Спосіб термічної демеркуризації

Спосіб термічної демеркуризації, який полягає у випаровуванні сорбованої ртуті з елементів при 3 верхніх шарів покриттів, що відповідно призводить до їх руйнувань. Не виключає цей спосіб і можливості розповсюдження пари ртуті у довкілля внаслідок застосування її ежектування. Відомий спосіб конденсації пари з газу [7], який відноситься до способів конденсації пари і виділення води з навколишнього атмосферного повітря та очищення газів від рідких аерозолів. Він полягає у пропусканні газу (повітря) з вмістом пари послідовно через камеру зарядки, в якій створюється коронний електричний розряд, і через камеру коагуляції, де створюється змінне електричне поле, під дією якого досягається коагуляція заряджених крапельок води. Зокрема, камера електростатичної зарядки має вигляд циліндричної втулки з розташованим у ній електродом для утворення коронного електричного розряду. До цієї камери приєднується камера коагуляції у вигляді циліндричного корпуса з розташованим у ньому вздовж його осі циліндричним електродом. Ці камери розділені непроникними для газу перегородками і електрично приєднуються до джерела змінного струму. Втулка і корпус заземлюються. В камері коагуляції заряджені крапельки води під дією змінного електричного поля безперервно зіштовхуються між собою, що і забезпечує ефективне їх коагулювання і видалення з газу (повітря). Відомий також спосіб [5] застосування коронного розряду в електричних фільтрах. Цей спосіб, як і попередній, не забезпечує необхідного ступеня видалення ртуті, поглинутої елементами приміщень і речами, оскільки не передбачає спеціальної термічної чи іншої глибокої обробки забруднених елементів і не обмежує можливості циркулювання забрудненого повітря у всьому просторі приміщення і поглинання ртуті з нього стінами, підлогою, стелею і т.ін. Найближчим до способу, що заявляється, є спосіб термічної демеркуризації [6], який призначений для очищення від ртуті багатошарових і сорбуючих підлогових покриттів із різних неелектропровідних матеріалів, очищення повітря та видалення ртуті з речей домашнього вжитку. Цей спосіб і вибраний за прототип. Він полягає у здійсненні термічної обробки забруднених ртуттю поверхонь і місць скопичення ртуті шляхом нагрівання безпосередньо диспергованих частинок металевої ртуті, ежекції пари ртуті разом з повітрям із локалізованого забрудненого ртуттю осередку, що обробляється, та очищенні цього повітря на сорбувальних фільтрах. При цьому нагрівання частинок металевої ртуті, які дисперговані у товщі матеріалів забрудненого осередку на глибину 150...300мм, здійснюється дією високочастотного електромагнітного поля, тобто застосовується індукційний нагрів. Очищення завершується, коли концентрація ртуті у повітрі зменшується до рівня 3 10-4мг/м3. Високочастотне поле, яке у пристрої для здійснення цього способу створюється індуктором, нагріває електропровідникові матеріали (дисперговані кульки металевої ртуті) і безпосередньо майже не впливає на непровідникові матеріали, завдяки чому не змінює їх властивості. Як відзначено у описі способу [7], глибина проникнення високочастотного поля в матеріал, що обробляється, складає 0,6 діаметра випромінювача (ін 46448 4 дуктора) і дозволяє термічно обробляти певну ділянку на глибину 150 ... 300мм. Недоліком цього способу є наявність незамкненої відсмоктувальної системи ежектування забрудненого ртуттю повітря через сорбувальні фільтри, яка сама може стати джерелом суттєвого вторинного ртутного забруднення навколишнього середовища. Корисна модель спрямована на досягнення високої ефективності термічної демеркуризації поверхонь приміщень і речей (виробів), а також внутрішнього повітряного простору приміщень, в яких концентрація пари ртуті навіть за найвищої -4 3 можливої температури не перевищує 3 10 мг/м , без застосування зовнішньої незамкненої системи ежектування забрудненого ртуттю повітря з електромеханічним приводом, яка сама може бути суттєвим вторинним ртутним забруднювачем довкілля. Поставлена задача вирішується наступним чином. У способі, що заявляється, нагрівання сорбованих крапель ртуті для їх випаровування, у тому числі з глибинних шарів ділянок приміщень, як і у прототипі, здійснюється високочастотним індукційним нагрівачем (індуктором), а ежектування пари ртуті з обмеженого ізольованого від всього простору приміщення об'єму над забрудненою ртуттю ділянкою (виробом), на відміну від прототипу, здійснюється замкненою системою циркуляції повітря, у якій направлений рух пари ртуті разом з повітрям створюється за рахунок електромеханічної дії на них електричного коронного розряду і додатково за рахунок молекулярної дифузії ртуті, зумовленої перепадом концентрації ртуті у повітрі у цьому напрямку. В результаті зумовленого таким чином направленого руху забруднене ртуттю повітря направляється у охолоджену зону, де воно очищується від ртуті шляхом охолодження і конденсації пари ртуті. Це очищене повітря електромеханічною дією на нього електричного коронного розряду у зворотньому напрямку повертається у простір над забрудненою ртуттю ділянкою, завдяки чому створюється замкнений очищувальний цикл, і далі це знову забруднене повітря аналогічним чином очищується у охолодженій зоні. Багаторазове повторне автоматичне циркулювання повітря у замкненій системі забезпечує високу ефективність способу демеркуризації, що заявляється. Конкретно спосіб, що заявляється, полягає у циркуляції повітря, яке очищується від пари ртуті через три окремі камери (камеру видалення забруднення, холодильну камеру і камеру зворотнього руху повітря), які стикуються між собою і через отвори для циркуляції повітря, утворюють замкнений контур (на відміну від прототипу). На фіг.1 цей контур показаний пунктирною лінією зі стрілками. В камері видалення забруднення 4 розміщений високочастотний індукційний нагрівач 3 (індуктор), який забезпечує випаровування сорбованої ртуті, у тому числі з глибоко розташованих шарів елементів приміщення. Крім індукційного нагрівача 3, в цій камері, як показано на фіг.1, встановлені коронуючі електроди 2, зокрема, у вигляді дуже 5 тонких циліндричних ниток з електропровідного матеріалу діаметром не більше декількох десятих міліметра для того, щоб електричний розряд біля них був коронним. В холодильній камері 5, як показано на фіг.1, встановлюються осаджувальні електроди 6, яким відповідно надається позитивна (плюсова) полярність, тобто вони є анодами. Напруга між електродами 2 і 6 створюється блоком збудження і живлення коронного розряду 1 і ця напруга повинна бути достатньою для створення коронного розряду біля електродів 2. Низька температура в холодильній камері і, зокрема низька температура осаджувальних електродів 6, забезпечує конденсацію пари ртуті для очищення таким чином від неї повітря. Одночасно таким чином створюється перепад концентрації ртуті у повітрі, який додатково забезпечує рух пари ртуті у холодильну камеру вже за рахунок молекулярної дифузії. Осаджувальні електроди, зокрема, можуть мати вигляд тонких металевих пластин, які, залежно від розташування поверхні, з якої випаровується ртуть, встановлюються з регульованим нахилом для скочування з них крапель ртуті у збирач ртуті, зокрема, на липку стрічку в ньому. Камера зворотнього руху 9 забезпечує повернення очищеного повітря у камеру видалення забруднення і для повторних очищень від пари ртуті воно знову направляється коронним розрядом в холодильну камеру. Напрямок руху повітря на фіг.1 показаний суцільними лініями зі стрілками. Прискорюється рух повітря в камері зворотнього руху повітря коронним електричним розрядом, для чого в камері зворотнього руху повітря встановлюються, як показано на фіг.1, коронуючі електроди 8 (катоди) також у вигляді дуже тонких циліндричних ниток з електропровідного матеріалу і анод 10 у вигляді металевої пластини, між якими подається електрична напруга від блоку збудження і живлення коронного розряду 7, достатня для утворення коронного розряду біля електродів 8. Багаторазова циркуляція повітря у даному замкненому контурі забезпечує надійне його очищення від ртутних і інших забруднень, а індукційний нагрів крапель сорбованої ртуті - ефективне видалення ртуті з заглиблень і пор у елементах приміщень. Вихід негативно заряджених у коронному розряді молекул пари ртуті через щілини між забрудненою ртуттю поверхнею і циркуляційним контуром попереджається відштовхувальною дією ізольованого від забрудненої поверхні металевого елемента (обідця 11), який для цього також знаходиться під мінусовим потенціалом. Для очищення забрудненого повітря у всьому просторі приміщення камера зворотнього руху повітря розкривається і повітря з простору приміщення коронним електричним розрядом і додатково молекулярною дифузією проганяється через холодильну камеру пристрою і поступово очищується до концентрації ртуті, яка є допустимою для приміщень чи меншою за неї ( 0,0003мг/м3). Далі терміном „іонний вітер", як прийнято в технічній літературі, називається направлений рух повітря під дією коронного електричного розряду. 46448 6 Під терміном ежектування тут щодо ртуті треба розуміти видалення пари ртуті з повітрям. Ежектування пари ртуті у замкненому контурі попереджає розповсюдження випареної ртуті у навколишній простір і відповідно додаткове забруднення нею інших елементів приміщень в результаті великої здатності більшості з них до сорбування ртутної пари. Багаторазове циркулювання тієї самої обмеженої маси повітря у замкненому контурі через холодильну камеру для очищення від ртуті шляхом конденсування пари ртуті дає можливість суттєво підвищити ефективність демеркуризації приміщень і т. ін. і скоротити її тривалість. Регульований нахил осаджувальних електродів в холодильній камері створює умови для скочування з них крапель ртуті безпосередньо у збирач. Обґрунтуванням доцільності цього є те, що прилипання рідкої ртуті до металевих осаджувальних електродів не є міцним через її великий поверхневий натяг, досить малу в'язкість і надзвичайну рухливість кульок ртуті, через що вони легко поділяються на мілкіші і досить легко розкочуються по поверхні. Застосуванням негативно зарядженого ізольованого металевого обідця перешкоджається вихід за межі циркуляційного контура молекул ртуті і повітря, які також дією коронного розряду заряджені негативно і тому відштовхуються від обідця (виникаючих нещільностей) назад у контур. В результаті інтенсивного конденсування пари ртуті в холодильній камері створюється перепад її концентрації у повітрі, який додатково сприяє ежектування пари ртуті за рахунок молекулярної дифузії. Заявлений спосіб придатний для очищення забрудненого ртуттю повітря у всьому просторі приміщення, для чого треба розкрити камеру зворотнього руху повітря і поступово повітря приміщення дією коронного розряду буде протягнене через холодильну камеру і очищене від пари ртуті її конденсуванням. Можливість здійснення заявленого способу підтверджується розробленим з цією метою макетом пристрою, який відповідає схемі, наведеній на фіг.1. Випаровування ртуті під дією індуктора, ежекція забрудненого повітря і його очищення в охолодженій зоні здійснюються автоматично і у такій самій послідовності. Можливість ежектування пари ртуті і повітря коронним електричним розрядом підтверджується відомими його властивостями. Зокрема, коронний електричний розряд виникає при атмосферному і вищому за нього тиску і різкій неоднорідності електричного поля (високих значеннях градієнту потенціала) біля одного з електродів, які мають протилежні полярності і достатньо віддалені один від одного. У разі високої напруженості електричного поля біля електроду електрони вириваються з нього і стікають у повітря біля цього електроду. Ці вільні електрони під дією електричного поля рухаються у бік електроду з плюсовою полярністю (аноду) і, як встановлено, пристають до нейтральних молекул 7 46448 газу (повітря), пари і різних частинок, у тому числі металевих, і таким чином заряджають їх негативним (мінусовим) зарядом. В результаті вони також вимушено під дією електричного поля (сили Кулона) направлено рухаються у бік аноду. Оскільки ж під час руху заряджені молекули і частинки на своєму шляху пружно зштовхуються з молекулами і частинками, що могли залишитися електрично нейтральними, вся маса повітря разом з домішками рухається у бік аноду, утворюючи так званий „іонний вітер". Цей „іонний вітер" і забезпечує багаторазове ежектування повітря у замкненому контурі винаходу. Запропонований спосіб здійснюється пристроєм, який виготовлений з урахуванням схеми, показаній на фіг.1. У макетному зразку цього пристрою в якості холодильної камери пристосований лабораторний мініхолодильник з заміною кришки на кришку з отворами і кріпленнями до камери видалення забруднень і камери зворотнього руху пові Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 8 тря. У якості блоків збудження і живлення коронного розряду використані лабораторні джерела, які спеціально призначені для утворення коронного електричного розряду. Джерела інформації: 1. Патент РФ №2081198. 2. Патент РФ RU2281311. 3. Корсукова Н.В., Янин Е.П. Утилизация отходов ртутьсодержащих изделий: состояние и проблемы. В журнале «Светотехника», 2002, №3, с.25-29. 5. Патент РФ №2052527. 6. Патент РФ №1838440. 7. Пугачевич П.П. Работа со ртутью в лабораторных и производственных условиях.-М.:Химия, 1972, с.301-302. 8. Патент РФ №2288021. 9. Капцов Н.А. Коронный разряд и его применение в электрофильтрах. М., 1947. 10. Патент РФ №2219270 (прототип). Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601