Измерение осаждения загрязнителей из воздуха. Мониторинг кислотных осадков
дсорбента определяется наличием в его
объеме большого количества пор различного размера: микропоры,
переходные и макропоры. Размеры микропор соизмеримы с молекулами
адсорбируемых вредных примесей и составляют от 5 • 10–10 до 10–9 м.
Размер переходных пор намного больше адсорбируемых молекул и
колеблется от 1,5 • 10–9 до 2 • 10–7 м. Переходные поры выполняют
роль каналов, подводящих поглощаемые примеси к микропорам, их
удельная поверхность может составлять то 10 до 400 м2/г. Чем больше
пористость адсорбента и выше конденсация примеси, тем интенсивней
протекает процесс адсорбции. В качестве адсорбентов широко
применяют активированные угли, удельная поверхность которых
составляет 102 – 103 м2/г. Их применяют для очистки газов от
органических паров, поглощения неприятных запахов и газообразных
примесей, содержащихся в небольших количествах в промышленных
выбросах. Кроме активированного угля используются активированный
глинозем, селикагель, активированный оксид алюминия, синтетические
цеолиты или молекулярные сита, которые наряду с активированным
углем обладают высокой адсорбционной способностью и
избирательностью поглощения определенных газов, механической
прочностью и способностью к регенерации. Последнее свойство очень
важно, так как позволяет при снижении давления или повышении
температуры удалять из адсорбента поглощенные газы без изменения их
химического состава и тем самым повторно использовать адсорбент и
адсорбируемый газ.
Аппараты адсорбционной очистки работают периодически или
непрерывно и выполняются в виде вертикальных, горизонтальных или
кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом, через который
проходит поток очищаемого газа. Выбор конструкции определяется
расходом очищаемого газа, размером частиц адсорбента, требуемой
степенью очистки и другими факторами. Наиболее распространены
адсорберы периодического действия, в которых период очистки газов
чередуется с периодом регенерации твердого адсорбента.
Термическая нейтрализация обеспечивает окисление токсичных
примесей в газовых выбросах до менее токсичных при наличии
свободного кислорода и высокой температуры газов. Этот метод
применяется при больших объемах газовых выбросов и концентрациях
загрязняющих примесей, превышающих 300 частей на миллион.
Различают три схемы термической нейтрализации газовых выбросов:
прямое сжигание в пламени, термическое окисление при температурах
600-800°C и каталитическое сжигание – при 250-450°C. Выбор схемы
нейтрализации определяется химическим составом загрязняющих
веществ, их концентрацией, начальной температурой газовых выбросов,
объемным расходом и предельно допустимыми выбросами вредных
веществ.
Прямое сжигание следует использовать только в тех случаях, когда
отходящие газы содержат достаточно тепла, необходимого для
осуществления процесса и составляющего более 50% от общей теплоты
сгорания. В процессе прямого сжигания температура пламени может
достигать 1300°C, что при наличии достаточного избытка воздуха и
продолжительном времени нахождения газа при высокой температуре
приводит к образованию оксидов азота. В результате в процессе
прямого сжигания одних вредных примесей происходит образование
другого загрязняющего вещества.
Прямое сжигание может осуществляться как непосредственно в
открытом факеле, так и в замкнутых камерах. Системы прямого
сжигания обеспечивают эффективность очистки 0,9 – 0,99, если время
пребывания вредных примесей, органических отходов, оксидов азота,
токсичных газов, например, цианистого водорода в
высокотемпературной зоне – 0,5 с, а температура газов, содержащих
углеводороды, не менее 500-650°C, содержащих оксид углерода – 660-
750°C.
Термическое окисление применяется, когда отходящие газы имеют
высокую температуру, но в них нет достаточного количества
кислорода, либо, когда концентрация горючих примесей настолько
низка, что они не обеспечивают подвод теплоты, необходимой для
поддержания пламени.
Если отходящие газы имеют высокую температуру, то процесс
дожигания происходит в камере с подмешиванием свежего воздуха. Так
осуществляется дожигание оксида углерода и углеводородов,
образующихся при работе автомобильного двигателя. Если отходящие
газы имеют недостаточную для процесса окисления температуру, то они
предварительно подогреваются в теплообменнике, а затем поступают в
рабочую зону, в которой сжигают природный или другой
высококалорийный газ. При этом горючие компоненты отходящих газов
доводят до температуры, превышающей точки их самовоспламенения, и
они сгорают в среде кислорода, присутствующего в отходящих газах.
Основное преимущество термического окисления – относительно
низкая температура процесса, что позволяет сократить расходы на
изготовления камеры сжигания и исключить образование оксидов азота.
Каталитический метод предназначен для превращения вредных
примесей, содержащихся в отходящих газах промышленных выбросов, в
вещества безвредные или менее вредные для окружающей среды с
использованием специальных веществ – катализаторов. Катализаторы
изменяют скорость и направление химической реакции, например,
реакции окисления. В качестве катализаторов используются: платина,
палладий и другие благородные металлы или и соединения: оксиды
меди, марганца и т. п. Катализаторная масса располагается в
специальных реакторах в виде насадки из колец, шаров, пластин или
проволоки, свитой в спираль из нихрома, никеля, окиси алюминия с
нанесенным на поверхность этих элементов слоем благородных металлов
микронной толщины. Каталитические методы очистки широко
используются для вредных примесей, содержащихся в газовоздушных
выбросах цехов окраски, а также для нейтрализации выхлопных газов
автомобилей.
Безотходные производства. Безотходным производством является
такое производство, в котором все исходное сырье в конечном итоге
превращается в ту или иную продукцию и которое при этом
одновременно оптимизировано по технологическим, экономическим и
социально-экологическим критериям. Принципиальная новизна подобного
подхода к дальнейшему развитию промышленного производства
обусловлена невозможностью эффективно решать проблемы охраны
окружающей среды и рационального использования природных ресурсов
только путем совершенствования методов обезвреживания, утилизации,
переработки или захоронения отходов.
При создании и развитии безотходных производств обязательно
использование всех компонентов сырья. В настоящее время несмотря на
то, что практически все сырье, применяемое в промышленности,
является многокомпонентным, в качестве готовой продукции
используется, как правило, только один компонент. Максимально
возможное – это комплексное использование энергии при безотходном
производстве.
Безотходное производство предполагает кооперирование производств
с большим количеством отходов (производство фосфорных удобрений,
тепловые электростанции, металлургические, горнодобывающие и
обогатительные производства) с производством – потребителем этих
отходов, например предприятиями строительных материалов.
Важнейшей задачей является создание и внедрение принципиально
новых технологических схем и процессов, при которых резко
сокращается или полностью исчезает образование каких-либо отходов.
Утилизирую двуокись серы, содержащуюся в отходящих газах
теплоэнергетики и металлургии, можно получить столько серной
кислоты, сколько ее ежегодно производят все сернокислотные заводы
нашей страны, т.е. по сути дела удвоить производство этого
ценнейшего продукта большой химии (эта тема кратко рассматривается
в курсе географии девятого класса). Уже существуют промышленные
установки для каталитической очистки отходящих газов, которые
позволяют извлекать из дыма до 98 – 99% сернистого газа при любом,
даже самом незначительном, его содержании и окислять его, превращая
вредный промышленный выброс в серную кислоту. Использовать
полученную таким способом кислоту в промышленности тоже не просто:
она содержит различные примеси, зачастую получается разбавленной.
Зато в сельском хозяйстве она может найти неограниченный рынок
сбыта, так как это химический препарат для почв содового засоления.
Для химической мелиорации годится серная кислота сколь угодно
разбавленная, практически с любыми примесями. Это позволяет строить
более экономичные, упрощенные установки для утилизации сернистого
газа.
Конечно, невозможно создать полностью безотходные производства во
всех отраслях. Вообще, понятие «полностью безотходное производство»
условное, так как ни одно производство не возможно без отходов. Но
создавать производства, в которых перерабатывается часть отходов,
вполне возможно. Такие производства называются малоотходными.
С безотходными и малоотходными производствами связаны
многочисленные проблемы, без решения которых их внедрение
представляется практически невозможным. Основной из них является
большая затратность подобных производств. Эта проблема объясняется
тем, что большинство из производств (особенно в России) не
рассчитаны на внедрение каких-либо новых узлов и поэтому для
создания безотходного или малоотходного производства на их основе
придется принципиально пересматривать всю их систему. При этом на
ранних стадиях внедрения безотходных или м
| |  скачать работу |
Измерение осаждения загрязнителей из воздуха. Мониторинг кислотных осадков |
