Негативные последствия загрязнения атмосферы вредными химическими веществами

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВПО «УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ПРАВА, СОЦИАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ И БЕЗОПАСНОСТИ

Реферат

Негативные последствия загрязнения атмосферы вредными химическими веществами

Выполнила:

Студент 1 курса группы 030900-14

Ардашева Екатерина Дмитриевна

Проверила:

Мерзлякова Дина Рафаиловна

Ижевск,2013



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Понятие атмосферы

2. Основные загрязнители атмосферы

2.1 Оксид серы IV (SO2)

2.2 Оксиды азота (NxOy)

2.3 Оксид углерода II (СО)

2.4 Оксид углерода IV (СО2)

2.5 Пыль

3. Последствия загрязнения атмосферы

3.1 Нарушение озонового слоя

3.2 Кислотные дожди

3.3 Смог

3.4 Парниковый эффект

4. Методы очистки газовых выбросов

4.1 Механические методы очистки

4.2 Метод фильтрации

4.3 Электростатические методы очистки

4.4 Метод абсорбции

4.5 Метод адсорбции

4.6 Метод конденсации

4.7 Реагентные методы очистки

Заключение

Список использованных источников



ВВЕДЕНИЕ

Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений.

Атмосфера играет важную роль на нашей планете. Без нее невозможно было бы возникновение жизни. Однако воспринимая воздух, которым мы дышим как должное, мы не задумываемся о сохранности этой Земной оболочки. В результате антропогенного воздействия: различных выбросов химических веществ происходит загрязнение атмосферы. Из-за загрязнения атмосферы человечество сталкивается со многими негативными последствиями: это и различные заболевания, и изменение климата.



1. ПОНЯТИЕ АТМОСФЕРЫ

Атмосфера -- важная часть экосферы, с которой она связана биогеохимическими циклами, включающими газообразные компоненты. Это такие, как круговороты углерода, азота, кислорода и воды. Большое значение имеют и физические свойства атмосферы. Так, воздух оказывает лишь незначительное сопротивление движению и не может служить опорой для наземных организмов, что непосредственно сказалось на их строении. Вместе с тем некоторые группы животных стали использовать полет как способ передвижения. Особо следует отметить, что в атмосфере постоянно происходит циркуляция воздушных масс, энергию которой поставляет Солнце.

Значение атмосферного воздуха для живых организмов огромно и разнообразно. Это источник кислорода для дыхания и углекислоты для фотосинтеза. Он защищает живые организмы от вредных космических излучений, способствует сохранению тепла на Земле.



2. ОСНОВНЫЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ АТМОСФЕРЫ

К основным загрязнителям атмосферы, которых, по данным ЮНЕП (ЮНЕП - Программа ООН по окружающей среде), ежегодно выделяется до 25 млрд т, относят:

- диоксид серы и частицы пыли - 200 млн т/год;

- оксиды азота (NxOy) - 60 млн т/год;

- оксиды углерода (СО и СО2) - 8000 млн т/год;

- углеводороды (СxНу) - 80 млн т/год.

2.1 Оксид серы IV (SO2)

При растворении в воде образует кислотные дожди. Выделяется в атмосферу в основном в результате работы теплоэлектростанций (ТЭС) при сжигании бурого угля и мазута, а так же серосодержащих руд - PbS, ZnS, Cus, NiS, MnS и т.д.

При сжигании угля или нефти содержащаяся в них сера окисляется, при этом образуются два соединения - диоксид серы и триоксид серы. В процессе первоначального горения топлива до триоксида серы окисляется менее 3% серы. Кислотные дожди губят растения, закисляют почву, увеличивают кислотность озер. В Норвегии, например, в 80-е годы из-за кислотных дождей погибло много рыбы, в этом была и большая доля вины российских предприятий (в основном, комбината «Североникель», расположенного на Кольском полуострове). Большую озабоченность вызывает в России огромный трансграничный перенос серы с Запада, составляющий примерно 2 млн. т. оксидов серы - 10 млн. т. сульфатов в год, так как воздушные массы с Запада в нашу страну в связи с розой ветров в 7 - 10 раз превышают наши воздушные массы в Европу. Это в основном страны Восточной Европы и Украина, энергетика которых базируется на бурых углях.

Россия входит в конвенцию по SO2 и участвует во всех процессах, способствующих снижению выбросов окислов серы в атмосферу. В основном это строительство заводов по производству серной кислоты по схеме: диоксид серы - триоксид серы - серная кислота. Используя оксиды серы как вторичное сырье, человечество для производства такого необходимого ему во многих отраслях промышленности продукта, как серная кислота, перестанет извлекать из недр ограниченные запасы серы.

Подсчитано, что в 80-е годы человечеству было необходимо получать около 25 млн. т. серной кислоты в год (например, для получения синтетических моющих средств и других продуктов), а выброс оксидов серы в то же время составил 15,6 млн. т. в год, больше чем необходимо для производства указанного выше количества серной кислоты.

Даже при среднем содержании оксидов серы в воздухе порядка 100 мкг. на кубометр, что нередко имеет место в городах, растения приобретают желтоватый оттенок. Отмечено, что заболевания дыхательных путей, например, бронхиты, учащаются при повышении уровня оксидов серы в воздухе.

Разработано большое число методов для улавливания двуокиси серы из отходящих дымовых газов. Весьма привлекательными оказались скрубберные установки, дающие отходы в виде продуктов, имеющих спрос на рынке: один из таких скрубберов производит серу высокой чистоты, другой - разбавленную серную кислоту. Последнюю невыгодно перевозить на большие расстояния, но высокочистая сера, которая находит применение при производстве лекарственных препаратов, промышленных реагентов, удобрений в развитых странах привлекает и потребителей из-за рубежа.

В России пока удалось решить эту проблему на большей части европейской территории.



2.2 Оксиды азота (NxOy)

В природе оксиды азота образуются при лесных пожарах. Высокие концентрации оксидов азота в городах и окрестностях промышленных предприятий связаны с деятельностью человека. В значительном количестве оксиды азота выделяют ТЭС и двигатели внутреннего сгорания. Выделяются оксиды азота и при травлении металлов азотной кислотой. Производство взрывчатых веществ и азотной кислоты - еще два источника выбросов оксидов азота в атмосферу.

Загрязняют атмосферу:

- N2O - оксид азота I (веселящий газ), обладает наркотическими свойствами, используется при хирургических операциях;

- NO - оксид азота II, действует на нервную систему человека, вызывает паралич и судороги, связывает гемоглобин крови и вызывает кислородное голодание;

- NO2, N2O4 - оксиды азота V, при взаимодействии с водой образуют азотную кислоту. Вызывают поражение дыхательных путей и отек легких.

Уровни фотохимического загрязнения воздуха тесно связаны с режимом движения автотранспорта. В период высокой интенсивности движения утром и вечером отмечается пик выбросов в атмосферу оксидов азота и углеводородов. Именно эти соединения, вступая в реакции друг с другом, обусловливают фотохимическое загрязнение воздуха.

Наблюдается большое количество заболеваний верхних дыхательных путей у населения, подвергавшегося воздействию высоких уровней оксидов азота, по сравнению с группой людей, которые находились в условиях меньшей концентрации NхOy, a концентрации других загрязнителей были такими же.

Люди с хроническими заболеваниями дыхательных путей (эмфизема легких, астма), а также страдающие сердечно-сосудистыми заболеваниями, более чувствительны к прямым воздействиям оксидов азота.

2.3 Оксид углерода II (СО)

Концентрация оксида углерода II в городском воздухе больше, чем любого другого загрязнителя. Однако поскольку этот газ не имеет ни цвета, ни запаха, ни вкуса, наши органы чувств не в состоянии обнаружить его.

Самый крупный источник оксида углерода в городах - автотранспорт. В большинстве городов свыше 90% СО попадает в воздух вследствие неполного сгорания углерода в моторном топливе. Полное сгорание дает в качестве конечного продукта диоксид углерода.

Оксид углерода соединяется с молекулами гемоглобина прочнее, чем кислород. Чем больше оксида углерода содержится в воздухе, тем больше гемоглобина связывается с ним и тем меньше кислорода достигает клеток. По этой причине оксид углерода при повышенных концентрациях представляет собой смертельно опасный яд.

Типичный автомобильный двигатель середины 60-х годов выбрасывал с выхлопными газами в среднем 73 г оксида углерода на каждые 1,5 км пробега. К 1981 г. выброс оксида углерода новыми автомобилями достиг уровня всего 3,4 г на 1,5 км (данные США).

Для достижения установленного стандарта выхлопные газы смешиваются с воздухом в присутствии катализатора. Дальнейшее окисление оставшегося оксида углерода происходит в каталитическом преобразователе (Pt/Pd - платина-палладий). Именно такая система в настоящее время повсеместно выбрана для уменьшения выбросов СО в атмосферу. В Москве, например, по решению мэрии не оформляют покупку автомобилей иностранных марок до 1985 г. выпуска, т. е. без установленных каталитических дожигателей на выхлопные газы. В США годовые выбросы оксида углерода постепенно уменьшались начиная с 1976 г., по мере того как новые модели автомобилей с каталитическими преобразователями выхлопных газов сменяли старые, менее эффективные модели; общий выброс СО автотранспортом США сократился с 64,3 млн т в 1976 г. до 47,7 млн т в 1983 г., т.е. на 25%. Одна из причин столь небольшого снижения связана с общей длиной пробега автомобилей, которая ежегодно возрастает из-за постоянного роста числа автомобилей на дорогах и улицах. Эффективность каталитических преобразователей со временем уменьшается и необходимо регулярно осуществлять повторные проверки выхлопных газов автомобилей на содержание СО. Борьба за качество воздуха во всех странах продолжается, поскольку пробег автомобилей непрерывно растет. Этот неограниченный рост можно было бы сократить за счет создания новых систем общественного транспорта, привлекательных для населения и способных широко развиваться, или перехода на электромобили.

2.4 Оксид углерода IV (СО2)

Влияние углекислого газа (СО2) связано с его способностью поглощать инфракрасное излучение (ИК) в диапазоне длин волн от 700 до 1400 нм. Земля, как известно, получает практически всю свою энергию от Солнца в лучах видимого участка спектра (от 400 до 700 нм), а отражает в виде длинноволнового ИК-излучения.

С 1850 г. содержание СО2 в атмосфере возросло с 0,027 до 0,033% в связи с техногенной деятельностью. Человечество сожгло в XX в. ископаемых видов топлива столько, сколько за весь период своего существования до XX в. Поглощая ИК-излучение, СО2 действует как парниковая пленка.

Подсчитано, что если к 2000 г. среднегодовая температура возрастет на 1°С, то в результате таяния ледников уровень Мирового океана поднимется на 1,5 м. К счастью, накопление углекислого газа в атмосфере идет в 2-3 раза медленнее, чем это подсчитано теоретически.

Механизмом вывода углекислого газа из атмосферы является поглощение его в результате фотосинтеза растений, а также связывание его в океанских водах.

2.5 Пыль

Причины основных выбросов пыли в атмосферу - это пыльные бури, эрозия почв, вулканы, морские брызги. Около 15-20% общего количества пыли и аэрозолей в атмосфере - дело рук человека: производство стройматериалов, дробление пород в горнодобывающей промышленности, производство цемента, строительство. Например, во Франции приблизительно 3% общего объема производимого цемента выбрасывается в атмосферу (около 100 т в год). Пыль, осевшая в индустриальных городах, содержит 20% оксидов железа (Fе2О3), 15% оксида кремния (SiO2) и 5% сажи (С). Промышленная пыль часто включает также оксиды различных металлов и неметаллов, многие из которых токсичны (оксиды марганца, свинца, молибдена, ванадия, сурьмы, теллура).

Пыль и аэрозоли не только затрудняют дыхание, но и приводят к климатическим изменениям, поскольку отражают солнечное излучение и затрудняют отвод тепла от Земли. Например, так называемые смоги в очень населенных южных городах (Мехико - 22 млн жителей и др.) снижают прозрачность атмосферы в 2-5 раз.



3. ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

3.1 Нарушение озонового слоя

В 70-х годах появились сообщения о региональных снижениях содержания озона в стратосфере. Особенно заметной стала сезонно пульсирующая озоновая дыра над Антарктидой площадью более 10 млн км2, где содержание О2 за 80-е годы уменьшилось почти на 50%. Позднее «блуждающие озоновые дыры», правда, меньшие по размеру и не с таким значительным снижением, стали наблюдаться в зимнее время и в Северном полушарии, в зонах стойких антициклонов - над Гренландией, Северной Канадой и Якутией. Средняя скорость глобального уменьшения за период с 1980 по 1995 г. оценена в 0,5-0,7\% в год.

Поскольку ослабление озонового экрана чрезвычайно опасно для всей жизни на Земле и для здоровья людей, эти данные привлекли пристальное внимание ученых, а затем и всего общества. Был высказан ряд гипотез о причинах нарушения озонового слоя. Большинство специалистов склоняется к мнению о техногенном происхождении озоновых дыр. Наиболее обосновано представление, согласно которому главной причиной является попадание в верхние слои атмосферы техногенного хлора и фтора, а также других атомов и радикалов, способных чрезвычайно активно присоединять атомарный кислород.

Занос активных галогенов в верхние слои атмосферы опосредован летучими хлорфторуглеродами (ХФУ) типа фреонов, которые, будучи в обычных условиях инертными и нетоксичными, под действием коротковолновых ультрафиолетовых лучей в стратосфере распадаются. Вырвавшись «на свободу», каждый атом хлора способен разрушить или помешать образованию множества молекул озона. Хлорфторуглероды обладают рядом полезных свойств, обусловивших широкое их применение в холодильных установках, кондиционерах, аэрозольных баллончиках, огнетушителях и т.д. С 1950 г. объем мирового производства ХФУ ежегодно возрастал на 7 - 10 % и в 80-х годах составил около 1 млн т. В последующем были приняты международные соглашения, обязывающие стран-участниц сократить использование ХФУ. США еще в 1978 г. ввели запрет на использование ХФУ-аэрозолей. Но расширение других областей применения ХФУ снова привело к росту их мирового производства. Переход промышленности к новым озоносберегающим технологиям связан с большими финансовыми затратами. В последние десятилетия появились и другие, чисто технические пути заноса активных разрушителей озона в стратосферу: ядерные взрывы в атмосфере, выбросы сверхзвуковых самолетов, запуски ракет и космических кораблей многоразового использования. Не исключено, однако, что часть наблюдаемого ослабления озонового экрана Земли связана не с техногенными выбросами, а с вековыми колебаниями аэрохимических свойств атмосферы и независимыми изменениями климата.

3.2 Кислотные дожди

Кислотный дождь -- все виды метеорологических осадков -- дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, при которых наблюдается понижение pH дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами (обычно -- оксидами серы, оксидами азота).

Последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются в США, Германии, Чехии, Словакии, Нидерландах, Швейцарии, Австралии, республиках бывшей Югославии и ещё во многих странах земного шара. Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы -- озера, реки, заливы, пруды -- повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Выделяют три стадии воздействия кислотных дождей на водоемы. Первая стадия -- начальная. С увеличением кислотности воды (показатели рН меньше 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема пищи, уменьшается количество кислорода в воде, начинают бурно развиваться водоросли (буро-зеленые). Первая стадия эутрофикации (заболачивания) водоема. При кислотности рН 6 погибают пресноводные креветки. Вторая стадия -- кислотность повышается до рН 5.5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон -- крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Третья стадия -- кислотность достигает рН 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых. Первая и вторая стадии обратимы при прекращении воздействия кислотных дождей на водоем. По мере накопления органических веществ на дне водоемов из них начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв. Эти токсичные металлы представляют опасность для здоровья человека. Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу с высоким содержанием ртути, могут приобрести серьёзные заболевания. Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также уничтожает растительность на суше. Ученые считают, что хотя до сегодняшнего дня механизм до конца ещё не изучен: сложная смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые металлы в совокупности приводят к деградации лесов. Единственный способ изменить ситуацию к лучшему, по мнению многих специалистов,- это уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.



3.3 Смог

Смог (от англ. Smoky fog, буквально -- «Дымовой туман») -- аэрозоль, состоящий из дыма, тумана и пыли, один из видов загрязнения воздуха в крупных городах и промышленных центрах.

Смог является большой проблемой во многих мегаполисах мира. Он особенно опасен для детей, пожилых людей и людей с пороками сердца и лёгких, больных бронхитом, астмой, эмфиземой. Смог может стать причиной одышки, затруднения и остановки дыхания, бессонницы, головных болей, кашля. Также он вызывает воспаление слизистых оболочек глаз, носа и гортани, снижение иммунитета. Во время смога часто повышается количество госпитализаций, рецидивов и смертей от респираторных и сердечных заболеваний.

3.4 Парниковый эффект

Парниковый эффект и изменения климата. Техногенное загрязнение атмосферы в определенной степени связано с изменениями климата. Речь идет не только о вполне очевидной зависимости мезоклимата промышленных центров и их окрестностей от теплового, пылевого и химического загрязнения воздуха, но и о глобальном климате.

С конца XIX в. по настоящее время наблюдается тенденция повышения средней температуры атмосферы; за последние 50 лет она повысилась приблизительно на 0,7°С. Это отнюдь не мало, если учесть, что при этом валовое увеличение внутренней энергии атмосферы очень велико - порядка 3000 ЭДж. Оно не связано с увеличением солнечной постоянной и зависит только от свойств самой атмосферы. Главным фактором является уменьшение спектральной прозрачности атмосферы для длинноволнового обратного излучения от поверхности земли, т.е. усиление парникового эффекта. Парниковый эффект создается увеличением концентрации ряда газов - СО2, СО, СН4, NOx, ХФУ и др., названных парниковыми газами. По данным, обобщенным в последнее время Международной группой экспертов по проблеме изменения климата (МГЭИК), существует довольно высокая положительная корреляция между концентрацией парниковых газов и отклонениями глобальной температуры атмосферы. В настоящее время значительная часть эмиссии парниковых газов имеет техногенное происхождение.

Тенденции глобального потепления придается очень большое значение. Вопрос о том, произойдет оно или нет, уже не стоит. По оценкам экспертов Всемирной метеорологической службы, при существующем уровне выбросов парниковых газов средняя глобальная температура в следующем столетии будет повышаться со скоростью 0,25°С за 10 лет. Ее рост к концу XXI в., по разным сценариям, (в зависимости от принятия тех или иных мер) может составить от 1,5 до 4°С. В северных и средних широтах потепление скажется сильнее, чем на экваторе. Казалось бы, такое повышение температуры не должно вызывать особого беспокойства. Более того, возможное потепление в странах с холодным климатом, как, например, Россия, представляется чуть ли не желанным. На самом деле последствия изменения климата могут иметь катастрофический характер. Глобальное потепление вызовет существенное перераспределение осадков на планете. Уровень Мирового океана за счет таяния льдов может повыситься к 2050 г. на 30 - 40 см, а к концу столетия - от 60 до 100 см. Это создаст угрозу затопления значительных прибрежных территорий.

Для территории России общая тенденция изменения климата характеризуется слабым потеплением, среднегодовая температура воздуха с 1891 по 1994 гг. повысилась на 0,56°С. За период инструментальных наблюдений самыми теплыми были последние 15 лет, а максимально теплым оказался 1999 г. В последние три десятилетия заметна также тенденция к уменьшению осадков. Одним из тревожных для России последствий изменения климата может стать деструкция мерзлых грунтов. Повышение температуры в зоне вечной мерзлоты на 2-3° приведет к изменению несущих свойств грунтов, что поставит под угрозу различные сооружения и коммуникации. Кроме того, содержащиеся в вечной мерзлоте запасы СО2 и метана из оттаявших грунтов начнут поступать в атмосферу, усугубляя парниковый эффект.



4. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ

Практически каждое промышленное предприятие в ходе своей деятельности производит различные отходы, которые загрязняют не только атмосферу, но и почву, воду. В целях уменьшения негативного воздействия были разработаны нижеперечисленные методы очистки.

4.1 Механические методы очистки

Механические методы основаны на использовании в аппаратах силы тяжести или сил инерции.

Сухие механические сепараторы используют в своей работе действие силы тяжести. При небольшой скорости движения газового потока твердые частицы под действием силы тяжести будут оседать на дно аппаратов.

Широко применяются механические сепараторы, отличающиеся простотой конструкции и легкостью обслуживания. Удаление твердых и жидких частиц из газового потока происходит по принципу разности плотности частиц примесей и газа. Простейшим сепаратором является осадительная емкость, где для удаления твердых частиц из газового потока используются силы гравитации. Пылеосадительные камеры применяют для улавливания крупных частиц размером не менее 50 мкм. Степень очистки не превышает 40 - 50 %.

Инерционные пылеуловители. Если в пылеосадительных камерах устанавливают перегородки, то на взвешенные частицы при изменении направления движения газов наряду с силой тяжести действуют и силы инерции. Пыль, стремясь сохранить направление движения после изменения траектории движения потока газов, осаждается в бункере. При таком методе очистки частицы пыли крупнее 25-30 мкм улавливаются на 65-85%.

Циклонные сепараторы являются наиболее часто применяемыми аппаратами и характеризуются разнообразием конструкций, запыленный газ вводится со значительной скоростью в цилиндрическую часть циклона через патрубок по касательной или по спирали к внутренней поверхности корпуса. В аппарате газ совершает вращательно-поступательное движение и движется по спирали вниз вдоль корпуса аппарата. Под действием центробежной силы, возникающей при вращательном движении газа, частицы пыли отбрасываются к периферии и образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с частью газа движется вниз и попадает в бункер. Отделение частиц пыли происходит в бункере под действием сил инерции при перемене направления движения газового потока на 180°. Освободившись от пыли, газ образует вторичный поток и выходит из циклона через выходную трубу. Мокрые механические скрубберы предусматривают промывку газов водой. Они были разработаны на основе сухих скрубберов для повышения эффективности аппарата при работе с тонкодисперсной пылью. Мокрые пылеуловители имеют ряд преимуществ: небольшая стоимость, высокая эффективность улавливания пыли, возможность применения для очистки газов от частиц размером до 0,1 мкм и работ при высокой температуре и со взрывоопасными газами. Однако они имеют и ряд недостатков: улавливаемый продукт выделяется в виде шлама, следовательно, необходимо обрабатывать дополнительно сточные воды; в случае очистки агрессивных газов аппаратуру и коммуникации необходимо защищать антикоррозионными материалами.

4.2 Метод фильтрации

Метод фильтрации основан на прохождении запыленных газов через различные фильтрующие материалы. В процессе фильтрации газа частицы пыли приближаются к поверхности зерен материала, сталкиваются с ними и осаждаются на них в результате действия сил диффузии и инерции. Твердые примеси, содержащиеся в газе, задерживаются на фильтрах, а газ проходит сквозь них и таким образом очищается. Со временем пыль, собранная в порах фильтра, накапливается. Образуется пылевой слой, который сам становится частью фильтрующей среды. Возрастает гидравлическое сопротивление, снижается скорость фильтрации и возникает необходимость в регенерации фильтра. Таким образом процесс фильтрации состоит из двух стадий: стадии очистки газов и стадии регенерации или очистки фильтра. В некоторых случаях отработанный фильтрующий материал не регенерируют, а заменяют на новый.

Преимущество метода фильтрации заключается в высокой эффективности очистки газов и сравнительно низкой стоимости оборудования. Недостаток метода состоит в высоком сопротивлении и быстром забивании фильтрующего материала пылью.

Текстильные материалы для фильтров могут быть ткаными, вязаными, слоистыми или прессованными; очень гладкими (из длинных, прямых синтетических волокон или стекловолокон); гладкими (хлопок, шерсть или синтетические волокна); мало и сильно ворсистыми.

В настоящее время применяют различные типы материалов. Современные шерстяные или хлопковые волокна заменяют более термостойкими синтетическими (полиэфирными и др.) материалами или гибким стекловолокном.

При выборе материала фильтра учитывают его износо-, термо- и ударостойкость, а также адсорбирующую способность. Важными характеристиками является собирающая способность и падение рабочего сопротивления при работе. Ворсистые материалы по сравнению с гладкими материалами имеют большую поверхность сбора пыли, но гладкие материалы легче очистить от пыли.

4.3 Электростатические методы очистки

Очистка газов на электрофильтрах является универсальным и высокоэффективным средством очищения газов от твердых и жидких примесей. Электрофильтры применяются в различных отраслях промышленности для очистки технологических газов от любых аэрозолей, включая туманы кислот и другие агрессивные жидкости.

Преимуществом этого вида очистки являются:

- возможность улавливать твердые и жидкие частицы размером от 0,01 мкм (вирусы, табачный дым) до десятков микрометров;

- возможность работы оборудования при высокой температуре газов - до -40 °С;

- высокая эффективность процесса очистки - от 98,0 до 99,9 %;

- широкий диапазон производительности - от сотен до миллионов м3/ч;

- низкое гидравлическое сопротивление - 0,2 кПа.

Основные недостатки метода состоят в потребности больших пространств и высоких капитальных затратах на установку электрофильтров и их эксплуатацию. Вследствие этого они применяются там, где высоки требования к пылеудалению, требуется высокая пропускная способность, и основные производства в качестве техногенных выбросов образуют тонкодисперсную пыль.

По объему очищаемого газа электрофильтры подразделяют на фильтры высокой производительности (более 10 000 м3/ч) и малогабаритные электрофильтры (1-2 м3/ч).

4.4 Метод абсорбции

Абсорбция - это один из видов сорбционных процессов, который заключается в выделении одного из компонентов газообразных веществ из общего потока смеси путем поглощения его жидкостью.



4.5 Метод адсорбции

Адсорбция - это поглощение газового компонента поверхностью твердого тела. Если между молекулами адсорбированного вещества и адсорбента не происходит никаких химических реакций и не образуется химических связей, то такой процесс называют физической адсорбцией. Химическая адсорбция, или хемосорбция, представляет такой процесс, при котором между адсорбированным веществом и поверхностью адсорбента происходит химическая реакция. При этом выделяется теплота, значительно превосходящая теплоту физической адсорбции.

4.6 Метод конденсации

Конденсация - переход вещества из газообразного состояния в твердое или жидкое - применяется для удаления некоторых выбросов, образующихся в технологических процессах.

Процесс осуществляется либо в поверхностных конденсаторах, таких как спиральные или трубчатые теплообменники, с использованием жидкой охлаждающей среды, либо в инжекторных конденсаторах, где охлаждающая жидкость впрыскивается в корпус конденсатора и смешивается с очищаемым газом, отбирая теплоту от его паров. Поверхностные конденсаторы применяют для отделения веществ, смешивающихся с охлаждающейся жидкостью; инжекторные - веществ, которые не смешиваются между собой.

4.7 Реагентные методы очистки

Реагентные методы очистки газов включают процессы химического окисления и восстановления, термоокисление и каталитическое окисление.

Химическое окисление или восстановление применяется в тех случаях, когда загрязняющее вещество с помощью этих реакций можно перевести в безвредное соединение, или получить промежуточный продукт, более пригодный для дальнейшей переработки. В процессе окисления чаще всего используют атмосферный кислород.

Процессы окисления или восстановления при нормальных условиях могут протекать недостаточно быстро. По этой причине часто используют повышенные температуру и давление или катализаторы. Различают две разновидности процесса - термоокисление и каталитическое окисление.

Термоокисление применяют особенно часто в нефтехимических производствах. Выбросы этих предприятий содержат органические вещества, которые могут быть сожжены с образованием диоксида углерода, воды и других нетоксичных веществ. Сгорание должно быть полным и это зависит от температуры, при которой оно происходит.

Если теплотворной способности газовой смеси достаточно для образования стабильного пламени, то газы с самовоспламеняющимися веществами можно сжигать в факеле. Такой способ применим на нефтеперегонных и нефтеперерабатывающих предприятиях. Сжигание осуществляется на высоте около 100 м. Сжигание в замкнутом пространстве используется при реализации длительных непрерывных процессов с возможностью утилизации теплоты сгорания.

Каталитическое окисление применяют в тех случаях, когда концентрация горючих веществ в газе невелика или когда требуется предварительный нагрев до 800 °С. Катализаторы гарантируют весьма быстрое и полное протекание реакции горения даже при относительно низких температурах. Горение на поверхности катализатора протекает без образования пламени и не зависит от температуры зажигания.

Катализаторы представляют собой либо металлы в элементарном состоянии, либо оксиды или соли, нанесенные на инертные носители. Чаще всего применяют платину, другие металлы платиновой группы, а также железо, хром, кобальт, никель, ванадий, медь, молибден. Катализаторы чувствительны к присутствию в сжигаемых газах некоторых веществ, которые действуют как каталитические яды. Наиболее разрушительными ядами являются галогены, которые образуют летучие галогениды металлов, что приводит к образованию каталитически неактивных соединений.

Особенность процессов каталитической очистки газов состоит в том, что они протекают при малых концентрациях удаляемых примесей. Основным достоинством метода является высокая степень очистки. Каталитические реакторы могут быть с неподвижным, движущимся и псевдоожижженным слоем катализатора.

Каталитическое окисление используют для удаления диоксида серы из дымовых газов, а каталитическое восстановление - для обезвреживания газов от оксидов азота. Методы каталитической очистки широко применяют для удаления органических примесей.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе были рассмотрены основные негативные последствия загрязнения атмосферы, также наиболее опасные химические вещества. Были предложены методы уменьшения вредного влияния выбросов.

Все же гораздо важнее само осознание существующей проблемы. Чтобы не только каждое предприятие, но и каждый человек понимал насколько важно сохранить окружающую природу, ведь от этого будет зависеть и дальнейшая судьба жизни на Земле.

Американский эколог О. Бартон так охарактеризовал проблему, связанную с запыленностью атмосферы: «Одно из двух: либо люди сделают так, что в воздухе станет меньше дыма, либо дым сделает так, что на Земле станет меньше людей».



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

загрязнение атмосфера озоновый парниковый

1. Семенова И. В. Промышленная экология: Учеб. пособие. -- М.: Академия, 2009. - 528 с.

2. Акимова Т.А., Кузьмин A.П., Хаскин В.В. Экология. Природа - Человек - Техника: Учебник для вузов. -- М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 343 с.

3. Кривошеин Д.А. Экология и безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие для вузов/ Под ред. Л.А. Муравья. -- М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 447 с.

4. Степановских А.С. Экология: Учебник для вузов. -- М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 703 с.

Размещено на Allbest.ru

...