Озонирование воздуха

Озонирование воздуха в помещениях находит широкое применение в промышленности и медицине. Озонирование успешно справляется со следующими задачами:

• Дезинфекция воздуха, оздоровления и профилактики бактериальных и вирусных заболеваний
• Устранение неприятных запахов(в том числе въевшихся)
• Удаления опасных органических соединений и паров ртути
• Борьба с плесенью
• Отпугивание и уничтожение грызунов, мышей, крыс (дератизация).

Основные преимущества озона:

1. озон экологически безопасен и не образует токсичных побочных продуктов распада;
2. высокая скорость очистки;
3. химическое удаление пахнущих веществ;
4. озон вырабатывается на месте, не требуя хранения и перевозки;
5. покупка озонатора быстро окупится за счет экономии на специфических химических реагентах и потерях, связанных с их применением;
6. озон универсален и решает в один момент сразу комплекс задач, что позволит очень сильно сэкономить, в отличие от целого набора узкоспециализированных и зачастую весьма дорогостоящих методов;
7. озон проникает в те места, куда не может проникнуть никакое другое чистящее средство.

Выбор необходимого оборудования зависит от многих факторов, таких как:

• Цель,
• Количество и вид загрязнителя,
• Объем помещения,
• Влажность,
• Температура,
• Запыленность помещения
• Наличие иных веществ, способных вступать в реакцию с озоном.

Применение ионизации для удаления из воздуха летучих органических соединений (ЛОС)и мельчайших взвешенных твёрдых частиц.

Управляемые процессы ионизации воздуха приводят к значительному уменьшению количества микробов, нейтрализации запахов и уменьшению содержания некоторых летучих органических соединений (ЛОС) в воздухе помещений. Эффективность удаления мельчайших взвешенных твёрдых частиц (пыли) при помощи высокоэффективных фильтров также улучшается с применением ионизации воздуха. Процесс ионизации включает в себя образование ионов воздуха, включая супероксид O₂^.- (двухатомный ион-радикал кислорода), который быстро реагирует с находящимися в воздухе ЛОС и взвешенными твёрдыми частицами (ТЧ). Значимость химии ионизации воздуха и её возможности для существенного улучшения качества воздуха в помещениях рассмотрена на конкретных экспериментальных примерах.

Ионизационные явления, связанные с химически-активными ионами, радикалами и молекулами, встречаются в различных областях метеорологии, климатологии, химии, физики, техники, физиологии и гигиены труда.  Недавние разработки в области искусственной ионизации воздуха совместно с растущей заинтересованностью в его очистке от ЛОС и ТЧ, дали толчок развитию передовых технологий по улучшению качества воздуха в помещениях Данная статья даёт представление о физических и химических свойствах ионов воздуха, а затем описывает применение ионизации для его очистки и удалению из него ЛОС и ТЧ.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИОНОВ ВОЗДУХА.

Большая часть материи во вселенной ионизирована. В глубоком космическом вакууме атомы и молекулы находятся в возбуждённом энергетическом состоянии и обладают электрическим зарядом. В то время как на Земле и земной атмосфере большая часть материи не ионизирована. Для ионизации и разделения зарядов требуется достаточно мощный источник энергии. Она может иметь как естественное, так и искусственное (антропогенное) происхождение, может выделяться в результате ядерных, термических, электрических или химических процессов. Вот некоторые источники энергии: космическое излучение, ионизирующее (ядерное) излучение земных источников, ультрафиолетовое излучение, заряд от трения ветром, распад капель воды (водопады, дожди), электрический разряд (молния), горение (пожары, горящие газовые струи, двигатели) и сильные электрические поля (коронный разряд).

Влияние человека на количество ионов в окружающей среде:

●       В процессе горения одновременно образуются как ионы, так и взвешенные частицы. Последние, как правило, поглощают ионы, например, во время курения, горения свечей.

●       В помещениях синтетические элементы интерьера и искусственная вентиляция могут привести к уменьшению количества заряженных частиц в воздухе.

●       Линии электропередач производят целые потоки ионов; видеодисплеи приводят к уменьшению их количества.

●       Специальные устройства производят ионы для очистки воздуха или нейтрализации его заряда.

Специально сконструированные устройства для искусственной ионизации воздуха более управляемы, чем природные процессы. Недавние разработки крупных ионных генераторов привели к коммерческой доступности энергоэффективных модулей, способных управляемо вырабатывать требуемые ионы с минимальным количеством побочных продуктов, таких как озон. Генераторы ионов нашли применение для контроля статического заряда поверхности. Ионизаторы воздуха (генераторы ионов) всё более широко используются для очистки воздуха в помещениях.

Ионизация — это процесс или результат процесса, посредством которого электрически нейтральный атом или молекула приобретают положительный или отрицательный заряд. Когда атом поглощает избыточную энергию, происходит ионизация, получается свободный электрон и положительно заряженный атом. Термин “ионы воздуха” в широком смысле относится ко всем частицам воздуха, обладающим электрическим зарядом, чьё движение зависит от электрических полей.

Химические превращения ионов воздуха, имеющих как естественное происхождение, так и созданных искусственно, зависит от состава среды, особенно от типа и концентраций газовых примесей. Протекание конкретных реакций зависит от физических свойств отдельных атомов и молекул, например, от потенциала ионизации, сродства к электрону, сродства к протону, дипольного момента, поляризуемости и химической активности. Основные положительные ионы  N₂⁺, O₂⁺, N⁺ и О⁺ очень быстро (за миллионные доли секунды) превращаются в протонированные гидраты, тогда как свободные электроны присоединяются к кислороду, образуя ион-радикал супероксида ³O₂^.-, который также может образовывать гидраты. Эти интермедиаты (промежуточные частицы) обобщённо называют “кластерными ионами”.

Кластерные ионы далее могут реагировать с летучими примесями или взвешенными частицами. В течение своей короткой жизни (около минуты), кластерный ион может до 1 000 000 000 000 раз (10¹²) сталкиваться с молекулами воздуха в основном состоянии. Химические, ядерные, фото- и электро-ионизационные процессы используются для разделения и идентификации химических спектров. Диссоциация молекул и реакции в газовой фазе и на поверхности твёрдых частиц существенно усложняет общие реакционные схемы в реальных средах. Свойства ионов постоянно меняются из-за протекающих химических реакций, молекулярных перегруппировок, образования молекулярных ионных кластеров и заряженных частиц. Протонированные гидраты могут быть до 1 нм (0.001 мкм) в диаметре и иметь подвижность 1-2 cм²/В·с. Размеры ионных кластеров около 0.01-0.1 нм, а их подвижность 0.3-1·10^-6 м²/В·с. Последние частицы больше в размерах, но на порядок менее подвижны. Для сравнения: средние размеры капелек тумана или частиц пыли составляют до 20 мкм.

Совместное присутствие ионов и электронов приводит к появлению пространственного заряда, то есть к существованию свободного некомпенсированного заряда в атмосфере. Можно измерить пространственную плотность как положительного, так и отрицательного заряда. В ясную погоду на уровне моря концентрация ионов обеих полярностей составляет около 200-3 000 ионов/см³. Количество их значительно увеличивается во время дождя и грозы, благодаря природной активации: концентрация отрицательных ионов возрастает до 14 000 ионов/см³, а положительных — до 7 000 ионов/см³. Соотношение количества положительных и отрицательных ионов обычно составляет 1.1-1.3, уменьшаясь до 0.9 при определённых погодных условиях. Выкуривание одной сигареты уменьшает количество ионов в воздухе помещения до 10-100 ионов/см³.

Ионы и ионные кластеры имеют множество возможностей для столкновений и реакции с любыми воздушными примесями, то есть, по существу, со всеми составляющими атмосферы. Они исчезают из атмосферы в результате реакций с другими летучими компонентами или путём присоединения к более крупным частицам  посредством диффузионного заряда и заряда полем. Время жизни ионов тем меньше, чем выше их концентрация (и наоборот, время жизни больше при меньшей концентрации, так как меньше шансов на столкновение). Время жизни ионов воздуха напрямую зависит от влажности, температуры и относительной концентрации следов летучих веществ и взвешенных частиц. Типичное время жизни ионов естественного происхождения в чистом воздухе составляет 100-1 000 с.

ХИМИЯ ИОНОВ ВОЗДУХА

Кислород необходим всем формам жизни. Однако существует динамическое равновесие между образованием необходимого для жизни кислорода с одной стороны, и защитой от его токсического действия с другой. Известны 4 степени окисления молекулярного кислорода [О₂]ⁿ, где n = 0, +1, ‑1, -2 соответственно для молекулы кислорода, катиона, иона супероксида и пероксид-аниона (записывается как ³O₂ , ³O₂^.+ , ³O₂^.- и ³O₂^-2). Кроме того, “обычный” кислород в воздухе ³O₂ находится в “основном” (энергетически невозбуждённом) состоянии. Это свободный “бирадикал”, имеющий два неспаренных электрона. В кислороде две пары электронов на внешнем слое имеют параллельные спины, что указывает на триплетное состояние (верхний индекс 3, но его как правило опускают для простоты). Сам кислород обычно является конечным акцептором электронов в биохимических процессах. Он не слишком химически активен и сам по себе не разрушает биосистемы окислением. Однако он является прекурсором к другим формам кислорода, которые могут быть токсичны, в частности это ион-радикал супероксида, гидроксил-радикал, пероксид-радикал, алкокси-радикал и пероксид водорода. Из других химически активных молекул можно назвать синглетный кислород ¹O₂ и озон O₃.

Кислород в обычном состоянии плохо реагирует с большинством молекул, однако его можно “активировать”, сообщив ему дополнительную энергию (естественную или искусственную, электрическую, термическую, фотохимическую или ядерную) и превратив его в активные формы кислорода (АФК). Преобразование кислорода в реакционноспособное состояние при присоединении одного электрона называется восстановлением (уравнение 1). Донорная молекула, отдающая электрон, окисляется. Результатом этого частичного восстановления триплетного кислорода является супероксид O₂^·-. Он является одновременно и радикалом (обозначается точкой) и ионом (заряд -1).

O₂ + e^– → O₂^.- (1)

Ион-радикал супероксида — наиболее важный радикал, образующийся в человеческом теле: взрослый человек массой 70 кг синтезирует его, по меньшей мере, 10 кг (!) в год. Приблизительно 98% кислорода, потребляемого дыханием митохондрий, преобразуется в воду, а остальные 2% превращаются в супероксид, образующийся в результате побочных реакций в дыхательной системе. Клетки человека постоянно вырабатывают супероксид (и химически активные молекулы, получающиеся из него) как “антибиотик” против чужеродных микроорганизмов. Биология воздушных ионов и радикалов кислорода была рассмотрена в работе Krueger и Reed, 1976. Супероксид также выступает в роли сигнальной молекулы для регулирования многих клеточных процессов наряду с NO^.. В биологических условиях он реагирует сам с собой, образуя пероксид водорода и кислород по реакции 2, известной как реакция дисмутации. Она может быть самопроизвольной, либо катализироваться ферментом супероксиддисмутазой (СОД).

2 O₂^.- + 2 H⁺ → H₂O₂ + O₂ (2)

Супероксид может быть как окислителем (акцептором электронов), так и восстановителем (донором электронов). Он очень важен для процесса образования активного гидроксил-радикала (НО^.), катализируемого ионами металлов и/или солнечным светом. Супероксид реагирует с радикалом оксида азота (NO^.), образуя in vivo ещё одну активную молекулу — пероксинитрат (OONO^.). Супероксид далее может восстановиться до пероксида (O₂^-2) — активированной формы кислорода, которая в водной среде существует в виде пероксида водорода (H₂O₂) и необходима для здоровья.

Супероксид является продуктом диссоциации слабой кислоты — гидропероксидного радикала HO₂^·. В водных системах соотношение количеств этих двух частиц определяется показателем кислотности среды и соответствующей константой равновесия. Супероксид также может быть образован в результате отрицательной ионизации воздуха. Образование небольших концентраций его во влажном воздухе также было подтверждено исследованиями.

Ионные кластеры супероксида быстро вступают в реакцию с взвешенными в воздухе частицами и летучими органическими соединениями. В то время как пероксид водорода является окислителем, сочетание пероксида водорода и супероксида (ур. 3) даёт намного более активную частицу — гидроксил-радикал — наиболее сильный из известных окислителей.

2 O₂^.- + H₂O₂ → O₂ + OH^. + OH^– (3)

Идентификация индивидуальных частиц, участвующих в химических реакциях, является задачей нетривиальной. Моделирование реакционной схемы может включать десятки гомогенных и гетерогенных реакций между частицами, упомянутыми выше.

АКТИВНЫЕ ФОРМЫ КИСЛОРОДА

Кислород, супероксид, пероксид и гидроксил называют активными формами кислорода (АФК), они могут участвовать в разнообразных окислительно-восстановительных реакциях, как в газовой, так и в водной среде. Эти активные частицы очень важны для разложения присутствующих в атмосфере органических веществ, частиц смога и для расщепления озона (О₃). Гидроксил-радикал является ключевым фактором в разложении летучих органический соединений в тропосфере посредством серии сложных химических реакций, включая окисление (отщепление электронов от органических соединений), которые в последствии могут реагировать с другими органическими молекулами по цепной реакции.

Активные формы кислорода обнаружены как в земном пространстве, так и в космическом. Твердотельные датчики на основе SnO₂, обычно используемые для обнаружения примесей газов, подвергаются влиянию хемосорбции кислорода и паров воды. При достаточно высокой рабочей температуре кислород из воздуха адсорбируется на кристаллических поверхностях, имеющих отрицательный заряд. При этом электроны кристаллов переходят на адсорбированный О₂, образуя супероксид-радикалы, которые далее реагируют с CO, углеводородами и прочими примесями газов или паров. В результате высвобождения электронов, уменьшается заряд поверхности, что вызывает увеличение проводимости, которое и фиксируется. Аналогичные химические процессы встречаются в фотокаталитическом окислении, твердооксидных топливных элементах и различных нетепловых плазменных процессах.

Учёные в области космоса предполагают, что необычная активность марсианской почвы и отсутствие органических соединений объясняется ультрафиолетовым излучением, которое вызывает ионизацию атомов металла и образование химически активных частиц кислорода на гранулах почвы. Три радикала O^·-, O₂^·- и O₃^·-, обычно образующихся под действием УФ излучения в присутствии кислорода, иногда собирательно называют активными формами кислорода (АФК). O₂^·- наименее активен, наиболее стабилен и наиболее вероятно образующийся при обычных температурах на Земле кислородный радикал. Его химические свойства включают реакцию с водой с образованием гидратированных кластерных ионов. Две взаимосвязанные частицы — гидроксид и гидропероксид — способны окислять органические молекулы. Супероксид реагирует с водой (ур. 4) образуя кислород, пергидроксил- и гидроксил-радикалы, которые легко способны окислять органические молекулы.

2 O₂^.- + H₂O → O₂ + HO₂^.- + OH^.- (4)

Супероксид также может напрямую реагировать с озоном, образуя гидроксил-радикалы (ур. 5).

2 O₂^.- + O₃ + H₂O → 2 O₂ + OH^– + OH^. (5)

Можно предположить следующую суммарную схему (ур. 6), включающую несколько реакций, описанных выше. В ней супероксид, образованный при ионизации воздуха, вызывает окисление летучих органических соединений, связанных с взвешенными в воздухе частицами с металлическими включениями:

C_xH_y + (x+y/4) O₂ → x CO₂ + (y/2) H₂O (6)

Это упрощённое представление. Для каждой из активных форм кислорода (АФК) существует несколько предположительных или подтверждённых схем реакций их взаимного превращения.

Превращение отдельных ЛОС, то есть исчезновение исходных частиц и образование побочных продуктов, а не углекислого газа и воды, как до, так и после ионизации воздуха было предположено и смоделировано в научных работах. Хорошо известный факт, что нетепловые, газофазные плазмы, которые генерируются электронно при комнатных температурах и атмосферном давлении, могут разрушать низкие концентрации ЛОС (концентрацией 10-100 см³/м³) в импульсном коронном реакторе. Эффективность уничтожения или ликвидации (ЭУЛ) грубо оценили исходя из химического потенциала ионизации. Ионизация и прочие процессы при коронном разряде применяли, в частности, для обработки воздуха, содержащего относительно низкие начальные концентрации ЛОС (100-0.01 см³/м³). Ряд частных и государственных исследователей сообщили о химических соединениях, поддающихся обработке (табл. 1), то есть эти вещества могут быть химически  изменены или уничтожены при ионизации воздуха и связанных с этим процессах.

Таблица 1. Химические соединения, которые можно удалить из воздуха при ионизации (*).

* Эффективность зависит от начальных концентраций, относительной влажности и содержания кислорода.

При ионизации воздуха будут происходить аналогичные процессы, включая окисление органических соединений биполярными ионами и свободными радикалами до промежуточных побочных продуктов и, наконец, до углекислого газа и воды. Возможны четыре реакционных процесса с участием ионов воздуха: (I) рекомбинация с другими ионами, (II) реакция с молекулами газов, (III) присоединение к более крупным частицам и (IV) контакт с поверхностью. Первые два процесса могут способствовать удалению летучих органических соединений; два последних могут способствовать удалению твёрдых частиц.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗАТОРОВ ВОЗДУХА

Биполярные ионизаторы воздуха создают заряженные молекулы. Получая или отдавая электрон, молекула приобретает отрицательный или положительный заряд. В настоящее время используется три типа систем ионизации: фотонная, ядерная и электронная. При фотонной ионизации применяют источники мягкого рентгеновского излучения для выбивания электронов из молекул газов. В ядерных ионизаторах применяют полоний-210, он служит источником α-частиц, которые сталкиваясь с молекулами газов выбивают электроны. Молекулы, которые потеряли электроны, становятся положительными ионами. Нейтральные молекулы газа быстро захватывают электроны и становятся отрицательными ионами. Эти типы генераторов не содержат игл-эмиттеров, поэтому отложения на них не являются проблемой. Тем не менее, рентгеновские и ядерные источники нужно устанавливать аккуратно и постоянно контролировать, во избежание угрозы безопасности.

В электронных ионизаторах или ионизаторах коронного разряда применяют высокое напряжение, приложенное к острию эмиттера или сетке, для создания сильного электрического поля. Это поле взаимодействует с электронами рядом находящихся молекул и производит ионы той же полярности, что и приложенное напряжение. Эти ионизаторы классифицируют в зависимости от типа применяемого тока: импульсные, постоянного тока и переменного тока. Ионизаторы переменного тока являются биполярными, они с каждым циклом поочерёдно вырабатывают отрицательные и положительные ионы. Образование других химических веществ зависит от типа тока, режима, концентрации униполярных ионов, соотношения положительных и отрицательных ионов, относительной влажности. Ионизаторам переменного тока, самому первому типу электронных ионизаторов, присущи колебания напряжения, и электрические поля, которые они производят, проходят позитивные и негативные пики.

Количество генерируемых воздушных ионов измеряют при помощи регистраторов с заряженными пластинами. Или можно применять измеритель электростатического поля для фиксации статического затухания на стеклянных подложках. Мониторинг ионов позволяет генерировать заданное количество ионов для оптимальной работы.

Важно отличать различные типы электронных очистителей воздуха. Ионизаторы воздуха, электростатические фильтры и генераторы озона часто объединяют, однако они имеют чёткие различия в режимах работы.

Система ионизации воздуха имеет несколько компонентов: сенсоры для мониторинга качества воздуха (ЛОС и ТЧ), электронный мониторинг ионов и модули ионизации для генерирования требуемого количества ионов. Промышленные системы ионизации воздуха автоматически контролируют процесс ионизации для обеспечения комфортного климата, уменьшения микробного загрязнения и нейтрализации запахов посредством разрушения и/или ликвидации летучих и взвешенных компонентов в воздухе помещений. Системы ионизационной обработки воздуха разработаны для установки непосредственно в закрытом пространстве либо в системе подачи воздуха центральной вентиляции. Воздух затем может быть выпущен непосредственно в атмосферу помещения, либо возвращён обратно после смешения с наружным воздухом.

Размещать модули ионизации на конкретном объекте можно в зависимости от источников ЛОС и ТЧ и их интенсивности. Приборы ионизации можно размещать непосредственно в центральном блоке аппарата кондиционирования воздуха для обработки всего потока. Также их можно устанавливать в существующих воздухоотводах ниже по течению в центральной системе ОВК (отопления, вентиляции и кондиционирования). Также можно размещать автономные приборы ионизации в отдельных комнатах для удовлетворения непосредственных потребностей. Правильная работа системы ионизации для улучшения качества воздуха помещения требует оптимизации семи факторов, описывающих конкретную ситуацию и требования. При работе промышленного ионизатора воздуха контролируются следующие параметры: желаемый уровень интенсивности ионов, мощность и охват воздушного потока, влажность, качество воздуха и детектирование озона.

Датчик потока измеряет объемный расход воздуха. Датчик влажности измеряет количество водяного пара в воздухе. Сенсор(ы) качества воздуха определят относительную необходимость ионизации. Эти датчики могут быть размещены как в канале возврата воздуха, так и во внешнем воздухозаборнике.  Ещё один датчик качества воздуха (необязательный) можно установить для того, чтобы уровень озона, который может образовываться в небольших  количествах как побочный продукт, находился ниже установленных пределов,  . Ещё один тип сенсоров (также опциональный) может быть использован для измерения относительного уровня определённых фракций твёрдых частиц (ТЧ), которые могут быть удалены из воздуха ионизацией. Сигналы от датчиков регистрируются при помощи ПК. Отклик системы ионизации визуально отображается в виде нескольких графиков в реальном времени, а также сохраняется для дальнейшего использования. Вся информация доступна клиенту по сети через обычный браузер.

Практические эксперименты и объектные исследования.

Технологии ионизации долгое время применяют в различных направлениях. Контроль над электростатическими разрядами (нейтрализация заряда ионами воздуха) очень важен в чувствительных технологических операциях, таких как производство полупроводников или наноматериалов. Ионизацию применяют для очистки воздуха, что в наше время особенно актуально. Летучие органические соединения (ЛОС), запахи, окисляются активными формами кислорода. Твёрдые частицы, такие как табачный дым, пыльца и пыль, под действием ионов воздуха слипаются. Находящиеся в воздухе бактерии и плесень нейтрализуются. Другие преимущества включают экономию энергии, так как используется меньше внешнего воздуха для кондиционирования, а также общее повышение комфорта в помещении. Системы ионизации были установлены для улучшения качества воздуха в бытовых и офисных помещениях. Их также установили для контроля летучих соединений и взвешенных частиц в учреждениях, торговых и промышленных помещениях. Краткий перечень проведенных экспериментов на реальных объектах иллюстрирует разнообразие возможных применений (табл II).

Таблица II. Объекты проведения экспериментов по ионизации воздуха

Система ионизации воздуха был установлена в большом инженерном центре (Siemens AG, Берлин) с несколькими сотнями служащих в многоэтажном здании. Количественно измерили снижение уровня 59 конкретных ЛОС, относящихся к девяти различным классам веществ (Табл III). Содержание ЛОС определяли при помощи газовой хроматографии и масс-спектроскопии (ГХ/МС) в образцах, собранных в сорбирующих трубках в течение периода эксперимента, с применением ионизации и без неё. Хотя содержание ЛОС 31 и 59 уже было ниже определяемого предела, их количество не увеличилось выше него. Общее количество ЛОС уменьшилось на 50%. Это отличные результаты, учитывая начальный уровень 112 мкг/м³, а заданный уровень производительности — 300 мкг/м³. Уровень веществ 20 и 59 снизился, уровни остальных веществ не увеличились. Новые ЛОС, как продукты неполной ионизации, не были обнаружены.

Кроме того, во время эксперимента постоянно измеряли уровень озона в помещении, как при ионизации, так и без неё. Средний уровень в течение месяца эксперимента составил 0.7 ppbv без применения ионизации, а максимальное значение – 5.8 ppbv. Это сравнимо с регулятивной нормой 100 ppbv. Средний уровень при ионизации составил 6.6 ppbv, максимальное значение – 14.4 ppbv. Уровень озона в наружном воздухе не измеряли напрямую, но рассчитали возможный диапазон, который составил 10-20 ppbv.

Таблица III. Объект A: Инженерный центр (a).

Ещё один эксперимент проводился в платёжном центре рядом с крупным международным аэропортом (Visa, Цюрих), где офисные работники подвергаются действию выхлопных газов самолётов и наземного транспорта. Количественно измерили уровни трёх ЛОС при ионизации и без неё (Табл IV). Отмечено значительное уменьшение вредных запахов, обусловленных неполным сгоранием топлива.

Таблица IV. Объект В. Туристический центр.

В настоящее время проводятся и другие исследования, направленные на получения количественных результатов о ликвидации специфических загрязнений в различных сферах применения. Также собираются несистематические сведения от работников и руководителей предприятий, которые отмечают существенное уменьшение количества дыма и неприятных запахов и общее улучшение качества воздуха в помещении.

РЕЗЮМЕ

Ионизация воздуха: к чему мы идём…

Влияние физических сил, агрегатного состояния и массы не только на результат, но и на способ превращения одного вида материи в другой — условия химического превращения, если в двух словах, — насущная проблема для химика, которая только в последние годы начала экспериментально изучаться. Существует много трудностей, преследующих это направление исследований, но самая главная из них состоит в том, что сложно найти реакцию, простую по своей природе, протекающую между веществами, которые можно было бы взять в чистом виде, и дающую продукты, которые можно было бы точно определить.

Технологии очистки воздуха включают в себя: (I) физические, (II) физико-химические, и/или (III) электронные процессы или их комбинацию (табл. IV). Фильтрация ТЧ включает в себя физический  или механический сбор частиц на пористом или волокнистом материале. Механизмы удаления — это столкновение, осаждение (отстаивание) и диффузия. Фильтрация газовой фазы включает сорбцию ЛОС на твёрдой поверхности с возможным протеканием химических реакций. Хемосорбенты пропитаны химически-активными компонентами, такими как кислоты, основания или восстановители, или катализаторами или фотокаталитически-активными материалами.

Электронные очистители воздуха могут быть далее классифицированы по типу ионизации и режиму работы. Биполярные устройства ионизации воздуха наиболее просты, тогда как другие используют различные варианты плазменных и коронарных разрядов. Эти устройства вырабатывают кластеры отрицательных и/или положительных ионов. Эти ионы заряжают ТЧ, облегчая тем самым их фильтрацию. Кластерные ионы также химически реагируют и разрушают ЛОС. Хотя этот процесс и похож на множество известных процессов окисления, он, тем не менее, более тонок и сложен. Он может быть осуществлён при комнатной температуре без присутствия твёрдых катализаторов. Ионизаторы воздуха отличаются от электростатических фильтров тем, что ТЧ получают электрический заряд посредством прямого контакта с воздушными ионами, а не посредством контакта с электрически заряженной поверхностью. Ионизаторы воздуха также отличаются от генераторов озона в том, что активными частицами являются кластеры отрицательных или положительных ионов, а не озона, уровень которого регулируется в воздухе помещений исходя из соображений охраны здоровья.

Технология ионизации воздуха, хотя и хорошо развита, только сейчас находит применение в сфере очистки воздуха от ЛОС и ТЧ, начиная от контроля электростатических разрядов в чувствительных технологических операциях и заканчивая разрушением опасных загрязнителей воздуха. Связанные технологии включают окисление в импульсных коронных реакторах и прочих нетермических плазменных устройствах. Существует множество преимуществ очистки воздуха ионизацией: разрушение, превращение и ликвидация потенциально опасных ЛОС и ТЧ; расширенная и улучшенная производительность конвекционных технологий (фильтрации и адсорбции); низкая энергозатратность; минимальные отложения ТЧ на поверхностях в помещениях; меньше опасных реактивов и побочных продуктов; и потенциальная возможность улучшения здоровья.

Таблица V. Сравнение систем очистки воздуха