Химические основы переработки промышленных и бытовых отходов

Химические основы переработки промышленных и бытовых отходов.

Ежедневно человечество генерирует огромное количество мусора. Промышленные и медицинские материалы и остатки, колоссальное количество пластика, стекла, бумаги, а еще все то, что выбрасывается в процессе простой жизнедеятельности среднестатистического человека. Переработка и утилизация отходов охватывает лишь небольшую часть мусора. Все остальное находится на свалках и медленно отравляет окружающую среду, даже если в этом мусоре нет ничего токсичного.

Проблемы переработки отходов и их захоронения являются актуальными на протяжении многих лет. В Российской Федерации ежегодно производится 3,5 млрд тонн отработок, а 2,6 млрд тонн из них приходятся на отходы производства.

Классификация отходов

Существует несколько критериев, согласно которым можно разделить мусор на несколько категорий. Среди них следующие:

• по происхождению - бытовые и промышленные отходы (переработки, производства и т. д.);
• по состоянию - твердые, жидкие, газообразные;
• по классу опасности - в России используется 5 категорий.

Промышленные отходы — относят остатки материалов, веществ, полуфабрикатов, которые образовались при производстве и утратили свои потребительские свойства.

Бытовые отходы — это результат жизнедеятельности человека.

Мусор, генерируемый предприятиями, обращает на себя внимание в первую очередь. Во-первых, то, что не пригодилось в одном производстве, может быть ценным ресурсом в другом. Во-вторых, утилизация или переработка промышленных отходов необходима из-за того, что в них могут содержаться опасные для окружающей среды и людей вещества. В то же время бытовой мусор практически не обращает на себя внимание, а ведь среднестатистическая российская семья его генерирует более 400 килограммов в год.

Различные виды отходов требуют разных подходов. Большое количество вредных веществ появляется в результате переработки нефтепродуктов и древесины, функционирования обрабатывающих и химических предприятий. Основная проблема состоит в том, что переработка промышленных отходов не всегда возможна, и тогда единственный способ от них избавиться - захоронить на свалке или произвести термообработку.

Для каждой группы должны использоваться свои методы, так что еще до утилизации мусор необходимо рассортировать:

Для отходов органических по происхождению подойдет биологическая переработка. Бумага, картон, пищевой мусор могут быть компостированы и оставлены для перегнивания. В дальнейшем их можно будет использовать в сельском хозяйстве. Иногда таким методом перерабатывают даже натуральные ткани.

Металл прекрасно подвергается переплавке и повторному использованию. Основная проблема состоит лишь в его выделении из, например, электроприборов, выброшенных на свалку.

Термообработка различных видов подходит, если речь идет про отходы переработки древесины. С помощью сжигания сырья можно получить некоторое количество энергии.

Переработка пластика производится с использованием механических (измельчение) и химических методов. Как правило, в дальнейшем получаются новые полимеры, которые могут быть применены повторно.

Захоронение. Наиболее опасные отходы производства подвергаются специальной процедуре, которая предполагает их максимальную изоляцию от окружающей среды на достаточно длительное время. Спустя некоторое время они естественным образом разлагаются или вывозятся для дальнейших действий по утилизации

Выделяют две группы методов переработки отходов – механические и физико-химические методы.

Механическая переработка отходов.

Утилизация твердых отходов в большинстве случаев приводит к необходимости либо разделения на компоненты с последующей переработкой сепарированных материалов различными методами, либо придания им определенного вида, обеспечивающего саму возможность утилизации отходов.

Классификация и сортировка. Разделение твердых зернистых материалов на классы по крупности кусков или зерен называется классификацией.

Известны два основных способа классификации:

1) ситовая (грохочение) — механическое разделение на ситах;

2) гидравлическая — разделение смеси на классы зерен, обладающих одинаковой скоростью осаждения в воде или в воздухе. Разделение смеси зерен на классы в воздушной среде называется воздушной сепарацией.  

Наиболее широко различные способы классификации используются совместно с процессами измельчения.

Измельчение. Процессы измельчения условно подразделяют на дробление (крупное, среднее и мелкое) и измельчение (тонкое и сверхтонкое).

Метод дробления используют для получения из крупных кусков перерабатываемого материала продуктов крупностью преимущественно 5 мм. Дробление широко используется при переработке отходов вскрыши при открытых разработках полезных ископаемых, отвальных шлаков металлургических предприятий, вышедших из употребления резиновых технических изделий.

Метод измельчения используют при необходимости получения из кусковых отходов зерновых и мелкодисперсных фракций крупностью менее 5 мм. Процессы измельчения широко распространены в технологии рекуперации твердых отходов при переработке отвалов вскрышных и попутно извлекаемых пород открытых и шахтных разработок полезных ископаемых, вышедших из строя строительных конструкций и изделий, некоторых видов смешанного лома изделий из черных и цветных металлов.

 

Обогащение отходов.

- магнитная сепарация. Извлечение ферромагнитных металлов  основано на их высокой магнитной  восприимчивости и способности  хорошо намагничиваться. К достоинству  магнитной сепарации можно отнести, то, что для извлечения металлов  не требуется высокой напряженности  электромагнитного поля, что делает  извлечение ферромагнитных металлов  достаточно дешевым.

- электродинамическая  сепарация. Для выделения неферромагнитных  или цветных металлов из потока  смеси отходов или ТБО сухим  способом применяется метод электродинамической  сепарации – это процесс обогащения, основанный на использовании  силового взаимодействия магнитного  поля и вихревых токов, возникающих  в электропроводном веществе  под воздействием ЭДС, индуцированного  магнитным полем. 

-лазерная сепарация. В настоящее время разработаны методы разделения макулатуры и полимерной пленки, которые основаны на использовании лазерной магнитной техники.

- отсадка. Отсадка  представляет собой процесс разделения  минеральных зерен по плотности  под действием переменных по  направлению вертикальных струй  воды (воздуха), проходящих через  решето отсадочной машины.

Физико-химические методы переработки отходов

Выщелачивание (экстрагирование). метод широко используется в практике переработки отвалов горнодобывающей промышленности, некоторых металлургических и топливных шлаков, пиритных огарков, древесных и многих других ВМР (вторичные материальные ресурсы). Метод основан на извлечении одного или нескольких компонентов из комплексного твердого материала путем его (их) избирательного растворения в жидкости-экстракте. Любой процесс выщелачивания заключается в том, что жидкость, проникая в поры твердого тела, растворяет извлекаемый компонент или вступает с ним в реакцию; вещество, перешедшее в раствор (или продукт реакции), диффундирует к поверхности твердого тела и переходит в основную массу жидкости. Иногда извлекаемое вещество содержится в порах твердого тела в растворенном виде, и в этом случае оно непосредственно переходит в растворитель путем диффузии.

Растворение. Растворение заключается в реализации гетерогенного взаимодействия между жидкостью и твердым веществом, сопровождаемого переходом последнего в раствор, и широко используется в практике переработки многих твердых отходов.

Кристаллизация. Выделение твердой фазы в виде кристаллов из насыщенных растворов, расплавов или паров имеет большое распространение при переработке различных твердых отходов. Кристаллизацию обычно проводят из водных растворов, понижая растворимость кристаллизуемого вещества за счет изменения температуры раствора или удаления части растворителя. В ряде случаев кристаллизацию ведут из растворов органических веществ (спиртов, эфиров, углеводородов и др.). Кристаллизацию из расплавов осуществляют путем их охлаждения.

Важность переработки мусора Есть несколько причин, почему необходима грамотная переработка отходов: Попадая в окружающую среду, большинство веществ и материалов превращаются в загрязнители (стоит учесть, что наша планета и без того каждый день задыхается от выбросов машин и заводов). Многие ресурсы, из которых созданы те или иные материалы, исчерпываются. Их запасы слишком ограничены, поэтому выходом является вторичная переработка отходов.

 

Для бытовых отходов, стоит упомянуть, следующие пути решения проблемы:

Во-первых, это разработка биоразлагаемых материалов. Огромная часть мусора - это упаковка: пластик, пакеты, коробки и т. д. Бумага, картон - это шаг к чистой планете.

Вторая мера - социальная ответственность. Сортировка мусора - это самое простое, что может сделать для природы рядовой потребитель. Отсортированный мусор будет гораздо проще перерабатывать.

 

1.BusinessMan.ru: https://businessman.ru/new-utilizaciya-i-pererabotka-otxodov-texnologii-sposoby-metody-pererabotki-otxodov-pererabotka-tverdyx-bytovyx-otxodov.html

2.https://studfiles.net/preview/5865269/page:17/

3.http://ohrana-bgd.ru/prombit/prombit.html

4.http://vtorothodi.ru/pererabotka/promyishlennyie-othodyi-i-problemyi-ih-pererabotki