Полная исследовательская публикация __________________________ Калайда М.Л. и Желонкин А.А.

Размещено на http://www.allbest.ru/

50 ______________ http://butlerov.com/ _____________ ©--Butlerov Communications. 2014. Vol.40. No.12. P.50-54.

Полная исследовательская публикация Тематический раздел: Физико-химические исследования.

Регистрационный код публикации: 14-40-12-50 Подраздел: Аналитическая химия.

50 __________ ©--Бутлеровские сообщения. 2014. Т.40. №12. ________ г. Казань. Республика Татарстан. Россия.

Химические особенности дымовых газов, образующихся при утилизации жидких и газообразных отходов предприятия химической промышленности

Калайда Марина Львовна

Аннотация

дымовой газ отходы утилизация

Проводятся результаты исследования химических особенностей дымовых газов цеха переработки и утилизации жидких и газообразных отходов. Показано, что химический состав дымовых газов определяется условиями среды их образования и особенностями техногенных новообразований.

Введение

Атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных элементов окру-жающей природной среды. Высокие темпы развития производства, рост городов, расширяю-щееся использование атмосферы и возрастающие масштабы воздействия человека на окру-жающую природную среду требуют повышения внимания к охране атмосферного воздуха.

В настоящее время в биосфере постоянно находится более одного миллиона различных химических соединений антропогенного происхождения, и число их непрерывно растёт. В мире ежегодно синтезируется почти полмиллиона новых химических веществ, многие из ко-торых становятся потенциальными загрязнителями атмосферы [1]. С каждым годом все боль-ше внимания уделяется отходам, образующимся в результате деятельности промышленных предприятий. Во-первых, это обусловлено необходимостью оценки их степени опасности для окружающей среды и здоровью человека. Во-вторых, поиском возможных путей их использо-вания в качестве потенциального вторичного сырья. Среди разнообразных техногенных обра-зований одно из первых мест по объемам, занимают выбросы в атмосферу дымовых газов, образующихся на предприятиях нефтехимического комплекса.

Анализ динамики валовых выбросов загрязняющих веществ от стационарных источни-ков в атмосферный воздух в последнее десятилетие выявил, что основное воздействие на окружающую среду оказывают топливная, химическая отрасли и теплоэнергетический комп-лекс, на долю которых приходится 82.5% массы выбросов загрязняющих веществ от стацио-нарных источников. По сравнению с 2012 г. снижение валовых выбросов загрязняющих ве-ществ в атмосферный воздух от стационарных источников произошло в теплоэнергетичес-ком комплексе - на 1.91%, химической отрасли - на 1.19%, транспортной - 0.06%, машинострое-нии - на 0.39%, строительной отрасли - на 0.08%, пищевой - на 0.14%, сельском хозяйстве - на 0.20% и легкой промышленности - на 0.01%. Рост валовых выбросов загрязняющих ве-ществ в атмосферный воздух от стационарных источников отмечен в топливной отрасли - на 3.09%, лесной и деревообрабатывающей - на 0.10%, ЖКХ - на 0.13%, прочих отраслях - на 0.66% [2].

Уровень загрязнения атмосферы в г. Казань в 2013 г. характеризовался как «высокий». Среднегодовые концентрации превышали ПДК по 2 загрязняющим веществам: по бенз(а)пи-рену - в 1.9 раз и формальдегиду - в 2.0 раза. Средняя за год концентрация диоксида азота составила 1.0 ПДК. В течение 2013 г. в Казани было зафиксировано 380 случаев превышения ПДКм.р: по взвешенным веществам - 22 превышения (максимальная из разовых концент-раций составила 2 ПДКм.р.); по диоксиду азота - 81 превышение (2.45 ПДКм.р.); по сероводо-роду - 7 превышений (2.5 ПДКм.р.); по аммиаку - 50 превышений (2.25 ПДКм.р.); по формаль-дегиду - 171 превышение (5.43 ПДКм.р.); по ксилолу - 7 превышений (4.5 ПДКм.р.); по этил-бензолу - 12 превышений (6.5 ПДКм.р.); по хлорбензолу - 30 превышений (3.9 ПДКм.р.) [2].

На территории г. Казани одним из предприятий нефтехимического комплекса, образую-щее большое количество отходов является ОАО Казаньоргсинтез. На предприятии сущест-вует цех по переработки и утилизации жидких и газообразных отходов, который перерабаты-вает около отходов 7304 тонн в год при фактической работе 8415 часов в год. Отходы, пос-тупающие в цех в соответствии с физико-химическими свойствами, составом условно разде-лены на группы.

Для уничтожения солесодержащих сточных вод, принят метод термического обезврежи-вания в циклонной топке, заключающийся в высокотемпературном окислении органических составляющих отходов кислородом воздуха при температуре до 1000 єC, с последующей очисткой дымовых газов от минеральных солей [3-5].

Дымовые газы, содержащие пары воды и пыль, из сушилки поступают на сухую очистку в систему сухих циклонов. Предварительно очищенные от уносимой пыли дымовые газы центробежным вентиляторов направляются в циклон с водяной пленкой, где окончательно очищаются и выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу [24].

Табл. 1. Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников в Республике Татарстан по отраслям экономики, тыс. т.

В табл. 1 представлена динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от различных стационарных источников в Республике Татарстан по отраслям экономики, тыс. т. по данным литературы [2, 20-23].

Экспериментальная часть

Материалом для данной работы послужили пробы дымовых газов, отобранные из секции дымовой трубы циклонной топки. Исследование дымовых газов на содержание химических элементов проводилось по пробам, отобранным в сентябре 2014 года. Подготовка материала проводились по ГОСТ 8.536, ГОСТ Р ИСО 5725 [6, 7]. Исследование содержания концентрации вредных веществ проводились фотоколориметрическим и хроматографическим методами анализа [9]. Статистическую обработку результатов исследований проводили с использованием компьютерных программ Microsoft Excel и Statistica 6.0 [8].

Результаты и их обсуждение

Хроматографические газоанализаторы наиболее широко используют для анализа смесей газообразных углеводородов. Хроматография на бумаге с успехом применима для разделения очень близких по химическим свойствам компонентов, определение которых обычными химическими методами затруднительно. Особым видом распределительной хроматографии является газожидкостная хроматография, широко применяемая в последнее время в различ-ных областях науки и промышленности. Ее используют для разделения газов и паров жид-костей [9, 10, 25].

Диоксид азота - сильнейший канцероген, даже малое его содержание в атмосфере может вызвать необратимые изменения в живых организмах (мутации). Он (вместе с оксидом азота, который в него окисляется) непрерывно образуется в природе в грозовых разрядах и верхних слоях атмосферы. Но там его получается очень мало и большого вреда это не наносит. Гораздо проблематичнее его образование в техногенных процессах - в двигателях, при химическом производстве [11, 12].

Фенол по степени воздействия на орга-низм относится к высокоопасным веществам 

Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны - 0.3 мг/м³. Мак-симально разовая ПДК в атмосферном воздухе населенных мест - 0.01 мг/м³, среднесуточная - 0.003 мг/м³. ПДК в воде водоемов хозяйст-венно-питьевого и культурно-бытового водо-пользования - 0.001 мг/дм³. Запах фенола - сильный и сладковатый - начинает ощущаться, если концентрация фенола в воздухе превышает 0.04 ppm (0.000004%).

При превышении ПДК возможны отравление, раздражение слизистых оболочек и ожог кожи. 

Острые отравления фенолом происходят главным образом при попадании его на кожу. При общем отравлении наблюдается повышение температуры, нарушение функций нервной системы и дыхания. При хроническом отравлении - раздражение дыхательных путей, расст-ройство пищеварения, тошнота, слабость, кожный зуд, конъюнктивит. Фенол кумулятивными свойствами не обладает [11, 13].

Для анализа следовых количеств фенолов разрабатываются различные способы их концентрирования из объектов окружающей среды [14].

Формальдегид используют в органическом синтезе, в производстве синтетических смол и пластмасс, для синтеза многих лекарственных веществ и красителей, для дубления кож, как дезинфицирующее, антисептическое и дезодорирующее средство. Формальдегид токсичен, вызывает дегенеративные процессы в паренхиматозных органах. Сильное действие на нерв-ную систему, по-видимому, связано с наличием примесей метанола в техническом формаль-дегиде или превращением формальдегида в организме в метанол и муравьиную кислоту. В то же время считается, что формальдегид быстро окисляется в организме до CO₂ (на 70-80%) [11, 15, 16].

Табл. 2. Результаты измерения веществ в отобранных пробах дымовых газах

Оксид углерода - получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн.т [17]. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта. Бесцветный и не имеющий запаха газ. Воздействует на нервную и сердечно-сосудистую систему, вызывает удушье [18].

Фотоколориметрический метод анализа [9] основан на измерении интенсивности света, прошедшего через окрашенный раствор. Это измерение проводят с помощью специальных оптических приборов-фотоколориметров. Часть светового потока, проходя через раствор, поглощается; прошедший через раствор световой поток, попадая на фотоэлемент, вызывает в нем электрический ток (фототек), сила которого измеряется гальванометром. Сила тока прямо пропорциональна интенсивности падающего на фотоэлемент света. Фотоколориметрические газоанализаторы, основанные на изменении цвета определённых веществ при их реакции с анализируемым компонентом газовой смеси, применяют главным образом для измерения микроконцентраций токсичных примесей в газовых смесях [19].

Выводы

Проведенное исследование дымовых газов показало, что в химическом составе, содержание вредных веществ не превышает предельно допустимые концентрации. Важной частью процесса сжигания отходов является, необходимость постоянного контроля загрязняющих веществ выбрасываемых в атмосферу отходящими газами. Термический метод обезвреживания проходит при температурах до 1000 єC, при котором сгорают все вредные химические вещества, тем самым он является наиболее универсальным, надежным и эффективным по сравнению с другими. Во многих случаях он является единственно возможным способом обезвреживания промышленных отходов.

Литература

[1] Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. 2001. С.31-33.

[2] Министерство экологии и природных ресурсов Республики Татарстан. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан.2013. Ч.5. С. Ч.7. С.

[3] Вандраш Я.В., Павленко В.А. Термическое обезвреживание твердых, жидких и газообразных отходов. Изв. Академии пром.экологии. 1997. С41-43.

[4] Решетников С.М., Фролов В.М. Современные подходы к моделированию процесса горения смесевого твердого топлива. Бутлеровские сообщения. 2012. Т.30. №6. С.1-25.

[5] Кузьмина Р.И., Голоман Е.З., Иванова Ю.В., Кожахина А.В., Ливенцев П.В. Исследования активности промышленных катализаторов в процессах обезвреживания газов. Бутлеровские сообщения. 2007. Т.11. №3. С.39-43.

[6] ГОСТ Р 8.536-96. Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений. М.: Издательство стандартов. 1996. 8с.

[7] Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. ГОСТ Р ИСО 5725-2002. Город, издательство, год, количество страниц.

[8] Султанова Г.Е., Евгеньев М.И., Лапин А.А., Герасимов М.К. Регрессионный анализ в оценке суммарной антиоксидантной активности белых вин. Бутлеровские сообщения. 2010. Т.19. №1. С.55-60.

[9] Алыкова Т. В. Химический мониторинг объектов окружающей среды. М.: Химия. 2002. С.78.

[10] Коваленко А.Е., Кардонский Д.А., Еганов А.А., Степанова О.Г., Шестакова С.В., Плешакова И.И. Разработка газохроматографического метода определения три-н-бутилфосфата в антигемофильных препаратах. Бутлеровские сообщения. 2014. Т.38. №4. С.79-82.

[11] Кипер Р.А. Физико-химические свойства веществ. Справочник по химии. Хабаровск: Издательство. 2013. С.17-18.

[12] Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. 7. Том.3. ИЗД. Химия. 1976. С.109-110.

[13] Химическая энциклопедия. Т.5. М.: Издательство 1999. С.70-71.

[14] Подолина Е.А., Рудаков О.Б. Современные способы концентрирования фенолов из объектов окружающей среды. Бутлеровские сообщения. 2009. Т.15. №2. С.24-36.

[15] Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. 2-е изд. М.: Химия. 1978. С.163.

[16] Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. М.: Химия. 1985. С.190

[17] Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. Химия. Москва. 1981. С.357-359.

[18] Степин Б.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия. М.: Высшая школа. 1994. С.234-235.

[19] Крешков А.П. Основы аналитической химии. Теоретические основы. Качественный анализ. М. Издательство 1970. С.120-123.

[20] Министерство экологии и природных ресурсов Республики Татарстан. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан. 2012. Ч.5. С. Ч.6. С. Ч.7. С.

[21] Министерство экологии и природных ресурсов Республики Татарстан. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан. 2011. Ч.3.С 78-92, Ч.5. С.161-164.

[22] Министерство экологии и природных ресурсов Республики Татарстан. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан. 2010. Ч.3. С.65-78, Ч.5. С.135-138.

[23] Министерство экологии и природных ресурсов Республики Татарстан. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан. 2009. Ч.3. С. Ч.5. С.

[24] Гринин А.С., Новиков В.Н. Промышленные и бытовые отходы. Хранение, утилизация и переработка. М.: ФАИР-ПРЕСС. 2002. С.185-210.

[25] Онучак Л.А., Арутюнов Ю.И., Жосан А.И., Дмитриева Е.В.. Александрова С.В., Количественная газовая хроматография с хиральными жидкокристаллическим сорбентом под действием электрического поля. Бутлеровские сообщения. 2009. Т.18. №8. С.29-35.

Размещено на Allbest.ru