Изпратете вашата добра работа в базата от знания е лесно. Използвайте формуляра по-долу
Студенти, специализанти, млади учени, които използват базата от знания в своето обучение и работа, ще Ви бъдат много благодарни.
публикувано на http://allbest.ru
МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА НА РУСИЯ
Федерална държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование
Уралски държавен горски инженерен университет
Катедра: физико-химична технология за опазване на биосферата
Резюме по темата:
"Теоретични основи на опазването на околната среда"
Изпълнено:
Бакирова Е. Н.
Курс: 3 Специалност: 241000
учител:
Мелник Т.А.
Екатеринбург 2014г
Въведение
Глава 1. Теоретични основи на опазването на водния басейн
1.1 Основните теоретични закони за пречистване на отпадъчни води от плаващи примеси
1.2 Основни изисквания към екстрагента
Глава 2. Защита на въздуха от прах
2.1 Концепцията и дефиницията на специфичната повърхност на праха и течливостта на праха
2.2 Пречистване на аерозоли под въздействието на инерционни и центробежни сили
2.3 Статика на процеса на усвояване
Библиография
Въведение
Развитието на цивилизацията и съвременният научно-технически прогрес са пряко свързани с управлението на природата, т.е. с глобалното използване на природните ресурси.
Неразделна част от управлението на природата е обработката и възпроизводството на природните ресурси, тяхната опазване и опазването на околната среда като цяло, което се осъществява на основата на инженерната екология - науката за взаимодействието на техническите и природните системи.
Теоретичните основи на опазването на околната среда е сложна научно-техническа дисциплина на инженерната екология, която изучава основите на създаването на ресурсоспестяващи технологии, екологично безопасно промишлено производство, внедряване на инженерни и екологични решения за управление на околната среда и опазване на околната среда.
Процесът на опазване на околната среда е процес, в резултат на който вредните за околната среда и човека замърсявания претърпяват определени трансформации в безвредни, придружени от движение на замърсяването в пространството, промяна в агрегатното им състояние, вътрешната структура и състав. и нивото на тяхното въздействие върху околната среда.
В съвременните условия опазването на околната среда се превърна в най-важния проблем, чието решаване е свързано с опазването на здравето на настоящите и бъдещите поколения хора и всички останали живи организми.
Грижата за опазването на природата се състои не само в разработването и спазването на законодателството за опазване на Земята, нейните недра, горите и водите, атмосферния въздух, флората и фауната, но и в познаването на причинно-следствените връзки между различни видове човешка дейност и промени в природната среда.
Промените в околната среда все още изпреварват темповете на развитие на методи за наблюдение и прогнозиране на нейното състояние.
Научните изследвания в областта на инженерната опазване на околната среда трябва да са насочени към намиране и разработване на ефективни методи и средства за намаляване на негативните последици от различни видове човешки производствени дейности (антропогенно въздействие) върху околната среда.
1. Теотеоретични основи на опазването на водните басейни
1.1 Основентеоретични модели на пречистване на отпадъчни води от плаващи примеси
Изолиране на плаващи примеси: процесът на утаяване се използва и за пречистване на промишлени отпадъчни води от масла, масла и мазнини. Пречистването на плаващи примеси е подобно на отлагането на твърди вещества. Разликата е, че плътността на плаващите частици е по-малка от плътността на водата.
Утаяване - разделяне на течна груба система (суспензия, емулсия) на съставните й фази под действието на гравитацията. По време на утаяването, частици (капчици) от дисперсната фаза се утаяват от течната дисперсионна среда или изплуват на повърхността.
Утаяването като технологична техника се използва за изолиране на диспергирано вещество или за пречистване на течност от механични примеси. Ефективността на утаяване нараства с увеличаване на разликата в плътностите на отделените фази и размера на частиците на дисперсната фаза. При утаяване в системата не трябва да има интензивно смесване, силни конвективни течения, както и очевидни признаци на образуване на структура, които предотвратяват утаяването.
Утаяването е често срещан метод за почистване на течности от груби механични примеси. Използва се при приготвяне на вода за технологични и битови нужди, пречистване на отпадни води, дехидратация и обезсоляване на суров нефт, както и в много процеси на химическата технология.
Това е важен етап от естественото самопречистване на естествените и изкуствените водоеми. Утаяването се използва и за изолиране на различни продукти от промишлено производство или естествен произход, диспергирани в течна среда.
Утаяване, бавно разделяне на течна дисперсна система (суспензия, емулсия, пяна) на съставните й фази: дисперсионна среда и дисперсна субстанция (дисперсна фаза), протичащи под действието на гравитацията.
По време на утаяването частиците от дисперсната фаза се утаяват или плуват, натрупвайки се съответно на дъното на съда или на повърхността на течността. (Ако утаяването се комбинира с декантиране, тогава се извършва елутриране.) Концентриран слой от отделни капчици близо до повърхността, който е възникнал по време на утаяването, се нарича крем. Частиците на суспензията или емулсионните капки, натрупани на дъното, образуват утайка.
Натрупването на утайка или сметана се определя от законите на утаяването (утаяването). Утаяването на силно диспергирани системи често е придружено от грубост на частиците в резултат на коагулация или флокулация.
Структурата на утайката зависи от физическите характеристики на дисперсната система и условията на утаяване. Той е плътен при утаяване на грубо диспергирани системи. Полидисперсните суспензии от фино разделени лиофилни продукти дават пухкави гелообразни утайки.
Натрупването на утайка (сметана) по време на утаяване се дължи на скоростта на утаяване (плуване) на частиците. В най-простия случай на свободно движение на сферични частици то се определя от закона на Стокс. В полидисперсните суспензии големите частици първо се утаяват, докато малките образуват бавно утаяваща се „утайка“.
Разликата в скоростта на утаяване на частици, които се различават по размер и плътност, е в основата на разделянето на натрошените материали (скали) на фракции (класове по размер) чрез хидравлично класифициране или отмиване. В концентрирани суспензии, не безплатни, а т.нар. солидарно или колективно слягане, при което бързо утаяващите се големи частици увличат малки, озарявайки горните слоеве на течността. При наличие на колоидно-дисперсна фракция в системата, утаяването обикновено е придружено от едност на частиците в резултат на коагулация или флокулация.
Структурата на утайката зависи от свойствата на дисперсната система и условията на утаяване. Грубо диспергирани суспензии, чиито частици не се различават твърде много по размер и състав, образуват плътна утайка, ясно отделена от течната фаза. Полидисперсните и многокомпонентни суспензии от фино разделени материали, особено с анизометрични (например ламелни, игловидни, нишковидни) частици, напротив, дават рохки гелообразни утайки. В този случай може да няма остра граница между избистрената течност и утайката, а постепенен преход от по-малко концентрирани слоеве към по-концентрирани.
В кристални седименти са възможни процеси на прекристализация. При утаяване на агрегатно нестабилни емулсии капки, натрупани на повърхността под формата на крем или на дъното се сливат (сливат), образувайки непрекъснат течен слой. При промишлени условия утаяването се извършва в утаителни басейни (резервоари, вани) и специални утаителни резервоари (сгъстители) с различни конструкции.
Утаяването се използва широко при пречистване на вода в системи на хидравлични конструкции, водоснабдяване, канализация; по време на дехидратация и обезсоляване на суров нефт; в много процеси на химическото инженерство.
Утаяването се използва и при почистване на ями от сондажни течности; пречистване на течни нефтопродукти (масла, горива) в различни машини и технологични инсталации. При естествени условия утаяването играе важна роля за самопречистването на естествените и изкуствените резервоари, както и в геоложките процеси на образуване на седиментни скали.
Утаяване - отделяне под формата на твърда утайка от газ (пара), разтвор или стопилка на един или повече компоненти. За целта се създават условия, когато системата преминава от първоначалното стабилно състояние в нестабилно и в нея се образува твърда фаза. Отлагането от пара (десублимация) се постига чрез понижаване на температурата (например при охлаждане на йодните пари се образуват йодни кристали) или химични трансформации на парите, които се причиняват от нагряване, излагане на радиация и др. Така че, когато парите на бял фосфор се прегряват, се образува утайка от червен фосфор; Когато парите на летливи метални дикетонати се нагряват в присъствието на O2, се отлагат филми от твърди метални оксиди.
Утаяването на твърда фаза от разтвори може да се постигне по различни начини: чрез понижаване на температурата на наситен разтвор, отстраняване на разтворителя чрез изпаряване (често във вакуум), промяна на киселинността на средата, състава на разтворителя, за например чрез добавяне на по-малко полярен разтворител (вода) (ацетон или етанол). Последният процес често се нарича осоляване.
Широко използвани за утаяване са различни химически утаители, които взаимодействат с изолираните елементи, за да образуват слабо разтворими съединения, които се утаяват. Например, когато разтвор на BaCl2 се добави към разтвор, съдържащ сяра под формата на SO2-4, се образува утайка от BaSO4. За да се отделят утайките от стопилките, последните обикновено се охлаждат.
Работата по нуклеация на кристали в хомогенна система е доста голяма и образуването на твърда фаза се улеснява върху завършената повърхност на твърдите частици.
Следователно, за да се ускори отлагането, семената често се въвежда в пренаситена пара и разтвор или в преохладена стопилка - силно диспергирани твърди частици от отложеното или друго вещество. Особено ефективно е използването на семена във вискозни разтвори. Образуването на утайка може да бъде придружено от съвместно утаяване - частично улавяне на c.-l. компонент на разтвора.
След утаяване от водни разтвори, получената фина утайка често се оставя да "узрее" преди отделяне, т.е. издържат на утайката в същия (майчин) разтвор, понякога при нагряване. В този случай, в резултат на така нареченото узряване на Оствалд, поради разликата в разтворимостта на малки и големи частици, агрегация и други процеси, частиците на утайката се вгрубяват, съвместно утаените примеси се отстраняват и се подобрява филтрируемостта. Свойствата на получените утайки могат да се променят в широк диапазон поради въвеждането на различни добавки (повърхностно активни вещества и др.) в разтвора, промени в температурата или скоростта на разбъркване и други фактори. По този начин, чрез промяна на условията за утаяване на BaSO4 от водни разтвори, е възможно да се увеличи специфичната повърхност на утайката от ~0,1 до ~10 m2/g и повече, да се промени морфологията на частиците на утайката и да се модифицира повърхностни свойства на последния. Получената утайка, като правило, се утаява на дъното на съда под действието на гравитацията. Ако утайката е фино диспергирана, се използва центрофугиране, за да се улесни отделянето й от матерния разтвор.
Различни видове утаяване се използват широко в химията при откриване на химични елементи по тяхната характерна утайка и при количественото определяне на веществата, за отстраняване на компоненти, които пречат на определянето и за изолиране на примеси чрез съвместно утаяване, при пречистване на соли чрез прекристализация, за получаване на филми, а също и в хим. индустрия за разделяне на фази.
В последния случай седиментацията се разбира като механично отделяне на суспендирани частици от течност в суспензия под действието на гравитацията. Тези процеси се наричат още седиментация. утаяване, утаяване, сгъстяване (ако утаяването се извършва с цел получаване на плътна утайка) или избистряне (ако се получават чисти течности). При сгъстяване и избистряне често се използва допълнително филтриране.
Необходимо условие за утаяване е наличието на разлика в плътностите на дисперсната фаза и дисперсионната среда, т.е. нестабилност на утаяване (за груби системи). За силно дисперсните системи е разработен критерий за утаяване, който се определя главно от ентропията, както и от температурата и други фактори. Установено е, че ентропията е по-висока, когато седиментацията настъпва в поток, а не в неподвижна течност. Ако критерият за утаяване е по-малък от критичната стойност, утаяване не настъпва и се установява седиментационно равновесие, при което дисперсните частици се разпределят по височината на слоя по определен закон. При утаяване на концентрирани суспензии големи частици падат заедно с по-малки, което води до вгрубяване на частиците на утайката (ортокинетична коагулация).
Скоростта на отлагане зависи от физическото свойства на дисперсната и дисперсната фаза, концентрация на дисперсната фаза, температура. Скоростта на отлагане на отделна сферична частица се описва с уравнението на Стокс:
където d е диаметърът на частиците, ?g е разликата в плътността между твърдата (c s) и течната (c f) фаза, µ е динамичният вискозитет на течната фаза, g е гравитационното ускорение. Уравнението на Стокс е приложимо само за строго ламинарен режим на движение на частиците, когато числото на Рейнолдс Re<1,6, и не учитывает ортокинетическую коагуляцию, поверхностные явления, влияние изменения концентрации твердой фазы, роль стенок сосуда и др. факторы.
Утаяването на монодисперсните системи се характеризира с хидравличния размер на частиците, числено равен на експериментално установената скорост на тяхното утаяване. При полидисперсните системи се използва средноквадратичният радиус на частиците или техният среден хидравличен размер, които също се определят емпирично.
При утаяване под действието на гравитацията в камерата се разграничават три зони с различни скорости на утаяване: в зоната на свободно падане на частици тя е постоянна, след това намалява в преходната зона и накрая, в зоната на уплътняване, тя рязко пада до нула.
В случай на полидисперсни суспензии при ниски концентрации се образуват утайки под формата на слоеве, в долния слой най-големите и след това по-фини частици. Това явление се използва в процесите на елутриране, т.е. класификация (разделяне) на твърди диспергирани частици според тяхната плътност или размер, за което утайката се смесва няколко пъти с дисперсионна среда и се утаява за различни периоди от време.
Видът на образуваната утайка се определя от физическите характеристики на дисперсната система и условията на утаяване. В случай на грубо диспергирани системи, утайката е плътна. По време на утаяването на полидисперсни суспензии от фино разделени лиофилни вещества се образуват рохкави гелообразни утайки. "Консолидирането" на утайките в някои случаи е свързано с прекратяване на Брауновото движение на частиците от дисперсната фаза, което е придружено от образуване на пространствена структура на утайката с участието на дисперсионната среда и промяна в ентропията . В този случай формата на частиците играе важна роля. Понякога, за да се ускори утаяването, към суспензията се добавят флокуланти - специални вещества (обикновено високо молекулно тегло), които причиняват образуването на флокулантни флокули.
1.2 Основни изисквания към екстрагента
Екстракционни методи за почистване. За изолиране на органични вещества, разтворени в тях от промишлени отпадъчни води, например феноли и мастни киселини, може да се използва способността на тези вещества да се разтварят в друга течност, която е неразтворима в третираната вода. Ако такава течност се добави към отпадъчните води, които трябва да бъдат пречистени и смесени, тогава тези вещества ще се разтворят в добавената течност и концентрацията им в отпадъчните води ще намалее. Този физико-химичен процес се основава на факта, че когато две взаимно неразтворими течности се смесят добре, всяко вещество в разтвора се разпределя между тях в съответствие с неговата разтворимост съгласно закона за разпределение. Ако след това добавената течност се отдели от отпадъчните води, то последните се пречистват частично от разтворените вещества.
Този метод за отстраняване на разтворени вещества от отпадъчните води се нарича течна екстракция; отстранените в този случай разтворени вещества са екстракционни вещества, а добавената течност, която не се смесва с отпадъчните води, е екстрагент. Като екстрагенти се използват бутилацетат, изобутилацетат, диизопропилов етер, бензен и др.
Към екстрагента се налагат редица допълнителни изисквания:
· Не трябва да образува емулсии с вода, тъй като това води до намаляване на производителността на инсталацията и до увеличаване на загубите на разтворител;
трябва лесно да се регенерира;
да не е токсичен;
· разтваря извлеченото вещество много по-добре от водата, т.е. имат висок коефициент на разпределение;
· имат висока селективност на разтваряне, т.е. колкото по-малко екстрагентът ще разтвори компонентите, които трябва да останат в отпадъчните води, толкова по-пълно ще бъдат извлечени веществата, които трябва да бъдат отстранени;
· да има възможно най-висока разтваряща способност по отношение на извлечения компонент, тъй като колкото по-висока е тя, толкова по-малко екстрагент се изисква;
· имат ниска разтворимост в отпадъчни води и не образуват стабилни емулсии, тъй като отделянето на екстракт и рафинат е трудно;
· се различават значително по плътност от отпадните води, за да осигурят бързо и пълно фазово разделяне;
Екстрагентите според тяхната разтворима способност могат да бъдат разделени на две групи. Някои от тях могат да извличат основно само един вид примес или примеси само от един клас, докато други - повечето от примесите на тези отпадъчни води (в крайния случай - всички). Екстрактантите от първия тип се наричат селективни (селективни).
Екстракционните свойства на разтворителя могат да бъдат подобрени чрез използване на синергичния ефект, открит при екстракцията със смесени разтворители. Например, при извличане на фенол от отпадъчни води има подобрение в екстракцията с бутилацетат, смесен с бутилов алкохол.
Екстракционният метод на пречистване на промишлени отпадъчни води се основава на разтварянето на замърсителя в отпадъчните води с органични разтворители - екстрагенти, т.е. за разпределението на замърсителя в смес от две взаимно неразтворими течности, според разтворимостта му в тях. Съотношението на взаимно уравновесяващите се концентрации в два несмесващи се (или леко смесващи се) разтворители е постоянно при достигане на равновесие и се нарича коефициент на разпределение:
k p \u003d C E + C ST? const
където C e, C st - концентрацията на извличаното вещество, съответно, в екстрагента и отпадната вода при равновесно състояние на стационарно състояние, kg/m 3 .
Този израз е законът за равновесното разпределение и характеризира динамичното равновесие между концентрациите на екстракционното вещество в екстрагента и водата при дадена температура.
Коефициентът на разпределение k p зависи от температурата, при която се извършва екстракцията, както и от наличието на различни примеси в отпадъчните води и екстрагента.
След достигане на равновесие концентрацията на екстрахируемото вещество в екстрагента е значително по-висока, отколкото във вода от разклонения. Веществото, концентрирано в екстрагента, се отделя от разтворителя и може да бъде изхвърлено. След това екстрагентът се използва повторно в процеса на пречистване.
2. Пазете въздуха от прах
2.1 Концепцията и дефиницията на специфичната повърхност на праха и течливостта на праха
Специфичната повърхност е съотношението на повърхността на всички частици към заетата маса или обем.
Течливостта характеризира подвижността на праховите частици една спрямо друга и способността им да се движат под действието на външна сила. Течливостта зависи от размера на частиците, тяхното съдържание на влага и степента на уплътняване. Характеристиките на течливост се използват за определяне на ъгъла на наклон на стените на бункери, улеи и други устройства, свързани с натрупването и движението на прах и прахоподобни материали.
Течливостта на праха се определя от ъгъла на наклон на естествения склон, който получава прах в прясно излято състояние.
b= arctg(2H/D)
2.2 Пречистване на аерозоли под въздействието на инерционни и центробежни сили
Апаратите, при които отделянето на частици от газовия поток става в резултат на завихрянето на газа в спирала, се наричат циклони. Циклоните улавят частици до 5 микрона. Скорост на подаване на газ не по-малко от 15 m/s.
R c \u003d m *? 2 /R cf;
R cf =R2 +R1/2;
Параметърът, който определя ефективността на апарата, е коефициентът на разделяне, който показва колко пъти центробежната сила е по-голяма от F m .
F c \u003d R c / F m = m *? 2 / R cf *m*g= ? 2 / R cf *g
Инерционни прахоуловители: Работата на инерционния прахоуловител се основава на факта, че при промяна на посоката на движение на потока от прашен въздух (газ), праховите частици се отклоняват от линията на потока под действието на инерционните сили и се отделят от потока. Инерционните прахоуловители включват редица добре познати устройства: прахоуловител IP, прахоуловител VTI и др., както и най-простите инерционни прахоуловители (прахоуловител, прахоуловител в правата част на газопровода, екранен прахоуловител и др.).
Инерционните прахоуловители улавят едър прах - с размери 20 - 30 микрона и повече, ефективността им обикновено е в диапазона от 60 - 95%. Точната стойност зависи от много фактори: финост на праха и други негови свойства, дебит, конструкция на апарата и др. Поради тази причина обикновено инерционните апарати се използват на първия етап на пречистване, последван от обезпрашаване на газ (въздух) в повече усъвършенствани апарати. Предимството на всички инерционни прахоуловители е простотата на устройството и ниската цена на апарата. Това обяснява тяхното разпространение.
F инер \u003d m * g + g / 3
2.3 Статика на процеса на усвояване
Абсорбция на газове (лат. Absorptio, от absorbeo-абсорбция), обемно поглъщане на газове и пари от течност (абсорбент) с образуване на разтвор. Използването на абсорбция в технологията за разделяне и пречистване на газове, отделяне на пари от смеси пара-газ се основава на разликата в разтворимостта на газове и пари в течности.
При абсорбция, съдържанието на газ в разтвора зависи от свойствата на газа и течността, от общото налягане, температурата и парциалното налягане на разпределения компонент.
Статиката на абсорбцията, т.е. балансът между течната и газовата фаза, определя състоянието, което се установява при много дълъг контакт на фазите. Равновесието между фазите се определя от термодинамичните свойства на компонента и абсорбера и зависи от състава на една от фазите, температурата и налягането.
В случай на бинарна газова смес, състояща се от компонент А, който трябва да бъде разпределен, и газ-носител В, две фази и три компонента взаимодействат. Следователно, според правилото за фазите, броят на степените на свобода ще бъде равен на
S=K-F+2=3-2+2=3
Това означава, че за дадена система газ-течност променливите са температура, налягане и концентрации в двете фази.
Следователно при постоянна температура и общо налягане зависимостта между концентрациите в течната и газовата фаза ще бъде недвусмислена. Тази зависимост се изразява чрез закона на Хенри: парциалното налягане на газ върху разтвора е пропорционално на молната част на този газ в разтвора.
Числовите стойности на коефициента на Хенри за даден газ зависят от естеството на газа и абсорбера и от температурата, но не зависят от общото налягане. Важно условие, което определя избора на абсорбент, е благоприятното разпределение на газообразните компоненти между газовата и течната фаза в равновесие.
Повърхностното разпределение на компонентите зависи от физикохимичните свойства на фазите и компонентите, както и от температурата, налягането и началната концентрация на компонентите. Всички компоненти, присъстващи в газовата фаза, образуват газов разтвор, в който има само слабо взаимодействие между молекулите на компонента. Газовият разтвор се характеризира с хаотично движение на молекули и липса на определена структура.
Следователно, при обикновено налягане, газовият разтвор трябва да се разглежда като физическа смес, в която всеки компонент проявява своите индивидуални физични и химични свойства. Общото налягане, упражнявано от газова смес, е сумата от наляганията на компонентите на сместа, наречени парциални налягания.
Съдържанието на компоненти в газовата смес често се изразява чрез парциални налягания. Парциалното налягане е налягането, под което би бил даден компонент, ако в отсъствието на други компоненти той заема целия обем на сместа при нейната температура. Съгласно закона на Далтон, парциалното налягане на компонента е пропорционално на молната част на компонента в газовата смес:
където i е молната фракция на компонента в газовата смес; P е общото налягане на газовата смес. В двуфазна система газ-течност парциалното налягане на всеки компонент е функция от неговата разтворимост в течността.
Съгласно закона на Раул за идеална система, парциалното налягане на компонент (pi) в смес пара-газ над течност при равновесни условия, при ниска концентрация и нелетливост на други компоненти, разтворени в нея, е пропорционално на парно налягане на чиста течност:
p i =P 0 i *x i ,
където P 0 i е налягането на наситените пари на чистия компонент; x i - молна част на компонента в течността. За неидеалните системи има положителен (pi / P 0 i > xi) или отрицателен (pi / P 0 i< x i) отклонение от закона Рауля.
Тези отклонения се обясняват, от една страна, с енергийното взаимодействие между молекулите на разтворителя и разтвореното вещество (промяна в енталпията на системата - ?H), а от друга страна, с факта, че ентропията (? S) на смесване не е равно на ентропията на смесване за идеална система, тъй като по време на образуването на разтвора, молекулите на един компонент са придобили способността да се намират сред молекулите на друг компонент по по-голям брой начини, отколкото сред подобни единици (ентропията се е увеличила, наблюдава се отрицателно отклонение).
Законът на Раул се прилага за газови разтвори, чиято критична температура е по-висока от температурата на разтвора и които могат да кондензират при температурата на разтвора. При температури под критичните се прилага законът на Хенри, според който равновесното парциално налягане (или равновесната концентрация) на вещество, разтворено над течен абсорбер при определена температура и в диапазона на неговата ниска концентрация, за неидеални системи, е пропорционално на концентрация на компонента в течността xi:
където m е коефициентът на разпределение на i-тия компонент при фазово равновесие, в зависимост от свойствата на компонента, абсорбера и температурата (изотермичната константа на Хенри).
За повечето системи вода - газообразен компонент коефициент m може да се намери в справочната литература.
За повечето газове законът на Хенри е приложим, когато общото налягане в системата е не повече от 105Pa. Ако парциалното налягане е по-голямо от 105 Pa, стойността на m може да се използва само в тесен диапазон от парциални налягания.
Когато общото налягане в системата не надвишава 105 Pa, разтворимостта на газовете не зависи от общото налягане в системата и се определя от константата на Хенри и температурата. Ефектът на температурата върху разтворимостта на газовете се определя от израза:
пречистване абсорбция екстракция утаяване
където C е диференциалната топлина на разтваряне на един мол газ в безкрайно голямо количество разтвор, се определя като стойността на топлинния ефект (H i - H i 0) от прехода на i-тия компонент от газ към решение.
В допълнение към случаите, отбелязани в инженерната практика, има значителен брой системи, за които равновесното междуфазно разпределение на компонент се описва с помощта на специални емпирични зависимости. Това се отнася по-специално за системи, съдържащи два или повече компонента.
Основни условия на процеса на усвояване. Всеки от компонентите на системата създава налягане, чиято стойност се определя от концентрацията на компонента и неговата летливост.
Когато системата остане при постоянни условия за дълго време, се установява равновесно разпределение на компонентите между фазите. Процесът на абсорбция може да се осъществи при условие, че концентрацията (парциалното налягане на компонента) в газовата фаза, която е влязла в контакт с течността, е по-висока от равновесното налягане над абсорбционния разтвор.
Библиография
1. Vetoshkin A.G. Теоретични основи на опазването на околната среда: учебно ръководство. - Пенза: Издателство PGASA, 2002. 290 с.
2. Инженерна защита на повърхностните води от промишлени отпадни води: учеб. надбавка Д.А. Кривошеин, П.П. Кукин, В.Л. Лапин [и др.]. Москва: Висше училище, 2003. 344 с.
4. Основи на химическата технология: учебник за студенти от химико-технологични специални университети / И.П. Мухленов, A.E. Горщейн, Е.С. Тумаркин [Ред. I.P. Мухленов]. 4-то изд., преработено. и допълнителни М.: По-високо. училище, 1991. 463 с.
5. Дикар В.Л., Дейнека А.Г., Михайлов И.Д. Основи на екологията и управлението на природата. Харков: ООО Олант, 2002. 384 с.
6. V. M. Ramm / Абсорбция на газове, 2-ро изд., М.: Химия, 1976.656 с.
Хоствано на Allbest.ru
...Подобни документи
Характеристики на памучен прах. Пречистване на прашен въздух. Методи за почистване на газове от механични примеси. Екологични аспекти на пречистването на водата. Характеристики на отпадъчните води от памучна фабрика. Определяне на концентрациите на замърсители в смесен поток.
резюме, добавен на 24.07.2009
Приложение на физико-химични и механични методи за пречистване на промишлени отпадни води, получаване на неразтворени минерални и органични примеси. Отстраняване на фини неорганични примеси чрез коагулация, окисляване, сорбция и екстракция.
курсова работа, добавена на 03.10.2011г
Съставът на отпадъчните води и основните методи за тяхното пречистване. Заустване на отпадни води в резервоари. Основните методи за пречистване на отпадъчни води. Повишаване на ефективността на мерките за опазване на околната среда. Внедряване на малоотпадни и безотпадни технологични процеси.
резюме, добавен на 18.10.2006
Принципи на интензификация на технологичните процеси на опазване на околната среда. Хетерогенна катализа за неутрализиране на отпадъчни газове. Пречистване на газове чрез последващо изгаряне в пламък. Биологично пречистване на отпадъчни води. Опазване на околната среда от енергийни въздействия.
резюме, добавено на 03.12.2012
Характеристики на съвременното пречистване на отпадъчни води за отстраняване на замърсители, примеси и вредни вещества. Методи за пречистване на отпадъчни води: механични, химични, физикохимични и биологични. Анализ на флотационните и сорбционните процеси. Въведение в зеолитите.
резюме, добавен на 21.11.2011
Индустриални и биологични катализатори (ензими), тяхната роля в регулирането на технологичните и биохимичните процеси: Използване на адсорбционно-каталитични методи за неутрализиране на токсични емисии от промишленото производство, пречистване на отпадъчни води.
курсова работа, добавена на 23.02.2011
Видове и източници на замърсяване на въздуха, основни методи и начини за неговото пречистване. Класификация на газоочистващо и прахоулавящо оборудване, работа на циклони. Същността на абсорбцията и адсорбцията, системите за пречистване на въздуха от прах, мъгли и примеси.
курсова работа, добавена на 12/09/2011
Обща характеристика на проблемите по опазване на околната среда. Запознаване с етапите на разработване на технологична схема за пречистване и деминерализация на отпадъчните образуващи води на находище Диш. Разглеждане на методите за пречистване на отпадъчни води за петролни предприятия.
дисертация, добавена на 21.04.2016г
Отчитане и управление на екологичните рискове за населението от замърсяване на околната среда. Методи за пречистване и неутрализиране на отпадъчни газове на ОАО Новоросцемент. Апарати и устройства, използвани за почистване на аспирационния въздух и отработените газове от прах.
дисертация, добавена на 24.02.2010г
Основни понятия и класификация на методите за течна хроматография. Същността на високоефективната течна хроматография (HPLC), нейните предимства. Състав на хроматографски комплекси, видове детектори. Приложение на HPLC при анализ на обекти на околната среда.
ДЪРЖАВНО УЧЕБНО ЗАВЕДЕНИЕ НА ВИСШЕ ПРОФЕСИОНАЛНО ОБРАЗОВАНИЕ
МОСКОВСКИЯ ДЪРЖАВЕН ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ "СТАНКИН"
ТЕХНОЛОГИЧЕН ФАКУЛТЕТ
КАТЕДРА ПО ИНЖЕНЕРИНГ НА ОКОЛНА СРЕДА И БЕЗОПАСНОСТ НА ЖИВОТА
Доктор по физика и математика. науки, професор
М.Ю.ХУДОШИНА
ТЕОРЕТИЧНИ ОСНОВИ НА ОХРАНАТА НА ОКОЛНАТА СРЕДА
БЕЛЕЖКИ ОТ ЛЕКЦИЯТА
МОСКВА
Въведение.
Методи за опазване на околната среда. Екологизиране на промишленото производство
Методи и средства за опазване на околната среда.
Стратегията за опазване на околната среда се основава на обективни познания за законите на функциониране, взаимоотношения и динамика на развитие на съставните елементи на околната среда. Те могат да бъдат получени чрез научни изследвания в рамките на различни области на знанието – естествени науки, математика, икономика, социални, обществени. На базата на получените закономерности се разработват методи за опазване на околната среда. Те могат да бъдат разделени на няколко групи:
Пропагандни методи
Тези методи са посветени на насърчаването на опазването на природата и нейните отделни елементи. Целта на тяхното приложение е да формират екологичен възглед. Форми: устни, печатни, визуални, радио и телевизионни. За постигане на ефективност от прилагането на тези методи се използват научни разработки в областта на социологията, психологията, педагогиката и др.
Законодателни методи
Основните закони са конституцията, тя определя основните задачи и задължения на гражданина по отношение на околната среда, както и Закона за ... Правната защита на земята се осигурява от законодателството за земята (Основи ... Правна защита на недрата (законодателство за недрата, Кодекс за недрата) установява държавна собственост върху недрата, ...Организационни методи
Тези методи включват държавни и местни организационни мерки, насочени към целесъобразно, от гледна точка на опазването на околната среда, разполагане на територията на предприятия, производства и населени места, както и за решаване на отделни и сложни екологични проблеми и проблеми. Организационните методи осигуряват провеждането на масови, държавни или международни икономически и други дейности, насочени към създаване на ефективни условия на околната среда. Например прехвърлянето на дърводобив от европейската част в Сибир, замяната на дървесината със стоманобетон и спестяването на природни ресурси.
Тези методи се основават на системен анализ, теория на управлението, симулационно моделиране и др.
Технически методи
Те определят степента и видовете въздействие върху обекта на защита или околните му условия с цел стабилизиране на състоянието на обекта, включително:
- Прекратяване на въздействие върху защитени обекти (ред, консервация, забрана за използване).
Намаляване и намаляване на експозицията (регулация), обем на използване, вредни ефекти чрез пречистване на вредни емисии, регулиране на околната среда и др.
· Възпроизвеждане на биологични ресурси.
· Възстановяване на изчерпани или разрушени защитени обекти (природни паметници, популации на растения и животни, биоценози, ландшафти).
· Засилване на използването (използване при защита на бързо размножаващи се търговски популации), разреждане на популациите за намаляване на смъртността от инфекциозни заболявания.
· Промяна на формите на използване при опазване на горите и почвите.
Одомаменяване (кон на Пржевалски, гага, бизон).
· Ограда с огради и мрежи.
· Различни методи за защита на почвата от ерозия.
Разработването на методи се основава на фундаментални и научно-приложни разработки в областта на природните науки, включително химия, физика, биология и др.
Технико-икономически методи
- Развитие и подобряване на пречиствателните съоръжения.
- Внедряване на безотпадни и нискоотпадни индустрии и технологии.
- Икономически методи: задължителни плащания за замърсяване на околната среда; плащания за природни ресурси; глоби за нарушаване на екологичното законодателство; бюджетно финансиране на държавни екологични програми; системи от държавни екологични фондове; екологична застраховка; комплекс от мерки за икономическо стимулиране на опазването на околната среда .
Такива методи се разработват на базата на приложни дисциплини, като се вземат предвид технически, технологични и икономически аспекти.
Раздел 1. Физични основи на пречистване на промишлени газове.
Тема 1. Насоки за защита на въздушния басейн. Трудности при почистване на газове. Характеристики на замърсяването на въздуха
Указания за защита на въздушния басейн.
Санитарно-технически мерки.
Монтаж на оборудване за почистване на газ и прах,
Монтаж на ултрависоки тръби.
Критерият за качеството на околната среда е максимално допустимата концентрация (ПДК).
2. Технологично направление .
Създаване на нови методи за приготвяне на суровини, пречистване от примеси преди включването им в производството,
Създаване на нови технологии, базирани частично или изцяло
затворени цикли
Подмяна на суровини, замяна на сухи методи за обработка на прашни материали с мокри,
Автоматизация на производствените процеси.
методи на планиране.
Инсталиране на санитарно-защитни зони, които се регулират от GOST и строителните норми,
Оптималното местоположение на предприятията, като се вземе предвид розата на вятъра,
- премахване на токсични производствени съоръжения извън границите на града,
Рационално градско планиране,
Озеленяване.
Контролни и забранителни мерки.
Максимално допустима концентрация,
Максимално допустими емисии,
Автоматизация за контрол на емисиите,
Забрана на някои токсични продукти.
Трудности при почистване на газове
Проблемът с пречистването на промишлени газове се дължи преди всичко на следните причини:
· Газовете са разнообразни по своя състав.
· Газовете имат висока температура и голям обем прах.
· Концентрацията на вентилационните и технологичните емисии е променлива и ниска.
Използването на инсталации за пречистване на газ изисква тяхното непрекъснато усъвършенстване
Характеристики на замърсяването на въздуха
На първо място, те включват концентрацията и дисперсионния състав на праха. Обикновено 33-77% от обема на замърсяването са частици с размер до 1,5 ... Атмосферни инверсии Нормалната температурна стратификация се определя от условията, при които увеличаването на височината съответства на намаляване ...Тема 2. Изисквания към пречиствателните съоръжения. Структура на промишлените газове
Изисквания към пречиствателните станции за отпадъчни води. Процесът на почистване се характеризира с няколко параметъра. 1. Обща ефективност на почистване (n):Структурата на промишлените газове.
Промишлените газове и въздухът, съдържащи твърди или течни частици, са двуфазни системи, състоящи се от непрекъсната (непрекъсната) среда - газове и дисперсна фаза (твърди частици и течни капчици), такива системи се наричат аеродисперсни или аерозоли. Аерозолите се разделят на три класа : прах, дим, мъгла.
Прах.
Състои се от твърди частици, диспергирани в газообразна среда. Образува се в резултат на механично смилане на твърди вещества на прах. Те включват: аспирационен въздух от трошене, смилане, пробиване, транспортни устройства, пясъкоструйни машини, машини за механична обработка на продуктите, цехове за опаковане на прах. Това са полидисперсни и нестабилни системи с размери на частиците 5-50 µm.
Пуши.
Това са аеродисперсни системи, състоящи се от частици с ниско налягане на парите и ниска скорост на утаяване, които се образуват при сублимация и кондензация на парите в резултат на химични и фотохимични реакции. Размерът на частиците в тях е от 0,1 до 5 микрона и по-малко.
мъгли.
Състои се от течни капчици, диспергирани в газообразна среда, която може да съдържа разтворени вещества или суспендирани твърди вещества. Те се образуват в резултат на кондензация на пари и при впръскване на течност в газообразна среда.
Тема 3. Основни направления на хидродинамиката на газовия поток. Уравнение за непрекъснатост и уравнение на Навие-Стокс
Основи на хидродинамиката на газовия поток.
Разгледайте действието на главните сили върху елементарния обем газ (фиг. 1).
Ориз. 1. Действие на силите върху елементарен обем газ.
Теорията на движението на газовия поток се основава на две основни уравнения на хидродинамиката: уравнението за непрекъснатост (непрекъснатост) и уравнението на Навие-Стокс.
Уравнение за непрекъснатост
∂ρ/∂τ + ∂(ρ x V x)/∂x + ∂(ρ y V y)/∂y + ∂(ρ z V z)/∂z = 0 (1)
където ρ е плътността на средата (газове) [kg/m3]; V - скорост на газа (средна) [m/s]; V x , V y , V z са векторите на скоростта на компонентите по координатните оси X, Y, Z.
Това уравнение е Законът за запазване на енергията, според който промяната в масата на определен елементарен обем газ се компенсира от промяна в плътността (∂ρ/∂τ).
Ако ∂ρ/∂τ = 0 - равномерно движение.
Уравнение на Навие-Стокс.
– ∂px/∂x + μ(∂2Vx/∂x2 + ∂2Vx/∂y2 + ∂2Vx/∂z2) = ρ (∂Vx/∂τ +… – ∂py/ ∂y + μ(∂2Vy/∂2Vy/∂ x2 + ∂2Vy/∂y2 + ∂2Vy/∂z2) =…Гранични условия
. Фиг.2 Газов поток около цилиндъра.Първоначални условия
Началните условия се задават, за да характеризират състоянието на системата в началния момент.
Гранични условия
Граничните и началните условия съставляват граничните условия. Те подчертават пространство-времевата област и осигуряват единството на решението.
Тема 4. Критериално уравнение. Турбулентен поток на течност (газ). граничен слой
Уравнения (1) и (2) образуват система с две неизвестни - V r (скорост на газа) и P (налягане). Много е трудно да се реши тази система, затова се въвеждат опростявания. Едно такова опростяване е използването на теория на подобието. Това прави възможно замяната на системата (2) с едно критериално уравнение.
критериално уравнение.
f(Fr, Eu, Re r) = 0
Тези критерии Fr, Eu, Re r се основават на експерименти. Видът на функционалната връзка се установява емпирично.
Критерий на Фруд
Той характеризира съотношението на силата на инерцията към силата на гравитацията:
Fr \u003d Vg 2 / (gℓ)
където Vg 2 - силата на инерция; gℓ- сила на тежестта; ℓ - определящ линеен параметър, определя мащаба на движение на газа [m].
Критерият на Froude играе важна роля, когато движещата се система на потока е значително засегната от гравитационни сили. При решаване на много практически задачи критерият на Фруд се изражда, тъй като се взема предвид гравитацията.
критерий на Ойлер(втори):
Eu = Δp/(ρ g V g 2)
където Δp - спад на налягането [Pa]
Критерият на Ойлер характеризира съотношението на силата на натиск към силата на инерцията. То не е решаващо и се разглежда като второстепенно. Формата му се намира чрез решаване на уравнение (3).
Критерий на Рейнолдс
Той е основният и характеризира съотношението на инерционните сили към силата на триене, турбулентното и праволинейното движение.
Re r = V g ρ g ℓ / μ g
където μ е динамичният вискозитет на газа [Pa s]
Критерият на Рейнолдс е най-важната характеристика на движението на газовия поток:
- при ниски стойности на критерия Reynolds Re преобладават силите на триене и се наблюдава стабилен праволинеен (ламинарен) газов поток. Газът се движи по стените, които определят посоката на потока.
- с увеличаване на критерия на Рейнолдс ламинарният поток губи своята стабилност и при определена критична стойност на критерия преминава в турбулентния режим. В него турбулентните маси от газ се движат във всяка посока, включително посоката на стената и тялото в поток.
Турбулентен флуиден поток.
Автомоделен режим.
Турбулентни пулсации – определят се от скоростта и мащаба на движение. Скали за движение: 1. Най-бързите пулсации имат най-голям мащаб 2. При движение в тръба скалата на най-големите пулсации съвпада с диаметъра на тръбата. Големината на пулсацията се определя...Скорост на пулсиране
Vλ = (εnλ / ρg)1/3 2. Намаляване на скоростта и мащаба на пулсацията съответства на намаляване на броя ... Reλ = Vλλ / νg = Reg(λ/ℓ)1/3Автомоделен режим
ξ = A Reg-n, където A, n са константи. С увеличаване на инерционните сили, степента n намалява. Колкото по-интензивна е турбулентността, толкова по-малък е n.…граничен слой.
1. Според хипотезата на Prandtl-Taylor движението в граничния слой е ламинарно. Поради отсъствието на турбулентно движение, преносът на материя ... 2. В граничния слой турбулентните пулсации постепенно затихват, приближавайки се до ... В дифузния подслой z<δ0, у стенки молекулярная диффузия полностью преобладает над турбулентной.Тема 5. Свойства на частиците.
Основни свойства на суспендираните частици.
I. Плътност на частиците.
Плътността на частиците може да бъде истинска, обемна, привидна. Насипната плътност взема предвид въздушната междина между праховите частици. При спичане се увеличава с 1,2-1,5 пъти. Привидната плътност е съотношението на масата на частица към обема, който тя заема, включително пори, кухини и неравности. Намаляване на привидната плътност спрямо истинската се наблюдава при прах, склонен към коагулация или синтероване на първични частици (сажди, оксиди на цветни метали). За гладки монолитни или първични частици привидната плътност съвпада с истинската.
II. Дисперсия на частици.
Размерът на частиците се определя по няколко начина: 1. Ясен размер - най-малкият размер на отворите на ситото, през които повече ... 2. Диаметърът на сферичните частици или най-големият линеен размер на частиците с неправилна форма. Прилага се в…Видове разпределение
Различните цехове имат различен състав на отделяните газове, различен състав на замърсителите. Газът трябва да се изследва за съдържанието на прах, състоящ се от частици с различни размери. За характеризиране на дисперсния състав се използва процентното разпределение на частиците за единица обем по число f(r) и по маса g(r), съответно, преброяване и масово разпределение. Графично те се характеризират с две групи криви – диференциални и интегрални криви.
1. Криви на диференциално разпределение
А) изброимо разпределение
Фракциите от частици, чиито радиуси са в интервала (r, r+dr) и се подчиняват на функцията f(r), могат да бъдат представени като:
f(r)dr=1
Кривата на разпределение, която може да опише тази функция f(r) се нарича диференциална крива на разпределение на частиците според техния размер според броя на частиците (фиг. 4).
Ориз. 4. Диференциална крива на разпределението на аерозолните частици според техния брой.
Б) Масово разпределение.
По подобен начин можем да представим функцията за разпределение на масата на частиците g(r):g(r)dr=1
Това е по-удобно и популярно на практика. Формата на кривата на разпределение е показана на графиката (фиг. 5).
0 2 50 80 µm
Ориз. Фиг. 5. Диференциална крива на разпределение на аерозолните частици по размер спрямо тяхната маса.
Интегрални криви на разпределение.
D(%) 0 10 100 µm Фиг. 6. Интегрална крива на пасажитеВлияние на дисперсията върху свойствата на частиците
Дисперсията на частиците влияе върху образуването на свободната енергия на повърхността и степента на стабилност на аерозолите.
Свободна енергия на повърхността.
срядаПовърхностно напрежение.
Аерозолните частици, поради голямата си повърхност, се различават от изходния материал по някои свойства, които са важни за практиката на обезпрашаване.
Повърхностното напрежение за течности на границата с въздуха сега е точно известно за различни течности. Това е например за:
Вода -72,5 N см. 10 -5 .
За твърдите тела той е значителен и числено равен на максималната работа, изразходвана за образуването на прах.
Има много малко газове.
Ако молекулите на течността взаимодействат с молекулите на твърдото вещество по-силно, отколкото една с друга, течността се разпространява по повърхността на твърдото вещество, овлажнявайки го. В противен случай течността се събира в капка, която би имала кръгла форма, ако не действаше гравитацията.
Схема на омокряемост на правоъгълни частици.
Диаграмата (фиг. 11) показва:
а) потапяне на намокрена частица във вода:
б) потапяне във вода на неомокряща се частица:
Фиг.11. Схема за намокряне
Периметърът на омокряне на частиците е границата на взаимодействието на три среди: вода (1), въздух (2), твърдо тяло (3).
Тези три среди имат ограничителни повърхности:
Течно-въздушна повърхност с повърхностно напрежение δ 1.2
Въздушно-твърда повърхност с повърхностно напрежение δ 2.3
Повърхност "течност - твърдо вещество" с повърхностно напрежение δ 1.3
Силите δ 1.3 и δ 2.3 действат в равнината на твърдо тяло на единица дължина от периметъра на омокряне. Те са насочени тангенциално към интерфейса и перпендикулярно на периметъра на омокряне. Силата δ 1,2 е насочена под ъгъл Ө, наречен контактен ъгъл (ъгъл на намокряне). Ако пренебрегнем силата на гравитацията и силата на повдигане на водата, тогава когато се образува равновесен ъгъл Ө, и трите сили са балансирани.
Определя се условието на равновесие Формулата на Йънг :
δ 2,3 = δ 1,3 + δ 1,2 cos Ө
Ъгъл Ө варира от 0 до 180°, а Cos Ө варира от 1 до –1.
При Ө >90 0 частиците са слабо овлажнени. Не се наблюдава пълно ненамокряне (Ө = 180°).
Омокрените (Ө >0°) частици са кварц, талк (Ө =70°), стъкло, калцит (Ө =0°). Неомокрящите се частици (Ө = 105°) са парафин.
Намокрените (хидрофилни) частици се изтеглят във водата от силата на повърхностното напрежение, действаща на границата вода-въздух. Ако плътността на частица е по-малка от плътността на водата, към тази сила се добавя гравитацията и частиците потъват. Ако плътността на частицата е по-малка от плътността на водата, тогава вертикалната компонента на силите на повърхностното напрежение намалява с издигащата сила на водата.
Неомокрящите се (хидрофобни) частици се поддържат върху повърхността от сили на повърхностно напрежение, чийто вертикален компонент се добавя към повдигащата сила. Ако сумата от тези сили надвишава силата на гравитацията, тогава частицата остава на повърхността на водата.
Омокряемостта с вода влияе върху работата на мокрите прахоуловители, особено при работа с рециркулация - гладките частици се овлажняват по-добре от частиците с неравна повърхност, тъй като са по-покрити с абсорбирана газова обвивка, което затруднява овлажняването.
Според естеството на омокряне се разграничават три групи твърди вещества:
1. хидрофилните материали, които са добре овлажнени от вода, са калций,
повечето силикати, кварц, окисляеми минерали, алкални халиди
метали.
2. хидрофобни материали, слабо овлажнени от вода - графит, серни въглища.
3. абсолютно хидрофобни тела са парафин, тефлон, битум (Ө~180 o)
IV. Адхезионни свойства на частиците.
Fad = 2δd, където δ е повърхностното напрежение на границата на твърдото вещество и въздуха. Силата на сцепление е право пропорционална на първата степен на диаметъра, а силата, която разбива агрегата, например гравитацията или ...V. Абразивност
Абразивносте интензивността на износване на метала при същите скорости на газа и концентрации на прах.
Абразивните свойства на частиците зависят от:
1. твърдост на праховите частици
2. форма на праховите частици
3. размер на праховите частици
4. Плътност на праховите частици
Абразивните свойства на частиците се вземат предвид при избора:
1. скорост на прашните газове
2. дебелини на стените на апаратите и димните газове
3. облицовъчни материали
VI. Хигроскопичност и разтворимост на частиците.
Зависи от:
1. химичен състав на праха
2. Камера за прахови частици
3. форма на праховите частици
4. Степента на грапавост на повърхността на праховите частици
Тези свойства се използват за улавяне на прах в апарати от мокър тип.
VII. Електрически свойства на праха.
Електрическо замърсяване на частици.
Поведение в отпадъчните газове Ефективност на събиране в устройства за пречистване на газ (електрически филтър) ... Опасност от експлозияIX. Способността на праха да се самозапалва и да образува експлозивни смеси с въздуха.
Има три групи вещества, според причините за запалване: 1. Вещества, които се възпламеняват спонтанно при излагане на въздух. Причината за пожара е окисляване под въздействието на атмосферен кислород (топлина се отделя при ниски ...механизъм за самозапалване.
Поради силно развитата контактна повърхност на частиците с кислорода, горимият прах е способен на спонтанно запалване и образуване на експлозивни смеси с въздуха. Интензивността на експлозията на прах зависи от:
Топлинни и химични свойства на праха
Размер и форма на праховите частици
Концентрации на прахови частици
Състав на газовете
Размери и температури на източниците на запалване
Относително съдържание на инертен прах.
Когато температурата се повиши, възпламеняването може да настъпи спонтанно. Производителността, интензивността на изгаряне може да бъде различна.
Интензивност и продължителност на изгаряне.
Плътните маси прах изгарят по-бавно, тъй като достъпът на кислород до тях е труден. Разхлабени и малки маси прах се запалват в целия обем. Когато концентрацията на кислород във въздуха е по-малка от 16%, праховият облак не експлодира. Колкото повече кислород, толкова по-вероятно е експлозията и по-голяма е нейната сила (в предприятието при заваряване, при рязане на метал). Минимални експлозивни концентрации на прах във въздуха - 20-500 g / m 3, максимална - 700-800 g / m 3
Тема 6. Основни механизми на отлагане на частици
Работата на всяко устройство за събиране на прах се основава на използването на един или повече механизми за отлагане на частици, суспендирани в газове. 1. Гравитационното утаяване (утаяване) се получава в резултат на ... 2. Утаяване под действието на центробежна сила. Наблюдава се по време на криволинейното движение на аеродисперсен поток (поток ...Гравитационно утаяване (утаяване)
F= Sch, където е коефициентът на съпротивление на частицата; S h е площта на напречното сечение на частицата, перпендикулярна на движението; Vh - ...Центробежно утаяване на частици
F=mch, V= t m – маса на частиците; V е скоростта; r е радиусът на въртене; t- време на релаксация Времето за утаяване на суспендираните частици в центробежните прахоуловители е право пропорционално на квадрата на диаметъра на частиците.…Влияние на критерия на Рейнолдс върху инерционното утаяване.
2. С увеличаване на критерия на Рейнолдс при прехода към турбулентно движение се образува граничен слой върху повърхността на обтекаемото тяло. Тъй като... 3. При стойности на критерия, по-големи от критичната стойност (500), линиите на тока са по-силни... 4. При развита турбулентност, приближаваща се до самоподобния режим, критерият на Рейнолдс може да бъде пренебрегнат. В…годеж.
По този начин ефективността на отлагането на този механизъм е по-висока от 0 и когато няма инерционно отлагане, ефектът на захващане се характеризира с ... R = dh / dДифузионно отлагане.
където D е коефициентът на дифузия, характеризира ефективността на Брауновия ... Съотношението на силите на вътрешно триене към дифузионните сили се характеризира с критерия на Шмид:Отлагане под действието на елементарни заряди
Елементарното зареждане на частиците може да се извърши по три начина: 1. По време на генериране на аерозоли 2. Поради дифузията на свободни йониТермофореза
Това е отблъскването на частиците от нагрети тела. Причинява се от силите, действащи от страната на газовата фаза върху неравномерно нагрятите в нея... Ако размерът на частиците е повече от 1 микрон, съотношението на крайната скорост на процеса към... Забележка: отрицателен страничен ефект възниква, когато твърдите частици се утаят от горещи газове върху студени ...Дифузиофореза.
Това движение на частиците се причинява от градиента на концентрацията на компонентите на газовата смес. Проявява се в процесите на изпарение и кондензация. При изпаряване с...Утаяване на частици в турбулентен поток.
Скоростите на турбулентните флуктуации се увеличават, диаметрите на вихрите намаляват и дребномащабните флуктуации, перпендикулярни на стената, вече се появяват на...Използване на електромагнитно поле за утаяване на суспендирани частици.
Когато газовете се движат в магнитно поле, върху частица се въздейства сила, насочена под прав ъгъл и по посока на полето. В резултат на такова излагане... Общата ефективност на улавяне на частици под въздействието на различни механизми на отлагане.Тема 7. Коагулация на суспендирани частици
Сближаването на частиците може да се случи поради Брауново движение (термична коагулация), хидродинамично, електрическо, гравитационно и други... Скоростта на намаляване на изброимата концентрация на частицитеРаздел 3. Механизми за разпространение на замърсяване в околната среда
Тема 8. Масов трансфер
Разпространението на замърсяването в околната среда (фиг. 13) се дължи главно на природни процеси и зависи от физикохимичните свойства на веществата, физичните процеси, свързани с тяхното пренасяне, биологичните процеси, участващи в глобалните процеси на циркулация на веществата, цикличните процеси в отделни екосистеми. Тенденцията на веществата да се разпространяват е причина за неконтролираното регионално натрупване на вещества.
А - атмосфера
G - хидросфера
L - литосфера
F - животни
H - човек
P - растения
Ориз. 13. Схема на пренос на маса в биосферата.
В екосферата, в процеса на пренос, физикохимичните свойства на молекулите, налягането на парите и разтворимостта във вода играят преди всичко роля.
Механизми за трансфер на маса
Дифузията се характеризира с коефициента на дифузия [m2/s] и зависи от молекулярните свойства на разтвореното вещество (относителна дифузия) и... Конвекцията е принудителното движение на разтворените вещества от потока на водата... Дисперсията е преразпределение на разтворените вещества, причинено от нехомогенност на полето на скоростта на потока.Почва - вода
Разпространението на замърсяването в почвата се дължи главно на естествени процеси. Те зависят от физичните и химичните свойства на веществата, физичните ... Интерфейсът почва-вода играе важна роля в процеса на пренос. Основен…уравнение на Лангмюр
x/m е съотношението на масата на адсорбираното вещество към масата на адсорбента; и - константи, характеризиращи разглежданата система; е равновесната концентрация на вещество в разтвор.
Изотермично адсорбционно уравнение на Фройндлих
K е коефициентът на адсорбция; 1/n - характеристика на степента на адсорбция Второто уравнение се използва главно за описание на разпределението ...Тема 9. Постъпване и натрупване на вещества в живите организми. Други видове трансфери
Всяко вещество се абсорбира и усвоява от живите организми. Концентрацията в стационарно състояние е концентрацията на насищане. Ако е по-високо, отколкото в... Процесите на натрупване на вещества в организма: 1. Биоконцентрация - обогатяване с химични съединения на организма в резултат на директно попълване от околната среда...Тема 10. Модели на разпространение на примеси в среда
Модели на разпределение на примесите във водната среда
Разпределение на замърсителите в атмосферата.
Изчисляване на дисперсията в атмосферата на вредни вещества, съдържащи се в емисиите ... Критерии за оценка на замърсяването на атмосферата.Методи за пречистване на промишлени емисии от газово замърсяване.
Има следните основни методи:
1. Абсорбция- промиване на емисиите с разтворители на примеси.
2. Химиосорбция- промиване на емисиите с разтвори на реагенти, които се свързват при
смесва химически.
3. Адсорбция- абсорбция на газообразни примеси от твърди активни вещества.
Термична неутрализация на отработените газове.
биохимични методи.
В технологията за пречистване на газ процесите на адсорбция се наричат скруберни процеси. Методът се състои в разрушаване на газовъздушните смеси в съставните им части чрез... Организирането на контакта на газов поток с течен разтворител се извършва: ... · Пропускане на газ през напълнена колона.физическа адсорбция.
Механизмът му е както следва:
Газовите молекули се придържат към повърхността на твърдите тела под действието на междумолекулните сили на взаимно привличане. Освободената топлина в този случай зависи от силата на привличане и съвпада с топлината на кондензация на пара (достига до 20 kJ / m 3). В този случай газът се нарича адсорбат, а повърхността е адсорбент.
Предимства Този метод се състои в обратимостта: с повишаване на температурата абсорбираният газ лесно се десорбира, без да се променя химическият състав (това се случва и при намаляване на налягането).
Химическа адсорбция (хемосорбция).
Недостатъкът на хемосорбцията е, че в този случай тя е необратима, химическият състав на адсорбата се променя. Като адсорбат изберете ... Адсорбентите могат да бъдат както прости, така и сложни оксиди (активирани ...Раздел 4. Теоретични основи за опазване на хидросферата и почвата
Тема 11. Теоретични основи за опазване на хидросферата
Промишлени отпадъчни води
Според естеството на замърсяването промишлените отпадъчни води се разделят на киселинно-основни, съдържащи йони на тежки метали, хром, флуор и цианид. Киселинно-алкалните отпадъчни води се образуват от процесите на обезмасляване, химическо ецване, нанасяне на различни покрития.
Метод на реагент
На етапа на предварително пречистване на отпадъчните води се използват различни окислители, редуциращи агенти, киселини и алкални реагенти, както пресни, така и ... Допречистването на отпадъчните води може да се извърши на механични и въглеродни филтри. …Електродиализа.
С този метод отпадъчните води се обработват електрохимично с помощта на химически реагенти. Качеството на пречистената вода след електродиализа може да бъде близко до дестилираната. Възможно е пречистване на водите с различни химически замърсители: флуорид, хром, цианиди и др. Електродиализата може да се използва преди йонния обмен за поддържане на постоянна соленост на водата, по време на регенерацията на отпадъчни разтвори и електролити. Недостатъкът е значителна консумация на електроенергия. Използват се налични в търговската мрежа електродиализни устройства като EDU, ECHO, AE и др. (капацитет от 1 до 25m 3 /h).
Пречистване на вода от нефтопродукти
Международна конвенция от 1954 г. (изменена през 1962 г., 1969 г., 1971 г.) за предотвратяване на замърсяването на морето с нефт е установена забрана за изхвърляне на трюмни и баластни води, съдържащи нефтопродукти, зад борда в рамките на крайбрежната зона (до 100-150 мили) с концентрация над 100 mg / l). В Русия са установени следните максимално допустими концентрации (ПДК) на нефтопродукти във вода: високосерни нефтопродукти - 0,1 mg/l, несерни нефтопродукти - 0,3 mg/l. В тази връзка разработването и усъвършенстването на методите и средствата за пречистване на водата от съдържащите се в нея нефтопродукти е от голямо значение за опазването на околната среда.
Методи за пречистване на маслени води.
_Сливане. Това е процесът на уголемяване на частиците поради тяхното сливане. Грубостта на маслените частици може да се случи спонтанно, когато те ... Известно увеличение на скоростта на сливане може да се получи чрез нагряване ... Коагулация. При този процес частиците от петролни продукти се вгрубяват, когато различни ...Тема 12. Теоретични основи на опазването на почвите
Теоретичните основи на опазването на почвата включват, наред с други неща, въпросите за движението на замърсителите в почвата за райони с различни... Моделът на разпределението на замърсителите в почватаОриз. 14. Видове изхвърляне на отпадъци
но - сметище тип погребение; б - погребение по склоновете; в - заравяне в ями; г - погребение в подземен бункер; 1 - отпадъци; 2 - хидроизолация; 3 - бетон
Недостатъци на погребения тип смет: трудност при оценката на стабилността на склоновете; високи напрежения на срязване в основата на склоновете; необходимостта от използване на специални строителни конструкции за повишаване на стабилността на погребението; естетическо натоварване на пейзажа. Погребения по склоноветеза разлика от разглежданите погребения от тип сметище, те изискват допълнителна защита на тялото на погребението от подхлъзване и отмиване от стичаща се по склона вода.
Погребение в ямиима по-малко въздействие върху ландшафта и не представлява опасност за устойчивостта. Това обаче изисква отстраняване на водата с помощта на помпи, тъй като основата се намира под повърхността на земята. Такова изхвърляне създава допълнителни трудности за хидроизолация на страничните склонове и основата на депото за отпадъци, а също така изисква постоянен мониторинг на дренажните системи.
Погребения в подземни бункеривъв всяко отношение по-удобни и екологични, но поради високите капиталови разходи за тяхното изграждане, те могат да се използват само за отстраняване на малки количества отпадъци. Подземното погребване се използва широко за изолиране на радиоактивни отпадъци, тъй като позволява при определени условия да се осигури радиоекологична безопасност за целия необходим период и е най-рентабилният начин за боравене с тях. Отпадъците трябва да се депонират на депото на слоеве не по-дебели от 2 m, със задължително уплътняване за осигуряване на най-голяма компактност и липса на кухини, което е особено важно при заравяне на едрогабаритни отпадъци.
Уплътняването на отпадъците по време на изхвърлянето е необходимо не само за максимално използване на свободното пространство, но и за намаляване на последващото утаяване на гробното тяло. Освен това, насипно гробно тяло с плътност под 0,6 t/m затруднява контрола на инфилтрата, тъй като много канали неизбежно се появяват в тялото, което затруднява събирането и отстраняването му.
Въпреки това, понякога, предимно по икономически причини, складът се запълва раздел по раздел. Основните причини за секционното пълнене са необходимостта от разделяне на различни видове отпадъци в рамките на едно депо, както и желанието да се намалят площите, върху които се образува инфилтрат.
При оценката на стабилността на гробното тяло трябва да се прави разлика между външна и вътрешна стабилност. Под вътрешна стабилност се разбира състоянието на самото гробно тяло (стабилност на страните, устойчивост на подуване); външна стабилност се разбира като устойчивост на гробището (слягане, смачкване). Липсата на стабилност може да повреди дренажната система. Обекти на контрол на депата са въздух и биогаз, подпочвени и инфилтратни води, почва и гробното тяло. Обхватът на мониторинг зависи от вида на отпадъците и дизайна на депото.
Изисквания към депата: предотвратяване на въздействие върху качеството на подземните и повърхностните води, върху качеството на въздушната среда; предотвратяване на негативното въздействие, свързано с миграцията на замърсители в подземното пространство. В съответствие с тези изисквания е необходимо да се осигурят: непропускливи почвени и отпадъчни покрития, системи за контрол на течове, поддръжка и контрол на депото след затваряне и други подходящи мерки.
Основни елементи на безопасното депо: слой от повърхностна почва с растителност; дренажна система по ръбовете на депото; лесно пропусклив слой пясък или чакъл; изолационен слой от глина или пластмаса; отпадъци в отделения; фина почва като основа за изолираща дума; вентилационна система за отстраняване на метан и въглероден диоксид; дренажен слой за оттичане на течности; долен изолационен слой за предотвратяване на проникването на замърсители в подпочвените води.
Библиография.
1. Еремкин А.И., Квашнин И.М., Юнкеров Ю.И. Нормиране на емисиите на замърсители в атмосферата.: учебник - М., изд. АСВ, 2000 - 176 с.
2. Хигиенни норми "Максимално допустими концентрации (ГДК) на замърсители в атмосферния въздух на населени места" (ГН2.1.6.1338-03), с Допълнения № 1 (ГН 2с.1.6.1765-03), Допълнения и изменения. No 2 (ГН 2.1.6.1983-05). Приет с укази на главния санитарен лекар на Руската федерация № 116 от 30 май 2003 г., № 151 от 17 октомври 2003 г., № 24 от 3 ноември 2005 г. (регистриран от Министерството на правосъдието на Русия на юни 2003 г. 9, 2003 г., рег. No 4663; 21.10.2003 г. рег. No 5187; 02.12.2005 г. рег. No 7225)
3. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишков В.Н. Инженерна екология, общ курс в 2 тома. Под общата редакция. М.И. Мазурия. - М.: Висше училище, 1996. - т.2, 678 с.
4. Методика за изчисляване на концентрациите в атмосферния въздух на вредни вещества, съдържащи се в емисиите на предприятията (ОНД-86). Постановление на Държавния комитет по хидрометеорология на СССР от 04.08.1986 г. № 192.
5. CH 245-71. Санитарни норми за проектиране на промишлени предприятия.
6. Ужов В.И., Валдберг А.Ю., Мягков Б.И., Решидов И.К. Пречистване на промишлени газове от прах. -М.: Химия, 1981 - 302 с.
7. Федерален закон "За защита на атмосферния въздух" (изменен от 31 декември 2005 г.) от 4 май 1999 г. № 96-FZ
8. Федерален закон "За опазване на околната среда" от 10.01.2002 г № 7-FZ (с измененията на 18 декември 2006 г.)
9. Худошина М.Ю. екология. Лабораторен семинар UMU GOU MSTU "STANKIN", 2005 г. Електронна версия.
Какво ще правим с получения материал:
Ако този материал се оказа полезен за вас, можете да го запишете на страницата си в социалните мрежи:
1. Общи принципи за разпръскване на замърсители в атмосферата.
2. Механизъм за изчисляване на разсейването на вредните емисии от промишлени предприятия.
3. Теория за образуване на NO x при изгаряне на изкопаеми горива.
4. Теорията за образуването на сажди при изгаряне на изкопаеми горива.
5. Теория за образуването на газообразно недогаряне в котелни пещи.
6. Теорията за образуване на SO x при изгаряне на изкопаеми горива.
7. Намалени емисии на NO x.
8. Намаляване на емисиите на SO x.
9. Намалени аерозолни емисии.
10. Основни принципи на пренос на замърсяване в атмосферата.
11. Влияние на топлофизичните и аеродинамичните фактори върху процесите на топло- и масообмен в атмосферата.
12. Основни положения на теорията на турбулентността от класическата хидродинамика.
13. Приложение на теорията на турбулентността към атмосферните процеси.
14. Общи принципи на разпръскване на замърсители в атмосферата.
15. Разпространение на замърсители от тръбата.
16. Основните теоретични подходи, използвани за описание на процесите на разпръскване на примеси в атмосферата.
17. Изчислителен метод за разпръскване на вредни вещества в атмосферата, разработен в ГГО им. А.И. Воейков.
18. Общи модели на разреждане на отпадъчни води.
19. Методи за изчисляване на разреждането на отпадъчни води от водотоци.
20. Методи за изчисляване на разреждането на отпадъчни води за резервоари.
21. Изчисляване на максимално допустимото заустване за течащи водни обекти.
22. Изчисляване на максимално допустимото заустване за водоеми и езера.
23. Движението на аерозолните замърсители в потока.
24. Теоретични основи за улавяне на твърди частици от отработени газове.
25. Теоретични основи на опазването на околната среда от енергийни въздействия.
литература
1. Кулагина Т.А. Теоретични основи на опазването на околната среда: Учеб. надбавка / Т.А. Кулагин. 2-ро изд., преработено. И допълнително. Красноярск: IPTs KSTU, 2003. - 332 с.
Съставено от:
Т.А. Кулагина
Раздел 4. ОЦЕНКА НА ВЪЗДЕЙСТВИЕТО НА ОКОЛНАТА СРЕДА И Екологична експертиза
1. Системата за екологична оценка, предмет, цели и основни задачи на курса и концепция на курса, видове екологични оценки. Разлики между екологична експертиза (EE) и оценка на въздействието върху околната среда (ОВОС).
2. Развитие на системата за екологична подкрепа на проекта, жизнения цикъл на проекта, ESHD.
3. Екологично подпомагане на икономическите дейности на инвестиционни проекти (разлики в подходи, категории).
4. Правна и нормативно-методическа база на екологичната експертиза и ОВОС в Русия.
5. Класификация на обектите на ЕЕ и ОВОС по видове управление на природата, по вид обмен на вещества и енергия с околната среда, по степен на опасност за околната среда за природата и хората, по токсичност на веществата.
6. Теоретични основи на екологичната експертиза (цели, задачи, принципи, видове и видове държавна екологична експертиза, матрица на взаимодействие).
7. Предмети и обекти на държавна екологична експертиза.
8. Методически положения и принципи на проектирането на околната среда.
9. Редът за организиране и провеждане на процедури по опазване на околната среда (основания, казус, условия, аспекти, ред за държавната екологична експертиза и правилник за нейното провеждане).
10. Списък на документацията, представена за държавна екологична експертиза (на примера на Красноярския край).
11. Процедурата за предварително разглеждане на документите, представени в СИЕ. Регистрация на заключението на държавната екологична експертиза (състав на основните части).
13. Обществена екологична експертиза и нейните етапи.
14. Принципи на екологичната оценка. Предмет на екологична оценка.
15. Нормативна рамка за екологична оценка и специално упълномощени органи (техните функции). Участниците в процеса на екологична оценка, техните основни задачи.
16. Етапи на процеса на екологична оценка. Методи и системи за избор на проекти.
17. Методи за идентифициране на значими въздействия, матрици за идентифициране на въздействия (схеми).
18. Структура на ОВОС и начин на организиране на материала, основните етапи и аспекти.
19. Екологични изисквания за разработване на нормативни актове, екологични критерии и стандарти.
20. Норми за качество на околната среда и допустимо въздействие, използване на природните ресурси.
21. Нормиране на санитарно-защитни зони.
22. Информационна база на екологичното проектиране.
23. Участие на обществеността в процеса на ОВОС.
24. Оценка на въздействието на изследваното стопанско съоръжение върху атмосферата, преки и косвени критерии за оценка на замърсяването на атмосферата.
25. Ред за извършване на ОВОС (етапи и процедури на ОВОС).
литература
1. Закон на Руската федерация "За опазване на околната среда" от 10 януари 2002 г. № 7-FZ.
2. Закон на Руската федерация "За екологичната експертиза" от 23 ноември 1995 г. № 174-FZ.
3. Наредба „За оценката на въздействието върху околната среда в Руската федерация“. / Одобрена Заповед на Министерството на природните ресурси на Руската федерация от 2000 г.
4. Насоки за екологичен преглед на предпроектна и проектна документация. / Одобрена. Началник Главгосекоекспертиза от 10.12.93г. Москва: Министерство на природните ресурси. 1993, 64 с.
5. Фомин С.А. „Държавна екологична експертиза”. / В книгата. Закон за околната среда на руската федерация. // Изд. Ю.Е. Винокуров. - М.: Издателство на МНЕПУ, 1997. - 388 с.
6. Фомин С.А. „Екологична експертиза и ОВОС”. / В книгата. Екология, опазване на природата и екологична безопасност. // Под общата редакция. В И. Данилова-Даниляна. - М.: Издателство на МНЕПУ, 1997. - 744 с.
Съставено от:
к.т.н., доцент в катедра "Инженерна екология"
и безопасност на живота"
