Композиція для очистки повітря від озону

Композиція для очистки повітря від озону, що складається з силікагелю і закріпленого на ньому 3 27516 а також втрата захисних властивостей після попереднього контакту з озоном. Відомий реагент для очистки повітря від озону по авт.св. СРСР №578993 М.Кл2. B01D53/02 з пріоритетом від 26.05.75p., автори О.Н. Мягкой, А.Н. Петрунин, В.П. Мелешко, М.И. Сердюкова. Відомий реагент являє собою зволожений аніоніт АВ-17 в йодидній формі. Недоліками відомого реагенту є недостатньо високий час захисної дії: менше 10 годин, можливість забруднення очищеного від озону повітря йодом, що негативно впливає на здоров'я людини та веде до швидкої корозії металевого обладнання і приладів в приміщенні. Відома композиція для очистки повітря від озону за ав.св. СРСР №738643 М.Кл.2 B01D53/02 з пріоритетом від 25.11.77р. [автори О.Н. Мягкой, М.И. Сердюкова, Ю.А. Евдокимов, Ю.С. Корюкаев] являє собою сильно зволожений полімерний сульфокатіоніт КУ-2-8 в гідразонієвій формі. Недоліками відомої для очистки повітря від озону композиції є: гідразин-гідрат, який використовується для отримання композиції високотоксична речовина, віднесена до першого класу безпеки (ГДК=0,1мг/м 3), а спосіб отримання відомої композиції - екологічно небезпечний, тому що під час відмивання катіоніту від насиченого розчину гідразину останній потрапляє в стічні води і забруднює гідросферу. Реагент, який є небезпечним неможливо використовувати в засобах захисту органів дихання людини. За технічними ознаками недоліком відомої композиції є те, що треба підігрівати повітря до 333К, оскільки його властивості виявляються за умови підвищеної температури 333К. При кімнатній температурі застосування відомої композиції неефективно. Відома композиція для очистки повітря від озону за деклар. патентом №14930U з приорітетом 01.08.2005 [автори Т.Л. Ракитська, А.А. Еннан, А.С. Труба] являє собою силікагель імпрегнований гексаметилентетраміном (ГМТА). Недоліком відомої композиції для очистки повітря від озону є недостатньо великий час захисної дії 60-90 годин. Задачею, на вирішення якої направлена запропонована корисна модель, є створення композиції для очистки повітря від озону з отриманням технічного результату - збільшення ресурсу роботи композиції більше 90 годин і часу захисної дії, за умови робочої температури 293¸298К та лінійної швидкості ГПС 6,2см/с. Другою задачею є уникнення санітарно-хімічних і токсикологічних проблем під час отримання та використання композиції для очистки повітря від озону. Вказані задачі вирішуються тим, що композиція для очистки повітря від озону, крім носія і закріпленого на ньому реагенту гексаметилентетраміна, додатково містить в якості реагенту лужні домішки, а саме NaOH або Na2CO3 при співвідношеннях, мас %: гексаметилентетрамін - 6¸24, гідроксид натрію 1,5¸3,5 або карбонат натрію - 4¸9, силікагель решта. 4 Запропоновану композицію отримували методом імпрегнування носія (силікагеля) водним розчином, який містить гексаметилентетрамін та лужну добавку з наступною сушкою в повітряному середовищі при температурі 373К до сталої маси зразка. Працює запропонована композиція таким чином. Газоповітряну суміш, що містить домішки озону, пропускали через реактор з нерухомим шаром композиції. Під час контакту озону з композицією, яка характеризується відновними властивостями, відбуваються багатоелектронні окисно-відновні процеси, в результаті яких токсичний озон перетворюється у кисень, а кінцевими продуктами окиснення гексаметилентетраміну є нетоксичні діоксид вуглецю та адсорбований на силікагелі гідроксид амонію. Поліпшення названих споживчих характеристик у запропонованому реагенті досягається за рахунок синергетичного ефекту від дії сукупності інгредієнтів, що входять до складу нової реагентної композиції. Синергетичний ефект виявляється в тому, що відновні властивості нової композиції по відношенню до озону більші, ніж сума властивостей кожного інгредієнта окремо. Запропонована композиція виявляє захисні властивості, тобто забезпечує очистку повітря від озону до ГДК=0,1мг/м 3 протягом до 120 годин для композиції, що містить NaOH, та до 140 годин для композиції, що містить Na2CO3. Методика експериментальних досліджень властивостей композиції полягала в наступному: 3г носія - силікагелю імпрегнували 2мл водного розчину, який містить 21мас.% гексаметилентетраміну при різних співвідношеннях NaOH від 1,5 до 3,5мас.% або Na2CO3 від 4 до 9мас.% (дивись таблицю). Отриману пухку масу сушили в повітряному середовищі за умови нормального тиску і температури 373К до сталої маси. Отриману композицію розташовували у проточному за газом термостатованому реакторі вертикального типу з вн утрішнім діаметром 1,9см. Газоповітряну суміш з концентрацією озону 1,5мг/м 3 та відносною вологістю 60¸90% подавали в реактор із лінійною швидкістю 6,2см/с. Концентрацію озону у повітрі аналізували на вході та виході реактора з періодичністю 30хв. за допомогою хемілюмінесцентного газоаналізатора марки 3.02.ПУ (С.-Петербург, Росія) з мінімальновимірюваною концентрацією озону 1мкг/м 3. Такі параметри експериментів як наважка, температура, концентрація озону в повітрі до очистки, лінійна швидкість ГПС підтримувались у всіх експериментах постійними і дорівнювали відповідно 3г, 293К, 1,5мг/м 3 і 6,2см/с. Прототип випробувався точно в таких же умовах. Загальними ознаками прототипу і запропонованої композиції є: композиції містять носій і закріплений на ньому реагент, який взаємодіє з озоном. Для прототипу - силікагель, модифікований гексаметилентетраміном. Відмінними ознаками запропонованої композиції є те, що крім гексаметилентетраміну в якості реагенту додають ще лужні добавки - NaOH 5 27516 при концентрації його в композиції 1,5¸3,5мас.% або Na2CO3 при концентрації його в композиції 4¸9мас.%. Використання запропонованої композиції, наприклад, у респіраторах не завдає негативного впливу на організм людини, тому що ГМТА є лікарським препаратом, який має антисептичну дію, та при визначених захворюваннях приймають усередину по 1г тричі на день, або внутрівенно по 10мл 40% розчину ГМТА [Машковский М.Д. Лекарственные средства. - Ч.2. - Кишинев: Картя молдованескэ, 1989. - С.350-351]. Позитивна дія ГМТА виявляється також у респіраторах, які після тривалого використання не пліснявіють, тому що ГМТА у складі композиції пригнічує розвиток мікроорганізмів, які потрапляють на фільтр респіратора під час дихання людини. Відповідно до сказаного у лабораторіях кафедри неорганічної хімії і хімічної екології ОНУ імені I.I. Мечникова проведені іспити запропонованої композиції за однакових умов: кімнатна температура 293К; наважка - 3г; лінійна швидкість руху повітря через деозонуючу речовину - 6,2м/с; ефективний час контакту ГПС з композицією t'=0,23с; концентрація озону в повітрі, що надходить, - 1,5мг/м 3. Ресурс роботи визначався в годинах, до появи на виході з реактора повітря з концентрацією озону 0,1мг/м 3. При цьому вологість озоно-повітряної суміші складала 90% і 60%. Результати іспитів запропонованої композиції порівняно з прототипом зведені в таблицю. Як видно з таблиці, ресурс роботи запропонованої композиції більший ніж прототипу і при кімнатній температурі і вологості повітря 90%, які найбільш характерні під час використання респіраторів, складає до 96 годин, якщо композиція містить в мас.%: ГМТА - 21, NaOH 1,5¸3,5. Ресурс роботи запропонованої композиції при кімнатній температурі і вологості повітря 90% складає до 119 годин, якщо композиція містить в мас.%: ГМТА - 21, Na2CO3 - 4¸9. Композиція за прототипом за тих самих умов має ресурс всього 60 годин, тобто менше, ніж пропонуєма. При зменшенні вологості повітря з 90% до 60%, яка є найбільш характерною під час експлуатації стаціонарних установок по очищенню повітря від озону, встановлених у приміщенні, ресурс прототипу дорівнює 90год., а для запропонованої композиції - збільшується і досягає 120год. у випадку NaOH і 140 годин у випадку Na2CO3 (концентрація ГМТА 21мас.%), тобто ресурс роботи пропонуємої композиції в 1,6 разів кращий, ніж у прототипу. 6 Ресурс роботи запропонованої композиції при вологості 90%, в годин Ресурс роботи запропонованої композиції при вологості 60%, в годин Пропонуєма композиція ГMTA+Na2CO Концентрація Na2CO3 в запропонованій композиції, в мас.% Ресурс роботи запропонованої композиції при вологості 90%, в годин Ресурс роботи запропонованої композиції при вологості 60%, в годин Вказана композиція передається спеціалізованому підприємству до впровадження. Таблиця Вплив концентрації NaOH та Na2CO3 на ресурс роботи (год) композиції для очистки п повітря від озону ( CГМТ А = 21мас.%; СО 3 = 15мг / м3; u = 6,2см / с ; t' = 0,23c; Cк 3 = 0,1мг / м3 , О Ресурс роботи прототипу при вологості 90%, в годинах Ресурс роботи прототипу при вологості 60%, в годинах Пропонуєма композиція ГMTA+NaOH+SiO2 Концентрація NaOH в запропонованій композиції, в мас.% ) 60 90 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5