Контрольная работа по "Экологии"

Вопрос 1. Сорбционные методы очистки выбросов от оксида серы, достоинства и недостатки

Большинство выбросов от оксида серы (SO2) появляется в атмосфере в результате непродуманной хозяйственной деятельности, такой, как выбросы ТЭС, деятельности предприятий металлургии, сгорания топлива, а также использования большого количества азотных удобрений в результате сельскохозяйственной деятельности. Таким образом, при соединении окиси серы образуются различные кислоты, наносящие существенный вред окружающей среде, потому что растворяясь в воде (в том числе, дождевых осадках), оксид серы образует серную кислоту. Также существенный урон от выбросов оксида серы достигается в сухую солнечную погоду и безветренную погоду, когда максимум вредных веществ концентрируется в нижних слоях атмосферы. Выбросы от оксидов серы считаются одними из самых вредных выбросов, поскольку реагируют с водными парами в сфере и образуют частицы сульфата и Н2SO4.

Методами очистки выбросов от оксида серы можно назвать следующие: абсорбционный, адсорбционный методы, а также фильтрация, электрофильтрация, конденсация и дожигание, применение механических осадителей, применение мокрых инерционных пылеуловителей, химические методы очистки. Результат мероприятий, достигаемый с использованием указанных методов следующий: усовершенствование технологических процессов, герметизация агрегатов и материальных потоков, подавление процессов образования вредных веществ и т.д.

Сорбционные методы очистки основаны на процессах абсорбции, адсорбции и ионного обмена. Извлечение молекул оксида серы из выбросов, в том числе, осуществляется методом адсорбции. Ионный обмен – это процесс обмена между ионами, находящимися в выбросе, и ионами, присутствующими на поверхности ионита (твердая фаза).

Максимальное распространение при очистке выбросов от оксида серы получили абсорбционные методы. Абсорбция представляет собой процесс, при котором происходит разделение газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов (абсорбантов) жидким поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора. Процесс абсорбции протекает быстрее, чем больше поверхность раздела фаз, турбулентность потоков и коэффициенты диффузии [1]. Внешний вид сорбционных фильтров представлен на рисунке 1.

[pic 1]

Рисунок 1 – Внешний вид сорбционных фильтров [5]

Эффективность абсорбционных методов зависит от того, насколько абсорбенты имеют большую емкость, высокую селективность, невысокое давление насыщенных паров и небольшую вязкость. То есть, применение абсорбционных методов для достижения максимальной эффективности очистки предполагает соблюдение перечисленных требований. Для очистки выбросов диоксида серы (SO2) в качестве абсорбентов применяется: вода, водные растворы (Na2SO3) – 18-25%, NH4OH – 5-15%, Ca (OH)2, NaCO3, NaOH – 15-25%, KOH, (NH4)2SO3 – 20-25%, ZnSO3, K2CO3; суспензии СаО, MgO, CaCO3, ZnO, золы; ксилидин – вода в соотношении 1:1, диметиланилин C6H3(CH3)2NH2.

Абсорбционная очистка выбросов промышленных предприятий производится как для извлечения ценных компонентов из газового потока и возврата их в технологический  процесс для повторного использования, что несомненно является преимуществом данного метода, так и для удаления из газового потока вредных примесей с целью очистки. Обычно абсорбционную чистку рационально использовать в тех случаях, когда концентрация целевого компонента в газовом потоке достаточно высока и превышает 1% от общего объема.

Одним из способов абсорбции является хемосорбция, которое наиболее часто применяется при работе с очисткой отходящих газов от оксидов. Так, для очистки газов от диоксида серы хемосорбцией на практике часто применяются: вода, водные растворы, суспензии солей щелочных и редкоземельных металлов. Преимуществами применения воды в процессе хемосорбции становится ее относительная доступность и невысокая стоимость, однако в связи с сравнительно низкой растворимостью оксида серы, воды требуется значительное количество, также для достижения эффективности очистки необходимы поглотительные башни большого объема. Все перечисленное влечет за собой большие энергозатраты на перекачку воды в системе оборотного водоснабжения и большим расходом тепла на выделение сернистого ангидрида из раствора (таблица 1).