RU2773150C1 - Method and device for air purification using a regenerated co2 absorber - Google Patents
Method and device for air purification using a regenerated co2 absorber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773150C1 RU2773150C1 RU2021120829A RU2021120829A RU2773150C1 RU 2773150 C1 RU2773150 C1 RU 2773150C1 RU 2021120829 A RU2021120829 A RU 2021120829A RU 2021120829 A RU2021120829 A RU 2021120829A RU 2773150 C1 RU2773150 C1 RU 2773150C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- absorber
- carbon dioxide
- dioxide absorber
- regeneration
- Prior art date
Links
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000004887 air purification Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 44
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 8
- HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N Diethylamine Chemical compound CCNCC HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229920002456 HOTAIR Polymers 0.000 claims abstract description 3
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 230000035876 healing Effects 0.000 claims description 3
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 claims description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000002070 germicidal Effects 0.000 claims 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 abstract description 10
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000249 desinfective Effects 0.000 abstract description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010926 purge Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 229960004424 Carbon Dioxide Drugs 0.000 description 33
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 10
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 8
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 8
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 7
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 230000001717 pathogenic Effects 0.000 description 5
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 244000052769 pathogens Species 0.000 description 3
- 210000004215 spores Anatomy 0.000 description 3
- 230000002009 allergen Effects 0.000 description 2
- 230000000844 anti-bacterial Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 230000000241 respiratory Effects 0.000 description 2
- 230000000717 retained Effects 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising Effects 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N Carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N Diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 description 1
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 1
- 235000015450 Tilia cordata Nutrition 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- -1 amine compound Chemical class 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N hydroxylamine Chemical compound ON AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 238000011068 load Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052813 nitrogen oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic Effects 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000002588 toxic Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 230000003253 viricidal Effects 0.000 description 1
- 238000005200 wet scrubbing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для очистки воздуха и поддержания стандартных уровней концентрации диоксида углерода (CO2) в воздухе для дыхания в зданиях и помещениях различного типа, транспортных средствах, герметичных обитаемых объектах, ограниченных пространствах разного рода.The present invention relates to a method and apparatus for purifying air and maintaining standard levels of carbon dioxide (CO 2 ) concentration in breathing air in buildings and premises of various types, vehicles, sealed habitable objects, confined spaces of various kinds.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART
Известно, что при дыхании человек потребляет кислород из воздуха и заменяет кислород диоксидом углерода или углекислым газом со скоростью около 5 мл/с. Увеличение содержания углекислого газа в воздухе для дыхания сверх допустимой концентрации вызывает у людей, находящихся в помещении, чувство усталости и может быть опасно для здоровья. Особенно быстрый рост концентрации вредных для жизнедеятельности человека примесей происходит в атмосфере гермообъектов, таких как подводные лодки, космические станции и др. Обычно углекислый газ, образующийся при дыхании, удаляется при помощи вентиляции путем удаления воздуха, содержащего углекислый газ, и подачи свежего кислородсодержащего воздуха для его замены. Вместе с тем, значительная часть вредных веществ может поступать в помещение вместе с приточным воздухом, если состояние наружной атмосферы не соответствует экологическим нормам, а приточная система не оборудована средствами очистки воздуха.It is known that when breathing, a person consumes oxygen from the air and replaces oxygen with carbon dioxide or carbon dioxide at a rate of about 5 ml / s. Increasing the amount of carbon dioxide in the breathing air beyond the allowable concentration makes indoor occupants feel tired and can be hazardous to health. A particularly rapid increase in the concentration of impurities harmful to human life occurs in the atmosphere of sealed objects, such as submarines, space stations, etc. Usually, carbon dioxide formed during breathing is removed by ventilation by removing air containing carbon dioxide and supplying fresh oxygen-containing air to its replacement. At the same time, a significant part of harmful substances can enter the room together with the supply air, if the state of the external atmosphere does not meet environmental standards, and the supply system is not equipped with air purification facilities.
Кроме этого, воздух в помещении также часто содержит болезнетворные бактерии, вирусы, споры, а также механические загрязнители, к которым относятся пыль, аэрозоли, дым, в частности, табачный, пыльца растений и аллергены, которые также следует удалять из воздуха в помещении с помощью вентиляции или иным способом.In addition, indoor air also often contains pathogenic bacteria, viruses, spores, as well as mechanical pollutants, which include dust, aerosols, smoke, in particular, tobacco, plant pollen and allergens, which should also be removed from indoor air using ventilation or otherwise.
Из патента РФ 2352382, опубл. 20.04.2009, известен способ очистки воздуха, включающий фильтрацию дисперсных частиц и стерилизацию воздуха от микроорганизмов и бактерий, а также последовательное предварительное удаление молекулярных примесей в зоне коронного разряда и их разложение на фотокатализаторе. Фотокаталитическая очистка воздуха состоит в разложении и окислении токсичных воздушных примесей под воздействием ультрафиолетового излучения, при этом размер разлагаемых частиц, достигающий 0,001 мкм, сопоставим с размерами молекул. Принцип уничтожения разных загрязнителей этой методикой заключается в окислении веществ и их разложении на CO2 и воду. В указанном методе заключительную очистку осуществляют в порах активированного угля и диоксида титана с их непрерывной реактивацией от адсорбированных молекулярных примесей и органических дисперсных частиц.From RF patent 2352382, publ. 04/20/2009, a method of air purification is known, including filtering dispersed particles and sterilizing air from microorganisms and bacteria, as well as sequential preliminary removal of molecular impurities in the corona discharge zone and their decomposition on a photocatalyst. Photocatalytic air purification consists in the decomposition and oxidation of toxic air impurities under the influence of ultraviolet radiation, while the size of decomposed particles, reaching 0.001 microns, is comparable to the size of molecules. The principle of the destruction of various pollutants by this technique is the oxidation of substances and their decomposition into CO 2 and water. In this method, the final purification is carried out in the pores of activated carbon and titanium dioxide with their continuous reactivation from adsorbed molecular impurities and organic dispersed particles.
Способ позволяет осуществлять высокоэффективную фильтрацию дисперсных частиц и стерилизация воздуха от микроорганизмов и бактерий, при этом содержание озона и примесей окислов азота в очищенном воздухе не превышает ПДК за счет их адсорбции угольным адсорбентом.The method allows for highly efficient filtration of dispersed particles and sterilization of air from microorganisms and bacteria, while the content of ozone and nitrogen oxide impurities in the purified air does not exceed the MPC due to their adsorption by the coal adsorbent.
Однако способ не позволяет производить высокоэффективную очистку воздуха от неорганических токсичных газов, в частности, в невозможности избирательно поглощать из воздуха продукты разложения бактерий и СО2 при его избытке.However, the method does not allow for highly efficient purification of air from inorganic toxic gases, in particular, in the inability to selectively absorb decomposition products of bacteria and CO 2 from the air in its excess.
Следует отметить, что в качестве источников вышеупомянутого ультрафиолетового излучения в последнее время находят применение эксиплексные лампы, кпак это известно, например из публикации Э.А. Соснин, О.C. Жданова, “Вирулицидные и бактерицидные эксиплексные лампы барьерного разряда”, Квантовая электроника, 50:10 (2020), 984-988.It should be noted that exciplex lamps have recently been used as sources of the above ultraviolet radiation, as is known, for example, from the publication of E.A. Sosnin, O.S. Zhdanova, “Virucidal and bactericidal exciplex barrier discharge lamps”, Quantum Electronics, 50:10 (2020), 984-988.
В закрытых помещениях с людьми, таких как спасательные камеры, водолазные устройства или подводные лодки, исторически использовались две химические технологии для очистки воздуха от СО2: с использованием гидроксида лития и натровой извести, как это известно, например, из патента РФ 2444387, опубл. 10.03.2012. Обе эти технологии имеют как достоинства, так и недостатки.In enclosed areas with people, such as rescue chambers, diving devices or submarines, two chemical technologies have historically been used to clean the air from CO 2 : using lithium hydroxide and soda lime, as is known, for example, from RF patent 2444387, publ. 03/10/2012. Both of these technologies have both advantages and disadvantages.
Из патента US9399192, опубл. 26.07.2016, известен способ высокоэффективного удаления диоксида углерода из выхлопных газов, включающий этап абсорбции диоксида углерода жидким поглотителем диоксида углерода, и этап выделения диоксида углерода путем нагревания поглотителя. В варианте реализации способа поглотитель диоксида углерода содержит аминовое соединение, в частности, диэтаноламин в количестве от 20,0% по массе до 70,0% по массе в амине и воду.From US9399192, publ. 07/26/2016, a method for highly efficient removal of carbon dioxide from exhaust gases is known, including the stage of absorption of carbon dioxide by a liquid absorber of carbon dioxide, and the stage of separating carbon dioxide by heating the absorber. In an embodiment of the method, the carbon dioxide scavenger contains an amine compound, in particular diethanolamine in an amount of 20.0% by weight to 70.0% by weight in amine and water.
Недостатком является использование жидкого сорбента, что затрудняет его использование для очистки воздуха в помещениях.The disadvantage is the use of a liquid sorbent, which makes it difficult to use it to purify indoor air.
Другая технология для очистки воздуха от СО2, известная, например, из патента US 7601189, опубл. 13.10.2009, основана на использовании сухих регенерируемых твердых адсорбентов с иммобилизованным амином. Эти адсорбенты состоят из аминов (первичных, вторичных, третичных или их комбинации), нанесенных на пористую основу из порошкообразного материала.Another technology for air purification from CO 2 known, for example, from US patent 7601189, publ. 13.10.2009, is based on the use of dry regenerated solid adsorbents with immobilized amine. These adsorbents consist of amines (primary, secondary, tertiary, or combinations thereof) supported on a porous support of powdered material.
Метод позволяет повысить качество воздуха в помещении либо снизить требуемый уровень вентиляции без снижения качества воздуха в помещении, поскольку стоимость энергоснабжения более низка по сравнению с влажной очисткой, использующей жидкие амины. Таким образом, твердые сорбенты на основе амина обладают способностью улучшать общую энергетику улавливания CO2.This method improves the indoor air quality or reduces the required level of ventilation without compromising the indoor air quality, since the cost of energy supply is lower compared to wet scrubbing using liquid amines. Thus, solid amine-based sorbents have the ability to improve the overall energy of CO 2 capture.
Вместе с тем, порошкообразные адсорбенты все еще имеют достаточно высокое аэродинамическое сопротивление и достаточно высокие энергетические затраты при их использовании для очистки воздуха.At the same time, powdered adsorbents still have a rather high aerodynamic resistance and rather high energy costs when they are used for air purification.
Частично этого недостатка лишено использование известного из патента US5462908, опубл. 31.10.1995, поглотителя, представляющий собой композицию из активированного угля и пропитывающего его органического амина, в частности, диэтиламина.Partially, this disadvantage is devoid of the use known from the patent US5462908, publ. 10/31/1995, an absorber, which is a composition of activated carbon and an organic amine impregnating it, in particular, diethylamine.
Указанный фильтр предназначен для высокоэффективной очистки дыхательных газов от токсичных соединений типа перфторуглеродов. В то же время, авторами настоящего изобретения показана высокая эффективность использования подобных абсорберов для поддержания стандартных уровней концентрации CO2 в воздухе для дыхания.This filter is designed for highly efficient purification of respiratory gases from toxic compounds such as perfluorocarbons. At the same time, the authors of the present invention have shown high efficiency of using such absorbers to maintain standard levels of CO 2 concentration in breathing air.
Таким образом, существующие системы очистки воздуха для дыхания обладают как достоинствами, так и недостатками, что обусловливает необходимость их дальнейшего совершенствования.Thus, the existing breathing air purification systems have both advantages and disadvantages, which necessitates their further improvement.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Технической задачей и техническим результатом изобретения является расширение арсенала средств очистки воздуха, позволяющих повысить эффективность и качество очистки воздуха для дыхания в замкнутых помещениях с недостаточной вентиляцией.The technical task and technical result of the invention is to expand the arsenal of air purification tools that improve the efficiency and quality of air purification for breathing in enclosed spaces with insufficient ventilation.
Сущность изобретения состоит очистке и поддержании в замкнутых пространствах стандартных уровней концентрации CO2 в воздухе для дыхания за счет его продува через регенерируемый поглотитель диоксида углерода. Поглотитель выполнен в виде гранул активированного угля, импрегнированных водным раствором аминоспирта. Благодаря использованию гранулированного поглотителя и конструктивным особенностям устройства продув осуществляют, по существу, равномерно по объему поглотителя диоксида кислорода при пониженных энергетических затратах. В соответствии с изобретением, в поглотитель CO2 направляют воздух, предварительно обеззараженный ультрафиолетовым (УФ) облучением. Обеззараженный воздух, поступающий в поглотитель, содержит продукты разложения бактерий и вирусов в виде CO2 и воды, а также остаточные патогены, которые задерживаются поглотителем. От них поглотитель очищают в процессе регенерации.The essence of the invention is to clean and maintain in enclosed spaces standard levels of CO 2 concentration in breathing air by blowing it through a regenerable carbon dioxide absorber. The absorber is made in the form of activated carbon granules impregnated with an aqueous solution of amino alcohol. Due to the use of a granular absorber and the design features of the device, the purge is carried out essentially evenly over the volume of the oxygen dioxide absorber at reduced energy costs. In accordance with the invention, air pre-disinfected by ultraviolet (UV) irradiation is sent to the CO 2 absorber. The disinfected air entering the absorber contains the decomposition products of bacteria and viruses in the form of CO 2 and water, as well as residual pathogens that are retained by the absorber. The absorber is cleaned from them during the regeneration process.
С целью дальнейшего повышения качества очищенного и обеззараженного воздуха его ионизируют и обогащают на выходе из поглотителя диоксида кислорода комплексом микроэлементов, входящих в состав морской или горной соли.In order to further improve the quality of purified and disinfected air, it is ionized and enriched at the outlet of the oxygen dioxide absorber with a complex of microelements that are part of sea or mountain salt.
Регенерацию и обеззараживание поглотителя диоксида углерода осуществляют его нагревом до температуры не менее 65°С потоком горячего воздуха. Нагретый воздух с избытком СО2 выводят в вытяжную вентиляцию, либо с помощью компрессора закачивают в газовый баллон.Regeneration and disinfection of the carbon dioxide absorber is carried out by heating it to a temperature of at least 65°C with a stream of hot air. Heated air with excess CO 2 is removed into the exhaust ventilation, or pumped into a gas cylinder using a compressor.
В предпочтительных вариантах реализации изобретения циклы очистки воздуха и регенерации поглотителя осуществляют в режиме обратной связи, которую реализуют на сравнении измеряемых концентраций СО2 на входе и выходе поглотителя.In preferred embodiments of the invention, the cycles of air purification and regeneration of the absorber are carried out in the feedback mode, which is implemented by comparing the measured concentrations of CO 2 at the inlet and outlet of the absorber.
В вариантах реализации изобретения перед продувом поглотителя воздух предварительно очищают фильтрами, относящимися к группе: механические, каталитические, электростатические.In embodiments of the invention, before blowing through the absorber, the air is preliminarily cleaned with filters belonging to the group: mechanical, catalytic, electrostatic.
Вышеупомянутые и другие цели, преимущества и особенности настоящего изобретения станут более очевидными из следующего неограничивающего описания вариантов его осуществления, приведенных в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи.The above and other objects, advantages and features of the present invention will become more apparent from the following non-limiting description of embodiments, given by way of example with reference to the accompanying drawings.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых:The essence of the invention is illustrated by drawings, in which:
Фиг. 1 - схема устройства для очистки воздуха в режиме очистки,Fig. 1 is a diagram of a device for cleaning air in cleaning mode,
Фиг. 2 - схема устройства для очистки воздуха в поперечном разрезе.Fig. 2 is a cross-sectional diagram of an air purification device.
Фиг. 3 - схема устройства для очистки воздуха в режиме регенерации.Fig. 3 is a diagram of an air purification device in regeneration mode.
На чертежах совпадающие элементы устройства имеют одинаковые ссылочные номера.In the drawings, matching device elements have the same reference numerals.
Эти чертежи не охватывают и, кроме того, не ограничивают весь объем вариантов реализации данного технического решения, а представляют собой только иллюстративные материалы частных случаев его реализации.These drawings do not cover and, moreover, do not limit the entire scope of options for implementing this technical solution, but are only illustrative materials of particular cases of its implementation.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDESCRIPTION OF EMBODIMENTS
В варианте реализации настоящего изобретения, схематично представленном в разрезе на Фиг. 1, устройство для очистки воздуха и поддержания в заданном диапазоне концентрации СО2 в воздухе ограниченного пространства 1 содержит: корпус 2 с входным отверстием 3 и выходным отверстием 4, расположенные в корпусе поглотитель диоксида углерода 5 и средство, например, компрессор или вентилятор 6 для продува воздуха через поглотитель.In the embodiment of the present invention, shown schematically in section in FIG. 1, a device for purifying air and maintaining the concentration of CO 2 in the air of a
Поглотитель диоксида углерода 5 выполнен гранулированным, что обусловливает снижение энергетических затрат на его продув и на функционирование устройства в целом.The carbon dioxide absorber 5 is made granular, which leads to a reduction in energy costs for its blowing and for the operation of the device as a whole.
Поглотитель диоксида углерода 5 предпочтительно выполнен в виде гранул активированного угля, импрегнированного водным раствором амина, а именно диэтиламина. Наряду с высокоэффективным поглощением CO2, такой поглотитель обеспечивает комплексную очистку воздуха от пыли, пыльцы, аллергенов, дыма и запахов.The
В состав устройства также входит нагреватель 7, применяемый для регенерации поглотителя 5, и УФ безозоновый облучатель 8 с длиной волны 240-260 нм для обеззараживания воздуха, содержащий одну или более УФ-ламп.The device also includes a
Для повышения качества очистки и обеззараживания воздуха УФ-облучатель 8 установлен вверх по потоку от поглотителя диоксида кислорода так, чтобы продукты разложения болезнетворных бактерий, вирусов и спор, а также остаточные количества патогенов направлялись в поглотитель диоксида углерода для их абсорбции.To improve the quality of air purification and disinfection,
При выполнении устройства в предложенном виде достигаются высокоэффективные обеззараживание, фильтрация и очистка воздуха от избытка СО2, что обеспечивает высокое качество очистки воздуха.When performing the device in the proposed form, highly effective disinfection, filtration and purification of air from excess CO 2 are achieved, which ensures high quality of air purification.
В предпочтительных вариантах реализации изобретения, вниз по потоку от поглотителя диоксида углерода 5 размещена, например, в сетчатом контейнере, крымская или гималайская соль 9, предназначенная для генерации целебных микроэлементов в потоке очищенного воздуха. Это придает синергетический эффект достигаемому качеству очистки воздуха, наделяя его не только чистотой и обеззараживанием, но и целебными свойствами.In preferred embodiments of the invention, downstream of the carbon dioxide absorber 5 is placed, for example, in a mesh container, Crimean or
На выходе из поглотителя диоксида углерода могут быть установлены дополнительные УФ безозоновые облучатели.Additional UV-free irradiators can be installed at the outlet of the carbon dioxide absorber.
Для высокоэффективного функционирования устройства поглотитель диоксида углерода 5 предпочтительно размещен в картридже 10.For highly efficient operation of the device, the carbon dioxide absorber 5 is preferably placed in the
В варианте реализации картридж 10 содержит первую и вторую торцевые стенки, первая из которых с входным отверстием, к которому подсоединен вентилятор 6. На торцевых стенках картриджа 10 закреплены вложенные друг в друга с зазорами сетчатые или решетчатые частично прозрачные контейнеры, например, с кольцевым поперечным сечением. заполненные гранулами поглотителя диоксида кислорода.In an embodiment, the
Фиг. 2, на которой показано поперечное сечение устройства для очистки воздуха, иллюстрирует вариант размещения поглотителя 5 в виде трех концентрических слоев в картридже с контейнерами, имеющими концентрические сетчатые стенки 11.Fig. 2, which shows a cross-section of the air purifying device, illustrates an embodiment of
Возвращаясь к Фиг. 1, можно видеть, что потоки воздуха (обозначены стрелками) распространяются, как в параллельных, так и в перпендикулярных слоям поглотителя 5 направлениях. Воздушный поток, попадая в картридж 10, проходит лабиринтообразный путь, частично продавливаясь сквозь гранулы поглотителя, что обеспечивает равномерный по объему продув поглотителя воздухом и равномерную поглощающую нагрузку на гранулы поглотителя. В результате достигается полное эффективное использование поглотителя, не требующее высоких энергетических затрат на его продув.Returning to Fig. 1, it can be seen that the air flows (indicated by arrows) propagate both in parallel and in directions perpendicular to the absorber layers 5. The air flow, entering the
Устройство для очистки воздуха может дополнительно содержать фильтр 15, относящийся к группе: механический, каталитический, электростатический. Фильтры предпочтительно установлены вверх по потоку от поглотителя диоксида кислорода для его защиты от механических и других не регенерируемых загрязнений, что позволяет продлить время жизни устройства в целом.The air purification device may additionally contain a
В предпочтительных вариантах реализации изобретения устройство содержит контроллер или электронную управляющую систему с функцией поддержания в воздухе замкнутого пространства 1 концентрации CO2 в заданном диапазоне, в том числе автоматического включения циклов очистки воздуха и регенерации поглотителя диоксида углерода.In preferred embodiments of the invention, the device contains a controller or an electronic control system with the function of maintaining the concentration of CO 2 in the air of the
На Фиг. 1 устройство показано в режиме очистки воздуха. Для управления режимами работы устройства внутри его корпуса 2 установлены заслонки 12, управляющие потоком воздуха, при этом корпус 2 имеет патрубок 13 выпуска CO2, который оснащен заслонкой 14. В режиме очистки воздуха нагреватель 7 отключен, заслонки 12, управляющие потоком воздуха открыты, патрубок 13 выпуска CO2 закрыт заслонкой 14.On FIG. 1 shows the device in air purification mode. To control the operating modes of the device,
На Фиг. 3 устройство показано в режиме регенерации поглотителя диоксида кислорода. В этом режиме нагреватель 7 включен, заслонки 12, управляющие потоком воздуха закрыты, заслонка 14 патрубка 13 выпуска CO2 открыта. Выпуск нагретого воздуха и вместе с ним диоксида углерода и частиц, высвобождаемых из поглотителя диоксида углерода 5 осуществляется через патрубок 13 в наружный воздух вне замкнутого пространства 1. Скорость потоков воздуха (показанных стрелками) снижена. В остальном части устройства в этом варианте осуществления являются такими же, как в вышеописанных вариантах осуществления (Фиг. 1, Фиг. 2), имеют на Фиг. 3 те же номера позиций, и их подробное описание опущено.On FIG. 3, the device is shown in the oxygen scavenger regeneration mode. In this mode, the
Способ очистки воздуха и поддержания в заданном диапазоне концентрации диоксида углерода в воздухе ограниченного пространства 1 осуществляют с помощью устройства, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, следующим образом.The method of purifying air and maintaining the concentration of carbon dioxide in the air of a
С помощью вентилятора 6 производят продув воздуха через регенерируемый поглотитель диоксида углерода 5, Фиг. 1. Используют гранулированный поглотитель диоксида углерода 5, импрегнированный водным раствором амина, предпочтительно диэтиламина. Продув, показанный на Фиг. 1 стрелками, производят, по существу, равномерно по объему поглотителя. Поглощение избыточного диоксида углерода происходит за счет химического связывания диоксида углерода при прохождении воздушного потока через гранулированный поглотитель диоксида углерода 5, размещенный в несколько слоев в катридже 10 с сетчатыми стенками 11.The
Воздух, поступающий в поглотитель диоксида углерода 5 дополнительно обеззараживают УФ-облучателем 8, установленным вверх по потоку. Соответственно, продув поглотителя 5 диоксида кислорода осуществляют воздухом, содержащим продукты разложения бактерий, вирусов и спор в виде СО2, воды и азота, которые вместе с остаточными патогенами задерживаются поглотителем 5.The air entering the
УФ-облучение производят безозоновым УФ-излучением с длиной волны более 185 нм, включающим диапазон длин волн около 254 нм с максимальным бактерицидным действием. УФ-облучение производят лампами, выбранными из группы, включающей в себя: ртутные лампы низкого давления, и KrCl-, KrBr-, XeBr-эксиплексные лампы.UV irradiation is produced by ozone-free UV radiation with a wavelength of more than 185 nm, including a wavelength range of about 254 nm with a maximum bactericidal effect. UV irradiation is produced with lamps selected from the group consisting of: low pressure mercury lamps, and KrCl-, KrBr-, XeBr-exciplex lamps.
На выходе из поглотителя диоксида углерода 5 очищенный воздух обогащают комплексом микроэлементов, входящих в состав морской либо горной соли 9. После комплексной очистки и подготовки воздух через выходное отверстие 4 корпуса 2 поглотителя направляется в ограниченное пространство 1.At the outlet of the
Для улучшения качества очистки воздуха в вариантах реализации изобретения также могут применяться установленные перед входом в вентилятор 6 устройства 15 для предварительной очистки воздушного потока, например, механический HEPA-фильтр не ниже 12 класса. Для тонкой очистки воздуха также могут быть использованы электростатический фильтр, а также каталитический фильтр.To improve the quality of air purification in embodiments of the invention,
Регенерацию поглотителя диоксида углерода 5 обеспечивают его продувом потоком воздуха, разогретого до температуры не менее 65°С, предпочтительно от 65 до 80°С, Фиг. 3. В процессе регенерации поглотитель диоксида углерода 5 обеззараживают в процессе его нагрева, поскольку большинство бактерий погибает уже при температуре 60-70°С. Обогащенный СО2 поток воздуха выводят через патрубок 13 выпуска CO2 в тракт утилизации, например, в вытяжную вентиляцию, либо с помощью компрессора - в газовый баллон.The
Циклы очистки воздуха и регенерации поглотителя осуществляют с помощью контроллера в режиме обратной связи, которую реализуют на сравнении измеряемых концентраций СО2 на входе и выходе поглотителя 5. Очистку воздуха производят при достижения заданной верхней границы концентрации СО2 (около 1000 ppm) в воздухе ограниченного пространства 1 и прекращают очистку воздуха при достижения заданной нижней границы концентрации СО2 (около 400 ppm). Регенерацию производят при снижении скорости очистки ниже заданного определенного предела.The cycles of air purification and regeneration of the absorber are carried out using the controller in the feedback mode, which is implemented by comparing the measured concentrations of CO 2 at the inlet and outlet of the
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ.INDUSTRIAL APPLICABILITY.
Изобретение предназначено для очистки воздуха и поддержания стандартных уровней CO2 в воздухе для дыхания в зданиях и помещениях различного типа, транспортных средствах, герметичных обитаемых объектах, ограниченных пространствах разного рода. Кроме этого, оно может применяться для высокоэффективной очистки дыхательных газов от токсичных соединений типа перфторуглеродов и иных газообразных кислотных оксидов.The invention is intended to purify air and maintain standard levels of CO 2 in breathing air in buildings and premises of various types, vehicles, hermetic habitable objects, confined spaces of various kinds. In addition, it can be used for highly efficient purification of respiratory gases from toxic compounds such as perfluorocarbons and other gaseous acidic oxides.
Claims (18)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2773150C1 true RU2773150C1 (en) | 2022-05-31 |
Family
ID=
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU715123A1 (en) * | 1978-05-04 | 1980-02-15 | Белорусский технологический институт им. С.М.Кирова | Method of purifying gas from carbon dioxide |
| US5462908A (en) * | 1993-06-16 | 1995-10-31 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence | Organic amine impregnated activated carbon |
| RU2097115C1 (en) * | 1995-07-28 | 1997-11-27 | Научно-производственное предприятие "Технолог" | System for removing carbon dioxide from air |
| RU2159706C1 (en) * | 2000-05-04 | 2000-11-27 | Кутьев Анатолий Анатольевич | Method of and device for charcoal regeneration |
| RU2168053C2 (en) * | 1995-12-19 | 2001-05-27 | Локхид Мартин Корпорейшн | Method and device for reduction of toxic components and contaminating admixtures in engine exhaust gases |
| JP2004230204A (en) * | 2003-01-28 | 2004-08-19 | Toho Kako Kensetsu Kk | Solvent recovery method |
| RU2259850C1 (en) * | 2004-06-30 | 2005-09-10 | Закрытое акционерное общество Научно-проектное внедренческое общество "НГС-оргпроектэкономика" | Method for cleaning room air |
| RU2262455C1 (en) * | 2004-06-30 | 2005-10-20 | Московский автомобильно-дорожный институт (Государственный технический университет) | Air cleaner |
| RU2352382C1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-04-20 | Александр Васильевич Загнитько | Method of highly efficient air purification from disperse and molecular admixtures |
| US7601189B2 (en) * | 2003-05-13 | 2009-10-13 | Oy Hydrocell Ltd. | Filtration method and a filter device for removing impurities from the air of a limited space and an apparatus for removing carbon dioxide from the air of an air-raid shelter |
| RU104460U1 (en) * | 2010-04-15 | 2011-05-20 | Учреждение Российской академии наук Научный центр РАН в Черноголовке (НЦЧ РАН) | PHOTOCATALYTIC FILTER AIR CLEANER |
| US9399192B2 (en) * | 2011-06-09 | 2016-07-26 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Carbon dioxide absorber and carbon dioxide separation/recovery method using the absorber |
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU715123A1 (en) * | 1978-05-04 | 1980-02-15 | Белорусский технологический институт им. С.М.Кирова | Method of purifying gas from carbon dioxide |
| US5462908A (en) * | 1993-06-16 | 1995-10-31 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence | Organic amine impregnated activated carbon |
| RU2097115C1 (en) * | 1995-07-28 | 1997-11-27 | Научно-производственное предприятие "Технолог" | System for removing carbon dioxide from air |
| RU2168053C2 (en) * | 1995-12-19 | 2001-05-27 | Локхид Мартин Корпорейшн | Method and device for reduction of toxic components and contaminating admixtures in engine exhaust gases |
| RU2159706C1 (en) * | 2000-05-04 | 2000-11-27 | Кутьев Анатолий Анатольевич | Method of and device for charcoal regeneration |
| JP2004230204A (en) * | 2003-01-28 | 2004-08-19 | Toho Kako Kensetsu Kk | Solvent recovery method |
| US7601189B2 (en) * | 2003-05-13 | 2009-10-13 | Oy Hydrocell Ltd. | Filtration method and a filter device for removing impurities from the air of a limited space and an apparatus for removing carbon dioxide from the air of an air-raid shelter |
| RU2259850C1 (en) * | 2004-06-30 | 2005-09-10 | Закрытое акционерное общество Научно-проектное внедренческое общество "НГС-оргпроектэкономика" | Method for cleaning room air |
| RU2262455C1 (en) * | 2004-06-30 | 2005-10-20 | Московский автомобильно-дорожный институт (Государственный технический университет) | Air cleaner |
| RU2352382C1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-04-20 | Александр Васильевич Загнитько | Method of highly efficient air purification from disperse and molecular admixtures |
| RU104460U1 (en) * | 2010-04-15 | 2011-05-20 | Учреждение Российской академии наук Научный центр РАН в Черноголовке (НЦЧ РАН) | PHOTOCATALYTIC FILTER AIR CLEANER |
| US9399192B2 (en) * | 2011-06-09 | 2016-07-26 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Carbon dioxide absorber and carbon dioxide separation/recovery method using the absorber |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2661740T3 (en) | Method and device for cleaning air | |
| US10046266B2 (en) | Systems and methods of cleaning cabin air in a transportation vehicle | |
| KR102267883B1 (en) | A device for purifying the CO2-filled air in the cabin of a car in recirculation-air mode by means of an adsorption device | |
| JP3773767B2 (en) | Air purifier and air conditioner equipped with an ion generator | |
| EP1499836B1 (en) | Air cleaner filter system capable of nano-confined catalytic oxidation | |
| JP4234496B2 (en) | Method and apparatus for regenerating activated carbon and air purification system incorporating the same | |
| US20080008639A1 (en) | Catalyst for Carbon Monoxide Removal and Method of Removing Carbon Monoxide With the Catalyst | |
| GB2426469A (en) | Cabin air purifier | |
| KR101430120B1 (en) | Gas purification apparatus | |
| US20230015857A1 (en) | Method to reduce both vocs and co2 in living and working spaces | |
| JP2002276999A (en) | Air ventilating-cleaning device | |
| KR100543529B1 (en) | Air filtration system and method of the same | |
| CA1295816C (en) | Process, an apparatus and a chemical absorption filter for purifying inhaled air | |
| RU2773150C1 (en) | Method and device for air purification using a regenerated co2 absorber | |
| JP2006281025A (en) | Air cleaner | |
| KR20230081778A (en) | VOCs reduction device | |
| CN111467927B (en) | Harmful gas remover based on zeolite | |
| CN208493763U (en) | Air cleaning facility | |
| JPH05137942A (en) | Deodorizing device | |
| JP2010029865A (en) | Gas purifying apparatus | |
| JP2002165869A (en) | Filtration equipment and air conditioner | |
| JP2004329499A (en) | Air cleaning device and method for cleaning air using the same | |
| KR102591443B1 (en) | Storage-catalytic removal-regeneration type air purifier | |
| CN203635052U (en) | Plasma air purification filter element structure | |
| JPH11123316A (en) | Apparatus for producing ultra-pure air |