Der Ausbruch von COVID-19 hat globale Herausforderungen im Bereich der öffentlichen Gesundheitssicherheit offenbart, insbesondere in ländlichen Gebieten mit schwacher öffentlicher Infrastruktur und geringem Bewusstsein für öffentliche Sicherheit. Dieser Artikel richtet sich auf die besonderen Anforderungen der ländlichen Epidemieprävention und entwickelt basierend auf gas-fest Adsorption und immobilisierter Chlordioxydtechnologie ein neues multifunktionales Atmosphärenkontrollgerät, das Sterilisation, Insektenabwehr und kohlenstoffreiche Düngung kombiniert. Die Anlage verwendet eine methodische Kombination aus vierbettiger elektrischer Schaltadsorption (ESA) zur Kohlenstoffabscheidung und Druckwechseladsorption (PSA) zur Stickstofferzeugung, um CO2 und N2 anzureichern; gleichzeitig wird immobilisierter Chlordioxid im Adsorbens eingesetzt, um eine gewisse Sterilisationswirkung zu erzielen. Basierend auf Testdaten und Simulationsmodellen werden die Auswirkungen der Temperaturdifferenz von Adsorption und Desorption im Kohlenstoffabscheidungskreislauf sowie der Austrittsgeschwindigkeit und des Adsorptionsdrucks im Stickstofferzeugungskreislauf auf die Trennleistung (Rückgewinnung, Reinheit, Produktivität) und Energieeffizienz (spezifischer Energieverbrauch, minimale Trennarbeit, Zweiter-Hauptsatz-Wirkungsgrad) analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass Rückgewinnung, Reinheit und Produktivität von CO2 mit zunehmender Temperaturdifferenz steigen; die Reinheit von N2 nimmt mit steigender Austrittsgeschwindigkeit ab und mit steigendem Adsorptionsdruck zu; die Rückgewinnung und Produktivität von N2 steigen mit zunehmender Austrittsgeschwindigkeit und Adsorptionsdruck; der spezifische Energieverbrauch des Systems steigt mit zunehmendem Adsorptionsdruck und sinkt mit steigender Temperaturdifferenz und Austrittsgeschwindigkeit; der Wirkungsgrad nach dem zweiten Hauptsatz verändert sich entgegengesetzt zum spezifischen Energieverbrauch. Simulationsergebnisse zeigen, dass bei einer Temperaturdifferenz von 105 K, einer Austrittsgeschwindigkeit von 0,01 m/s und einem Adsorptionsdruck von 1 MPa die Reinheit von CO2 und N2 den Maximalwert erreicht, mit Volumenanteilen (VOL) von 80,6 % bzw. 97,05 %, bei einem spezifischen Energieverbrauch von 2,13 MJ/kg und einem Zweiter-Hauptsatz-Wirkungsgrad von 4,71 %, was auf eine gute Energieeffizienz hinweist; selbst unter anderen Betriebsbedingungen liegt die CO2-Reinheit meist über 60 %VOL, die N2-Reinheit meist über 95 %VOL und die übrigen Systemleistungsparameter erreichen ebenfalls hohe Werte.

Atmosphärentechnologie; Kohlenstoffdioxidabscheidung; gasförmige Düngung; grüne Desinfektion; immobilisiertes Chlordioxid