МГОУ имени В.С. Черномырдина. Методы очистки атмосферы определяются природой загрязнителей

Методы очистки атмосферы определяются природой загрязнителей. Множество современных технологических процессов связано с измельчением веществ. При этом часть материалов переходит в пыль, которая вредна для здоровья человекаи наносит значительный материальный ущерб.

Пыль, осевшая в городах, преимущественно содержит 20 % оксида железа, 15 % оксида кремния и 5 % сажи. Промышленная пыль включает также оксиды различных металлов и неметаллов, многие из которых токсичны. Это оксиды марганца, свинца, молибдена, ванадия, сурьмы, мышьяка, теллура. Пыль и аэрозоли не только затрудняют дыхание, но и приводят к климатическим изменениям, поскольку отражают солнечное излучение и затрудняют отвод тепла от Земли.

Принципы работы пылеулавливающих аппаратов основаны на использовании различных механизмов осаждения частиц: гратационном осаждении, осаждении под действием центробежной силы, диффузионном осаждении, электрическом (ионизационом) осаждении и некоторых других. Для газов, содержащих горючие и ядовятые примеси, лучше использовать аппараты мокрой очистки.

Основным направлением защиты атмосферы от загрязнений является создание малоотходных технологий с замкнутыми циклами производства и комплексным использованием сырья. Правда в настоящее время очистка газов от загрязнений является пока единственным эффективным методом обезвреживания атмосферы. Существуют 2 группы метода очистки: некаталитические (абсорбционные и адсорбционные) и каталитические. Рассмотрим методы химической очистки от наиболее распространенных загрязнителей.

Очистка газов от диоксида углерода:

1. Абсорбция водой. Способ прост и дешев, однако эффективность очистки мала, так как максимальная поглотительная способность воды — 8 кг СО₂ на 100 кг воды.

2. Поглощение растворами этаноламинов:

В качестве поглотителя обычно применяют моноэтаноламин, хотя триэтаноламин обладает большей реакционной способностью.

3. Холодный метанол является хорошим поглотителем СО₂ при 35 °с.

4. Очистка цеолитами типа СаА. Молекулы СО₂ очень малы: 3,1А, поэтому для извлечения СО₂ из природного газа и удаления продуктов жизнедеятельности в современных экологически изолированных системах (космические корабли, подводные лодки и т. д.) используются молекулярные сита.

Очистка газов от оксида углерода:

1. Дожигание на Pt/Pd-катализаторе.

2. Конверсия (адсорбционный метод).

Очистка газов от оксидов азота.

В химической промышленности очистка от оксидов азота л 80 % осуществляется за счет превращений катализатора:

1. Окислительные методы основаны на реакции окисления оксидов азота с последующим поглощением водой:

· Окисление озоном в жидкой фазе.

· Окисление кислородом при высокой температуре.

2. Восстановительные методы основаны на восстановлении оксидов азота до нейтральных продуктов в присутствии катализаторов или под действием высоких температур в присутствии восстановителей.

3. Сорбционные методы:

Адсорбция оксидов азота водяными растворами щелочей и СаСО₃.

Адсорбция оксидов азота твердыми сорбентами (бурые угли, торф, силикагели).

Очистка газов от диоксида серы SO₂:

1. Аммиачные методы очистки. Они основаны на взаимодействии SO₂ с водным раствором сульфита аммония.

Образовавшийся бисульфит легко разлагается кислотой.

2. Метод нейтрализации SO₂.

3. Каталитические методы. Основаны на химических превращениях токсичных компонентов в нетоксичные на поверхности катализаторов:

Пиролюзитный метод — окисление SO₂ кислородом в жидкой фазе в присутствии катализатора — пиролюзита (МnО₂); метод может использоваться для получения серной кислоты.

Озонокаталитический метод — разновидность пиролюзитного метода и отличается от него тем, что окисление Мn₂+ Мn₃+ осуществляют в озоновоздушной смеси.

Эффективность очистки зависит от большого количества факторов: парциальных давлений SO₂ и О₂ в очищаемой газовой смеси; температуры отходящих газов; наличия и свойств твердых и газообразных компонентов; объема очищаемых газов; наличия и доступности компонентов; требуемой степени очистки газа.

Иллюстрацией метода очистки газа по принципу безотходной технологии может служить процесс очистки выбросов от SO₂ путем окисления до SO₃ при температуре 50480 °С. Затем при 220—260 °С введение газообразного аммиака приводит к выпадению осадка в виде кристаллов сульфата, являющегося эффективным минеральным удобрением.

После очистки газ поступает в атмосферу и р свивается, при этом загрязнение воздушной среды в приземном слое не должно превышать ПДК. Главной геофизической обсерваторией России разработана «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий». Программы расчетов на ЭВМ носят название «Эфир 5» и «Эфир 6».

При расчете могут устанавливаться:

1) См — реальная максимальная концентрация загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы для сравнения ее с ПДК;

2) Н — минимальная высота трубы для обеспечения ПДК в приземном слое атмосферы;

3) ПДВ — предельно допустимый выброс, обеспечивающий концентрацию вредных веществ в приземном слое атмосферы не выше ПДК;

4) Смт — соответствующая ПДВ вредных веществ на выходе из трубы.

В заключение отметим, что очистка выбросов представляет разновидность утилизации отходов, имеющую огромное значение для получения многих химических соединений, при постоянном истощении природных полезных ископаемых, и поэтому разработка новых и совершенствование существующих способов переработки выбросов никогда не потеряют актуальности.

Дата добавления: 2015-09-01