VI.2. ОЧИСТКА ВОЗДУХА ОТ ПЫЛИ И МИКРООРГАНИЗМОВ С ПОМОЩЬЮ АЭРОИОНОВ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ПОЛЯРНОСТИ

Проблема очистки воздуха в зоне жизни человека от разнообразных загрязнений, вносимых промышленностью, от аэрозолей и бактерий является одной из наиболее актуальных проблем. Трактаты по вопросу об “air pollution” все чаще и чаще появляются как вопль о надвигающейся катастрофе.

Копоть и сажа, вылетающие из заводских и фабричных труб и загрязняющие воздух промышленных городов, содержат канцерогенные вещества (бенз (а) пирен и др.), которые поневоле приходится вдыхать многим людям в дозах, иногда опасных, предрасполагающих к заболеванию раком. Химические заводы выбрасывают в воздух тонны высокодисперсной химически активной пыли и газов. До сих пор, несмотря на огромный прогресс техники, над крупными промышленными городами, над столицами мировых держав — над Лондоном, Парижем, Нью-Йорком и др. — висят тяжелые темно-сизые тапки ядовитых аэрозолей, и ни гигиенисты, ни техники не принимают неотложных мер для беспощадной борьбы с этим повседневным злом.

Чрезвычайная скученность городского населения во многих странах мира и отсутствие в городах гигиенического комфорта, прохождение 0,9 жизни человека в дезионизированном воздухе вынуждают науку искать новые способы защиты и сохранения жизни. Человек пропускает через свои легкие 12 м3 воздуха в сутки, и наука должна позаботиться, чтобы этот воздух был бы радикально освобожден от вредных загрязнений и насыщен аэроионами отрицательной полярности в естественных дозировках.

Изучение вопроса о действии искусственных аэроионов отрицательной полярности на очистку воздуха от бактерий и пыли в доста

точно большом закрытом помещении, произведенное нами впервые в 1933 г. на станции аэроионификации в птицеводстве на ферме “На- рчук”, близ Воронежа, при участии В.А. Кимрякова, показало, что аэроионы, полученные электроэффлювиальным методом, безусловно способствуют очищению воздуха от микрофлоры и пыли, доводя число бактерий или пылинок до некоторого минимума, а при известных условиях — до нуля.

Механизм действия отрицательных аэроионов на взвешенные в воздухе частицы состоит в следующем. Отрицательные аэроионы воздуха заряжают (или перезаряжают) пыль и микрофлору, находящиеся в воздgt;хе, до определенного потенциала, пропорционально их радиусу. Заряженные пылевые частицы или микроорганизмы начинают двигаться вдоль силовых линий электрического поля по направлению к противоположно (положительно) заряженному полюсу, т.е. к земле, стенам и потолку. Если выразить в длинах силы гравитации и силы электрические, действующие на тонкодисперсную пыль, то легко увидеть, что электрические силы превосходят силы гравитации в тысячи раз. Это дает возможность по желанию строго направлять движение облака тонкодисперсной пыли и очищать таким образом воздух в данном месте. При отсутствии электрического поля и диффузном движении отрицательных аэроионов между каждым движущимся аэроионом и положительно заряженной землей (полом) возникают силовые линии, вдоль которых движется данный аэроион вместе с частичкой пыли или бактерией. Осевшие на поверхности пола, потолка и стен микроорганизмы могут периодически удаляться. Как видим из изложенного, разработанный автором метод электрической преципитации имеет мало общего с современным методом фильтрации, или воздействия электрическим полем (электрофильтры). Наш метод позволяет очищать воздух в помещениях любого объема в присутствии человека, что отличает его от предложенных до настоящего времени способов.

Для первых опытоы 1933 г. были отведены две совершенно одинаковые по размеру и освещению просторные комнаты со стеллажами посередине. С одной из комнат (опытной) на расстоянии 1,5 м над стеллажом была подвешена на изоляторах металлическая сетка с остриями, к которой из соседнего помещения от трансформатора подводился электрический ток отрицательного знака напряжением 75 кВ и силой до 0,5 мА. Положительный полюс трансформатора заземлялся через^кенотрон (рис. J 04). Число аэроионов во всех опытах варьировало в пределах от 5-10 до I -10 в I см воздуха.

За 10 ч до опыта в обеих комнатах тщательно мыли пол и стеллажи и пускали в ход сильные вытяжные вентиляторы.

За 30 мин до пуска тока в сбе комнаты одновременно входило по одному человеку с занумерованными чашками Петри, наполненными агар-агаром с pH = 7,2+7,4. В строго определенных и симметричных по отношению к электрическому полю местах чашки Петри ставились и открывались на 5 мин (I -й этап, или сеанс, опыта).

После закрытия первой группы чашек в обе комнаты вносили по 10 клеток с 15 цыплятами 20-суточного возраста в каждой.

Цыплята из-за их большой подвижности были взяты в качестве “возбудителя” в воздухе засорений. Снова расставляли в те же места чашки Петри и открывали их ровно на 5 мин (2-й этап опыта).

Рис. 104. Электроэффлювиальная установка для изучения действия потока аэроионов отрицательной полярности на микрофлору воздуха.

Узел А — схема измерительной установки

Через 5 мин на сетку подавалось напряжение и одновременно открывалась на 5 мин новая группа чашек Петри (3-й этап). Напряжение тока оставалось на сетке в течение 80 мин без перерыва.

Ta же процедура открывания чашек наблюдалась в течение следующих интервалов времени при непрерывном действии трансформатора: 13—18 мин (4-й этап), 33— 38 мин (5-й этап) и 73—78 мин (6-й этап).

Наконец, в последний раз открывались чашки Петри через 15 мин после прекращения действия аэроионизации и через 5 мин после прекращения действия вентилятора (7-й этап).

После каждого опыта все чашки Петри стояли сутки при комнатной температуре, а затем на сутки помещались в термостат при t ~ 37°С. На третьи сутки подсчитывалось число колоний.

Анализ первичного материала (табл. 80) указывает на некоторую его пестроту.

В этом можно убедиться, взглянув на данные, приведенные ниже, а также на кривые чисел колоний микрофлоры по отдельным моментам исследования или же по отдельным опытам. Из всей совокупности опытов, вошедших в разработку, выделяются опыты от 26 июня и 5 июля, в особенности последний. В эти дни мы имели наибольшее число колоний в воздухе наших помещений.

Результаты очищающего действия отрицательных аэроионов, %, на микрофлору воздуха приведены ниже (контроль принят за 100%, см. табл. 80):

До аэроионизации воздуха: й              этап — без цыплят              106,84 й              ” —сцыплятами              108,59

С аэроионизацией, с цыплятами: й              этап продолжительностью 0,5 мин                            40,1 й              ”              ”              13-18              ”                                          6,23 й              ”              ”              33-38              *’                                          5,87 й              ”              ”              73-78              ”                                          14,19 й              ”              —              с              вентиляцией, без аэроионизации,

без цыплят              107,51

Таблица 80. Результаты действия аэроионов отрицательной полярности на микрофлору воздуха (среднее число колоний)

Таблица 81.

Примечание.

class="lazyload" data-src="/files/uch_group39/uch_pgroup29/uch_uch681/image/192.jpg" alt="" />

Статистическое исследование динамики основных показателей опытных и контрольных данных микрофлоры воздуха указывает на несомненное действие аэроионов отрицательной полярности на очистку воздуха от бактериальных загрязнений (табл. 81).

Можно сказать, что, несмотря на некоторые недочеты опытного материала, осаждающее влияние аэроионов на микрофлору воздуха доказано бесспорно. Вначале это влияние проявляется очень сильно, под конец опыта оно замедляется и затем, достигнув определенного минимального предела, стабилизируется (рис. 105). Что же касается первых двух этапов, то тут мы имеем, несомненно, очень резкое снижение числа колоний, ускорение темпа снижения, уменьшение размаха колебаний и вариаций по отдельным опытам, уменьшение положительной косости и положительного эксцесса.

Через 5 лет опыты по очистке воздуха от бактерий и пыли повторены нами же в лучших лабораторных условиях.

Кратко излагаемые ниже результаты дальнейших работ, потребовавшие около 5000 чашек Петри и предметных стекол и свыше 3000 электрометрических измерений концентрации аэроионов, имели целью окончательно выяснить вопрос об осаждающем микроорганизмы и пыль действии аэроионов отрицательной полярности. Эти исследования были произведены в 1938—1943 гг. в лаборатории кафедры общей и экспериментальной гигиены (заведующий проф. В.К. Вари- щев) 3-го Московского государственного медицинского института.

Очистка воздуха от микрофлоры с помощью диффузного потока аэроионов вне электрического поля. Аэроионы продувались из аэро- ионизационной камеры вентилятором в опытное помещение объемом 90 м3. Схема опыта показана на рис. 106.

Аппаратура как в этом, так и в последующих опытах состояла из маломощного высоковольтного трансформатора W- 35 кВ, I — 0,3 мА), положительный полюс которого через кенотрон был тщательно заземлен, а отрицательный присоединен к генератору аэроионов — “электроэффлювиатору” (шар или сетка с 450 остриями на I м ), укрепленному кд изоляторах. Число аэроионов в месте самого опыта было порядка IO3-IO4 в I см5.

Чашки Петри (36 шт.) наполнялись слоем сахарного агар-агара (pH - 7,3+7,5) толщиной 0,5 см. Чашки подсушивались в термостате в течение 30 мин, после чего устанавливались в трех местах на разных уровнях (по две чашки на каждом пункте). Чашки открывались и в открытом виде стояли 10 мин (первая проба). Затем включалась аэроионизация при продолжающейся работе вентиляции со скоростью движения воздуха по трубе до I м/с. Через 10 мин после включения аэроионизации снова в тех же местах выставлялось то же число чашек и на тот же промежуток времени — 10 мин (вторая проба). Таким же образом брались и последующие пробы.

Рис. 106. Схема размещения чашек Петри I, вентиляционного канала 2 и аэроионизатора 3 электроэффлювиального типа (электрическое поле отсутствует)
Рис. 107. Динамика частных характеристик изменения числа колоний микроорганизмов в воздухе под влиянием аэроионов отрицательной полярности (вне поля) — для средних соответственно арифметических и квадратичных отклонений; 3,4 — для коэффициента соответственно корреляции и вариации; 5, 6 — для показателей соответственно асимметрии и эксцесса

В шести последних опытах чашки выставлялись и после выключения аэроионизации для того, чтобы проследить темп нарастания микрофлоры вслед за прекращением действия аэроионов. После экспозиции все 36 чашек помещались в термостат при температуре 37°С на 24 ч, по истечении которых происходил подсчет колоний. Было проведено более 50 опытов. Общее число чашек превосходило 1800. Если начальные, т.е- до включения аэроионизации, числа колоний микроорганизмов, осажденных на поверхности чашек, примем за 100%, то после действия аэроионов в течение 50 мин были получены данные, приведенные далее в табл. 82.

Из этой таблицы видно, что уменьшение числа микроорганизмов воздуха под влиянием аэроионов в большинстве опытов составляло 60—80%. В одном из опытов оно достигло 95 %. В то же время контрольные опыты только с применением одной вентиляции, при прочих равных условиях, дали снижение микрофлоры в среднем только до 33%. Таким образом, искусственные униполярные аэроионы, распространяемые диффузно, в примененных в этих опытах дозах (10 —10 аэроионов с I см ) дали совершенно явный очищающий воздух эффект (рис. 107).

Рис. 108. Частичная очистка воздуха обитаемого помещения от микроорганизмов с помощью легких аэроионов отрицательной полярности (Г10 в I см )

j — момент включения аэроионогенератора; II момент его выключения

Ta б л и ц а 82. Число микроорганизмов в воздухе при наличии аэроионов отрицательной полярности вне электрического поля

Помимо указанных выше 49 опытов, было поставлено еще 6 опытов с подсчетом колоний как до опыта и во время опыта, так и после него. Полученные результаты показывают нарастание числа колоний вслед за прекращением работы генератора аэроионов (рис. 108).

Рассмотрение данных табл. 82—85, полученных в результате подробного статистического анализа материалов, дает наглядное представление о действии аэроионов отрицательной полярности на микрофлору воздуха.

Изменение общей средней по всем опытам этой серии происходит по закону

M-1,557-+146,95,              (3)

где Af — среднее число колоний; T — время аэроионизации.

Таблица 83. Число микроорганизмов в зависимости от включения и выключения в работу аэроионогенератора

Таблица 84. Динамика основных характеристик действия аэроионов отрицательной полярности на микрофлору воздуха

Для сравнения эмпирических данных со средними данными, вычисленными по формуле (3), ниже приведен вывод, из которого видно почти полное совпадение чисел.

Эмпирические данные              Данные,

вычисленные по формуле (3)

alt="" />

и»

Рис. 109. Аэроионифицированный бокс для изучения влияния потока аэроионов отрицательной полярности на распыленную в воздухе культуру субтилис (лаборатория кафедры общей и экспериментальной гигиены 3-го Московского медицинского института)

В данной серии опытов не было получено полной стерильности воздуха из-за недостаточной плотности аэроионов. Это хорошо доказывается нами последующими экспериментами.

Очистка воздуха от искусственно распыленной в воздухе культуры субтилис с помощью потока аэроионов в электрическом поле. Далее мы обратились к изучению того же вопроса, применив как и в опубликованном уже нами в 1934 г. исследовании, направленное движение аэроионов в электрическом поле, распыляя при этом в воздухе бокса (рис. 109) перед каждым опытом культуру спороносного микроорганизма — сенной палочки (субтилис).

В чистый бульон делали посев субтилис, и бульон ставили на I сут в термостат. Затем в пробирку брали I см культуры и в 10-кратном размере разбавляли физиологическим раствором. С помощью пульверизатора культуру разбрызгивали в воздухе бокса объемом 13,5 м на расстоянии 2,5 м от пола. После распыления культуры по две чашки с агар-агаром на трех уровнях открывали на 4 мин и одновременно включили поток аэроионов и электрическое поле на все время опыта (64 мин). Затем чашки снова выставляли на 2-й, 4-й, 8-й; 16-й, 32-й и 64-й мин после включения аэроионификации. После окончания экспозиции чашки ставили в термостат на 36—48 ч при температуре 37°С, после чего производили подсчет выросших колоний.

Было произведено свыше 50 опытов, из которых методически полноценных оказалось 45, из них 7 контрольных. В каждом опыте было в среднем по 40 чашек, во всем втором исследовании около 2000.

Схема электрической установки для проведения опыта приведена на рис. 110. На рис. 111 показаны чашки Петри до и после включения установки. Трансформатор имел напряжение 85 кВ при силе тока до 0,1 —0,5 мА. Число аэроионов в камере варьировало в пределах 10 —10 в I см .

Результаты 38 опытов кратко сведены в табл. 86. Число колоний до опыта принято за 100%.

Статистическая обработка и анализ первичного материала показывают, что аэроионы в электрическом поле, безусловно, снижают число колоний распыленной в воздухе культуры субтилис. Процесс

Таблица 86. Влияние аэроионов отрицательной полярности в электрическом поле на число колоний культуры субтилис

Таблица 87. Динамика частных характеристик действия отрицательных в воздухе культуру субтилис

Условные обозначения: О — опытная камера; К — контрольная.

уменьшения идет вначале быстро, но затем замедляется. Другую картину дают контрольные опыты. Темпы снижения числа колоний в контроле по сравнению с опытом в среднем в 4 раза медленней.

В табл. 87 приведены частные характеристики действия отрицательных аэроионов в электрическом поле на распыленную в воздухе культуру субтилис. Эти характеристики представляют большой статистический интерес.

Абсолютная очистка воздуха от микрофлоры с помощью потоков аэроионов отрицательной полярности в электрическом поле. Следовало выяснить в окончательной форме вопрос о том, можно ли

При аэроионизации в течение, мин

произвести абсолютную очистку воздуха от взвешенных в нем бактерий с помощью аэроионного потока большой плотности в более сильном электрическом поле, чем мы имели в предыдущих опытах.

з

Для исследования была выбрана достаточно запыленная комната объемом 53 м . Электроэффлювиальная люстра, подвешенная на изоляторах к потолку, была соединена с отрицательным полюсом источника тока высокого напряжения — рентгеновским трансформатором, снабженным одним кенотроном. Напряжение в этих опытах было доведено до 110 кВ при силе тока до 0,5 мА. На расстоянии 110 см под люстрой был поставлен стол, на который помещались чашки с агар-агаром. Градиент потенциала поля оказался равным 1000 В на I см, концентрация аэроионов составляла около 5-10 в I см (рис. 112).

МОМЕНТ ВКЛЮЧЕНИЯ АЭРОИОНИЗАЦИИ

Рис. 113. Действие аэроионного потока отрицательной полярности (5*10 на I см ) на микрофлору воздуха (средние из семи опытов)
Первая чашка — контрольная, ее ставили под люстру на 2 мин до включения тока высокого напряжения и затем убирали. Вторую чашку ставили после включения тока под люстру на I мин и затем убирали. Также поступали с третьей и четвертой чашками. Через 5 мин после включения тока ставили на I мин еще одну контрольную чашку. Затем чашки помещали в термостат при температуре 37°С, и через сутки подсчитывали число выросших колоний. Всего было проведено семь методически полноценных опытов с пятью чашками каждый. Рис. 113 и табл. 88 иллюстрируют полученные результаты.

При градиенте потенциала в J000 В на I см и аэроионном потоке отрицательной полярности 5-10 аэроионов в I см можно получить в течение нескольких минут абсолютную очистку воздуха от бактерий. Наличие во 2-м и 5-м опытах по одной колонии на 3-й и 4-й мин действия аэроионного потока, по-видимому, следует объяснить попаданием микроорганизма на поверхность агар-агара во время открывания или закрывания чашек. Интересно также отметить, что хотя через 5 мин после окончания опыта колонии стали появляться снова, их число не достигло числа .колоний до опыта, а составляло только 39%.

Очистка воздуха от пыли с помощью потока аэроионов вне электрического поля. Взятие проб воздуха по методу Оуэнса производилось всегда на одном и том же месте, в середине большой камеры объемом 80 м на уровне 120 см от пола.

Всего было проведено около 50 опытов, в каждом из которых было сделано по шести промеров, каждый промер выводился из трех проб пыли, т.е. из подсчета под микроскопом пылинок на трех предметных стеклах. Во всем исследовании использовали okojU) 900 предметных стекол. Число аэроионов в I см в месте опыта было порядка 10 . Электрическое поле отсутствовало. Если начальные, т.е. до включения потока аэроионов, число пылинок в воздухе принять за 100%, то через 60 мин после включения аэроионизации получили данные, приведенные в табл. 89—92.

Из табл. 89 следует, что в результате действия искусственной аэроионизации отрицательной полярности вне электрического поля в 22 опытах имеет место снижение числа пылинок до нуля, т.е. произошла абсолютная очистка воздуха от частиц пыли, видимой в микроскоп дисперсности. В 12 из 23 опытов мы получили снижение пыли на 80—90% ¦ Исследование показало большую эффективность очищающего воздух действия аэроионного потока отрицательной полярности вне электрополя (рис. 114).

Таблица 88. Абсолютная очистка воздуха от микрофлоры с помощью потока аэроионов отрицательной полярности в электрическом поле

Номер о пыта

Номера чашек

Таблица 89. Число пылинок в воздухе при действии аэроионов отрицательной полярности вне электрического поля

Рис. 114. Динамика частных характеристик изменения числа пылинок в воздухе под влиянием аэроионов отрицательной полярности I и 2 — для средних соответственно арифметических и квадратичных отклонений; 3 и 4 — для коэффициентов соответственно вариации и корреляции; 5,6 — для показателей соответственно асимметрии и эксцесса

Таблица 91. Динамика основных характеристик действия аэроионов отрицательной полярности на пыль

alt="" />

Значение очистки воздуха с помощью аэроионного потока становится с каждым днем все важней и необходимей для многих отраслей народного хозяйства. Известно, что сверхвысокая чистота воздуха необходима при изготовлении высокочувствительных электронных ламп и других вакуумных приборов, полупроводниковых материалов, искусственного волокна и т.д. Общее содержание примесей в полупроводнике не должно превышать 10" —10’8%. Такая сверхвысокая чистота воздуха может быть получена только с помощью метода электропреципитации в электрическом поле, предложенного впервые нами в 1933—1934 гг. Данный метод в ближайшее время следует углубить и разработать применительно к различным производствам.

He лишена интереса возможность воздействовать аэроионами на радиоактивную пыль. Опыты показали, что эта пыль несет положительный заряд и потому легко осаждается на металлических предметах, находящихся под отрицательным потенциалом.

Исследования по аэроионоочистке воздуха, начатые автором, получили в 1956— 1957 гг. подтверждение в опытах студента-медика Т.С. Темурзиева (Карагандинский государственный медицинский институт) и инж. Н.Д. Киселева (Москва).

Т.С. Темурзиев показал, что если число колоний, осажденных на поверхности чашек Петри до аэроионизации в присутствии людей, принять за 100 %, то под влиянием отрицательных аэроионов в тех же условиях в течение 15—45 мин число микроорганизмов воздуха сокращается на 80—60%.

Исследования, проведенные Н.Д. Киселевым, в основном затрагивают вопросы влияния направленного потока аэроионов отрицательной полярности на высокодисперсную кварцевую пыль, как наиболее вредную пыль в промышленности. В его работе доказывается, что высокодисперсная кварцевая пыль, находясь во взвешенном состоянии, в значительной части заряжена электричеством. Он установил, что искусственные аэроионы увеличивают заряд взвешенных частиц кварца в сотни раз. Без искусственной ионизации частицы кварца диаметром порядка 0,1 мкм несут шесть—девять элементарных зарядов. При искусственной аэроионизации частицы такого же размера принимают на себя более 2500 зарядов и, следовательно, плотность электрического заряда на поверхности частиц резко возрастает.

При подаче напряжения на электроэффлювиальную люстру, которая подвешена на потолке комнаты, искусственно запыленной кварцевой пылью, заряд частиц пыли увеличился в десятки и сотни раз. Осаждение частиц происходит в сотни раз быстрее, чем в случаях, когда пыль не подвергается воздействию направленного потока искусственных аэроионов. Было подтверждено, что осаждение пыли происходит более интенсивно, когда на аэроионизатор подается отрицательный заряд.

На основе приведенных данных был сделан вывод: взвешенные частицы высокодисперсной кварцевой пыли при искусственной аэроионизации весьма быстро собираются в крупные агрегаты и удаляются из запыленной зоны в направлении сил электрического поля. Опытами действительно установлено, что при искусственной аэроионизации микроскопические взвешенные частицы кварца быстро собираются в крупные агрегаты, состоящие из сотен тысяч мелких частиц (рис. 115). Эти большие частицы несут и большой электрический заряд отрицательного знака и, находясь в электрическом поле, со значительной скоростью перемещаются в направлении его силовых линий. Метод

Рис. 115. Высокодисперсная кварцевая пыль во взвешенном состоянии (слева) и коагуляция взвешенных частиц этой пыли под действием аэроионного потока отрицательной полярности с электроэффлювиальной люстры (справа) (по Н.Д. Киселеву)

электростатической преципитации дает возможность быстро укрупнять взвешенные частицы кварца и удалять их из помещения в определенном (заданном) направлении по силовым линиям электрического поля. Проблему удаления частиц высокодисперсной кварцевой пыли из запыленной зоны в заданном направлении Н.Д. Киселев считает разрешенной. Для этого необходимо только рассчитать форму электроэффлювиальной люстры системы АЛ. Чижевского, определить место ее расположения, а также место заземленного пылесборника, из которого пыль будет транспортироваться дальше с помощью механической вентиляции.

Н.Д. Киселевым получены скорости при естественных условиях осаждения кварца и при аэроионном потоке отрицательной полярности. Установлено, что при направленном потоке аэроионов взвешенные частицы кварца удаляются почти полностью из помещения в течение 2,5—3 мин, т.е. в 50 раз быстрее по сравнению со скоростью осаждения кварцевой пыли в естественных условиях (без искусственных аэроионов).

Исследованиями Н.Д. Киселева также было подтверждено, что для заряда взвешенной пыли и удаления ее из помещения электрическими силами достаточно возбудить так называемый темный разряд с эффлювиального аэроионизатора. Как известно, темный разряд предшествует тихому и коронному разряду. Он протекает при весьма малой силе разрядного тока (порядка IO"7—10" А) и без следов образования озона или окислов азота. Увеличение разрядного тока с острий

Рис. 116. Зависимость времени T осаждения пыли от напряжения U на электроэффлювиалыюм аэроионизаторе (по Н.Д. Киселеву)

аэроионизатора не давало положительного эффекта, поскольку частицы кварца принимали на себя только вполне определенную плотность электрического заряда. При этом на аэроионизатор подавалось напряжение не более 35—45 кВ.

В работе Н.Д. Киселева рассмотрен процесс выхода электронов из металлических острий, как необходимого условия возникновения аэроионов отрицательной полярности в запыленной зоне и заряда частиц пыли. Также исследованы конфигурации электрических полей в запыленной зоне в зависимости от формы электроэффлювиальной люстры, числа острий и величины приложенного напряжения. Исследовано влияние объемных зарядов и местных электрических полей в запыленной зоне на величину разрядного тока с аэроионизатора, заряда частиц, скорость и направление движения пыли. Опытным путем подтверждены оптимальные расстояния между остриями в зависимости от формы аэроионизатора, при которых исключается возможность взаимного экранирования острий.

Характеристики времени осаждения кварцевой пыли от напряжения на аэроионизаторе приведены на рис. 116. Из этих характеристик видно, что общий ток в запыленной зоне растет с увеличением числа острий на аэроионизаторе при условии, если между остриями сохраняется расстояние около 5 см.

Зависимость времени осаждения пыли от величины силы тока показана на рис. 117. При значительном уменьшении расстояний между остриями взаимное экранирование становится настолько существенно, что при расстояниях, близких к I см, величина разрядного тока становится почти равной величине силы тока с плоской люстры, без острий.

Как видно из кривых, приведенных на рис. 118, при напряжении на аэроионизаторе до 25 кВ имеется весьма незначительный прирост величины силы тока. При данном напряжении на аэроионизаторе силы, удерживающие выход электрона с поверхности острий, значительно больше сил, способствующих его выходу.

Напряжение и сила тока начинают возрастать только при величине напряжения на электроэффлювиальной люстре свыше 30 кВ, как это и было установлено нами в 1933 г. Рост этих характеристик показывает, что только при определенном напряжении на аэроионизатор наступает темный разряд в газовом промежутке запыленной зоны,

Рис. 117. Зависимость времени 7' осаждения пыли от величины силы тока I (по Н.Д. Киселеву)
Рис. 118. Зависимость аэроионного потока с электроэффлювиальной люстры от числа острий на единицу площади (по Н.Д. Киселеву)

I — при U- 30 кВ; 2 — при t/ — 35 кВ; 3 — при U- 40 кВ; 4 — при U- 45 кВ; 5 — при ?/-50 кВ

связанный с выходом значительного числа электронов с поверхности острий. Эти последние, направлялись с большими скоростями, ионизируют запыленную газовую среду, образуя в ней отрицательные аэроионы.

Значительный интерес представляют эквипотенциальные кривые электрического поля в зоне, запыленной частицами кварца. Эти кривые показывают наличие в этой зоне объемных зарядов, увеличивающих в ней локальный потенциал и резко искажающих форму эквипотенциальных поверхностей электрического поля.

Из данных по изучению максимальной плотности тока на приемном экране было определено максимальное число зарядов отрицательного знака в I см воздуха в зоне опыта. Доказано, что максимальная плотность аэроионов запыленного воздуха при искусственной его аэроионизации не превышает нескольких тысяч в I см , что равняется естественной аэроионизации прибрежного или горного климата.

Исследованиями Н.Д. Киселева и произведенными им расчетами доказывается, что концентрация легких аэроионов отрицательного знака, необходимая для пылеочистки, не представляет какой-либо опасности для людей, работающих в этой зоне, и даже, наоборот, именно такая концентрация отрицательных аэроионов ныне рассматривается как положительный фактор, способствующий улучшению условий труда, повышению жизнедеятельности организма и большей сопротивляемости его различным заболеваниям. Во всех случаях вза-

рис. 119. Электроэффлювиальная люстра на заводской трубе (по Н.Д. Киселеву)

/ — заводская труба; 2 — стяжные хомуты; 3 — угловые кронштейны (металлические) ; 4 — сливной трубопровод; 5 — дымо- или пылесборник; 6 — вертикальная стойка (металлическая); 7 — проходной высоковольтный опорный изолятор на люстре; 8 — электроэффлювиальная люстра; 9 — поперечные связи (металлические); 10, 11 — высоковольтные опорные изоляторы; 12 — водоподающий трубопровод; 13 кабель высокого напряжения

имного расположения электроэффлювиатора и приемного экрана величина силы тока не превышала сотых долей мА при напряжении порядка 45 кВ. Следовательно, на образование необходимого числа аэроионов в запыленной зоне требуется небольшое количество электрической энергии, и подобный аэроионный очиститель в этом отношении может быть отнесен к наиболее экономичным. Исследования, проведенные по изучению влияния аэроионного потока на коагуляцию и осаждение взвешенных частиц кварцевой пыли, показывают широкую возможность применения данного метода очистки воздуха в заводских и фабричных цехах.

Основываясь на полученных теоретических и экспериментальных данных о влиянии аэроионного потока с острий электроэффлювиальной люстры на коагуляцию и седиментацию высокодисперсной кварцевой пыли, Н.Д. Киселев исследовал еще вопрос о борьбе с загрязнениями атмосферного воздуха, о возможности уменьшения запыленности и задымления атмосферного воздуха промышленных центров вредными выбросами из заводских и фабричных труб.

Для проведения экспериментальных исследований Н.Д. Киселевым была выполнена установка по типу невысоких заводских труб. На конце трубы устанавливался раструб, на верхних краях которого крепился шланг с мелкими отверстиями, через которые верхняя часть раструба смачивалась водой. Вода должна была смывать с поверхности осевшую пыль и удалять ее в бункер. Схема установки приведена на рис. 119.

Над раструбом подвешивали электроэффлювиальную люстру выпуклой формы равного с раструбом диаметра. На люстру подавалось напряжение отрицательной полярности. Воздух, запыленный высокодисперсной кварцевой пылью (диаметр пыли — 0*1—0,25 мкм), проходил через трубу со скоростью 4—5 м/с, близкой к скорости движения воздуха, который выбрасывается в атмосферу из труб многих производственных предприятий.

При невключенном аэроионизаторе пыль с выбрасываемым воздухом с большой скоростью распространялась в помещении. Комната объемом 40 м быстро заполнялась кварцевой пылью. При подаче на электроэффлювиальную люстру, подвешенную в 20 см над раструбом, напряжения порядка 45 кВ распространение высокодисперсной кварцевой пыли в помещении немедленно прекращалось. Значительная часть пыли, уже в агрегатном состоянии (более крупная), осаждалась на внутренней поверхности заземленного раструба, а затем смывалась водой в бункер. Говоря иными словами, кварцевая высокодисперсная пыль при выходе из трубы со скоростью 4—5 м/с немедленно униполярно заряжалась и, находясь в сильном электрическом поле, осаждалась до 85% на заземленном раструбе. Как показали опыты Н.Д. Киселева, такие же примерно количества табачного дыма, алюминиевого порошка, смешанной пыли из вагранок и свинцовой пыли — этих весьма вредных для человеческого организма пылей и аэрозолей — легко осаждаются с помощью электроэффлювиальных люстр системы A.JI. Чижевского.

Следовательно, аэроионный поток, кроме применения его внутри производственных помещений для оСаждения имеющейся в этих помещениях пыли, может быть широко использован в промышленности для уменьшения выброса различных загрязнений в атмосферу. Это должно будет снять серо-сизые шапки производственных аэрозолей с городов и очистить атмосферный воздух, которым в настоящее время дышат многие десятки миллионов людей. И, с другой стороны, внедрение этого метода сохранит государству миллионы тонн высококачественных продуктов (например, цемента), которые теперь “вылетают в трубу”.

Под руководством автора этой книги проводятся углубленные исследования этих вопросов в лаборатории аэроионификации Союзсан- техники научными работниками Е.Ю. Зуйковой и А.И. Франком. Эти исследования имеют целью уточнить ряд вопросов для скорейшего практического применения метода аэроионификации в производственных условиях.

На основании приведенного выше можно сделать следующие выводы. Очистка воздуха внутри населенных и производственных помещений от высокодисперсной пыли и микроорганизмов возможна с помощью аэроионов отрицательной полярности. Электроэффлювиальные генераторы аэроионов, при определенных условиях, не продуцируют одновременно с аэроионами побочных продуктов или излучений, которые могут оказывать не организм человека токсическое действие. Аэроионификация может быть осуществлена всюду, где имеется электроосветительная сеть. Детали аппаратуры и дозировка аэроионов по концентрации и времени должна быть разработана для каждого данного случая в зависимости от предъявляемых требований, объема помещения, его населенности и т.д. Безопасность при работе электрической установки гарантируется включением в сеть высокого напряжения соответствующего сопротивления (высокоомного) и “реле безопасности”, отключающего установку при приближении заземленного тела в оголенной части высоковольтной сети. Аппаратура может очищать воздух либо до начала тех или иных работ, либо очистка производится периодически, для чего в аппаратуру включается реле времени (цейтреле). Что касается работы аппаратуры для частичной очистки воздуха, то вопрос о принятии каких-либо особых мер безопасности отпадает, так как в этом случае электроэф- флювиальные генераторы аэроионов помещаются в вентиляционных трубах, в специальных кожухах. Метод аэроионификации может быть применен теперь же, без каких-либо дополнительных изысканий в операционных, перевязочных, палатах (инфекционных, родильных и др.), боксах микробиологических лабораторий, на заводах и фабриках и т.д., т.е. там, где его применение не потребует особых строительных или архитектурных переделок. Аэроионификация зданий — больниц, школ, театров, заводов и т.д. — может быть осуществлена централизованно при проектировании этих зданий.