Физика
Электрофизика, электрофизические установки
Макальский Л.М., доцент Пронин Б.В., доцент Хусаинов Ш.Г., профессор (Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева)
ДЕСТРУКЦИЯ ОЗОНА АЭРОЗОЛЯМИ И ПАРАМИ ЭФИРНЫХ МАСЕЛ
В работе исследован способ деструкции остаточного озона натуральными эфирными маслами в обработке воздуха животноводческих и птицеводческих помещений. Эфирные масла реагируют с озоном в микродисперсном аэрозольном состоянии.
Ключевые слова: озонные технологии, микродисперсные аэрозоли, озононейтрализующие вещества.
OZONE DESTRUCTION BY AEROSOLS AND VAPORS OF ESSENTIAL OILS
In this work we analyze a way to destruct left over ozone, by natural essences for processing the air, for livestock breeding and bird-farming premises. Essences react with ozone in a microdispersed aerosol condition.
Keywords: ozone technologies, microdispersed aerosols, ozonoterapiya substances.
Озонные технологии все больше и больше расширяют область применения. Но озон является сильным окислителем и его присутствие в рабочей зоне и в воздухе становится токсичным [1]. В рабочей зоне допускается предельно допустимая концентрация (ПДК) 0,1 мг/м3, в атмосферном воздухе населенных мест максимальная разовая - 0,16 мг/м3, среднесуточная - 0,03 мг/м3 [2]. Озонные технологии требуют обязательного контроля содержания озона в воздухе, и при его практическом использовании возникает проблема исключения превышения озона в атмосфере [3]. Сфера применения озонных технологий требует исключения превышения озона в сухих и влажных газовых потоках, в агрессивных газообразных средах, с органическими соединениями (аммиаком, сероводородом, меркаптаном, метаном, индолом, скатолом и их производными).
Озон интенсивно реагирует с органическими веществами - запахами, уничтожая их, формируя безвредные соединения [4]. И при избытке органических веществ озон полностью поглощается ими, но при избытке озона он поступает в атмосферный воздух и может превышать ПДК. Существующие способы разложения остаточного озона не могут применяться в интенсивных газовых потоках из-за их низкой эффективности и высоких энергетических и капитальных затрат. Так, в вентиляции животноводческих и птицеводческих комплексах с большими объемами помещений, с высокой кратностью воздухообмена адсорбционное, каталитическое и тепловое разрушение избыточного озона становится весьма затратным.
Исследовано влияние на деструкцию избыточного озона диспергированных органических веществ в виде микродисперсного аэрозоля. В этом случае, непосредственно в газовый поток вводится аэрозоль из органических веществ, который не увеличивает аэродинамического сопротивления вентиляционной системы, что значительно снижает энергопотребление. В то же время распыленные вещества имеют большую удельную контактную поверхность, вследствие чего реакция взаимодействия газовой и жидкой фаз протекает весьма интенсивно.
Был осуществлен поиск веществ, которые были бы безвредны для людей и животных. Устанавливался эффект взаимодействия натуральных эфирных масел поглощения озона, и определялись какие масла обладают наибольшей эффективностью поглощения.
Доступными и безвредными веществами оказались натуральные эфирные масла, получаемые из растений, деревьев и плодов. Пары этих веществ и жидкие консистенции в небольших количествах в настоящее время используют для профилактики оздоровления и улучшения жизнедеятельности людей и животных [5].
При проверке эффективности подавления избыточного содержания озона в газовом потоке распылялись эфирные масла в смеси с теплой водой.
В поток воздуха с расходом 2,5 10-3 м3/мин подавался озон от генератора с производительностью 0,45 мг/мин. Концентрация озона в потоке достигала 180...200 мг/м3.
В поток с избытком озона подавались аэрозольные частицы с ароматическими углеводородами, для их получения, использовали ультразвуковой ингалятор с производительностью до 4 мл/мин. Гистограмма распределения частиц аэрозоля по размерам выглядела следующим образом: 4 мкм - 5%, 4-5 мкм - 75%, 5-7 мкм - 8%, 7-10 мкм - 6%, 10-15 мкм - 4%, 1520 мкм - 2%. Аэрозольная смесь, получаемая при распылении, состояла из капелек воды, капелек эфирных масел и смешанных капелек. При этом контролировалось количество воды и добавок эфирных масел.
Изменение содержания озона в потоке производили йодометрическим методом. Интенсивность цвета тарировалась по количеству прошедшего через раствор озона. Зная время пропускания потока, в соответствии с интенсивностью цвета определяли количество озона на входе и выходе озонированного потока, рассчитывали степень поглощения озона аэрозольными частицами.
Установлено, что натуральные эфирные масла поглощают озон в разной степени. Наилучшими поглотителями озона из натуральных эфирных масел оказались мятное (или масло мяты) и грейпфрутовое. Им уступают масло кедра и пихты. Наименьшее влияние на озон оказало масло эвкалипта.
Наиболее поглощающую способность озона проявила смесь 30% ментола с 70% масла мяты. Так как ментол относится к вторичным спиртам и его реакция с озоном сходна с другими спиртами, то химическую реакцию согласно [4] можно записать следующим образом:
С10Н19—он + Оз
ОН — С10 Н18
оН
О2
молекулярные продукты
В результате окисления аэрозолей озоном образуются ментон, жирная кислота и радикалы. При обработке воздух теряет характерный запах озона, приобретает свежесть и легкий приятный аромат. Молекулярные продукты соответствуют компонентам нанометровых размеров.
Установлено, что капельная водная компонента распыляемой воды вступает во взаимодействие и способствует образованию перекиси водорода (Н2О2). Перекись водорода, присутствуя в воздухе, попадая в дыхательные пути, на пищевые продукты и в пищеварительный тракт обеспечивает обеззараживающее воздействие, способствует лучшей переработки пищи.
Оказалось, что масла растительного происхождения (семейства астровых) почти не оказывает воздействия на подавление озона и не могут быть применены для его деструкции.
Исследования показали, что, используя распыление эфирных масел, может быть создана замкнутая система циркуляции воздуха в замкнутых животноводческих и птицеводческих
помещениях. В такой системе обеспечивается бактерицидная обработка и подавление запаха циркулирующего воздуха за счет применения озонирования. Снижение уровня избыточного озона до уровня предельно допустимого уровня после регенерации воздуха, обеспечивается за счет обработки циркулирующего воздуха с помощью паров и аэрозолей эфирных масел.
Проведенные исследования показали, что органические вещества (в первую очередь эфирные и ароматические масла) в распыленном состоянии можно использовать для поглощения озона. Натуральные эфирные масла в отличие от других озононейтрализующих веществ имеют приятный запах, способствуют активной жизнедеятельности живых организм, эфирные масла оказывают благотворное воздействие на состояние здоровья животных и людей.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. Переиздание с изменением №1. Дата введения 01.01.1989. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.
2. ГН 2.1.6.1338-03. Гигиенические нормативы. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. - М.: Информационно-издательский центр Минздрава России, 2003.
3. В.В. Лунин, М.П. Попович, С.Н. Ткаченко, Физическая химия озона / - М.: Изд-во МГУ, 1998. - 480 с.
4. Разумовский, С.Д. Озон и его реакции с органическими соединениями (кинетика и механизм) / С.Д.Разумовский, Г.Е.Заиков. - М.: Наука, 1974. - 322 с.
5. Бородин, И.Ф. Перспективы ароматизациии в сельском хозяйстве / И.Ф. Бородин, И.Л. Бухарин // Проблемы развития энергетики в условиях производственных преобразований. - Ижевск: РИО ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА», 2003. - Т.1, Электротехнология процессов сельскохозяйственного производства. - 252 с.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.