Охрана атмосферы

   4) жесткие  пористые (пористая керамика, пористые  металлы).

   Фильтры первого типа (из гравия) используются для очистки от пылей механического  происхождения (дробилок, грохота, мельниц); они дешевы, просты в эксплуатации, эффективность 0,99.

   Фильтры второго типа широко используются для  тонкой очистки газов от примесей; их основные недостатки – малая  термостойкость, низкая прочность.

   Фильтры третьего типа, изготавливаемые из различных сталей, меди, бронзы, никеля и других металлов, могут работать в широком диапазоне частот до 1000 К, в агрессивных средах.

   Фильтры четвертого типа, изготавливаемые из пористой керамики и пористых металлов, обладают высокой прочностью, коррозионной стойкостью, жаростойкостью; они технологичны, находят широкое применение для очистки горючих газов и жидкостей, выбросов дыма, туманов, кислот, масел.

   В промышленности наиболее употребительны тканевые рукавные фильтры. В корпусе фильтра устанавливается  необходимое число рукавов, на которые  подается загрязненный воздух, при этом очищенный воздух выходит через патрубок. Частицы загрязнения оседают на фильтре. Насыщенные загрязненными частицами рукава продувают и встряхивают для удаления осажденных частиц пыли. Эффективность таких фильтров достигает 0,99 для частиц размером больше 0,5 мкм.[1] 

   4.4. Туманоуловители 

   Для очистки  воздуха от туманов, кислот, щелочей, масел и других жидкостей используются волокнистые фильтры, принцип действия которых основан на осаждении  капель на поверхности пор с последующим  их стеканием под действием гравитационных сил. В пространстве между двумя цилиндрами, изготовленными из сеток, размещается волокнистый фильтрующий материал. Жидкость, оседающая на фильтрующем материале, стекает через гидрозатвор в приемное устройство. Крепление к корпусу туманоуловителя осуществляется фланцами.

   В качестве материала фильтрующего элемента используется войлок, лавсан, поли пропилен и другие материалы толщиной 5…15 см. Эффективность  туманоуловителей для размеров частиц менее 3 мкм может достигать 0,99.

   Для улавливания  кислотных туманов применяются  также сухие электрофильтры.[1] 

   4.5. Методы и системы  очистки от газообразных  примесей 

   Метод абсорбции заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора. Состав абсорбента выбирается из условия растворения в ней поглощаемого газа. Например, для удаления из технологических выбросов таких газов, как аммиак, хлористый водород и др., целесообразно применять в качестве поглотительной жидкости воду. Для улавливания водяных паров используют серную кислоту, а ароматических углеводородов (из коксового газа) – вязкие масла.

   Установки, реализующие метод абсорбции, называются абсорберами. В абсорберах жидкость дробится на мелкие капли для обеспечения более высокого контакта с газовой средой. В орошаемом сруббер-абсорбере насадка размещается в плоскости вертикальной колонны. В качестве насадки используют кольца с перфорированными стенками, изготавливаемыми из металла, керамики, пластмассы и других материалов с максимальной коррозионной устойчивостью. Орошение колонн абсорбентом осуществляется из разбрызгивателей. Загрязненный газ поступает снизу и направляется вверх, подвергаясь непрерывной очистке.

   Скорость  абсорбции зависит главным образом  от температуры и давления: чем  выше давление и ниже температура, тем  выше скорость абсорбции. Все аппараты жидкостной абсорбции делятся на три типа: колонные, тарельчатые  и насадочные абсорберы.

   Метод хемосорбции основан на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями с образованием химических соединений. Реакции хемосорбции экзотермические. В качестве примера рассмотрим очистку газовой смеси от сероводорода мышьякощелочным методом. Химическая реакция: 

   Na₄As₂S₅O₂ + H₂S = Na₄As₂S₆O + H₂O 

   При мышьякощелочном  методе извлекаемый водород связывается  оксисульфомышьяковой солью, находящейся  в водном растворе.

   Установки для хемосорбции внешне напоминают используемые при методе абсорбции. Оба эти метода называются мокрыми и в зависимости от очищаемого компонента и применяемого растворителя или поглотителя их эффективность может достигать 0,72…0,92. Основной недостаток мокрых методов в том, что при их реализации понижается температура газов, что уменьшает их эффективность.

   Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых пористых материалов селективно извлекать из газовоздушной смеси отдельные ее компоненты. Широко известный пример адсорбента с ультрамикроскопической структурой – активированный уголь. Метод адсорбции позволяет проводить очистку вредных выбросов при повышенных температурах.

   Конструктивно адсорберы выполняются в виде вертикальных или горизонтальных емкостей, заполненных адсорбентом, через который проходит поток очищаемых газов.

   Рассмотрим работу установки для удаления оксида серы (SO₂) из горячего топочного газа с температурой в области адсорбера 100…150⁰ С. Адсорбер заполнен древесным активированным углем. Горячий газ через теплообменник, где подогревается воздух, подается в адсорбер. Адсорбент после насыщения подается в десорбер, где нагревателем поддерживается температура 300…600⁰ С. Регенерированный адсорбент поступает в бункер, откуда вновь может поступить в адсорбер механическим путем.

   При каталическом методе токсичные компоненты газовоздушной смеси, взаимодействуя со специальным веществом – катализатором, превращаются в безвредные вещества. В качестве катализаторов используются металлы или их соединения (платина, оксиды меди и марганца и пр.). Катализатор, выполняемый в виде шаров, колец или спиральной проволоки, играет роль ускорителя химического процесса.

   Добавка благородных металлов в виде пленки на поверхности катализатора составляет сотые доли процента к его массе.

   В качестве примера катализатора рассмотрим схему  очистки выхлопных газов автомобиля – двухступенчатый каталитический нейтрализатор. Установка состоит из восстановительного и окислительного катализаторов. Отработавшие газы через патрубок поступают к восстановительному катализатору, где нейтрализуется оксид азота, после восстановительного  катализатора для создания окислительной среды к отработавшим газам подается воздух через патрубок. На окислительном катализаторе происходит нейтрализация оксида углерода и углеводородов.

   Термический метод или высокотемпературное дожигание, который иногда называют термической нейтрализацией, требует поддержания высоких температур очищаемого газа и наличия достаточного количества кислорода. В термических катализаторах сжигаются такие газы, как, например, углеводороды, оксид углерода, выбросы лакокрасочного производства. Эффективность этих систем очистки достигает 0,9…0,99, температура в зоне горения – 500…750⁰ С.[1] 

5. Заключение 

   Оценка  и прогноз химического состояния  приземной атмосферы, связанного с  природными процессами ее загрязнения, существенно отличается от оценки и прогноза качества этой природной среды, обусловленного антропогенными процессами. Вулканической и флюидной активностью Земли, другими природными феноменами нельзя управлять. Речь может идти только о минимизации последствий негативного воздействия, которое возможно лишь в случае глубокого понимания особенностей функционирования природных систем разного иерархического уровня, и, прежде всего, Земли как планеты. Необходим учет взаимодействия многочисленных факторов, изменчивых во времени и пространстве, К главным факторам относятся не только внутренняя активность Земли, но и ее связи с Солнцем, космосом. Поэтому мышление «простыми образами» при оценке и прогнозе состояния приземной атмосферы недопустимо и опасно.

   Антропогенные процессы загрязнения воздушного бассейна в большинстве случаев поддаются управлению.

   Экологическая практика в России и за рубежом  показала, что ее неудачи связаны  с неполным учетом негативных воздействий, неумением выбрать и оценить главные факторы и последствия, низкой эффективностью использования результатов натурных и теоретических экологических исследований при принятии решений, недостаточной разработанностью методов количественной оценки последствий загрязнения приземной атмосферы и других жизнеобеспечивающих природных сред.

   Во всех развитых странах приняты законы об охране атмосферного воздуха. Они  периодически пересматриваются с учетом новых требований к качеству воздуха и поступления новых данных о токсичности и поведении загрязняющих веществ в воздушном бассейне. В США сейчас обсуждается уже четвертый вариант закона о чистом воздухе. Борьба идет между сторонниками охраны окружающей среды и компаниями, экономически не заинтересованными в повышении качества воздуха. Г1равительством Российской Федерации разработан проект закона об охране атмосферного воздуха, который в настоящее время обсуждается. Улучшение качества воздуха на территории России имеет важное социально-экономическое значение.

   Это обусловлено  многими причинами, и, прежде всего, неблагополучным состоянием воздушного бассейна мегаполисов, крупных городов и промышленных центров, в которых проживает основная часть квалифицированного и трудоспособного населения.

   Легко сформулировать формулу качества жизни в столь затяжной экологический кризис: гигиенически чистый воздух, чистая вода, качественная сельскохозяйственная продукция, рекреационная обеспеченность потребностей населения. Сложнее это качество жизни реализовать при наличии экономического кризиса, ограниченных финансовых ресурсов. В такой постановке вопроса необходимы исследования и практические мероприятия, составляющие основу «экологизации» общественного производства.

   Экологическая стратегия, прежде всего, предполагает разумную экологически обоснованную технологическую и техническую политику. Эту политику можно сформулировать коротко: производить больше с меньшими затратами, т.е. сберегать ресурсы, использовать их с наибольшим эффектом, совершенствовать и быстро менять технологии, внедрять и расширять рециклинг. Иными словами, должна быть обеспечена стратегия превентивных экологических мер, заключающаяся во внедрении самых совершенных технологий при структурной перестройке хозяйства, обеспечивающих энерго- и ресурсосбережение, открывающая возможности совершенствования и быстрой смены технологий, внедрение рециклинга и минимизацию отходов. Концентрация усилий при этом должна быть направлена на развитие производства потребительских товаров и увеличение доли потребления. В целом хозяйство России должно максимально сократить энерго- и ресурсоемкость валового национального продукта и потребление энергии и ресурсов в расчете на одного жителя. Сама рыночная система и конкуренция должны способствовать реализации этой стратегии.

   Охрана  природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы еще успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями. Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком. 
 
 

   6. Список литературы 

   1) Буторина М.В., Воробьев П.В., Дмитриева А.П.  и др. Инженерная экология и экологический менеджмент. М.: Логос, 2002. 528 с.

   2) Гарин В.М., Клёнова И.А., Колесников В.И. Экология для технических вузов. Ростов н/Д: Феникс, 2001. 384 с.

   3) Еремичев И.А. Основы экологического права. Учебное пособие. М.: Центр юридической литературы «Щит», 2001. 52 с.

   4) Степановских А.С. Охрана окружающей среды. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. 559 с. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   [1]-91,92,99,103,104,105,106,107,109,110,113,119,120.

   [2]-88.

   [3]-25.

   [4]-101.