее качество воздуха приводит к повышению производительности труда; - в результате затрат на улучшение состояния воздушной среды на рабочих местах снижается число случаев профзаболеваний и, как следствие, уменьшается текучесть кадров (облегчается также поиск желающих работать в тех цехах, куда традиционно люди идут неохотно)

Cite: Першин А.А. , Курылев В.В. , Савинов Е.Н.
Использование современных фотокаталитических систем для очистки воздуха производственных помещений коксохимических предприятий
Металлург. 2004. №1. С.27-28. РИНЦ

Translated: Pershin A.A. , Kurylev V.V. , Savinov E.N.
Use of Modern Photocatalytic Systems to Clean the Air from the Industrial Buildings of Coke-and-Coal-Chemicals Plants
Metallurgist. 2004. V.48. N1-2. P.3-6. DOI: 10.1023/B:MELL.0000027855.95955.27 WOS Scopus РИНЦ ANCAN OpenAlex

Dates:

Published print:

Jan 1, 2004

Identifiers:

Elibrary:

9445661

Citing:

DB	Citing
Elibrary	1