Нужны как воздух: новые системы очистки воздуха
Системы очистки воздуха давно помогают «выжить» и сохранить здоровье в больших городах. Более актуальными такие приборы стали в условиях пандемии. Сейчас очистители и обеззараживали воздуха можно встретить абсолютно везде: в офисах, школах и детских садах, больницах, во многих квартирах и домах.
Современные приборы занимают немного места, весьма экономичны и при правильном выборе обеспечат чистым воздухом и защитят от микробов. Ключевые слова здесь – «правильный выбор». Какой принцип действия очистителя выбрать: электростатические фильтры, очищать воздух плазмой или использовать новейшие аппараты на основе фотокаталитической очистки? А может эффективней использовать несколько технологий одновременно? В частности, КРЭТ сегодня производит различные модели воздухоочистителей. В одних применяется фотокаталитический способ очистки, в других – плазменный. Разбираемся в данных технологиях и рассказываем о последних новинках в этой сфере.
«Высокая степень улавливания частиц»: HEPA-фильтр против патогенов
Бензапирен, фенол, формальдегид, диоксид азота – вот лишь несколько из тысячи вредных веществ, которые можно встретить в атмосфере больших городов. Для нашего здоровья такое соседство не проходит бесследно, зачастую становясь причиной роста аллергических, астматических заболеваний и общей утомляемости. Поэтому неудивительно, что разработка новых технологий для очистки воздуха – на первом плане, а спрос на воздухоочистители растет с каждым днем. Фильтры современных устройств не только очищают воздух от вредных веществ, аллергенов, но также способны справиться с вирусами и бактериями.
Большинство вирусов имеют размеры от 0,01 до 0,5 микрон. Конечно, с ними не справится механическим фильтрам, но под силу, например, HEPA-фильтрам. Эта аббревиатура расшифровывается как High Efficiency Particle Absorption, что дословно переводится как «высокая степень улавливания частиц». Данная технология появилась в середине прошлого века и использовалась для улавливания радиоактивных частиц на предприятиях ядерной промышленности. В наши дни такие фильтры можно встретить не только в промышленных очистителях, но и в бытовой технике.
Очень часто мы образно представляем фильтры как некую сетку. Однако HEPA-фильтры выглядят иначе – внешне они напоминают гармошку из листа материала, сотканного из тончайших волокон толщиной 0,65-6,5 микрон (мкм). Процесс очистки происходит за счет трех физических эффектов. Во-первых, это эффект диффузии – частицы очень малы по размеру, а значит двигаются хаотично, врезаются в волокна и остаются на них. Для более крупных и тяжелых частиц срабатывает эффект инерции – они не могут быстро изменить траекторию движения вслед за потоком воздуха и оседают на волокнах. И третьей «ловушкой» оказывается эффект зацепления – когда частица «повязнет» в волокне, следующая цепляется за нее.
HEPA-фильтр способен улавливать очень мелкие частицы – размером от 0,1 мкм. Эффективность фильтра зависит от его класса. Например, HEPA 14 задерживает до 99,995% частиц размером около 0,3 мкм. При всех своих достоинствах эти фильтры имеют и недостаток – они сами могут стать источником загрязнения, при несвоевременной замене. В этом смысле электростатические фильтры более практичны – очистить их можно простой мыльной водой.
«Электрический стул» для вирусов: электростатический фильтр в действии
Фильтры электростатической очистки воздуха также известны достаточно давно. Хороший пример такого устройства – всем известная люстра Чижевского. С годами такой фильтр не потерял своей актуальности, усовершенствовался и даже приобрел более модное название – плазменный ионизатор, поскольку под действием сильного электростатического поля воздух ионизируется и переходит в состояние низкотемпературной плазмы.
Конструкция электростатических фильтров может быть различной. К примеру, множество металлических пластин с проволокой, проходящей между ними. Между пластинами и проволокой создается разность потенциалов, из-за чего частицы ионизируются и оседают на пластинах, имеющим заряд противоположного знака. Электростатический фильтр способен «поймать» самую мелкую пыль с размером частиц от 0,01 мкм. Кроме того, в электростатическом поле погибают микроорганизмы, поэтому электростатические фильтры могут очищать воздух от вирусов и бактерий.
Одно из главных достоинств фильтров с электростатической очисткой воздуха заключается в отсутствии сменных элементов – его достаточно промыть водой. Не обходится и без недостатков – высокое напряжение между элементами электростатического фильтра создает условия для образования опасного озона. Современные такие очистители, конечно, безвредны – различные технологии помогают решить этот вопрос. Например, в некоторых моделях чтобы избавиться от излишнего озона, после модуля плазменной очистки воздуха устанавливают модуль каталитической очистки, который способен превратить токсичные компоненты в безвредные вещества.
Разрушение светом: фотокаталитическая очистка воздуха
Каталитическая очистка воздуха подразумевает использование дополнительных веществ –катализаторов. Загрязнители взаимодействуют с одним из таких веществ и в результате этого превращаются в другие, но уже безопасные соединения. В воздухоочистительных системах в качестве катализатора используют диоксид титана (ТiO2). В обычном своем состоянии ТiO2 не отличается особой химической активностью. Кстати, с этим веществом легко столкнуться в обыденной жизни. Это пищевая добавка Е171 – белый краситель, который можно встретить, например, в сухом молоке. Однако при воздействии ультрафиолета диоксид титана превращается в мощный окислитель. В такой среде микрочастички органики распадаются на безопасные углекислый газ и воду. На этом и основана работа так называемых фотокаталитических фильтров. Принцип фотокатализа можно сравнить с знакомым из курса ботаники фотосинтезом. Под действием солнечных лучей растения превращают углекислый газ и воду в кислород, а катализатором здесь выступает хлорофилл из клеток растений.
Такая очистка на молекулярном уровне сегодня является одной из самых современных технологий. Она обладает преимуществами перед другими известными системами фильтрации (HEPA или электростатическими). Во-первых, в процессе фотокатализа вредные примеси не накапливаются в фильтре, а разлагаются до безвредных компонентов естественной воздушной среды. Во-вторых, размер уничтожаемых частиц – до 0,001 мкм. Это значит, что фотокаталитическим фильтрам под силу справиться с опасными газами, такими как табачный дым, формальдегид, угарный газ, ну и, конечно, с вирусами. Поэтому воздухоочистители с функцией фотокатализа находят широкое применение в медицинских учреждениях.
Сегодня очистители воздуха, работающие по технологии фотокатализа, все более активно применяют в больницах, на промышленных предприятиях и даже в качестве бытовых приборов. А единственный российский производитель подобных систем – КРЭТ. Системы фотокаталитического обеззараживания воздуха выпускает входящий в Концерн Раменский приборостроительный завод.
Следует отметить, что одной из последних тенденций в технологиях очистки воздуха является сочетание в одной модели воздухоочистителя сразу нескольких разных типов фильтров. В частности, КРЭТ готовит к выпуску новые модели воздухоочистителей, в которых применяются фотокаталитический и плазменный методы очистки. На новгородском предприятии Концерна – НПО «Квант» – уже завершаются испытания предсерийных образцов. Как сообщили в Концерне, на начальном этапе предприятие планирует выпускать 200 изделий в месяц, а заказ на первые пять сотен устройств уже поступил.