Методы очистки воздуха

Основное назначение бытовых воздухоочистителей – очистка воздуха помещений от взвешенных частиц, некоторых газов и запахов. Бытовые воздухоочистители по принципу фильтрации воздуха можно условно разделить на 4 группы:

- Фотокаталитические фильтры

- Адсорбционные фильтры

- Пылевые фильтры

- Ионизирующие очистители или электрофильтры

ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР - новинка в области очистки воздуха.

Принцип действия основан на том, что на поверхности катализатора под действием ультрафиолетового излучения происходит окисление всех органических веществ до безвредных компонентов чистого воздуха. На сегодняшний день, этот метод является, наиболее эффективным и экономичным. Как считают ученые, он станет в XXI веке основным методом молекулярной очистки воздуха.

В автомобилестроении применяются "катализаторы" - термокаталитические дожигатели выхлопных газов автомобиля. В этих устройствах токсичные примеси окисляются на поверхности катализатора, как правило на платине, под действием высокой температуры. Фотокаталитическая очистка воздуха несколько напоминает эти процессы. ФКО - по сути, повторяет естественные фотохимические процессы очистки воздуха в природе.

Сущность ФКО метода состоит в разложении и окислении токсичных примесей на поверхности фотокатализатора под действием ультрафиолетового излучения. Реакции протекают при комнатной температуре, при этом примеси не накапливаются, а разрушаются до безвредных компонентов, причем фотокаталитическое окисление не делает разницы между токсинами, вирусами или бактериями - результат один и тот же. Большинство запахов вызываются органическими соединениями, которые также полностью разлагаются очистителем и поэтому исчезают.

Явление было открыто более 20 лет назад, однако бытовые приборы серийно стали выпускаться только недавно. В период с 1993 по 1999 г.г. методу посвящено пять международных конференций, на которых в качестве примеров его опытно-промышленного применения сообщалось об очистке воздуха:

- на заводе по производству взрывчатых веществ (США)

- в цехах предприятия микроэлектроники (США)

- в салонах самолетов фирмы "Боинг"

- в салонах новых японских автомобилей (Япония)

- в жилых городских помещениях и тоннелях (Япония) серийно.

- в больницах для подавления патогенной микрофлоры в воздухе (США)

- при лечении аллергических заболеваний и астме (США).

На этом принципе основаны очистители воздуха Аэролайф™

Преимущества:

· Размер уничтожаемых частиц - до 0,001 мкм.

· Срок службы сменных фильтров составляет от 4 до 7 лет.

· Эффективность чистки в 500 раз выше, чем у угольных фильтров.

· Эффективность очистки имеет стабильно высокий показатель, не зависящий от выработки фильтра, и составляет 95%.

· В процессе фотокатализа вредные примеси не накапливаются в фильтре, а под действием диоксида титана (фотокатализатора) и ультрафиолетового излучения разлагается до абсолютно безвредных компонентов естественной воздушной среды.

· Дезактивируются вирусы и бактерии.

· Не образуется озон.

· Низкий уровень шума.

· Низкий расход потребляемой мощности за счет применения инверторного двигателя.

Недостатки не выявлены.

АДСОРБЦИОННЫЕ УГОЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫ улавливают практически все токсичные примеси воздуха с молекулярной массой более 40 атомных единиц. Однако, исследования и практика использования адсорбционных угольных фильтров, показали, что уголь практически не адсорбирует легкие соединения, к числу которых относятся такие типичные загрязнители городского воздуха как оксид углерода, оксид азота, формальдегид. Таким образом, воздухоочистители, использующие угольные фильтры, оказались неэффективны для очистки воздуха городских помещений от его основных экозагрязнителей.

Существенным недостатком любых адсорбционных фильтров является их ограниченная емкость и при несвоевременной замене адсорбента, они сами становятся источником токсичных органических веществ и болезнетворных бактерий, загрязняющих окружающую атмосферу. Адсорбционные фильтры используются в приборах фирм Philips (Голландия) и Honeywell (США), а также в ряде отечественных системах воздухоочистки.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

Улавливает практически все токсичные примеси с молекулярной массой более 40 атомных единиц, хорошо улавливает пыль.

Низкая цена

Удаляет запахи.

НЕДОСТАТКИ:

Не эффективен для основных экозагрязнителей городского воздуха.

Высокие эксплутационные расходы.

При несвоевременной смене фильтров воздухоочистель становится источником вредных веществ.

Фирмы: Philips, Honeywell, VENTA

ПЫЛЕВЫЕ ФИЛЬТРЫ – представляют собой специальную ткань из различных волокон, способных задерживать частицы пыли размером от 0.3 микрон и выше. Принцип их работы достаточно прост: воздух вентилятором прогоняется через ткань и тем самым освобождается от частиц пыли. Технология использования пылевых фильтров в промышленных и бытовых воздухоочистителях широко распространена на Западе и носит название HEPA ( High Efficiency Particulate Air ). Данный принцип пылеулавливания используется в воздухоочистителях фирм Bionaire (Канада) и Honeywell (США), в России – в воздухоочистителях Петрянова.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

Простота использования, средняя стоимость.

Размер задерживаемых частиц - до 0,03 мкм.

Стоимость очистителя дешевле, чем фотокаталитического очистителя.

При установке нового фильтра НЕРА очистка возможна до 95%.

НЕДОСТАТКИ:

Очистка только от частиц пыли средней дисперсности, летучие экозагрязнители остаются в воздухе. Эффективность очистки от пыли достигается только при наличии предварительного фильтра.

Высокие эксплутационные расходы

Фильтр быстро загрязняется и нуждается в замене.

Фильтр НЕРА задерживает микроорганизмы, но не дезактивирует их, и поэтому при определенном накоплении могут возвращаться в воздух

Фирмы:

Bionaire; Honeywell; HEPA; VENTA

ИОНИЗИРУЮЩИЕ ОЧИСТИТЕЛИ, или ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ, хорошо очищают воздух от пыли и копоти, абсолютно не освобождая от таких токсичных загрязнителей как оксид углерода, оксид азота, формальдегид и других вредных органических соединений, присутствующих в воздухе бытовых и производственных помещений. Кроме того, в процессе работы ионизационные очистители сами генерируют оксиды азота и крайне опасный газ озон, который в 5 раз токсичнее, чем угарный газ.

Озон – тот самый газ, который образуется в воздухе после грозы, запах которого мы ощущаем при сильных электрических разрядах. И, хотя присутствие этого запаха вызывает субъективное ощущение свежести, надо помнить, что озон является сильнейшим окислителем и, взаимодействуя с различными веществами, может приводить к образованию далеко не безопасных соединений. А у некоторых людей, страдающих астмой, наличие озона может вызывать приступы болезни.

Причиной образования озона является использование в ионизационной камере воздухоочистительного прибора электрического напряжения в несколько тысяч вольт.

Ионизационные фильтры используются в ряде моделей воздухоочистителей фирм Bionaire (Канада) и Honeywell (США). Сегодня на отечественном рынке имеются бытовые модели воздухоочистителей, укомплектованных ионизационными фильтрами, фирмы Daikin (Япония) и российская модель "Супер-Плюс".

К воздухоочистительным приборам, использующим принцип ионизации воздуха, относится и популярная в нашей стране "Люстра Чижевского". Ее отличие от вышеупомянутого ионизационного фильтра в том, что осаждающей поверхностью в схеме воздухоочистки, служат потолок и стены квартиры. Данный принцип очистки воздуха от пыли достаточно эффективен, но в результате его работы на потолке и стенах могут образовываться черные пятна.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

Простота использования, средняя стоимость.

НЕДОСТАТКИ:

Очистка только от частиц пыли, органические и токсичные загрязнители остаются в атмосфере воздуха.

В процессе работы воздухоочистительных приборов генерируются окислы азота и крайне опасный для здоровья газ - озон.

Фирмы:

Bionaire; Honeywell; Cупер-плюс; Daikin; Овион-С

3.3.2.1. Фотокаталитическая очистка воздуха

Уникальная технология фотокатализа дает высокий уровень очистки, уничтожает вредные вещества не за счет абсорбции (накопление внутри на примере угольного фильтра или НЕРА) а за счет расщепления частиц на молекулярном уровне и соответственно не накапливая их. Принцип действия фотокаталитического фильтра основан на уникальной особенности диоксида титана (фотокатализатора) в присутствии ультрафиолетового света расщеплять токсичные вещества до безвредных составляющих, а так же дезактивировать вирусы и бактерии.

Современное понятие " фотокатализ " звучит как " изменение скорости или возбуждение химических реакций под действием света в присутствии веществ - фотокатализаторов, которые в результате поглощения ими квантов света способны вызывать химические превращения участников реакции, вступая с последними в промежуточные химические взаимодействия и регенерируя свой химический состав после каждого цикла таких взаимодействий".

Сущность метода состоит в окислении веществ на поверхности катализатора под действием мягкого ультрафиолетового излучения диапазона А (с длиной волны более 300 нм). Реакция протекает при комнатной температуре и при этом токсичные примеси не накапливаются на фильтре, а разрушаются до безвредных компонентов воздуха, до двуокиси углерода, воды и азота.

Любой фотокаталитический очиститель воздуха включает в себя пористый носитель с нанесенным ТiО₂- фотокатализатором, который облучается светом и через который продувается воздух.

Рис.1 – Принципиальная схема фотокатализатора

Вредные органические и неорганические загрязнители, бактерии и вирусы, адсорбируются на поверхности фотокатализатора ТiО₂, нанесенного на пористый носитель (фотокаталитический фильтр). Под действием света от УФ лампы, диапазона А, их органические и неорганические компоненты, окисляются до углекислого газа и воды.

Фактически фотокатализ дает уникальную возможность окислять органические соединения с образованием безвредных компонентов.

3.3.2.2. Теоретические основы фотокатализа

TiO₂ - полупроводниковое соединение. Согласно современным представлениям, в таких соединениях электроны могут находиться в двух состояниях: в свободном и связанном.

В первом случае, электроны движутся по кристаллической решетке, образованной катионами Ti и анионами кислорода О₂.

Во втором случае, основном, электроны связаны с каким-либо ионом кристаллической решетки и участвуют в образовании химической связи. Для перевода электрона из связанного состояния в свободное необходимо затратить энергию не менее 3.2 эВ. Эта энергия может быть доставлена квантами света с длиной волны 320…400 нм.

Таким образом, при поглощении света в объеме частицы TiO₂ рождаются свободный электрон и электронная вакансия. В физике полупроводников такая электронная вакансия называется дыркой.

Электрон и дырка - достаточно подвижные образования и, двигаясь в частице полупроводника, часть из них рекомбинирует, а часть выходит на поверхность и захватывается ею. Схематически происходящие процессы показаны на рисунке 2:

Рис.2 – Принцип действия полупроводникового фотокатализатора

Захваченные поверхностью электрон и дырка являются вполне конкретными химическими частицами. Например, электрон - это Ti³⁺ на поверхности, а дырка локализуется на решетчатом поверхностном кислороде, образуя О^2-. Таким образом на поверхности оксида образуются чрезвычайно реакционно-способные частицы. В терминах окислительно-восстановительных потенциалов реакционная способность электрона и дырки на поверхности TiO₂ характеризуется следующими величинами: потенциал электрона ~ - 0.1 В, потенциал дырки ~ +3 В относительно нормального водородного электрона.

При этом могут образовываться такие мощные окислители, как О- и ОН - радикал. Основным же каналом исчезновения электрона являются реакции с кислородом. Дырка реагирует либо с водой, либо с любым адсорбированным органическим (в некоторых случаях и неорганическим) соединением OH- радикал или О- также способны окислить любое органическое соединение. И таким образом, поверхность TiO₂ под действием света становиться сильнейшим окислителем.

Вредные органические и неорганические загрязнители, бактерии и вирусы, адсорбируются на поверхности фотокатализатора ТiО₂, нанесенного на пористый носитель (фотокаталитический фильтр). Под действием света от УФ лампы, диапазона А они окисляются до углекислого газа и воды.

3.3.3. Таблица сравнения основных характеристик воздухоочистителей*

Название воздухо-очистителя	Принцип работы	Произво-дитель-ность куб.м/час	Мощ-ность, Вт	Бы-товая пыль	Летучие молеку-лярные загрязни-тели	Виру-сы, бакте-рии	Эксплуатацион-ные расходы за год (USD)	Стоимость прибора в розницу (USD)
Philips HR 4320/B Голландия	Фильтрация			+	-	-
Philips HR 4320/АГолландия	Фильтрация, адсорбция			+	+	-
Bionair FE-1060, Канада	Адсорбция, электроста-тическая фильтрация			+	-	-
Bionair LC-1060, Канада	Фильтрация, адсорбция			+	+	-
Honewell Clean Air, США	Фильтрация, адсорбция			+	+	-
"Супер-Плюс", Россия	Электроста-тическая фильтрация			+	-	-
Аэролайф™ "Севеж 45"	Фильтрация, фотокатализ			+	+	+
Аэролайф™ "Севеж 60"	Фильтрация, фотокатализ			+	+	+
Аэролайф™ "Севеж 300"	Фильтрация, фотокатализ			+	+	+
Daikin MC704, Япония	Фильтрация, электроста-тическая фильтрация, Фотокатализ			+	+	+
Daikin ACEF3AV1 - C(H), Япония	Фильтрация, Фотокатализ			+	+	-

Очиститель воздуха Аэролайф серии Севеж сочетает в себе технологию фильтрации пыли HEPA, угольно-адсорбционные фильтры и самый современный способ молекулярной очистки воздуха- фотокаталитическое окисление молекулярных загрязнителей воздуха. На сегодняшний день одним из самых эффективных и экономичных методов очистки воздуха помещений от органических и неорганических экозагрязнителей является метод фотокаталитического окисления используемый в очистителе воздуха Аэролайф, который, как считают ученые, станет в ХХI веке основным методом молекулярной очистки воздуха.

Модель Севеж-45, не требует специального обслуживания, фотокатализатор нанесен на пористый стеклянный фильтр, который не нуждаются в замене. Отличный внешний вид подойдет как для квартиры, так и для офиса.

Эта модель идеально подходит для помещений в которых постоянно находится большое количество людей и высок риск распространения различных инфекций. Севеж - 45 прекрасно справляется с табачным дымом, неприятными запахами и вредными химическими веществами.

Характеристики:	результаты тестов
Производительность ночной / дневной режим:	40 / 45 куб.м/час
Напряжение питания:	220 В
Номинальная потребляемая мощность:	40 Вт
Диапазон излучения УФ лампы:	320 нм - 400 нм
Уровень шума ночной / дневной режим:	24 / 32 Дб
Габаритные размеры:	540х140х140 мм
Масса:	3.2 кг
Рекомендуемый режим работы:	непрерывный
Рекомендуемый объем помещения:	45 куб. метров
Степень очистки за один проход:
От молекулярных загрязнений	более 45 %
От пыли размером до 4 мкм	-
От пыли размером более 4мкм	90 %
От бактерий и вирусов	более 90 %

Модель " Севеж - 60 ", совмещает в себе высокую степень очистки, достаточную производительность и низкий уровень шума. Севеж - 60 предназначен для использования в квартирах и офисах.

Сочетание пылевого фильтра HEPA и фотокаталитической очистки - позволяет достичь максимально эффективной очистки воздуха. Результаты исследований показывают очень высокие показатели очистки воздуха от пыли, аллергенов и табачного дыма.

Замену пылевого фильтра следует производить раз в 3-4 месяца, в зависимости от запыленности помещения.Гарантия на фотокаталитический блок очистки 7лет. По желанию модель изготавливается в светящемся и несветящемся варианте.

Характеристики:	результаты тестов
Производительность ночной / дневной режим:	45/60 куб.м/час
Напряжение питания:	220 В
Номинальная потребляемая мощность:	40 Вт
Диапазон излучения УФ лампы:	320 нм - 400 нм
Уровень шума ночной / дневной режим:	24/34 Дб
Габаритные размеры:	540х140х140 мм
Масса:	2.8 кг
Рекомендуемый режим работы:	непрерывный
Рекомендуемый объем помещения:	60 куб. метров
Степень очистки за один проход:
От молекулярных загрязнений	более 40%
От пыли размером до 4 мкм	более 94 %
От пыли размером более 4мкм	99 %
От бактерий и вирусов	более 90 %

Воздухоочиститель Севеж-200 предназначен для очистки воздуха в жилых и офисных помещениях от вредных выбросов, пыли, табачного дыма, вирусов и бактерий.

Это наиболее современный и эффективный воздухоочиститель который сочетает в себе 2-х ступенчатую систему фотокаталитической очистки воздуха, пылевой и угольный фильтр.

Благодаря угольному фильтру Севеж-200 позволяет эффективно бороться с залповыми выбросами воздушных загрязнителей, например при интенсивном курении.

Замену пылевого фильтра следует производить раз в 6 месяцев, в зависимости от запыленности помещения. Гарантия на фотокаталитический блок очистки 7лет.

Характеристики:	результаты тестов
Производительность ночной / дневной режим:	120 / 200 куб.м/час
Напряжение питания:	220 В
Номинальная потребляемая мощность:	95 Вт
Диапазон излучения УФ лампы:	320 нм - 400 нм
Уровень шума ночной / дневной режим:	24/35 Дб
Габаритные размеры:	450х433х154 мм
Масса:	7.8 кг
Рекомендуемый режим работы:	непрерывный
Рекомендуемый объем помещения:	200 куб. метров
Степень очистки за один проход:
От молекулярных загрязнений	более 55 %
От пыли размером до 4 мкм	более 94 %
От пыли размером более 4мкм	99 %
От бактерий и вирусов	более 95 %

DAIKIN MC707VM - очиститель воздуха нового поколения. Его назначение - очистка воздуха в квартирах и офисах от любых загрязнений с использованием новой передовой технологии Flash Steamer и насыщение его аэроионами (освежение) с целью профилактики заболеваний и создания здоровой атмосферы в помещении.

Тип Бытовой Площадь помещения 48 м2 Система воздухоочистки Технология фотокатализа, насыщение воздуха аэроионами и система Flash Steamer. Расход воздуха 60/120/180/285/420 м3/ч Уровень раб. шума 16/24/32/36,5/47 dB(A) Потреб. мощность 15/55 Вт. Габариты 533х425х213 мм. Масса 8,7 кг. Производитель Daichi (Япония) Гарантия 3 года В 2006 году японская компания Daikin разработала новый воздухоочиститель Daikin MC 707 VM. При разработке данного прибора корпорация Daikin применила свои традиции новаторства, которыми она известна на рынках бытовой и коммерческой климатехники. Новая технология от Daikin дает пользователю чистый воздух, высокие потребительские свойства, эстетический дизайн очистителей, а также бесшумную и тихую работу.  Свежий воздух от Daikin: Часто свежесть воздуха определяется наличием или отсутствием нежелательных веществ в воздухе. Они классифицируются как аллергены и сильные аллергены – смесь аллергенов и адъювантов, веществ которые могут присутствовать в воздухе, такие как выхлопные газы, формальдегид и другие. Новая технология разработана специально для устранения вирусов и запахов. Новые блоки, производства Daikin, устраняют 99,6% аллергенов, включая пылевые клещи и пыльцу, 99,99% бактерий и разлагает 95% запахов.  Cамый тихий воздухоочиститель, шум в ночном режиме 16 dB(A)  Ресурс гофрированного фильтра составляет около 1-го года (в комплекте 7 шт.). Индикатор замены фильтра может включиться приблизительно через год ежедневного использывания воздухоочистителя в помещении, в котором выкуривают по 10 сигарет в день.  Ресурс фильтра с био-антителами - 1 год. В случае его отсутствия никакого неблагоприятного воздействия на функционирование не наблюдаЛХСь.  Генератор аэроионов  Автоматическое включение при появлении запахов  Автоматическое поддержание комфортного балланса аэроионов в помещении  Простота обслуживания и поддержания чистоты воздухоочистителя (обеспечивается пЛХСкой фронтальной панелью)  Предусмотрен электронный "замок" для исключения возможности пуска прибора детьми  Применен инверторный двигатель вентилятора (на 30% уменьшено энергопотребление)  Три скорости вращения вентилятора, режим повышенной мощности и ночной режим  Таймер на выключение воздухоочистителя через 1, 2 или 4 часа  Удобная и информативная панель управления, цветовая индикация степени запыленности воздуха, уровня запахов и т.д.  Дистанционный пульт управления, а так же предусмотрено место для его хранения в верхней части воздухоочистителя  Для удобства переноски предусмотрена утопленная в корпус ручка  Автоматический выбор режима в зависимости от степени загрязненности воздуха  Управление с помощью беспроводного пульта дистанционного управления  Наличие дополнительных функций быстрой очистки от пыльцы или сигаретного дыма  Индикация загрязненности фильтра  Возможно как настенная (кронштейн поставляется отдельно), так и напольная установка воздухоочистителя  Элегантный дизайн  Высокая надежность  Очиститель доступен в двух цветовых гаммах - серебристый и белый. Отличительные характеристики:  Технология очистки воздуха: В воздухоочистителе Daikin MC 707 VM применены два новшества в сравнении с предыдущими моделями: восьмислойная система фильтров, включает в себя новый фильтр био-антител и эксклюзивную систему от Daikin, получившую название Flash Steamer. После удаления фильтром предварительной очистки больших частиц, активизируется фильтр био-антител. Данный фильтр является достаточно эффективным: с помощью антител вирусы из воздуха удаляются приблизительно за 1 минуту. Быстрые электроны, генерируемые системой Flash Steamer, имеют двойное преимущество. Во-первых, химические вещества, такие как формальдегид, устраняются с помощью окислительного действия, вызванного наличием этих электронов. Во-вторых, действие фотокаталитических фильтров усиливается системой Flash Steamer. Как результат, происходит более эффективное удаление аллергенов и адъювантов, усиливается дезинфицирующее действие и происходит более эффективное устранение запахов.  Простая и тихая работа, практичный дизайн: Воздухоочиститель разработан для очистки воздуха в помещениях площадью до 48 м2 (усовершенствован на 17% в сравнении с предыдущими моделями), тихая бесшумная работа Daikin MC 707 VM-W (уровень шума в тихом режиме до 16дБ). Он хорошо вписывается в любой интерьер, его легко перемещать внутри помещения. Новый очиститель доступен в двух цветовых гаммах - серебристый и белый. Одной из важных характеристик системы является легкость управления с помощью пульта дистанционного управления. Благодаря дизайну воздухоочистителя обеспечивается простота технического обслуживания: пЛХСкая панель MC 707 легко моется, а замену гофрированных фильтров необходимо производить один раз в семь лет. Активный фильтр био-антител необходимо заменять после проведения текущего технического обслуживания один раз в год, для поддержания эффективности этой части системы.  Этапы очистки воздуха: 1. Предфильтрация катехином: удeржание крупных частиц пыли и шерсти животных с последующим удалением находящихся на них бактерий катехином. 2. Фильтр с био-антителами: Удержание и быстрое удаление воздушных вирусов фильтром с био-антителами, работающем по принципу противогриппозной вакцинации. Фильтр изготовлен на основе антител куриных яиц. Его лучше использывать зимой когда воздух наиболее загрязнен. В остальное время его можно не использывать. 3. Плазменный ионизатор: Положительная/отрицательная зарядка пыли и пыльцы с последующей их передачей на электростатический фильтр. 4. Источник Flash Streamer: Генерация высокоскоростных электронов источником Flash Streamer. Эти электроны разлагают запахи и фольмальдегиды. 5. Электростатический пылеулавливающий фильтр: Адсорбция положительно заряженных частиц пыли и пыльцы отрицательно заряженным фильтром. 6. Фотокаталитический фильтр: Разложение молекул запахов, накопившихся на передней поверхности. Также адсорбция и удаление бактерий и вирусов. 7. Дезодорирующий катализатор: Адсорбция и разложение запахов перед подачей воздуха в помещение. Схема воздухоочистителя: