Направленная утилизация отходных газов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Азербайджанский Государственный Университет Нефти и Промышленности

НАПРАВЛЕННАЯ УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДНЫХ ГАЗОВ

Атаев Матлав Шихбалаоглы К.т.н. Доцент

Гамидова Сайад Тегранкызы Магистр

Аннотация

В статье рассматриваются методы совершенствование целенаправленной утилизации отходных газов. Сопряжение электрохимических и химических реакций было использовано с целью обезвреживании вредных компонентов. Дымовые газы, содержащие вредные неорганические компоненты превращаются в целевую продукты проходя из раствора йодида калия в анодной камере мембранного электролизера под действием постоянного тока. Таким образом, электрохимическое окисление ионов йода до атомарного йода, приводит к химическому окислению NOx и SO2.В результате в анодной камере образуется кислотная смесь (HNO3 +H2SO4).

Ключевые слова: мембран, отходные газы, электролизер, сопряжение.

The summary

Atayev Matlab Shikhbalaoglu Associate professor HamidovaSayad Tehran qizi Master Azerbaican State Oil and Industy University

DIRECTED DISPOSAL WASTE GAS

The article discusses methods for improving the targeted utilization of waste gases. The coupling of electrochemical and chemical reactions was used to neutralize harmful components. Flue gases containing harmful inorganic components are converted into the target products passing from a solution of potassium iodide in the anode chamber of a membrane electrolyzer under the influence of direct current. Thus, the electrochemical oxidation of iodine ions to atomic iodine leads to the chemical oxidation of NO x and SO 2. As a result, an acid mixture (HNO 3 +H 2 SO 4 ) is formed in the anode chamber.

Key words: membranes, waste gases, electrolyzer, coupling.

Основная часть

В современное время постоянное бурное развитие промышленных отраслей принесло с собой огромные проблемы. Таким образом, с упомянутых промышленных отраслей в атмосферу, воду и почву выбрасываются чрезвычайно вредные отходы, что ставит под серьезную угрозу экологическую ситуацию и окружающую среду. Усиливающееся глобальное потепление земной атмосферы может привести к экологической катастрофе. Вредные компоненты, такие ка^О x, SO 2, H2S и др. содержатся в отходящих газах, выбрасываемых в атмосферу.

Несмотря на то, что в области очистки отходящих газов от пыли и вредных смесей проводится ряд работ, эти работы не успевают за бурным развитием отрасли. Загрязнение земной атмосферы продолжает увеличиваться. Как видим, решение проблемы остается актуальной научно - технической задачей. утилизация отходный газ технология

С целью решения указанной проблемы нами была проведена исследовательская работа. Сопряжение электрохимических и химических реакций было использовано с целью создания безотходной технологии преобразования содержащихся в них вредных неорганических компонентов в целевой продукт для очистки дымовых газов [1,2]. Эти реакции проводили в специально сконструированном мембранном электролизере. Мембранный электролизер оснащен мембраной, так жеимееткамер анода и катода. В экспериментах использовалась ионитовая мембрана H + -формы МК-40, изготовленная на основе ионообменной смолы КУ -2 [3,4].

В ходе экспериментов концентрация раствора йодида калия, залитого в анодную камеру, составляла 0,025-0,05%, концентрация раствора натриевой щелочи, залитого в катодную камеру, - 0,002%, эксперименты проводились при температуре 20-20°С. 40 ^о С. Плотность тока в электродах поддерживалась в пределах 0,025 -0,03 А/см ², а приложенное напряжение - 8-10 В.

В результате экспериментов установлено, что при прохождении NO _x через анодную камеру с растворомЮон окисляется до HNO ₃ за счет электрохимической конверсии иона J ^-в аноде с сопряжениемхимической реакцией:

Наконец, промежуточный атом J * становитсяновым иодид-ионом (J^_).

Эксперименты проводились с отходящими газами нефтеперерабатывающего завода. В ходе экспериментов наблюдалось снижение показателя pH растворе анолита и постепенное увеличение силы тока. Это объясняется тем, что с образованием кислот показатель pH сопротивление раствора уменьшаются, в результате чего сила тока постепенно увеличивается. На основании экспериментальных данных выявлена зависимость показателя pHраствора анолита от плотности тока в электродах и построен график зависимости.

Как видно из рисунка, первоначально с увеличением плотности тока pH в растворе уменьшается, а проводимость раствора увеличивается. Когда концентрация кислоты достигает определенного предела, рост плотности тока прекращается и устанавливается стационарное состояние процесса.

Рис. 1 Зависимость показателя pH раствора в анодной камере от силы тока

Показатели pH растворов анолита и католита контролировались и записывались в ходе серии последовательных экспериментов и были получены следующие результаты.

рНв католите 4,5 7,0 7,0 7,5 7,0

На основании экспериментальных данных в ходе реализации процесса определяли концентрации в растворе анолита через определенный интервал времени, изменение концентрации кислоты, образующейся в растворе анолита, во времени было следующим:

время, т мин 15 30 45 60 75

концентрация, С і -10 ³ моль/л 1,56 2,08 3,12 4,16 5.2.

В основе предлагаемого способа лежит пропускание дымовых газов, содержащих вредные неорганические компоненты, из раствора йодида калия в анодной камере мембранного электролизера под действием постоянного тока. При этом электрохимическое окисление ионов йода до атомарного йода, происходящее непрерывно на поверхности анода, приводит к химическому окислению NO_x и SO₂. В результате в анодной камере образуется кислотная смесь (HNO₃ +H₂SO₄). Степень очистки дымовых газов по компонентам достигает 97-98%.

Результаты, полученные в результате проведенных экспериментов, показывают, что применение ионообменных мембран имеет ряд преимуществ. Таким образом, ионообменные мембраны селективно разделяют получаемые в процессе вещества, повышают движущую силу процесса, делают процесс экономически эффективным за счет предотвращения потерь энергии, повышают степень очистки отходящих газов.

Понятно, что после работы в течение определенного времени мембранный электролизере насыщает ионообменные мембраны, и в самом аппарате образуются осадки. Для восстановления работы мембранного электролизера необходимо провести регенерацию ионообменных мембран, очистить и заново правильно подготовить внутреннюю часть аппарата. Указанный вопрос необходимо учитывать при разработке технологии очистки отходящих газов от пыли и вредных компонентов методом сопряжения электрохимических и химических реакций в мембранном электролизере.

Литература

1. Нагиев Т.М. Химическое соединение.-Москва: Наука, 1989, с. 216.

2. «Ученые разработали новый метод очистки природного газа» (6 июня 2023 г.) https://science.gov.az/az/news/open/25376

3. Liliana, A. Alkali doped poly (2,5-benzimidazole) membrane for alkaline water electrolysis / A. Liliana et al. // Journal of Power Sources. 2016. V. 312. P. 128-136

4. Патент России RU2757206С1.А.Б.Ненашев, Кислых Н. В. Кислых, Ю. П. Келлер, Электролизер с укреплённой мембраной, 2021.10.12.

Размещено на Allbest.ru