Этапы отчистки воздуха в 3 зонах

1. Очистка атмосферного воздуха в закрытых зонах.В данном разделе предлагается новый подход к решению проблемы нейтрализации вредных выбросов автотранспортных средств, на следующих участках: перекрестках, тоннелях, автопарковках и т.д. Рассмотрим систему очистки на примере автопарковки. Большинство газообразных токсичных веществ имеют более высокую молекулярную массу (NO = 30, NO2 =46, СО 28, СО2 = 44, чем чистый воздух (чистый воздух = 29 г), а канцерогенный бензопирен имеет еще более высокую молекулярную массу, поэтому они накапливаются в нижней части закрытого помещения на поверхности пола. Система очистки находится под поверхностью пола и состоит из следующих блоков: 1. Блок отбора токсичных выбросов, 2. Блок нейтрализации токсичных веществ, 3. Блок утилизации продуктов нейтра- лизации. Блок отбора токсичных выбросов состоит из вытяжного устройства со специальными селективными сорбентами. В качестве сорбентов могут использоваться современные нанокомпозиционные материалы на основе полимеров с пористой структурой. Блок нейтрализации перерабатывает сорбент с токсичными веществами и регенерирует его в исходное состояние. Процесс регенерации является каталитическим и в качестве катализатора можно использовать высокоэффективные наночастицы золота на поверхности TiO2 . Для некоторых токсичных веществ можно использовать недорогостоящий химический способ. Например, 2CO2 + 2CaOH => 2СaCO3+H2. Полученный в этом процессе водород, можно ис- пользовать в качестве экологически чистого энергоносителя системы очистки. Блок утилизации состоит из устройств выброса чистого воздуха в атмосферу и накопителя продуктов нейтрализации. 2. Очистка атмосферного воздуха в открытых зонах. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха остаются теплоэлектростанции (сернистый газ) и алюминиевые заводы (бензопирен и фтористые соединения). А в послед- нее время, в связи с глобальной автомобилизацией в мировом масштабе, растет доля выброса в атмосферу выхлопных газов автотранспорта. Известно, что в расчете на одного автомобиля, объем выхлопного газа составляет в среднем 10 м3 . Состоит в основном, из углекислого и угарного газов. В таких условиях естественная очистка (лесные массивы, явления связанные с дождем и ветром) становится недостаточной, и возникает насущная необходимость в новых научно обоснованных и эффективных способах нейтрализации. Известно, что грозовые явления существенно влияют на состав атмосферного воздуха. Это связано с образованием хи- мически активных ионно-молекулярных систем в атмосфере. Такое условие создается искусственно в условиях тлеющего разряда в закрытых и 99 проточных технических устройствах. По аналогии с этим, можно говорить об устройствах селективной очистки различных вредных газообразных веществ. Такие устройства состоят из источника высокого напряжения (порядка 5000 В) подаваемого между анодом и катодом нейтрализатора. Корпус одной ячейки нейтрализатора имеет цилиндрическую форму, и высокое напряжение подается на коаксиально расположенную вольфрамовую нить катода. Цилиндр имеет с двух торцов устройства для впуска и выпуска газа. Впускное устройство имеет мембрану селективно пропускающее токсичное вещество из атмосферы, которое реагирует с газом в камере в условиях тлеющего разряда. Выпускное устройство имеет мембрану проницаемую только для кислорода. Сам нейтрализатор состоит из таких элементарных ячеек, и каждая ячейка нейтрализует заданный тип вредного вещества. В качестве примера рассмотрим состав рабочего газа для нейтрализации углекислого и угарного газа. Для этого ячейка заполняется алкиламином. В разпрядной ячейке в условиях тлеющего разряда инициируются ионно-молекулярные реакции образования кислорода RNH2 + CO2 + 2CO => 3C+RNH2 +2O2. В этой реакции примечательно то, что алкила- мин не расходуется. В процессе работы нейтрализатора происходит конверсия трех молекул вредных газов в две молекулы кислорода. Поэтому в 1.5 раза большей скоростью нужно подавать в ячейку газ, чем выпуск кислорода из него. Кроме этого остается проблема очистки ячейки от сажи, накапливаемой в процессе работы нейтрализатора. 3. Экологически чистые источники энергии. На современном уровне развития самими главными ресурсами жизнеобеспечения на Земле являются источники энергии. Атомные электростанции являются относительно неисчерпаемыми источ- никами энергии. Только высокая радиационная опасность, которая пока до конца еще нерешена (Чернобыль, Фукусима), ограничивает их широкомасштабное использование. Автотранспортные средства используют в основном химическую энергию нефтепродуктов. Однако они загрязняют окружающую среду, в частности атмосферный воздух. Более экологически чистым источником энергии является водород и электроэнергия. В настоящее время получения водородного топлива с экономической точки зрения считается нерентабельным. Кроме этого, требует более сложной техники для обеспечения безопасности его использования. Что касается электроэнергии, то здесь самым узким местом является необходимость аккумуляторов высокой емкости. На основе суперионных кристаллов есть возможность получения аккумуляторов с достаточно высокой емкостью и в этом направлении идут поиски. Другое направление связано с получением электроэнергии из солнечного света, самыми перспективными считают фото- преобразователей солнечной энергии (ФПСЭ) четвертого поколения. В настоящее время они изготовляются по планарной технологии из гибких полимерных пленок и нанокомпозитов на их основе. Наиболее перспективным источником энергии для автотранспортных средств на наш взгляд 100 является использование фотоэлектрических преобразователей четвертого поколения и аккумуляторов электроэнергии с большой емкостью. Зарядка суперионных аккумуляторов осуществляется как от стационарного источника электроэнергии на заправочной станции, так и от ФПСЭ установленной на самом автомобиле. ФПСЭ четвертого поколения отличаются гибкостью и могут устанавливаться на внешней поверхности корпуса автомобиля в виде тонкослойного покрытия. ФПСЭ из кристаллического кремния отличаются жесткостью конструкции и относительно высокой стоимостью. Это ограничивает их использования в конструкции автомобиля. Однако можно использовать их в силу высокой эффективности в степных зо- нах вблизи больших автодорог для освещения в ночное время. В нашей Республике вопросы, связанные с использованием Солнечной энергии всегда остаются актуальными, и представляет большой интерес.