ПЛАЗМОКАТАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОЧИСТКИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МИНЕРАЛЬНО-ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИТА

ПЛАЗМОКАТАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОЧИСТКИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МИНЕРАЛЬНО-ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИТА

Oksana Kolenchenko

master's student, Ural State Mining University,

Russia, Yekaterinburg

АННОТАЦИЯ

В данной статье поднята проблема негативного воздействия на атмосферный воздух при производстве изделий из минерально-полимерных композитов, а также рассмотрены технологические установки, основанные на плазмокаталитическом методе очистки атмосферного воздуха, которые возможны к применению на предприятиях по производству изделий из минерально-полимерных композитов.

ABSTRACT

This article raises the problem of negative effects on atmospheric air in the production of products from mineral polymer composites, and also considers technological installations based on the plasma-catalytic method of atmospheric air purification, which are possible for use in enterprises producing products from mineral polymer composites.

Ключевые слова: экология, атмосферный воздух, минерально-полимерный композит, плазмокаталитический метод.

Keywords: ecology, atmospheric air, mineral polymer composite, plasma-catalytic method

Негативное воздействие на окружающую среду и человека является одной из ключевых проблем современного мира. Абсолютно каждый элемент техносферы, в том числе и производство минерально-полимерных композитов, наносит определённый ущерб экологии, являясь источником негативного воздействия на компоненты окружающей нас среды — человека, воду, почву, атмосферный воздух, флору и фауну.

Функционирование предприятий по производству изделий из минерально-полимерных композитов в первую очередь должно основываться на принципе обеспечения минимального воздействия на окружающую среду за счёт внедрения различных экономичных методов и способов создания экологически чистого производства.

На сегодняшний день одной из основных проблем, решаемых предприятиями по производству изделий из минерально-полимерных композитов, является вопрос по снижению объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

В первую очередь, для изучения данного вопроса необходимо обратиться к определению и понять, что представляется из себя минерально-полимерный композит. Минерально-полимерный композит — это материал, состоящий из минеральной (каменной) муки, соединённой связующим полимерным компонентом. Состав минерально-полимерного композита: 70% минеральная мука (каменная мука), 27% полимер (безопасный, чистый первичный полиэтилен) и 3% красители и аддитивы.  Из минерально-полимерного композита производят такие изделия, как террасная доска (декинг), фасадные панели (сайдинг), заборная доска, штакетник и т.д. Можно сказать, что такие изделия являются неотъемлемой частью строительной отрасли, и за счёт своих качеств (влагоустойчивость, не подвергается горению и коррозии и т.д.) обладают преимуществом перед другими материалами, но в то же время имеют свои отрицательные стороны.

В процессе производства изделий из минерально-полимерных композитов используются технологии, основанные на применение минерального наполнителя, стеариновой кислоты, связующих веществ, воска полиэтиленового и т.д. Каждый из этих компонентов является источником негативного воздействия на атмосферный воздух, а именно происходит выброс (загрязнение) таких химических веществ, как углерод оксид (углерод окись, углерод моноокись, угарный газ),  ацетальдегид (уксусный альдегид), формальдегид (муравьиный альдегид, оксометан, метиленоксид),  этановая кислота (метанкарбоновая кислота), алканы C12-C19 (в пересчете на С), а также взвешенные вещества.

Стоит отметить, что при производстве изделий из минерально-полимерного композита, в радиусе около 100 м от предприятия в воздухе присутствует неприятный и специфический запах, который является следствием выделения паров уксусной кислоты, формальдегида, окиси углерода, ацетальдегид.

На сегодняшний день существуют химические, механические, физико-химические и другие методы очистки атмосферного воздуха от загрязняющих (вредных) веществ, которые позволяют сохранить здоровье человека и не ухудшить состояние окружающей среды. Рассмотрим такой метод очистки, как плазмокаталитический метод, разберёмся в принципе его действия.

Наряду с существующими методами очистки воздуха (газов) от загрязняющих веществ — электростатическими, биологическими, сорбационными, каталитическими, химическими в последние годы распространение получили плазмокаталитические технологии (ПКТ) [1].

Плазмокаталитический метод очистки представляет собой процесс разрушения молекул веществ барьерно-стриммерным разрядом с последующим окислением разрушенных молекул выделяющимся озоном. Вредные газы, содержащиеся в воздухе, проходят через блок плазмокаталитической очистки, где многократно подвергаются барьерно-стриммерным разрядам высокой частоты. В результате этого их молекулы разрушаются, вступают в реакцию с озоном и кислородом воздуха. В ходе такого воздействия происходит трансформация веществ на молекулярном уровне до СО₂, Н₂O, О₂.

Плазмокаталитическая технология, первоначально разработанная для очистки воздуха на космических кораблях, является наиболее эффективной и экономической современной технологический газоочистки [1].

Рассмотрим несколько видов оборудования, основанных на плазмокаталитическом методе очистки воздуха, предлагаемых российским рынком.

Промышленный Газоконвертор «Ятаган» основан на плазмокаталитическом методе и предназначен для очистки от вредных газов, паров, веществ и специфических запахов, исходящих от таких химических соединений как фенол, формальдегид стирола, различных аэрозолей, паров кислот и др. В соответствии с техническими характеристиками заводов-изготовителей данной установки эффективность очистки от органических и неорганических газов, паров, запахов составляет 99, 00 %.

В Газоконверторах «Ятаган» применяется уникальная комплексная методика, состоящая из нескольких стадий:

1 стадия – предварительное разрушение молекул веществ загрязнителей воздуха под воздействием поля объемной плазмы;

2 стадия - образование озона и атомарного кислорода из молекулярного кислорода;

3 стадия – окисление загрязнителей в поле объемной плазмы с образованием безопасных веществ;

4 стадия – доочистка остаточных загрязнений на поверхности катализатора.

Также рынок предлагает к использованию такой очиститель воздуха, как STRADA FACTORY. При его работе происходит конверсия вредных газообразных веществ в безвредные за счет кинетического воздействия электронов, разогнанных в магнитном поле, на их молекулы с последующим каталитическим окислением.

Рассмотрим процессы, происходящие во время очистки воздуха в газоконверсоре STRADA.

Молекулы загрязнителей состоят из атомов, связанных ковалентными связями с различной энергией. Молекулы загрязнителя сталкиваются с движущимися в барьерном разряде и обладающими кинетической энергией электронами. В следствие таких столкновений происходит разрушение ковалентных связей в молекулах загрязнителей и их распад на атомы углерода, водорода и кислорода. Так же, - как и в любом другом воздушном разряде, происходит образование озона. После распада молекул, атомы элементов начинают реагировать (окисляться) с образовавшимся озоном, со свободными радикалами кислорода, гидроксильными радикалами. В результате многократных циклов распада и окисления образуется большое количество полных оксидов веществ, входящих в состав исходных загрязнителей (Н₂0,СО₂, 0₂), очень малое количество неполных оксидов, - и сверх малые количества промежуточных продуктов распада (среди которых также возможно образование тяжелых углеводородных фракций) [2].

Ещё одна российская компания предлагает предприятиям по производству изделий из минерально-полимерного композита к использованию систему очистки Plazkat 20/60/21. Рассмотрим принцип работы у данной системы.

Загрязненный воздух поступает на очистку через противопылевой фильтр в плазменные модули (1 ступень). Газообразные загрязнители, проходя зону высоковольтного разряда и взаимодействуя с продуктами электросинтеза, разрушаются и переходят в менее вредные соединения и безвредные, вплоть до CO₂ и H₂O. После плазменных модулей воздух подвергается финишной тонкой очистке в катализаторе (2 ступень). Синтезируемый в газовом разряде плазменного модуля озон попадает на катализатор, где разрушается на активный атомарный и молекулярный кислород. Остатки загрязняющих веществ, не уничтоженных в 1-ой ступени очистки, разрушаются на катализаторе благодаря интенсивной реакции с кислородом. После катализатора очищенный воздух выбрасывается с помощью вентилятора в атмосферу [3].

Рассмотрев вопрос по очистке атмосферного воздуха на предприятиях по производству изделий из минерально-полимерных композитов с помощью внедрения технологий, основанных на плазмокаталитическом методе, можно сделать ряд выводов.

Предприятия, выпускающие продукцию из минерально-полимерного композита, являются источником негативного воздействия на окружающую среду в значительном объеме. В зависимости от объемов производительности таких предприятий происходит выброс загрязняющих веществ в воздух в значительных объемах, которые могут исчисляться тоннами. Данный факт должен быть основополагающим в политике предприятий.

Предприятия по производству изделий из минерально-полимерных композитов, при решении проблемы по загрязнению атмосферного воздуха могут смело рассматривать установки очистки атмосферного воздуха, основанные на плазмокаталитическом методе, как возможный вариант решения поставленного вопроса. Такие установки обладают рядом преимуществ — они экономичные в обслуживании (не требуют приобретения расходных материалов), эффективность их очистки составляет 99,00 % и т.д.

Список литературы:

1. Великодный В.Ю., Беркова М.Д., Воротилин В.П., Гриши В.Г. Плазменные технологии очистки сточных вод // Приклдная физика.М., 2008.
2. URL: gazoconversor_strada.pdf (xn--80aalwumgi9g.xn--p1ai)
3. URL: Производство композитных материалов (plazkat.ru)