Вспышка COVID-19 выявила серьёзные вызовы в области общественного здравоохранения во всем мире, особенно в сельских районах с низким уровнем инфраструктуры и осведомлённости о безопасности общественного здоровья. В данной работе, ориентированной на специфику сельской эпидемиологической профилактики, на основе газофазной адсорбции и иммобилизованной технологии диоксида хлора разработано новое многофункциональное устройство кондиционирования воздуха с возможностями стерилизации, отпугивания насекомых и углеродного удобрения. Устройство использует метод комбинации четырёхступенчатой электросменной адсорбции (ESA) для улавливания углекислого газа и циклической адсорбции с изменением давления (PSA) для производства азота с накоплением CO2 и N2; одновременно применяется иммобилизованный диоксид хлора в адсорбенте для достижения выраженного стерилизующего эффекта. На основе экспериментальных данных и моделирования проанализировано влияние разницы температур адсорбции и десорбции в цикле улавливания углерода, а также скорости выхода газа и давления адсорбции в цикле производства азота на показатели разделения устройства (степень возврата, чистота, производительность) и энергетические показатели (удельное энергорасходование, минимальная работа разделения, эффективность второго закона термодинамики). Результаты показывают, что степень возврата, чистота и производительность CO2 увеличиваются с ростом разницы температур; чистота N2 снижается с увеличением скорости выхода и повышается с ростом давления адсорбции; степень возврата и производительность N2 повышаются с увеличением скорости выхода и давления; удельное энергопотребление системы увеличивается с ростом давления адсорбции и снижается с ростом разницы температур и скорости выхода; эффективность второго закона изменяется противоположно удельному энергопотреблению. Моделирование показало, что при разнице температур 105 К, скорости выхода 0,01 м/с и давлении адсорбции 1 МПа достигаются максимальные чистоты CO2 и N2 — объёмные доли 80,6% и 97,05% соответственно; при этом удельное энергопотребление составляет 2,13 МДж/кг, эффективность второго закона — 4,71%, что свидетельствует о хорошем энергетическом показателе; даже при других условиях эксплуатации чистота CO2 обычно выше 60% объёмных, чистота N2 обычно выше 95% объёмных, остальные параметры системы также на высоком уровне.

технология контроля газовой среды; улавливание углекислого газа; газовое удобрение; экологическая дезинфекция; иммобилизованный диоксид хлора