Разработка сорбционных фильтров из растительных отходов для очистки и дезинфекции воздуха в помещениях
Автор: Заболотских Влада Валентиновна, Васильев Андрей Витальевич, Валиуллина Венера Нагимовна
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Экология
Статья в выпуске: 1-6 т.16, 2014 года.
Бесплатный доступ
Проведён сравнительный экспериментальный анализ растительных отходов, предложена технология для изготовления сорбционных фильтров из растительных отходов. Разработаны конструкции сорбционных фильтров и биофильтрационных модулей, позволяющих осуществлять эффективную очистку и дезинфекцию воздуха в помещениях.
Воздух, очистка, дезинфекция, сорбционный фильтр
Короткий адрес: https://sciup.org/148203022
IDR: 148203022
Текст научной статьи Разработка сорбционных фильтров из растительных отходов для очистки и дезинфекции воздуха в помещениях
Человек до 95% своего времени проводит в -закрытых помещениях. Его здоровье, работоспособность, само существование зависят от качества воздуха. Качество воздушной среды определяется степенью ее загрязненности посторонними химическими веществами [1-8]. Уровень химического загрязнения внутри зданий в 1,5-4 раза превышает уровень загрязнения атмосферного воздуха. Основными токсикантами, негативно влияющими на здоровье человека, являются органические загрязняющие вещества и бактериальные примеси, концентрация которых в невентилируемых помещениях превышает предельно допустимую в несколько раз (фенола, формальдегида, стирола в 1,5-4 раза; микробное число воздушной среды помещений по сравнению с воздухом соснового бора превышает в 5 раз). Большинство загрязняющих веществ в воздухе помещений обладают высокой токсичностью и относятся к I и II классам опасности, что в итоге приводит к неконтролируемому ухудшению самочувствия людей и повышает степень риска возникновения различных заболеваний.
Проблема экологии жилья, создания экологически благополучной среды в помещениях становится всё актуальнее. Загрязняющие вещества поступают в воздушную среду помещений с атмосферным воздухом, выделяются в виде продуктов деструкции строительных и отделочных ма-
териалов, антропотоксинов, продуктов сгорания бытового газа и бытовой деятельности.
Особую трудность представляет очистка воздуха от органических веществ и бактериальных примесей, которые являются основными факторами риска здоровью человека. Традиционные методы очистки и кондиционирования воздуха с этой задачей не справляются.
Для решения данной проблемы был проведён сравнительный анализ существующих методов и технологий очистки воздуха от органических примесей и выявлены как наиболее эффективные – сочетание сорбционного и биологических методов. С целью эффективной очистки и дезинфекции воздуха в помещениях были предложены конструкции сменных сорбционных фильтров.
Биологические методы включают в себя биохимическую сорбцию и деградацию микроорганизмами - биодеструкторами сложных органические вещества до более простых и безвредных и снижение уровня бактериальной микрофлоры в воздухе помещений под действием фитонцидов растений. Благодаря применению биологических методов можно эффективно удалять органические и бактериальные примеси, неприятно пахнущие вещества из воздуха помещений и создавать благоприятную в экологическом отношении среду, положительно влияющую на самочувствие и здоровье человека.
Основная цель работы – снижение негативного воздействия на человека загрязняющих органических веществ и патогенных бактерий на основе разработки дешёвых, высокосорбционных фильтров для очистки, дезинфекции и дезодорации воздуха.
В задачи исследований входили:
-
- анализ исходных растительных материалов для изготовления фильтров;
-
- разработка технологии получения сорбци-
- онного фильтра на основе растительных отходов;
-
- разработка и фитонцидных смесей, сравнительное исследование фитонцидных смесей на антибактериальную активность.
В результате данной работы был проведён сравнительный экспериментальный анализы растительных отходов, предложена технология для изготовления сорбционных фильтров из растительных отходов и разработаны конструкции сорбционных фильтров и предложена технология для их изготовления. Данные фильтры способны очищать воздух от органических и бактериальных примесей и НПВ (неприятно пахнущих веществ).
Для эффективной очистки воздуха нами предложены 2 сменных биофильтрационных модуля: целлюлозно-сорбционный фильтр и фитонцидная фильтрующая вставка .
Для изготовления целлюлозного фильтра в проекте предлагается использовать растительные сорбенты, дешёвым и разнообразным источником которых являются растительные отходы. Проведённый анализ источников растительных отходов в Самарской области показал доступность и возможность использования более 10 видов отходов растительного происхождения и наличие 4 категории производств, каждое из которых включает более пяти предприятий (рис. 1).
Перспективно и экономически выгодно изготавливать целлюлозные фильтры из растительных сорбентов – вторичного сырья. Данные материалы позволяют решить сразу две проблемы: очистить воздух и утилизировать отходы.
В качестве исходного материала для изготов- ления фильтров в рамках работы были рассмотрены четыре вида растительных сорбентов:
-
1) древесные опилки;
-
2) лузга семечек подсолнечника;
-
2) шелуха кукурузы;
-
3) листья клёна.
Перед изучением сорбентов образцы были измельчены, взвешены и подвержены температурной обработке. Обработка сорбентов происходила в токе азота в течение 20 минут при температурах 100°C, 200°C, 300 °C.
После температурной обработки каждая навеска повторно взвешивалась. По окончанию работы была посчитана потеря массы каждого сорбента после обработки.
Минимальная потеря массы при термической обработке составляет у опилок ольхи – для производства одного фильтра определённой массы – m понадобится 1,02m-1,2m опилок ольхи в зависимости от температуры обработки. Максимальная потеря массы составляет у шелухи кукурузы: для производства фильтра массой m, потребуется 1,24m-1,475m исходного сырья.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОРБЦИОННОЙ АКТИВНОСТИ СОРБЕНТОВ
Основным параметром целлюлозного фильтра является способность эффективно поглощать загрязняющие вещества. Данная способность определяется одной из характеристик сорбентов – адсорбционной активностью (ёмкостью). Для определения данной характеристики использовался метод определения адсорбционной актив-

Рис. 1. Источники растительных отходов в Самарской области для производства целлюлозных фильтров

а б
Рис. 2. Установка для термической обработки сорбентов:
а – баллон с азотом; б – печь с трансформатором


Рис. 3. Сорбенты в растворе йода в йодистом калии
ности по йоду (рис. 3) согласно ГОСТ 6217.
Адсорбционная активность угля по йоду (Х) была рассчитана по формуле (1):
0^-^2^0^0127 100 100
Х =
10 m
где V1 – объём раствора тиосульфата натрия концентрации 0,1 н. израсходованный на титрование 10 мл раствора йода в йодистом калии, мл;
-
V2 – объём раствора тиосульфата натрия концентрации 0,1 н. израсходованный на титрование 10 мл раствора йода в йодистом калии, после обработки сорбентом, мл;
0,0127 – масса йода, соответствующая 1 мл раствора тиосульфата натрия концентрации 0,1 н., г;
-
100 – объём раствора йода в йодистом калии с сорбентом, мл;
-
m – масса навески сорбента, г
Результаты эксперимента представлены в табл. 1.
Таким образом, наибольшей адсорбционной активностью по йоду обладают сорбенты, обработанные при температуре 300°C: 51,77% - опилки ольхи, 54,03% – лузга семечек подсолнечника, 46,76% - шелуха кукурузы, 90,54% - листья клёна. Наиболее выраженную сорбционную ёмкость имеет лист клёна обработанный при Т=300°C.
ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ СОРБЕНТОВ ПОД МИКРОСКОПОМ
Структура растительных сорбентов была исследована на цифровом микроскопе Levenhuk D50L NG. Микрофотографии сорбентов (таблица 1) были сделаны цифровой камерой микроскопа с матрицей 1,3 мегапикселя с объективом 40х.
Таблица 1. Результаты определения адсорбционной активности по йоду
вид сорбента |
масса, г |
V1, мл |
V2, мл |
Vcp, мл |
Vисх.ср., мл |
Х, % |
1.1. Без обработки опилки |
1,0031 |
15,5 |
15,5 |
15,5 |
18,3 |
35,450105 |
1.2. Обработанные при Т=100?С |
0,4808 |
17,2 |
17,1 |
17,15 |
18,3 |
30,376456 |
1.3. Обработанные при Т=200?С |
0,5313 |
16,6 |
16,7 |
16,65 |
18,3 |
39,440994 |
1.4. Обработанные при Т=300?С |
0,5274 |
16,2 |
16,1 |
16,15 |
18,3 |
51,772848 |
2.1. Без обработки лузга семечек |
1,0425 |
14,8 |
14,6 |
14,07 |
18,3 |
51,530935 |
2.2. Обработанные при Т=100?С |
0,8099 |
15,7 |
15,6 |
15,65 |
18,3 |
41,554513 |
2.3. Обработанные при Т=200?С |
0,9707 |
15,1 |
14,9 |
15 |
18,3 |
43,175028 |
2.4. Обработанные при Т=300?С |
0,6464 |
15,6 |
15,5 |
15,55 |
18,3 |
54,030012 |
3.1. Без обработки шелуха кукурузы |
0,9324 |
16,7 |
16,6 |
16,65 |
18,3 |
22,47426 |
3.2. Обработанные при Т=100?С |
0,7223 |
13,6 |
13,4 |
13,5 |
15,05 |
27,253219 |
3.3. Обработанные при Т=200?С |
0,5173 |
13,5 |
13,3 |
13,4 |
15,05 |
40,508409 |
3.4. Обработанные при Т=300?С |
0,5161 |
13,1 |
13,2 |
13,15 |
15,05 |
46,754505 |
3.1. Без обработки листья клёна |
0,8783 |
11 |
10,9 |
10,95 |
15,05 |
59,284982 |
3.2. Обработанные при Т=100?С |
0,6966 |
11,7 |
11,5 |
11,6 |
15,05 |
62,898363 |
3.3. Обработанные при Т=200?С |
0,6737 |
11,8 |
11,5 |
11,65 |
15,05 |
64,09381 |
3.4. Обработанные при Т=300?С |
0,533 |
11,3 |
11,2 |
11,25 |
15,05 |
90,54409 |
В результате сравнительного изучения морфологической структуры растительных сорбентов были выявлены характерные структурные особенности каждого сорбента. Листья клёна, обработанные при температуре 300°C, имели выраженную пористость и мелкоячеистую структуру, что увеличивает их сорбционную поверхность и, вероятно, влияет на их сорбционную активность, которая была наиболее высокой и составляла 90,54%. Опилки ольхи и лузга семечек имели характерные трубчатые и ячеистые поры, чередующиеся в разной пропорции. Их адсорбционная активность по йоду составляла 51,77% - опилки ольхи, 54,03% – лузга семечек подсолнечника. В шелухе кукурузы преобладали толстостенные крупные, в основном” лакунарные поры, сорбционную ёмкость которых была наименьшей и составляла 46,76%.
Структурный анализ растительных сорбентов и экспериментальное изучение их сорбционной ёмкости показали, что растительные сорбенты обладают высокой развитой сорбционной поверхностью с различным сочетанием и морфологическими особенностями пористой структуры. Наибольшей сорбционной ёмкостью обладали растительные сорбенты с мелкоячеистой пористой структурой (листья клёна, опилки ольхи), что значительно повышает площадь сорбционной поверхности и процент поглощаемых ими загрязняющих веществ.
Изготовление сорбционного фильтра с иммобилизированной микрофлорой включает в себя 3 стадии: термическую и химическую акти- вацию и иммобилизацию микроорганизмов-биодеструкторов (рис. 4).
Целлюлозно-сорбционный фильтр представляет собой складчатый фильтр, состоящий из пластмассовой рамки и фильтрующего сорбционного материала и иммобилизированной микрофлорой деструкторов (рис. 5).
Целлюлозно-сорбционный фильтр предназначен для высокоэффективной очистки воздуха от пыли и органических углеводородов. Высокая пористость фильтрующего материала на основе растительных сорбентов увеличивает сорбционную способность фильтра. Наличие складок и пор на гофрированном фильтре увеличивает поверхность прикрепления и образования биоплёнки и её эффективность в очистке воздуха от сложных углеводородов.
Принцип работы целлюлозно-сорбционного фильтра с иммобилизированной микрофлорой основан на биосорбции и биодеградации биоплёнкой (рис. 6) сложных органических веществ до более простых, таких как Н2О и СО2(рис. 7).
Фитонцидная фильтрующая вставка, пропитанная фитонцидной смесью выполняет антибактериальную очистку, одновременно дезодорируя и ароматизируя воздух. Фитонцидная вставка состоит из пропитанной фитонцидной смесью сорбционного фильтра, закреплённого в пластмассовом каркасе (рис. 8).
В лабораторных условиях по седиментационному методу Коха были проведены исследования влияния фитонцидов растений на содержание микроорганизмов в воздухе. В результате

Рис. 4. Изготовление целлюлозно-сорбционного фильтра с иммобилизированной микрофлорой

Рис. 5. Ячейковый складчатый фильтр: 1 – рамка; 2 –фильтрующий материал
экспериментов была выявлена высокая антибактериальная активность фитонцидов эфирного масла эвкалипта (рис. 9). Наиболее выраженная антибактериальная активность наблюдалась после внесения эфирного масла в промежуток времени 5 – 35 мин.
До внесения масла эвкалипта количество бактерий в 1 м2 (микробное число) составляло 479, а после внесения масла эвкалипта уменьшилось до 291 бактерий в 1 м2, т.е. в 1,5 раза.
На основе экспериментальных и теоретических исследований были разработаны 2 сменных сорбционных фильтра и предложено оптимальное их сочетание в устройстве кондиционирования для эффективной очистки, дезинфекции и дезодорации воздуха в помещениях площадью 20 м2.

Рис. 6. Процесс биосорбции и биодеградации сложных органических веществ в биоплёнке

Рис. 7. Процесс биосорбции и биодеградации сложных органических веществ в биоплёнке

Рис. 8. Фитонцидная фильтрующая вставка: 1 – ткань-Шатура, пропитанная фитонцидной смесью; 2 – пластмассовый каркас
Разработанные конструкции сорбционных фильтров позволяют эффективно очищать воздух от органических загрязняющих веществ и бактерий, таким образом, уменьшая их негативное воздействие на человека, что способствует улучшению экологического состояния среды жилых помещений и снижает риски здоровью человека. Возможность использования различных сочетаний фильтров в устройстве кондиционирования, в зависимости от состава загрязняющих веществ, позволит решать задачи очистки, дезинфекции и дезодорации воздуха от широкого спектра как органических, так и неорганических заг- рязняющих веществ в различных помещениях. Сорбционные фильтры можно применять в системах кондиционирования и других устройствах по очистки воздуха для создания благоприятной экологической среды в жилых помещениях, офисах, ресторанах, больницах, школах, детских садах, а также планируется использование сорбционных фильтров для “оздоровления” среды детских и лечебных учреждений, для аромотерапии.
В результате сравнительного изучения морфологической структуры растительных сорбентов были выявлены характерные структурные особенности каждого сорбента. Листья клёна, обработанные при температуре 300°C, имели выраженную пористость и мелкоячеистую структуру, что увеличивает их сорбционную поверхность и, вероятно, влияет на их сорбционную активность, которая была наиболее высокой и составляла 90,54%. Опилки ольхи и лузга семечек имели характерные трубчатые и ячеистые поры, чередующиеся в разной пропорции. Их адсорбционная активность по йоду составляла 51,77% - опилки ольхи, 54,03% – лузга семечек подсолнечника. В шелухе кукурузы преобладали толстостенные крупные, в основном” лакунарные поры, сорбционную ёмкость которых была наименьшей и составляла 46,76%.
Структурный анализ растительных сорбентов и экспериментальное изучение их сорбционной ёмкости показали, что растительные сорбенты обладают высокой развитой сорбционной поверхностью с различным сочетанием и морфологическими особенностями пористой структуры. Наибольшей сорбционной ёмкостью обладали растительные сорбенты с мелкоячеистой пористой структурой (листья клё-

время присутствия фитонцидов в воздухе
Рис. 9. Диаграмма зависимости микробного числа от времени присутствия фитонцидов эфирного масла эвкалипта в воздухе
на, опилки ольхи), что значительно повышает площадь сорбционной поверхности и процент поглощаемых ими загрязняющих веществ.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗНОСОРБЦИОННОГО ФИЛЬТРА
Изготовление целлюлозно-сорбционного фильтра с иммобилизированной микрофлорой включает в себя 5 стадий:
-
1. Термическая активация сорбента при температуре 300°С;
-
2. Добавление связывающего вещества;
-
3. Прессование – придание гофрированной формы;
-
4. Сушка при температуре 100°С;
-
5. Иммобилизация микроорганизмов-биодеструкторов.
-
1 стадия . Термическая активация сорбента проводилась в сушильном шкафу. Сорбент помещался в герметичную металлическую ёмкость, которая ограничивает доступ кислорода, и образец термически обрабатывался при температуре 300 °С в течение 20 мин.
-
II стадия. 2 грамма термически обработанных сорбентов смешивалась с 10 мл разбавленной водной эмульсии поливинилацетата (2 мл исходной эмульсии и 8 мл дистиллированной воды).
-
III стадия. Тонкий слой полученной клейкой смеси помещали между двумя кусками хлопчатобумажной ткани и прессовали.
-
IV стадия. Смесь высушивали при температуре 100 °С в течение 1 часа в сушильном шкафу и получали целлюлозно-сорбционный фильтр.
V стадия. Для иммобилизации микроорганизмов применяли методику внедрения клеток в пористые структуры. На фильтр наносился жидкий биопрепарат “Байкал-ЭМ1” с микроорганизмами-биодеструкторами. Клетки свободно диффундируют в пористые структуры, увеличиваются в размере по мере роста и образуют в порах сорбента “биологическую плёнку”, способную абсорбировать и разрушать сложные органические вещества до более простых, таких как вода и углекислый газ.
Преимуществом данного метода иммобилизации является то, что клетки, растущие вне частиц, уничтожаются трением частиц друг о друга, и таким способом удобно управлять ростом клеток [12]. В качестве органического вещества для питания микроорганизмов используется углерод, источником которого служит целлюлозный фильтр.
Отработанный фильтр можно регенерировать. Для регенерации целлюлозный фильтр обрабатывается азотной кислотой (1:1) с последующей промывкой дистиллированной водой до значения рН=7 (на 1 г фильтра необходимо 0,3 литра воды) и сушкой при 100 °С.
В качестве исходного материала для изготовления фильтра применялись измельчённые листья клёна и измельчённые опилки ольхи. В итоге были получены 2 образца:
-
1. фильтр из листьев клена массой 2,25 г, площадью 37,7 см2 и толщиной около
-
2 мм (рис. 10);
-
2. фильтр из опилок ольхи массой 1,79 г, площадью 27,5 см2и толщиной около 2 мм (рис. 11).
Рис. 10. Целлюлозно-сорбционный фильтр из листьев клёна
Рис. 11. Целлюлозно-сорбционный фильтр из опилок ольхи
Для изготовления гофрированного целлюлозно-сорбционного фильтра из опилок ольхи размером 39 X 39 см потребуется 270 грамм опилок, а для изготовления целлюлозно-сорбционного фильтра из листьев клена размером 39 X 39 см потребуется 300 грамм листьев клёна.
Таким образом, иммобилизация микроорганизмов-биодеструкторов на поверхности целлюлозно-сорбционного фильтра увеличивает степень очистки от органических углеводородов, а использование сырья из растительных отходов для изготовления фильтра является экономически выгодным и позволяет решить сразу две проблемы: очистка воздуха и одновременно утилизация отходов [9].
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ЦЕЛЛЮЛОЗНОСОРБЦИОННОГО ФИЛЬТРА
Эффективность очистки фильтра от органических веществ определялась методом газовой хроматографии. На газовом хроматографе измеряется концентрация фенола исходного загрязнённого воздуха и концентрация фенола в очищенном воздухе, пропущенного через целлюлозно-сорбционный фильтр.
Концентрация фенола определялась по формуле 2:
С ф= 5TX 100, (2)
где Qф – площадь пика на хроматограмме (мм), Q – сумма площадей всех пиков на хроматограмме (мм).
Эффективность фильтра определялась по формуле:
Е = X 100, (3)
где Е – эффективность очистки фильтра от органических веществ, С ф1 – концентрация фенола в загрязненном воздухе, С ф2 – концентрация фенола в очищенном воздухе.
По формуле 3 рассчитали эффективность очистки целлюлозно-сорбционного фильтра из листьев клена от фенола:
0,14—0,02
Е = X 100 = 86%
0Д4
По формуле 5 рассчитали эффективность очистки целлюлозно-сорбционного фильтра из опилок ольхи от фенола:
0,11—О jO3
Е = X 100 = 73%
0,11
Таким образом, наиболее эффективным в очистки воздуха от углеводородов является фильтр, изготовленный из листьев клёна. Высокая эффективность очистки воздуха от фенола у данного фильтра объясняется высокой адсорбционной ёмкостью.
БИОФИЛЬТРАЦИОННЫЕ МОДУЛИ В БИОКОНДИЦИОНЕРЕ
Биофильтрационные модули: фитонцидную вставку и целлюлозно-сорбционный фильтр можно использовать в биокондиционере (рис. 12), ко- торый представляет собой корпус, в верхней части которого располагаются воздушный фильтр, осевой вентилятор, дренажная трубка. В нижней части корпуса находится съёмный резервуар для воды, в котором располагается водяной насос.
Принцип работы биокондиционера заключается в следующем: вода из резервуара по соединительной трубке при помощи насоса поступает в верхнюю часть корпуса и попадает в дренажную трубку, которая создаёт водяной “занавес”. Загрязнённый воздух засасывается вентилятором и проходит 4 стадии очистки:
-
1. очистка от крупнодисперсной пыли при помощи воздушного фильтра;
-
2. мокрая очистка водяным “занавесом”;
-
3. биологическая очистка от углеводородов целлюлозно-сорбционным фильтром;
-
4. дезинфекция и дезодорация фитонцидной вставкой.
Биофильтрационные модули применимы также в обычных кондиционерах. Преимущество данных модулей заключается в высокой степени очистки и низкой стоимости благодаря использованию дешёвого сырья – растительных отходов.
На основе поиска адекватных методов, спосо- бов и конструкций с использованием биологических методов были разработаны и предложены два биофильтрационных модуля: целлюлозно-сорбционный фильтр на основе карбонизированных растительных сорбентов с иммобилизированной микрофлорой для биологической очистки воздуха от загрязняющих органических веществ и фильтрующая фитонцидная вставка для дезинфекции и дезодорации воздуха в помещениях.
В качестве исходного материала для изготовления целлюлозно-сорбционного фильтра предлагается использовать растительные отходы. Предварительный анализ показал, что в Самарской области около 40 предприятий разных категорий образуют более 10 видов растительных отходов. Использование данного вида сырья для изготовления сорбционных фильтров имеет положительные экономический и экологический эффекты: позволяет не только очищать воздух, но и утилизировать отходы.
Анализ фитонцидных смесей позволил разработать составы и предложить наиболее эффективные из них.
Экспериментально была выявлена высокая антибактериальная активность фитонцидов

Рис. 12. Схема мобильной установки биокондиционера:
1 – корпус; 2 – воздушный фильтр; 3 – осевой вентилятор 4 – целлюлозно-сорбционный фильтр 5 – фитонцидная вставка 6 – решётка - жалюзи 7 – резервуар для водой 8 – водяной насос 9 – соединительная трубка 10 – дренажная трубка 11 – прорезиненные колёсики
эфирного масла эвкалипта. Наиболее выраженная антибактериальная активность наблюдалась после внесения эфирного масла в промежуток времени 5 – 35 мин. После внесения масла эвкалипта количество бактерий в 1 м2 (микробное число) уменьшилось в 1,5 раза (от 479 до 291 бактерий в 1 м2).
В результате экспериментальных исследований различных видов растительных отходов (древесные опилки, лузга семечек подсолнечника, шелуха кукурузы, листья клёна) была определена сорбционная способность и изучена морфологическая структура каждого сорбента. Так, листья клёна, обработанные при температуре 300°C, имели выраженную мелкоячеистую пористую структуру, благодаря которой сорбционная активность оказалась наиболее высокой – 90,54%. Опилки ольхи и лузга семечек имели чередующиеся трубчатые и ячеистые поры. Их адсорбционная активность по йоду составила: 51,77% -опилки ольхи, 54,03% – лузга семечек подсолнечника. В шелухе кукурузы преобладали толстостенные крупные, лакунарные поры, сорбционная активность наименьшая – 46,76%.
В результате исследования была разработана технология получения целлюлозно-сорбционного фильтра, включающая 5 стадий: термическая активация сорбента при температуре 300 °С; добавление связывающего вещества; прессование – придание гофрированной формы; сушка при температуре 100 °С; иммобилизация микроорганизмов-биодеструкторов. При помощи данной технологии удалось получить 2 образца прочных пористых фильтров хорошо пропускающих воздух: из листьев клёна массой 2,25 г, площадью 37,7 см2 и толщиной около 2 мм и опилок ольхи массой 1,79 г, площадью 27,5 см2 и толщиной около 2 мм.
Для изготовления гофрированного целлюлозно-сорбционного фильтра из опилок ольхи размером 39 X 39 см потребуется 270 грамм опилок, а для изготовления целлюлозно-сорбционного фильтра из листьев клена размером 39 X 39 см потребуется 300 грамм листьев клёна.
Хроматографическим методом анализа было установлена эффективность очистки целлюлозно-сорбционных фильтров изготовленных из растительных отходов (листья клёна и опилки ольхи) от углеводородов (фенола). Эффективность составила 73% – 86%.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в результате проведённых исследований установлено, что разработанные биофильтрационные модули эффективны в очистке и дезинфекции воздуха и позволяют снизить негативное воздействие на человека загрязняющих органических веществ и патогенных бактерий, что будет способствовать улучшению экологического состояния среды жилых помещений и снижению рисков здоровью человека.
Список литературы Разработка сорбционных фильтров из растительных отходов для очистки и дезинфекции воздуха в помещениях
- Биотехнология. Принципы и применение: Пер. с англ./Под ред. И.Хиггинса, Д.Беста и Дж. Джонса. М.: Мир, 1988. 480 с.
- Васильев А.В. Обеспечение экологической безопасности в условиях городского округа Тольятти: учебное пособие. Самара: Изд-во Самарского научного центра РАН, 2012. -201 с., ил.
- Васильев А.В. Комплексный экологический мониторинг как фактор обеспечения экологической безопасности//Академический журнал Западной Сибири. 2014. Т. 10. № 2. С. 23.
- Васильев А.В., Заболотских В.В. Опыт обучения и перспективные направления развития экобиотехнологий в Институте химии и инженерной экологии Тольяттинского государственного университета//В сборнике: ELPIT-2013. Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов: сборник трудов IV Международного экологического конгресса (VI Международной научно-технической конференции). Научный редактор: А.В. Васильев. 2013. Т. 3. С. 26-31.
- Васильев А.В., Терещенко Ю.П. Технико-экономическое обоснование эффективности биологических методов очистки и дезодорации выбросов нефтехимических предприятий в воздушную среду//В сборнике: Стратегическое планирование развития городов России. Памяти первого ректора ТГУ С.Ф. Жилкина. Сборник материалов III Международной заочной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Д.В. Антипов. 2013. С. 59-63.
- Васильев А.В., Терещенко Ю.П., Терещенко И.О., Заболотских В.В. Разработка модельного образца биоустановки для исследований по повышению эффективности микробиологической очистки газовоздушных выбросов промышленных предприятий нефтехимического комплекса//В сборнике: Стратегическое планирование развития городов России. Памяти первого ректора ТГУ С.Ф. Жилкина. Сборник материалов III Международной заочной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Д.В. Антипов. 2013. С. 64-70.
- Васильев А.В., Заболотских В.В., Терещенко Ю.П. Разработка и использование различных биосорбентов на основе растительных и минеральных отходов и отработанного активного ила//В сборнике: Стратегическое планирование развития городов России. Памяти первого ректора ТГУ С.Ф. Жилкина. Сборник материалов III Международной заочной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Д.В. Антипов. 2013. С. 36-46.
- Заболотских В.В., Васильев А.В. Мониторинг токсического воздействия на окружающую среду с использованием методов биоиндикации и биотестирования: монография. Самара, 2012.
- Кузнецов А.Е., Градова Н.Б. Научные основы экобиотехнологии. Учебное пособие для студентов. М.: Мир, 2006. 504 с., ил.
- Эфирные масла -аромат здоровья: Древний и современный опыт профилактики и лечения заболеваний эфирными маслами/С.С. Солдатченко, Г.Ф. Кащенко, А.В. Пидаев. Симферополь: Таврида, 2003. 192 с.
- Токин Б.П. Фитонциды. М.: Академия медицинских наук СССР, 1951. 237 с.
- Чупалов В. С. Воздушные фильтры: Монография. СПб.: СПГУТД, 2005. 167 с.