Мир Знаний

Атмосфера (стр. 5 из 5)

Методы абсорбции и хемосорбции, применяемые для очистки промышленных выбро­сов, называются мокрыми методами. Преимущество абсорбционных методов заключается в возможности экономической очистки большого количества газов и осуществления не­прерывных технических процессов.

Основной недостаток мокрых методов состоит в том, что перед очисткой и после ее осуществления сильно понижается температура газов, что приводит в конечном итоге к снижению эффективности рассеивания остаточных газов в атмосфере.

Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультра­микроскопической пористостью селективно извлекать и концентрировать на своей поверх­ности отдельные компоненты из газовой смеси. В пористых телах с капиллярной структу­рой поверхностное поглощение дополняется капиллярной конденсацией. Наиболее широко в качестве адсорбента используется активированный уголь. Он применяется для очистки газов от органических паров, удаления неприятных запахов и газообразных примесей, со­держащихся в промышленных выбросах, а также летучих растворителей и целого ряда других газов. В качестве адсорбентов применяются также простые и комплексные оксиды (активированный глинозем, силикагель, активированный оксид алюминия, синтетические цеолиты или молекулярные сита), которые обладают большей селективной способностью, чем активированные угли. Однако они не могут использоваться для очистки очень влажных газов. Некоторые адсорбенты иногда пропитываются соответствующими реактивами, повышающими эффективность адсорбции, т. к. на поверхности адсорбента происходит хемосорбция. В качестве таких реактивов могут быть использованы растворы, которые за счет химических реакций превращают вредную примесь в безвредную.

Конструктивно адсорбенты выполняются в виде вертикальных, горизонтальных либо кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом, через который фильтруется по­ток очищаемого газа.

Выбор конструкции определяется скоростью газовой смеси, размером частиц адсорбен­та, требуемой степенью очистки и рядом других факторов. Вертикальные адсорбенты, как правило, находят применение при небольших объемах очищаемого газа; горизонтальные и кольцевые — при высокой производительности, достигающей десятков и сотен тысяч мУч.

Фильтрация газа происходит через неподвижный (адсорберы периодического действия) или движущийся слой адсорбента. Наибольшее распространение получили адсорберы пе­риодического действия, в которых период контактирования очищаемого газа с твердым адсорбентом чередуется с периодом регенерации адсорбента.

Установка периодического действия (с неподвижным слоем адсорбента) отличается конструктивной простотой, но имеет низкие допускаемые скорости газового потока и, сле­довательно, повышенную металлоемкость и громоздкость. Процесс очистки в таких аппа­ратах носит периодический характер, т.е. отработанный, потерявший активность поглоти­тель время от времени заменяют либо регенерируют. Существенным недостатком таких аппаратов являются большие энергетические затраты, связанные с преодолением гидрав­лического сопротивления слоя адсорбента. Движение адсорбента в плотном слое под дей­ствием силы тяжести или в восходящем потоке очищаемого воздуха обеспечивает непре­рывность работы установки. Такие методы позволяют более полно, чем при проведении процесса с неподвижным слоем адсорбента, использовать адсорбционную способность сор­бента, организовать процесс десорбции, а также упростить условия эксплуатации обору­дования. В качестве недостатка этих методов следует отметить значительные потери ад­сорбента за счет ударов частиц друг о друга и стирания о спинки аппарата.

Каталитический метод. Этим методом превращают токсичные компоненты промышленных выбросов в веще­ства безвредные или менее вредные для окружающей среды путем введения в систему дополнительных веществ, называемых катализаторами. Каталитические методы основаны на взаимодействии удаляемых веществ с одним из компонентов, присутствующих в очища­емом газе, или со специально добавленным в смесь веществом на твердых катализаторах. Действие катализаторов проявляется в промежуточном (поверхностном химическом) взаи­модействии катализатора с реагирующими соединениями, в результате которого образу­ются промежуточные вещества и регенерированный катализатор.

Методы подбора катализаторов отличаются большим разнообразием, но все они бази­руются в основном на эмпирических или полуэмпирических способах. Об активности ката­лизаторов судят по количеству продукта, получаемого с единицы объема катализатора, или по скорости каталитических процессов, при которых обеспечивается требуемая степень превращения. В большинстве случаев катализаторами могут быть металлы или их соединения (платина и металлы платинового ряда, оксиды меди и марганца и т. д.). Для осуществления каталитического процесса необходимы незначительные количества катали­затора, расположенного таким образом, чтобы обеспечивать максимальную поверхность контакта с газовым потоком. Катализаторы обычно выполняются в виде шаров, колец или проволоки, свитой в спираль.

В последние годы каталитические методы очистки нашли применение для нейтрализа­ции выхлопных газов автомобилей. Для комплексной очистки выхлопных газов — окисле­ния продуктов неполного сгорания и восстановления оксида азота — применяют двухсту­пенчатый каталитический нейтрализатор.

В качестве восстановительного катализатора приме­няют арсениды металлов (медно-никелевый сплав) или ка­тализатор из благородных металлов (например, платина на глиноземе). После восстановленного катализатора к отра­ботавшим газам для создания окисной среды через патру­бок 3 подводится вторичный воздух. На окислительном ка­тализаторе происходит нейтрализация продуктов неполного сгорания — оксида углерода и углеводородов:

Для окислительных процессов применяют катализатор из переходных металлов (медь, никель, хром и др.). Содер­жание оксида углерода в выхлопных газах автомобиля с нейтрализатором снижается по­чти в 10 раз, а углеводород — 8 раз. Широкому применению каталитических нейтрализато­ров препятствует использование бензина, который содержит определенное количество свинца. Свинец дезактивирует катализаторы в течение 100—200 ч.

Термический метод. Достаточно большое развитие в отечественной практике нейтрализации вредных при­месей, содержащихся в вентиляционных и других выбросах, имеет высокотемпературное дожигание (термическая нейтрализация). Для осуществле­ния дожигания (реакции окисления) необходимо поддержа­ние высоких температур очищаемого газа и наличие доста­точного количества кислорода.

Одним из простейших устройств, используемых для ог­невого обезвреживания технологических и вентиляционных выбросов, является горелка, предназначенная для сжигания природного газа.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На пороге III тысячелетия нет необходимости доказывать остроту и масштабность, а значит, и опасность сложившейся в мире экологической ситуации. Виновником экологического кризиса на Земле стал человек. Он же является как субъектом, так и объектом последнего. Никакому иному биологическому виду не удалось уничтожить столь большое число других видов, необратимо изменить экологическую ситуацию на планете. Но нельзя остановить продвижение человечества вперед, вряд ли возможен отказ от создаваемой им искусственной биосферы, от созданных им условий жизни. Что делать? Какими путями двигаться человечеству дальше? Какие приоритеты считать основными? Что важнее экология или научно – технический прогресс? Проблема выживания, проблема сохранения естественной биосферы может быть решена только путем компромиссов и поисков оптимальных решений, выход в коэволюции (совместной, взаимосвязанной эволюции биосферы и человеческого общества). Выживание человека в условиях глобального экологического кризиса, несомненно, зависит от научных знаний, внедрения в практику новых технических достижений. Но эти достижения не смогут принести ожидаемых результатов без опоры на нравственное воспитание и определенные культурные традиции. К сожалению, осознание важности экологического образования и воспитания пришло лишь в последние годы. В тоже время технократические установки настолько сильны, что выход из экологического кризиса по-прежнему ищется в привычных путях: создание «экологически чистых» производств, принятие природоохранных законов, контроль за производством и т. п., - иными словами, коль скоро экологический кризис порожден техническим прогрессом, то надо просто внести соответствующие коррективы в направление этого прогресса. Экологический кризис мыслится как нечто внешнее по отношению к человеку, а не как-то, что заключено в нем самом.