Загрязнение воздуха и методы ее очистки (стр. 2 из 2)

СО2 (Оксид углерода 4) Влияние углекислого газа (СО2) связано с его способностью поглощать инфракрасное излучение в диапазоне длин волн от 700 до 1400 нм. Земля, как известно, получает практически всю свою энергию от Солнца в лучах видимого участка спектра (о 400 до 700 нм), отражает в виде длинноволнового ИК – излучения.

С 1850 г. содержание СО2 в атмосфере возросло с 0,027 до 0,033% в связи с техногенной деятельностью. Механизмом вывода углекислого газа из атмосферы является поглощение его в результате фотосинтеза растений, а также связывание его океанских водах по реакции: СО2+Н2О+Са2+=СаСО3+2Н+.

Пыль. Причины основных выбросов в атмосферу- это пыльные бури, эрозия почвы, вулканы, морские брызги. Около 15-20% общего количества пыли и аэрозолей в атмосфере- дело рук человека: производство стройматериалов, дробление пород в горнодобывающей промышленности,

производство цемента, строительство. Например, во Франции приблизительно 3% объема производимого цемента выбрасывается в атмосферу (около 100т в год). Пыль, осевшая в индустриальных городах содержит 20% оксидов железа, 15% оксидов кремния и 5% сажи. Промышленная пыль часто включает также оксиды различных металлов и неметаллов, многие из которых токсичны (оксиды марганца, свинца, молибдена, ванадия, сурьмы, теллура).

Американский эколог О.Бартон так охарактеризовал проблему, связанную с запыленностью атмосферы: «Одно из двух: либо люди сделают так, что в воздухе станет меньше дыма, либо дам сделает так, что на Земле станет меньше людей». Пыль и аэрозоли не только затрудняют дыхание, но и приводят к климатическим изменениям, поскольку отражают солнечное излучение и затрудняют отвод тепла от Земли.

Кислород (О2) Кислород на Земле создан самой жизнью. Примерно 2 млн лет назад содержание свободного кислорода в земной атмосфере начало возрастать. После того как из части атмосферного кислорода сформировался защитный озоновый слой, начали развиваться наземные растения и животные. С течением времени содержание кислорода в атмосфере значительно менялось, поскольку менялись уровни его образования и использования.

Главным продуцентом кислорода на Земле служат зеленые водоросли поверхности океана (60%) и тропические леса суши (30%). Тропические леса Амазонки называют легкими планеты Земля. Ранее в литературе высказывались опасения, что возможно уменьшение количества кислорода на Земле вследствие увеличения объема сжигаемого ископаемого топлива. Но расчеты показывают, что использование всех доступных человеку залежей угля, нефти и природного газа уменьшит содержание кислорода в воздухе не более чем на 0,15% (с 20,95 до 20,80%).

Другая проблема – вырубка лесов.

Озон (О3) Озон образуется в верхних слоях стратосферы и в нижних слоях мезосферы. Области с уменьшенным содержанием на 40-50% озона в атмосфере называют «озоновыми дырами».

Около 90% озона находится в стратосфере. Долгое время считалось, что основной причиной истощения озонового слоя являются полеты космических кораблей и сверхзвуковых самолетов, а также извержения вулканов и другие природные явления.

Разрушительное действие хлорфторуглеродных соединений (ХФУ) на стратосферный озон было открыто в 1974 г. ам. Ученным – специалистами в области химии атмосферы Ш. Роулендом и М. Молина. С тех пор не раз предпринимались попытки ограничить выброс (ХФУ) в атмосферу, и тем не менее сейчас во всем мире ежегодно производится около миллиона тонн газообразных веществ, способных разрушить озонный слой. Постепенно ХФУ поднимаются в верхний слой атмосферы и разрушают озонный слой и постепенно разрушают его. Если сохранятся современные темпы выброса ХФУ в атмосферу, то в ближайшие 70 лет количество стратосферного озона уменьшится на 90%. При этом весьма вероятно, что:

-- рак кожи примет эпидемический характер;

-- резко сократится количество планктона в океане;

-- исчезнут многие виды животных, например ракообразные;

-- УФ – излучение неблагоприятно скажутся на сельскохозяйственных культурах.

Все это нарушает равновесие во многих экосистемах Земли, из-за фотохимического смога ухудшится общее состояние атмосферы.

Физико – химические методы очистки атмосферы от газообразных загрязнителей.

Основное направление защиты воздушного бассейна от загрязнений вредными веществами – создание новой безотходной технологии с замкнутыми циклами производства и комплексным использованием сырья.

Многие действующие предприятия используют технологические процессы с открытыми циклами производства. В этом случае отходящие газы перед выбросом в атмосферу подвергаются очистке с помощью скрубберов, фильтров и т.д. Это дорогая технология, и только в редких случаях стоимость извлекаемых из отходящих газов веществ может покрыть расходы на строительство и эксплуатацию очистных сооружений.

Наиболее распространены при очистке газов адсорбционные, абсорбционные и каталитические методы.

Санитарная очистка промышленных газов включает в себя очистку от СО2 , СО, оксидов азота, SO2, от взвешенных частиц.

-- Очистка газов от СО2.

а) Абсорбция водой. Простой и дешевый способ, однако эффективность очистки мала, т.к. максимальная поглотительная способность воды – 8кг СО2 на 100кг воды.

б) Поглощение растворами этанол – аминов по реакции:

2R-NH2+CO2+H2O(R-NH3)2CO3.

В качестве поглотителя обычно применяется моноэтаноламин.

в) Холодный метанол является хорошим поглотителем СО2 при -35С.

г) Очистка цеолитами типа СаА. Молекулы СО2 очень малы. Для извлечения СО2 из природного газа и удаления продуктов жизнедеятельности (влаги и СО2) в современных экологически изолированных системах используются молекулярные сита типа СаО.

-- Очистка газов от СО.

а) Дожигание на платино – палладиевом катализаторе

2СО+О22СО2.

б) Конверсия (адсорбционный метод):

СО+Н2О СО2+Н2.

-- Очистка газов от оксидов азота.

В химической промышленности очистка от оксидов азота на 80% и более осуществляется в основном результате превращений на катализаторах.

а) Окислительные методы основаны на реакции окисления оксидов азота с последующим поглощением водой и образованием НNО3 :

окисление озоном в жидкой фазе по реакции:

2NO+O3+H2О2HNO3;

Окисление кислородом при высокой температуре:

2NO+O22NO2.

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

Разложение оксидов азота до нейтральных соединений происходит в потоке низкотемпературной плазмы. Этот процесс при более низких температурах в присутствии катализатора протекает в двигателях внутреннего сгорания. Присутствие восстановителей в зоне реакции (угля, графита, кокса) также понижает температуру реакции восстановления. При температуре 1000С степень разложения NО в реакции С+2NО

СО2+ N2 составляет 100%.

При температуре выхлопных газов автомобиля в двигателе внутреннего сгорания возможна реакция:

2NO+2CON2+2CO2.

в) Сорбционные методы.

Это адсорбция оксидов азота водными растворами щелочей и известью СаСО3 и адсорбция оксидов азота твердыми сорбентами (угли, торф, силикагели, цеолиты).

Очистка газов от SO2.

ТЭС мощностью 1 млн кВт при работе на каменном угле выбрасывает в атмосферу 11 тыс. т SO2, на газе – 20% этого количества.

Очистка дымовых газов электростанций обходится сейчас приблизительно в 300-400 тыс. руб. за 1 кВт в год. Снижение доли серы в нефтепродуктах на 0,5% обходится при этом в 30 тыс. руб. на 1 т. Методы улавливания SO2 требуют больших затрат, их можно разделить на аммиачные, нейтрализации и каталитические.

Эффективность очистки зависит от многих факторов: парциальных давлений SO2 и О2 в очищаемой газовой смеси; температуры отходящих газов; наличие и свойств твердых и газообразных компонентов; объема очищаемых газов; наличия и доступности хемосорбентов; потребности в продуктах утилизации SO2; требуемой степени очистки газа.

Очистка газов от взвешенных частиц, например пыли.

Можно выделить несколько методов улавливания частиц пыли:

- гравитационное оседание;

- центрифугирование;

- электростатическое оседание;

- инерционное соударение;

- прямой захват;

- диффузия.

Все процессы очистки осуществляются с помощью специальных фильтров. Скрубберов и т.д.

Институт коммерции и права

(г. Москва)

Тольяттинский филиал

Реферат

По дисциплине: «Экология»

На тему: «Загрязнение воздуха и методы и методы очистки»

Выполнено студентом

Специальности:

«Менеджмент организации»

3 курса, заочного отделения

Группы 304М

Сиденко А.Р.

Проверено преподавателем

Романовой Е.П. /________/

Тольятти

2008г.