Электрофильтры.
Применяются для очистки воздуха от пыли и тумана.
Для средней и тонкой очистки воздуха используются фильтры, в которых запыленный воздух пропускается через пористые фильтрационные материалы. Осаждение твердых и жирных частиц на фильтрующих элементах происходит в результате контакта частиц с поверхностью пор. Механизм осаждения частиц ,обусловлен действием сил инерции, гравитационных сил, броуновской диффузией в газах и эффектом касания. В качестве фильтра материалов ткани, войлок, бумага, металлическая стружка, пористая керамика и пористые металлы. Для очистки воздуха с запыленностью менее10 мг на 1 м(кубический) используются ячейковые фильтры, представляющие собой каркас, заполненный фильтрующими элементами в виде металлических или пенопластовых материалов, упругого стекловолокна. Выбор материала зависит от качества очистки. Их общим недостатком является ограниченный срок службы из-за быстрого засорения фильтрующих элементов. В настоящее время широкое распространение получили самоочищающиеся масляные фильтры, в которых фильтрация осуществляется двумя непрерывно движущимися полотнами из металлической сетки. При загрязнении масляных фильтров их промывают в содовом растворе. Для очистки воздуха от тумана, масел используются волокнистые и сетчатые туманоуловители, принцип действия которых основан на осаждении капель смачивающей жидкости на поверхности пор с последующим стеканием жидкости под действием сил тяжести. Туманоуловители делятся на низкоскоростные - V<0,15м/с, преобладающим является механизм диффузии осаждения капель, и высокоскоростные - V=2-5м/с, осаждение капель на поверхности происходит под действием инерционных сил. В низкоскоростных туманоулавителях волокнистые слои формируются набивкой стекловолокна с диаметром волокон 7-10 микрон или полимерных волокон.
Местная приточная вентиляция. Служит для создания требуемых условий воздушной среды в ограниченном пространстве производственной зоны. К установкам местной приточной вентиляции относятся воздушные души, оазисы, воздушные и воздушно-тепловые завесы. Воздушные зоны применяются в горячих цехах, где создается тепловой поток интенсивностью 350Вт/м2.
Воздушные оазисы позволяют улучшить метеорологические условия на ограниченном пространстве помещений, которые со всех сторон ограждаются передвижными перегородками и заполняются холодным и чистым воздухом.
Воздушно-тепловые завесы используются для защиты людей от холодного воздуха. Завеса бывает с подачей воздуха без подогрева и с подогревом. Их работа основана на том, что подаваемый воздух к рабочему месту через специальный воздухопровод со щелью выходит с большой скоростью (до 15 м/с) под определенным углом на встречу холодному воздуху и смешивается с ним. Полученная смесь теплого воздуха поступает на рабочее место.
Местная вытяжная вентиляция. Ее применение основано на улавливании и удалении вредных веществ непосредственно у источника образования. Т.к. борьба с пылью с помощью общеобменной вентиляции дает малый эффект, то использование местной вентиляции позволяет полностью устранить запыленность помещения. Максимально эффективны укрытия. Укрытие может быть выполнено в виде кожуха, который полностью или частично защищает оборудование и среду. Внутри укрытий существует разряжение - вредные вещества не могут попасть в помещение.
Вытяжные шкафы находят применение при термической и гальванической обработке металлов, окраске, расфасовке сыпучих веществ.
Вытяжные зоны используются для локализации вредных веществ при тепло- влаговыделениях. Наиболее равномерное всасывание обеспечивается при b=60°.
Всасывающие панели используются в тех случаях, когда при удалении вредных веществ рабочий находится под зонтом. Правильной будет такая конструкция вытяжной системы, когда основание вытяжной трубы расположено под углом к основанию рабочего места.
Средства индивидуальной защиты (СИЗ).
Когда нельзя устранить вредные и опасные производственные факторы, то используются СИЗ. Защита тела обеспечивается применением спецодежды, спецобуви, головных уборов, рукавиц. Для защиты человека от брызг расплавленного металла используется спецодежда из льняных, брезентовых и шерстяных тканей, для защиты от кислот и щелочей - из резины.
§6. Очистка промышленных выбросов от газов и парообразующих примесей.
Методы очистки промышленных выбросов по характеру протекания физико-химических процессов можно разделить на 5 основных групп:
1) промывка примесей растворителями (абсорбция);
2) промывка примесей веществами, связывающими примеси химически (хемосорбция);
3) поглощение газообразных примесей твердыми активными веществами (адсорбция);
4) термическая нейтрализация входящих газов и поглощение примесей путем каталитического превращения;
5) разделение газо-воздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких компонентов.
Движущей силой является градиент концентрации на границе сред. Растворенный в жидкости компонент газо-воздушной смеси благодаря диффузии проникает во внутренние слои абсорбента. Процесс протекает тем быстрее, чем больше поверхность раздела сред коэффициент диффузии. Для удаления из технологических выбросов таких газов как аммиак, фтористый и хлористый водород целесообразно в качестве поглотителей использовать воду, т.к. при этом достигается высокая растворимость вредных веществ.
Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультрамикроскопической структурой активно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой среды. Подразделяется на физическую адсорбцию и хемосорбцию. При физической адсорбции молекулы газа прилипают к поверхности твердого тела под действием молекулярных сил притяжения. Высвобождающаяся при этом теплота зависит от сил притяжения и по величине совпадает с теплотой конденсации газа. Преимущество физической адсорбции - обратимость процесса. В основе хемосорбции лежит химическое взаимодействие между адсорбентом и адсорбируемым веществом. Действующие при этом силы сцепления значительно больше чем при физической адсорбции. В качестве адсорбентов применяют вещества, имеющие большую поверхность на единицу массы. Так, удельная поверхность активированного угля достигает 105 - 106 м2/кг. Его применяют для очистки газов от органических веществ, удаления неприятных запахов. Кроме того применяют простые оксиды (активированный глинозем, активированный Al2O3), Для реализации данного метода применяются пенные скрубберы и скрубберы с подвижными насадками.
Термическая нейтрализация. Основана на способности веществ окисляться до нетоксичных при наличии высокой температуры и свободного кислорода. Бывает три схемы термической нейтрализации газов: 1) прямое сжигание в пламени; 2) термическое окисление; 3) каталитическое сжигание. Прямое сжигание и термическое окисление протекают при температурах 600-800°С, а каталитическое сжигание - 300-400°С.
Прямое сжигание следует использовать в тех случаях, когда отходящие газы имеют значительную энергию, необходимую для сжигания. При проектировке устройств такого типа необходимо знать пределы восполнения сжигаемых растворов для поддержания горения без дополнительного тепла. Другая проблема, затрудняющая прямое сжигание связана с тем, что при температуре 1800°С и избытке О2 образуется другой источник загрязнение - NO2. Примером прямого сжигания является сжигание углеводородов, содержащих токсичные газы непосредственно в факеле горелки.
Термическое окисление используется в тех случаях, когда отходящие газы имеют высокую температуру, но в них недостаточное количество О2. Важными факторами, которые следует учитывать при проектировании таких устройств являются время, температура, турбулентность. Время должно быть достаточным для полного сгорания всех компонентов и достигать 0,8 с. Турбулентность характеризует степень механического перемешивания газа, необходимого для эффективного контакта с О2 и горючими веществами.
Каталитический метод используется для превращения токсичных компонентов промышленных выбросов в вещества безвредные и менее вредные для окружающей среды путем введения в систему катализатора. Каталитические методы основаны на взаимодействии удаляемых веществ с одним из компонентов присутствующим в газе. Катализатор взаимодействуя с одним из реагирующих веществ образует промежуточное вещество, которое распадается на безвредные компоненты. В большинстве случаев катализатором является металлы (Pt, Pa) или их соединения. Существенное влияние на скорость каталитического процесса и его эффективность оказывает температура газа. Для каждой реакции, протекающей в потоке газа, характерна так называемая минимальная температура реакции, ниже которой катализатор не проявляет своей активности. Различают две конструкции газоочистительных каталитических устройств: каталитические реакторы, в которых происходит контакт газового потока с твердым катализатором и реакторы термокаталитические, в которых в общем корпусе размещены контактный узел и подогреватель.
Биохимические методы. Основаны на способности микроорганизмов разрушать и преобразовывать различные соединения. Разрушение происходит под действием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами.
Методы очистки точных вод. В машиностроении очистка сточных вод от твердых частиц в зависимости от их свойств, концентрации и раствора осуществляется методами: процеживанием, отстаиванием, отделением твердых частиц в поле действия центробежных сил, фильтрацией.