Физико-химические методы очистки атмосферы от газообразных загрязнителей

Наибольшее распространение при очистке газов получили адсорбционные, абсорбционные и каталитические методы.

Адсорбция - избирательное извлечение компонентов посредством твердых материалов, называемых адсорбентами и имеющих большую удельную поверхность.

Абсорбция - поглощение газов или паров из газовых или паровых смесей жидкими поглотителями, называемыми абсорбентами.

Каталитическая очистка основана на каталитических реакциях, в результате которых примеси превращаются в безвредные, менее вредные или легко удаляемые соединения.

Санитарная очистка промышленных выбросов включает в себя очистку от оксидов углерода, оксидов азота, оксидов серы и пыли.

Очистка газов от CO₂

- Абсорбция водой. Этот способ прост и дешев, однако эффективность очистки в этом случае мала, так как максимальная поглотительная способность воды составляет 8 кг CO₂ на 100 кг воды.

- Поглощение растворами этанол-аминов. В качестве поглотителя обычно применяется моноэтаноламин, хотя триэтаноламин обладает большей реакционной способностью.

- Очистка цеолитами типа CaA. Молекулы CO₂ очень малы.

Для извлечения CO₂ из природного газа и удаления продуктов жизнедеятельности (влаги и CO₂) в современных экологических изолированных системах (космические корабли, подводные лодки и т.п.) используются молекулярные сита типа CaA.

Очистка газов от СО:

Дожигание на платино-палладиевом (Pt/Pd) катализаторе.

Конверсия.

Очистка газов от оксидов азота

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

Окислительные методы основаны на реакциях окисления оксидов азота с последующим поглощением водой и образованием азотной кислоты.

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

Разложение оксидов азота до нейтральных составляющих атмосферы (N₂ + O₂) происходит в потоке низкотемпературной плазмы (10000°С). Этот же процесс, но при более низких температурах в присутствии катализатора протекает в двигателях внутреннего сгорания. Наличие восстановителей (угля, графита, кокса) в зоне реакции также понижает температуру реакции восстановления.

Сорбционные методы.

Адсорбция оксидов азота водными растворами щелочей и известью, а также адсорбция твердыми сорбентами (бурые угли, торф, силикагели, цеолиты).

Очистка газов от SO₂

Очистка дымовых газов электростанций обходится сейчас в 300-400 руб. за 1 кВт в год. Методы улавливания SO₂ из газовых выбросов требуют больших затрат. Ниже перечислены основные группы методов очистки газов от SO₂.

- Аммиачные методы основаны на взаимодействии SO₂ с водным раствором сульфита аммония.

- Образовавшийся бисульфит аммония легко разлагается кислотой (серной, азотной, фосфорной). Этот метод является относительно экономичным, но требует расхода дефицитного продукта - аммиака.

- Метод нейтрализации основан на поглощении SO₂ раствором соды, извести или суспензиями основных оксидов (содовый, известковый, магнезитовый, цинковый).

- Каталитические методы основаны на непосредственном превращении SO₂ в H₂SO₄ в присутствии катализаторов. Катализатором является пиролюзит - руда, содержащая марганец.

Эффективность очистки выбросов от SO₂ зависит от множества факторов: парциальных давлений SO₂ и O₂ в очищаемой газовой смеси, температуры отходящих газов, наличия и свойств твердых и газообразных компонентов, объема очищаемых газов, наличия и доступности хемосорбентов, потребности в продуктах утилизации SO₂, требуемой степени очистки газа и т.д.

Очистка газов от взвешенных частиц

Можно выделить несколько групп методов улавливания частиц пыли. Гравитационное оседание. Центрифугирование. Электростатическое оседание. Инерционное ударение. Прямой захват. Диффузия.

Все эти процессы осуществляются с помощью специальной аппаратуры.

Выбросы полиграфических предприятий и их очистка

Полиграфическая промышленность наносит относительно небольшой ущерб окружающей среде, но так как большинство полиграфических предприятий расположены в черте городов и у них фактически отсутствуют санитарно-защитные зоны, защита окружающей среды является необходимой и важной проблемой.

После внедрения фотонабора свинец перестал являться основным загрязняющим веществом выбросов полиграфических предприятий. В настоящее время к приоритетным загрязнителям атмосферы полиграфическими предприятиями относятся толуол, бензин и другие растворители, а также бумажная, декстриновая и красочная пыль.

Выбросы полиграфических предприятий подразделяются на технологические и вентиляционные.

К технологическим выбросам относятся выбросы из сушильных систем печатных машин глубокой и флексографской печати, лакировальных машин, агрегатов для припрессовки пленки, выбросы от систем и установок для сушки крышек и блоков. Технологические выбросы характеризуются высокими концентрациями вредных веществ и подлежат обязательной очистке.

К вентиляционным выбросам относятся выбросы общеобменной и местной вытяжной вентиляции. Выбросы местной вытяжной вентиляции по концентрации загрязняющих веществ близки к технологическим выбросам и подлежат очистке. Выбросы общеобменной вентиляции характеризуются большими объемами воздуха и низкими концентрациями загрязняющих веществ.

Очистка выбросов от органических растворителей производится адсорбционным способом (в рекуперационных установках) и термокаталитическим способом.

Рекуперация - процесс извлечения вещества и возврата его в исходном виде в производство.

Рекуперация растворителей осуществляется с помощью адсорбентов в специальных аппаратах - адсорберах. Обычно для этих целей используют активированный уголь. Воздух, содержащий пары растворителя, проходит через слой адсорбента. После насыщения адсорбента из него извлекают растворитель.

Термокаталитическая очистка - окисление углеводородов в газовоздушной смеси до нетоксичных веществ (CO₂ и H₂O) в присутствии катализаторов.

В качестве катализаторов используются металлы платиновой группы, обладающие высокой каталитической активностью.

Рекуперация растворителей рекомендуется для предприятий с объемом выбросов, подлежащих очистке, от 90 тыс. м³/ч и более, а при меньших объемах рекомендуется термокаталитическая очистка.

Для очистки воздушных выбросов от пыли (свинцовой, бумажной, декстриновой, красочной, резиновой и т.д.) применяют различные пылеуловители: фильтры (матерчатые, рукавные) с различными фильтрующими материалами, циклоны и т.д.