O surto de COVID-19 revelou os desafios significativos no campo da segurança de saúde pública em todo o mundo, especialmente em áreas rurais com infraestruturas públicas frágeis e baixa conscientização sobre segurança de saúde pública. Este artigo, voltado para as necessidades específicas da prevenção epidêmica rural, desenvolveu um novo dispositivo multifuncional de controle atmosférico baseado na tecnologia de adsorção gás-sólido e dióxido de cloro fixado, combinando esterilização, repelência a insetos e fertilização rica em carbono. A unidade utiliza uma combinação de adsorção eletroswape de quatro leitos (ESA) para captura de carbono e adsorção por mudança de pressão (PSA) para produção cíclica de nitrogênio, concentrando CO2 e N2; simultaneamente, o dióxido de cloro fixado é aplicado no adsorvente para alcançar um efeito de esterilização de certa intensidade. Com base em dados de teste e modelos simulados, foram analisados os efeitos da diferença de temperatura entre adsorção e dessorção no ciclo de captura de carbono, bem como a velocidade de saída e a pressão de adsorção no ciclo de produção de nitrogênio sobre o desempenho de separação do dispositivo (taxa de recuperação, pureza, produtividade) e o desempenho de eficiência energética (consumo específico de energia, trabalho mínimo de separação, eficiência da segunda lei). Os resultados mostram que a taxa de recuperação, pureza e produtividade do CO2 aumentam com o aumento da diferença de temperatura; a pureza do N2 diminui com o aumento da velocidade de saída e aumenta com o aumento da pressão de adsorção; a taxa de recuperação e produtividade do N2 aumentam com a velocidade de saída e pressão; o consumo específico de energia do sistema aumenta com a pressão de adsorção e diminui com o aumento da diferença de temperatura e velocidade de saída; a eficiência da segunda lei apresenta uma tendência inversa ao consumo específico de energia. A simulação mostrou que quando a diferença de temperatura é de 105 K, a velocidade de saída é 0,01 m/s e a pressão de adsorção é 1 MPa, a pureza do CO2 e do N2 atingem o valor máximo, com frações volumétricas (VOL) de 80,6% e 97,05%, respectivamente; neste momento, o consumo específico de energia do sistema é 2,13 MJ/kg e a eficiência da segunda lei é 4,71%, indicando um bom nível de desempenho energético; mesmo sob outras condições operacionais, a pureza do CO2 normalmente é superior a 60%VOL, a pureza do N2 geralmente é superior a 95%VOL, e os demais parâmetros de desempenho do sistema também podem atingir níveis elevados.

tecnologia de controle atmosférico; captura de dióxido de carbono; fertilização gasosa; desinfecção verde; dióxido de cloro fixado