Основные загрязнители. Методы абсорбции и адсорбции.

Сорбция – способность одного вещества поглощать (концентрировать) другое. В сорбционных процессах участвует твердое или жидкое вещество, являющееся поглотителем (сорбент) и поглощаемое вещество (сорбат).

Абсорбция (или объемная сорбция) – это процесс проникновение сорбата по всему объему сорбента.

Абсорбция эффективно применяется при высоких концентрациях газообразных примесей (свыше 1 %) и меньших концентрациях для газов с высокой растворимостью в жидкости. Если концентрация загрязнителя в выбросах превышает (1...2) · 10-3 кг/м3, то степени очистки может быть более 90%.

Для очистки выбросов от: сероводорода, других сернистых соединений, паров соляной, серной кислот, цианистых соединений, органических веществ (фенола, формальдегида и др.).

Для осуществления процесса абсорбции необходимо обеспечить непосредственный контакт газа с жидкостью, который достигается путем подачи в аппарат жидкости, распыленной на маленькие капельки, или в виде тонкой пленки, обеспечивающей большую площадь поверхности жидкой фазы, необходимой для массопереноса.

Адсорбция – процесс накопления одного вещества на поверхности другого вещества в результате диффузии. Высокой адсорбционной способностью обладают высокопористые твердые вещества с большим размером пор и развитой микроструктурой. Адсорбируемая молекула газа задерживается на твердой поверхности, причем этот процесс сопровождается выделением тепла в количестве, часто близком к величине теплоты конденсации. Следовательно, при осуществлении адсорбции желательно охлаждение слоя адсорбента или предварительное охлаждение подаваемого газа. Самое широкое распространение среди адсорбентов получил активированный уголь (его получают из скорлупы кокосового и других видов орехов, фруктовых косточек, битуминозных углей, твердой древесины, а также кокса и остатков процесса нефтепереработки) – неспецифический адсорбент, который адсорбирует все газы, в том числе и влажные. Но при использовании активированного угля необходим учитывать, что помимо адсорбции того газа, содержание которого необходимо снизить, будут поглощаться и другие примеси.

Основные загрязнители. Конденсация, дожигание, каталитические методы.

А) Конденсация.

С ростом давления и снижением температуры скорость абсорбции увеличивается. Абсорбенты, работающие при отрицательных (по Цельсию) температурах, называют хладоносителями, а сам процесс, протекающий в таких условиях, – контактной конденсацией.

Включение конденсации газов, содержащихся в выбросах, в технологический цикл обычно происходит в случае, когда процесс сопровождается значительными потерями промежуточных или конечных продуктов. С помощью конденсации часто происходит улавливание и возвращение в технологический процесс паров растворителей, удаляемых с поверхности изделий после нанесения функциональных, защитных и окрашивающих слоев. Также применение конденсации возможно для извлечения из газового потока ценных или особо опасных веществ.

Конденсация очень эффективна для углеводородов и других органических соединений, имеющих достаточно высокие температуры кипения при обычных условиях и присутствующих в газовой фазе в относительно высоких концентрациях.

Экономическая эффективность данного метода заметно уменьшается в связи с необходимостью охлаждения при конденсации.

Б) Очистка газов дожиганием.

Очистка отходящих газов может осуществляться и с помощью термического окисления углеводородных компонентов до диоксида углерода CO2 и вода H2O.

Методы дожигания обеспечивают высокую степень очистки от углеводородов и оксидов углерода, кроме того теплота, выделяющаяся при сгорании загрязнителей, может быть достаточно легко утилизирована.

НО! В термоокислительных процессах необратимо теряется качество используемого воздуха, а продукты окисления, выбрасываемые в атмосферу, содержат некоторое количество вновь образовавшихся оксида углерода СО и оксидов азота NOх.

Обычно термообезвреживание применяется только для соединений, в молекулах которых нет других элементов, кроме углерода С, водорода Н и кислорода О. Получить нетоксичные продукты реакции любых других соединений с кислородом принципиально невозможно

В) Каталитические методы.

Каталитические методы очистки очистки газов основаны на гетерогенном катализе и служат для превращения примесей в безвредные или легко удаляемые из газа соединения. Процессы гетерогенного катализа протекают на поверхности твёрдых тел - катализаторов. Катализаторы должны обладать определёнными свойствами: активностью, пористой структурой, стойкостью к ядам, механической прочностью, селективностью, термостойкостью, низким гидравлическим сопротивлением, иметь небольшую стоимость.

Особенность процессов каталитической очистки газов заключается в том, что они протекают при малых концентрациях удаляемых примесей. Основным достоинством метода является то, что он даёт высокую степень очистки, а недостатком - образование новых веществ, которые надо удалять из газа адсорбцией или абсорбцией.