Человек оказывает воздействие на окружающую среду с давних времен. Постоянное экономическое развитие мира улучшает жизнь человека и расширяет его естественную среду обитания, но неизменным остается условие ограниченности природных ресурсов и физических возможностей. Создание особо охраняемых территорий, запрет на охоту и вырубку леса являются примерами ограничения такого воздействия, которые вводились с древних времен. Однако только в ХХ веке зародилось научное обоснование этого воздействия, а также проблем, появившихся в результате, и разработка рационального решения, учитывая интересы настоящего и будущего поколения.
В 1970-е годы многие ученые посвящали свои работы вопросам ограниченности природных ресурсов и загрязнения окружающей среды, подчеркивая их важность для жизни человека.
Впервые термин «экология» употребил биолог Э. Геккель: «Под экологией мы подразумеваем общую науку об отношении организма и окружающей среды, куда мы относим все «условия существования» в широком смысле этого слова.» («Общая морфология организмов», 1866)
Современное определение понятия экология имеет более широкое значение, чем в первые десятилетия развития этой науки. Классическое определение экологии: наука, изучающая взаимоотношения живой и неживой природы. http://www.werkenzonderdiploma.tk/news/nablyudaemomu-v-nastoyaschee-83.html
Два альтернативных определения данной науки:
· Экология -- познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды… Одним словом, экология -- это наука, изучающая все сложные взаимосвязи в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование.
· Экология -- биологическая наука, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени, в естественных и изменённых человеком условиях.
Экология в научных работах логически перешла в концепцию устойчивого развития.
Устойчивое развитие - экологическое развитие - предполагает удовлетворение потребностей и стремлений настоящего времени, не подрывая способности будущих поколений удовлетворять свои потребности. Переход к эре устойчивого развития., Р.А. Перелет, с. 10-31 // Россия в окружающем мире: 2003 (Аналитический ежегодник). - М.: Изд-во МНЭПУ, 2003. - 336 с. http://www.rus-stat.ru/index.php?vid=1&id=53&year=2003 Как только это беспокойство, вызванное проблемами окружающей среды, стало больше в течение последних десятилетий, забота о судьбе будущих поколений и справедливом распределении природных ресурсов между поколениями стала все более и более очевидной.
Концепция биологического разнообразия - биоразнообразия - трактуется как разнообразие форм жизни, выраженных через миллионы видов растений, животных и микроорганизмов, вместе с их генетическим фондом и сложной экосистемой.
Поддержание биоразнообразия является в настоящее время глобальной потребностью по крайней мере по трем причинам. Основной причиной является то, что все виды имеют право жить в условиях, которые им свойственны. Во-вторых, множественные формы жизни поддерживают химический и физический баланс на Земле. И, наконец, опыт показывает, что поддержание максимального генетического фонда представляет экономический интерес для сельского хозяйства и медицинской промышленности.
Сегодня многие страны столкнулись с проблемой деградации окружающей среды и необходимостью предотвращения дальнейшего развития этого процесса. Экономическое развитие приводит к экологическим проблемам, вызывает химическое загрязнение, повреждает естественную среду обитания. Возникает угроза здоровью человека, а также существованию многих видов флоры и фауны. Все более острой становится проблема ограниченности ресурсов. Будущие поколения уже не будут располагать теми запасами природных ресурсов, которые имели предыдущие поколения.
Для решения ряда экологических проблем в Европейском Союзе применяется энергосберегающая технология, в США делается акцент на биоинженерию. При этом развивающиеся страны и страны с переходной экономикой не осознали важности воздействия на окружающую среду. Часто решение проблем в этих странах происходит под воздействием внешних сил, а не государственной политики. Такое отношение может привести к еще большему увеличению разрыва между развитыми и развивающимися странами, и, что не менее важно, к усилению деградации окружающей среды.
Подводя итог, необходимо отметить, что с экономическим развитием и развитием новых технологий изменяется и состояние экологии, усиливается угроза деградации окружающей среды. В то же время создаются новые технологии для решения экологических проблем.
Теоретические основы технологических процессов охраны окружающей среды
1. Общая характеристика методов защиты окружающей среды от промышленных загрязнений
Защита окружающей среды является составной частью концепции устойчивого развития человеческого общества, означающей длительное непрерывное развитие, обеспечивающее потребности ныне живущих людей без ущерба удовлетворению потребностей будущих поколений. Концепция устойчивого развития не сможет реализоваться, если не будут разработаны конкретные программы действий по предотвращению загрязнения окружающей среды, включающие в себя также организационные, технические и технологические разработки по развитию ресурсо-, энергосберегающих и малоотходных технологий, снижению газовых выбросов и жидкостных сбросов, переработки и утилизации хозяйственных отходов, уменьшению энергетического воздействия на окружающую среду, усовершенствованию и использованию средств защиты окружающей среды.
Организационно-технические методы охраны окружающей среды можно условно разделить на активные и пассивные методы. Активные методы защиты окружающей среды представляют собой технологические решения по созданию ресурсосберегающих и малоотходных технологий.
Пассивные методы защиты окружающей среды делятся на две подгруппы:
рациональное размещение источников загрязнения;
локализация источников загрязнения.
Рациональное размещение предполагает территориальное рациональное размещение объектов экономики, снижающее нагрузку на окружающую среду, а локализация по существу является флегматизацией источников загрязнений и средством снижения их выбросов. Локализация достигается применением различных природоохранных технологий, технических систем и устройств.
В основе многих природоохранных технологий лежат физические и химические превращения. В физических процессах изменяются лишь форма, размеры, агрегатное состояние и другие физические свойства веществ. Их строение и химический состав сохраняются. Физические процессы доминируют в процессах пылеулавливания, процессах физической абсорбции и адсорбции газов, очистки сточных вод от механических примесей и в других аналогичных случаях. Химические процессы изменяют химический состав обрабатываемого потока. С их помощью токсичные компоненты газовых выбросов, жидких и твердых отходов, сточных вод превращаются в нетоксичные.
Химические явления в технологических процессах зачастую получают развитие под влиянием внешних условий (давление, объем, температура и т.д.), в которых реализуется процесс. При этом имеют мест превращения одних веществ в другие, изменение их поверхностных, межфазных свойств и ряд других явлений смешанного (физического и химического) характера.
Совокупность взаимосвязанных химических и физических процессов, происходящих в вещественной субстанции, получила название физико-химических, пограничных между физическими и химическими процессами. Физико-химические процессы широко применяются в природоохранных технологиях (пыле- и газоулавливании, очистке сточных вод и др.).
Специфическую группу составляют биохимические процессы - химические превращения, протекающие с участием субъектов живой природы. Биохимические процессы составляют основу жизнедеятельности
всех живых организмов растительного и животного мира. На их использовании построена значительная часть сельскохозяйственного производства и пищевой промышленности, например биотехнология. Продуктом биотехнологических превращений, протекающих с участие микроорганизмов, являются вещества неживой природы. В теоретических основах технологии охраны окружающей среды, базирующихся на общих законах физической и коллоидной химии, термодинамики, гидро- и аэродинамики, изучается физико-химическая сущность основных процессов природоохранных технологий. Такой системный подход к природоохранным процессам позволяет сделать обобщения по теории таких процессов, применить к ним единый методологический подход.
В зависимости от основных закономерностей, характеризующих протекание природоохранных процессов, последние подразделяют на следующие группы:
механические;
гидромеханические;
массообменные,
химические;
физико-химические;
тепловые процессы;
биохимические;
процессы, осложненные химической реакцией.
В отдельную группу выделены процессы защиты от энергетических воздействий, в основном базирующиеся на принципах отражения и поглощения избыточной энергии основных технологических процессов природопользования.
К механическим процессам, основой которых является механическое воздействие на твердые и аморфные материалы, относят измельчение (дробление), сортирование (классификация), прессование и смешивание сыпучих материалов. Движущей силой этих процессов являются силы механического давления или центробежная сила.
К гидромеханическим процессам, основой которых является гидростатическое или гидромеханическое воздействие на среды и материалы,
относят перемешивание, отстаивание (осаждение), фильтрование, центрифугирование. Движущей силой этих процессов является гидростатическое давление или центробежная сила.
К массообменным (диффузионным) процессам, в которых большую роль наряду с теплопередачей играет переход вещества из одной фазы в другую за счет диффузии, относят абсорбцию, адсорбцию, десорбцию, экстрагирование, ректификацию, сушку и кристаллизацию. Движущей силой этих процессов является разность концентраций переходящего вещества во взаимодействующих фазах.
Химические процессы, протекающие с изменением физических свойств и химического состава исходных веществ, характеризуются превращением одних веществ в другие, изменением их поверхностных и межфазных свойств. К этим процессам можно отнести процессы нейтрализации, окисления и восстановления. Движущей силой химических процессов является разность химических (термодинамических) потенциалов.
Физико-химические процессы характеризуются взаимосвязанной совокупностью химических и физических процессов. К физико-химическим процессам разделения, основой которых являются физико-химические превращения веществ, можно отнести коагуляцию и флокуляцию, флотацию, ионный обмен, обратный осмос и ультрафильтрацию, дезодорацию и дегазацию, электрохимические методы, в частности, электрическую очистку газов. Движущей силой этих процессов является разность физических и термодинамических потенциалов разделяемых компонентов на границах фаз.
К тепловым процессам, основой которых является изменение теплового состояния взаимодействующих сред, относят нагревание, охлаждение, выпаривание и конденсацию. Движущей силой этих процессов является разность температур (термических потенциалов) взаимодействующих сред.
Биохимические процессы, в основе которых лежат каталитические ферментативные реакции биохимического превращения веществ в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, характеризуются протеканием биохимических реакций и синтезом веществ на уровне живой клетки. Движущей силой этих процессов является энергетический уровень (потенциал) живых организмов.
Указанная классификация не является жесткой и неизменной. В реальной действительности многие процессы осложнены протеканием смежно-параллельных процессов. Например, массообменные и химические процессы часто сопровождаются тепловыми процессами. Так, ректификацию, сушку и кристаллизацию можно отнести к комбинированным тепломассообменным процессам. Процессы абсорбции, адсорбцичасто сопровождаются химическими превращениями. Химические процессы нейтрализации и окисления можно одновременно рассматриваются как массообменные процессы. Биохимические процессы сопровождаются одновременно тепло- и массообменом, а физико-химические процессы - массообменными процессами.
Каталитические методы газоочистки
Каталитические методы очистки газов основаны на реакциях в присутствии твердых катализаторов, т. е. на закономерностях гетерогенного катализа. В результате каталитических реакций примеси, находящиеся в газе, превращаются в другие соединения...
Методы очистки отходящих газов и выбросов при производстве кормовых дрожжей
Методы улавливания пыли Методы очистки по их основному принципу можно разделить на механическую очистку, электростатическую очистку и очистку с помощью звуковой и ультразвуковой коагуляции...
Нормирование, сертификация и стандартизация в области охраны окружающей среды
Нормирование в области охраны окружающей среды осуществляется в целях государственного регулирования воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду...
Основные функции мониторинга окружающей природной среды
Причины загрязнения биосферы
Загрязнение стало обыденным словом, наводящим на мысли об отравленных воде, воздухе, земле. Однако на самом деле эта проблема гораздо сложнее. Загрязнению невозможно дать простое определение, так как оно может включать в себя сотни факторов...
Проблемы экологического права Кыргызской Республики
Система экологического законодательства состоит из двух подсистем: природоохранительного и природно-ресурсного законодательств. В подсистему природоохранительного законодательства входит Закон об охране окружающей среды...
Загрязнение - изменение природной среды (атмосферы, воды, почвы) в результате наличия в ней примесей. При этом различают загрязнения: антропогенные - вызванные деятельностью человека и естественные - вызванные природными процессами...
Хлоропласты – центры фотосинтеза клеток растений
Основными источниками загрязнения атмосферы являются электростанции, работающие на угле, предприятия угольной, металлургической и химической промышленности, цементные, известковые, нефтеперерабатывающие и другие заводы...
Экологическая политика Китая
Защита окружающей среды в Китае является одним из базовых направлений развития национальной политики. Правительство КНР уделяет большое внимание законодательной работе в этой сфере. С целью стимулирования координации экономического...
Экологическая политика Китая
Правовая система Китая, призванная защищать окружающую среду, была создана относительно недавно. Создание экологических законов часто оказывается в ведении местных властей...
Экология: основные понятия и проблемы
Основой устойчивого развития Российской Федерации является формирование и последовательная реализация единой государственной политики в области экологии...
Энергетические загрязнения
Атмосфера всегда содержит определённое количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относят: пыль (растительного, вулканического...
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Уральский государственный лесотехнический университет
Кафедра: физико-химической технологии защиты биосферы
Реферат на тему:
«Теоретические основы защиты окружающей среды»
Выполнила:
Бакирова Э. Н.
Курс: 3 Специальность: 241000
Преподаватель:
Мельник Т.А.
Екатеринбург 2014
Введение
Глава 1. Теоретические основы защиты водного бассейна
1.1 Основные теоретические закономерности очистки сточных вод от всплывающих примесей
1.2 Основные требования, предъявляемые к экстрагенту
Глава 2. Защита воздуха от пыли
2.1 Понятие и определение удельной поверхности пыли и сыпучести пыли
2.2 Очистка аэрозолей под действием инерционных и центробежных сил
2.3 Статика процесса абсорбции
Список литературы
Введение
Развитие цивилизации и современный научно-технический прогресс непосредственным образом связаны с природопользованием, т.е. с глобальным использованием природных ресурсов.
Составной частью природопользования является переработка и воспроизводство природных ресурсов, охрана их, и защита окружающей среды в целом, которая осуществляется на основе инженерной экологии - науки о взаимодействии технических и природных систем.
Теоретические основы защиты окружающей среды - комплексная научно-техническая дисциплина инженерной экологии, изучающая основы создания ресурсосберегающих технологий, экологически безопасных промышленных производств, реализации инженерно-экологических решений по рациональному природопользованию и охране окружающей среды.
Процесс защиты окружающей среды - это процесс, в результате реализации которого вредные для окружающей среды и человека загрязнения претерпевают определённые превращения в безвредные, сопровождающиеся перемещением загрязнений в пространстве, изменением их агрегатного состояния, внутренней структуры и состава, уровня их воздействия на окружающую среду.
В современных условиях защита окружающей среды стала важнейшей проблемой, решение которой связано с охраной здоровья нынешних и будущих поколений людей и всех других живых организмов.
Забота о сохранении природы заключается не только в разработке и соблюдении законодательства об охране Земли, ее недр, лесов и вод, атмосферного воздуха, растительного и животного мира, но и в познании причинно-следственных связей между различными видами человеческой деятельности и изменениями природной среды.
Изменения в окружающей среде пока опережают темпы развития методов контроля и прогнозирования ее состояния.
Научные исследования в области инженерной защиты окружающей среды должны быть направлены на поиск и разработку эффективных методов и средств снижения отрицательных последствий различных видов производственной деятельности человека (антропогенного действия) на окружающую среду.
1. Тео ретические основы защиты водного бассейна
1.1 Основные теоретические закономерности очистки сточных вод от всплывающих примесей
Выделение всплывающих примесей: процесс отстаивания используют и для очистки производственных сточных вод от нефти, масел, жиров. Очистка от всплывающих примесей аналогична осаждению твердых веществ. Различие заключается в том, что плотность всплывающих частиц меньше чем плотность воды.
Отстаивание-- разделение жидкой грубодисперсной системы (суспензии, эмульсии) на составляющие её фазы под действием силы тяжести. В процессе отстаивания частицы (капли) дисперсной фазы выпадают из жидкой дисперсионной среды в осадок или всплывают к поверхности.
Отстаивание как технологический приём используют для выделения диспергированного вещества или очистки жидкости от механических примесей. Эффективность отстаивания возрастает с увеличением разницы в плотностях разделяемых фаз и крупности частиц дисперсной фазы. При отстаивании в системе не должно быть интенсивного перемешивания, сильных конвекционных потоков, а также явных признаков структурообразования, препятствующих седиментации.
Отстаивание -- распространённый способ очистки жидкостей от грубодисперсных механических примесей. Его используют при подготовке воды для технологических и бытовых нужд, обработке канализационных стоков, обезвоживании и обессоливании сырой нефти, во многих процессах химической технологии.
Оно является важным этапом в естественном самоочищении природных и искусственных водоёмов. Отстаивание применяется также для выделения диспергированных в жидких средах различных продуктов промышленного производства или природного происхождения.
Отстаивание, медленное расслоение жидкой дисперсной системы (суспензии, эмульсии, пены) на составляющие её фазы: дисперсионную среду и диспергированное вещество (дисперсную фазу), происходящее под действием силы тяжести.
В процессе отстаивания частицы дисперсной фазы оседают или всплывают, скапливаясь соответственно у дна сосуда или у поверхности жидкости. (Если отстаивание сочетается с декантацией, то имеет место отмучивание.) Концентрированный слой из отдельных капелек у поверхности, возникший при отстаивании, называют сливками. Частицы суспензии или капли эмульсии, скопившиеся у дна, образуют осадок.
Накопление осадка или сливок определяется закономерностями седиментации (оседания). Отстаивание высокодисперсных систем часто сопровождается укрупнением частиц в результате коагуляции или флокуляции.
Структура осадка зависит от физических характеристик дисперсной системы и условий отстаивания. Он бывает плотным при отстаивании грубодисперсных систем. Полидисперсные суспензии тонко измельченных лиофильных продуктов дают рыхлые гелеобразные осадки.
Накопление осадка (сливок) при отстаивании обусловлено скоростью оседания (всплывания) частиц. В простейшем случае свободного движения сферических частиц она определяется законом Стокса. В полидисперсных суспензиях сначала в осадок выпадают крупные частицы, а мелкие образуют медленно оседающую "муть".
Разница в скорости оседания частиц, различающихся по размеру и плотности, лежит в основе разделения измельчённых материалов (пород) на фракции (классы крупности) путём гидравлической классификации или отмучивания. В концентрированных суспензиях наблюдается не свободное, а т.н. солидарное, или коллективное, оседание, при котором быстро оседающие крупные частицы увлекают за собой мелкие, осветляя верхние слои жидкости. При наличии в системе коллоидно-дисперсной фракции отстаивание обычно сопровождается укрупнением частиц в результате коагуляции или флокуляции.
Структура осадка зависит от свойств дисперсной системы и условий отстаивания. Грубодисперсные суспензии, частицы которых не слишком сильно различаются по величине и составу, образуют плотный чётко отграниченный от жидкой фазы осадок. Полидисперсные и многокомпонентные суспензии тонкоизмельчённых материалов, особенно с анизометричными (например, пластинчатыми, игольчатыми, нитевидными) частицами, наоборот, дают рыхлые гелеобразные осадки. При этом между осветлённой жидкостью и осадком может быть не резкая граница, а постепенный переход от менее концентрированных слоёв к более концентрированным.
В кристаллических осадках возможны процессы рекристаллизации. При отстаивании агрегативно неустойчивых эмульсий скопившиеся у поверхности в виде сливок или у дна капли коалесцируют (сливаются), образуя сплошной жидкий слой. В промышленных условиях отстаивание проводят в отстойных бассейнах (резервуарах, чанах) и специальных аппаратах-отстойниках (сгустителях) различных конструкций.
Отстаивание широко используют при очистке воды в системах гидротехнических сооружений, водоснабжения, канализации; при обезвоживании и обессоливании сырой нефти; во многих процессах химической технологии.
Отстаивание применяют также при амбарной очистке буровых промывочных жидкостей; очистке жидких нефтепродуктов (масел, топлив) в различных машинах и технологических установках. В естественных условиях отстаивание играет важную роль при самоочищении природных и искусственных водоёмов, а также в геологических процессах формирования осадочных пород.
Осаждение - выделение в виде твердого осадка из газа (пара), раствора или расплава одного, или нескольких компонентов. Для этого создают условия, когда система из исходного устойчивого состояния переходит в неустойчивое и в ней происходит образование твердой фазы. Осаждение из пара (десублимация) достигается понижением температуры (например, при охлаждении паров йода возникают кристаллы йода) или химических превращений паров, к которому приводят нагревание, воздействие радиации и т.д. Так, при перегревании паров белого фосфора образуется осадок красного фосфора; при нагревании паров летучих -дикетонатов металлов в присутствии О2 осаждаются пленки твердых оксидов металлов.
Осаждения твердой фазы из растворов можно добиться различными способами: понижением температуры насыщенного раствора, удалением растворителя выпариванием (часто в вакууме), изменением кислотности среды, состава растворителя, например, добавлением к полярному растворителю (воде) менее полярного (ацетон или этанол). Последний процесс часто называют высаливанием.
Широко применяют для осаждения различные химические реагенты-осадители, взаимодействующие с выделяемыми элементами с образованием малорастворимых соединений, которые выпадают в осадок. Например, при добавлении раствора ВаСl2 к раствору, содержащему серу в виде SO2-4, образуется осадок BaSO4. Для выделения осадков из расплавов последние обычно охлаждают.
Работа образования зародышей кристаллов в гомогенной системе довольно велика, и формирование твердой фазы облегчается на готовой поверхности твердых частиц.
Поэтому для ускорения осаждения в пересыщенные пар и раствор или в переохлажденный расплав часто вводят затравку - высокодисперсные твердые частицы осаждаемого или другого вещества. Особенно эффективно использование затравок в вязких растворах. Образование осадка может сопровождаться соосаждением - частичным захватом к.-л. компонента раствора.
После осаждения из водных растворов образующемуся высокодисперсному осадку перед отделением часто дают возможность "созреть", т.е. выдерживают осадок в том же (маточном) растворе, иногда при нагревании. При этом в результате так называемого оствальдова созревания, обусловленного различием в растворимости мелких и крупных частиц, агрегации и других процессов, происходит укрупнение частиц осадка, удаляются соосажденные примеси, улучшается фильтруемость. Свойства образующихся осадков удается изменять в широких пределах благодаря введению в раствор различных добавок (ПАВ и др.), изменению температуры или скорости перемешивания и др. факторам. Так, варьированием условий осаждения BaSO4 из водных растворов удается увеличить удельную поверхность осадка от ~0,1 до ~ 10 м2/г и более, изменить морфологию частиц осадка, модифицировать поверхностные свойства последнего. Образовавшийся осадок, как правило, оседает на дно сосуда под действием силы тяжести. Если осадок мелкодисперсный, для облегчения его отделения от маточного раствора применяют центрифугирование.
Различные виды осаждения находят широкое применение в химии при обнаружении химических элементов по характерному осадку и при количественном определении веществ, для удаления мешающих определению компонентов и для выделения примесей со-осаждением, при очистке солей перекристаллизацией, для получения пленок, а также в хим. промышленности для разделения фаз.
В последнем случае под осаждением понимают механическое отделение взвешенных частиц от жидкости в суспензии под действием силы тяжести. Эти процессы называют также седиментацией. оседанием, отстаиванием, сгущением (если осаждение проводят с целью получения плотного осадка) или осветлением (если получают чистые жидкости). При сгущении и осветлении часто дополнительно применяют фильтрование.
Необходимым условием осаждения является существование разности плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды, т.е. седиментационная неустойчивость (для грубодисперсных систем). Для высокодисперсных систем разработан критерий седиментации, который определяется главным образом энтропией, а также температурой и др. факторами. Установлено, что энтропия выше при протекании осаждения в потоке, а не в неподвижной жидкости. Если критерий седиментации меньше критической величины, осаждение не происходит и устанавливается седиментационное равновесие, при котором дисперсные частицы распределяются по высоте слоя по определенному закону. При осаждении концентрированных суспензий крупные частицы при падении увлекают за собой более мелкие, что ведет к укрупнению частиц осадка (ортокинетическая коагуляция).
Скорость осаждения зависит от физ. свойств дисперсной и дисперсионной фаз, концентрации дисперсной фазы, температуры. Скорость Осаждение отдельной сферической частицы описывается уравнением Стокса:
где d-диаметр частицы, ?g -разность плотностей твердой (с s) и жидкой (с f) фаз, µ - динамическая вязкость жидкой фазы, g - ускорение свободного падения. Уравнение Стокса применимо лишь к строго ламинарному режиму движения частицы, когда число Рейнольдса Re <1,6, и не учитывает ортокинетическую коагуляцию, поверхностные явления, влияние изменения концентрации твердой фазы, роль стенок сосуда и др. факторы.
Осаждение монодисперсных систем характеризуют гидравлической крупностью частиц, численно равной экспериментально установленной скорости их оседания. В случае полидисперсных систем пользуются среднеквадратичным радиусом частиц или их средним гидравлическим размером, которые также определяют опытным путем.
При осаждении под действием силы тяжести в камере различают три зоны с различными скоростями осаждения: в зоне свободного падения частиц она постоянна, затем в переходной зоне уменьшается и, наконец, в зоне уплотнения резко падает до нуля.
В случае полидисперсных суспензий при невысоких концентрациях осадки образуются в виде слоев-в нижнем слое самые крупные, а затем более мелкие частицы. Это явление используют в процессах отмучивания, т. е. классификации (разделения) твердых дисперсных частиц по их плотности или размеру, для чего осадок несколько раз перемешивают с дисперсионной средой и отстаивают в течение различных промежутков времени.
Вид образующегося осадка определяется физическими характеристиками дисперсной системы и условиями осаждения. В случае грубодисперсных систем осадок получается плотным. Рыхлые гелеобразные осадки образуются при осаждении полидисперсных суспензий тонко измельченных лиофильных веществ. "Консолидация" осадков в ряде случаев связана с прекращением броуновского движения частиц дисперсной фазы, что сопровождается образованием пространственной структуры осадка с участием дисперсионной среды и изменением энтропии. При этом большую роль играет форма частиц. Иногда для ускорения Осаждение в суспензию добавляют флокулянты - специальные вещества (обычно высокомолекулярные), вызывающие образование хлопьевидных частиц-флокул.
1.2 Основные требования, предъявляемые к экстрагенту
Экстракционные способы очистки. Для выделения из производственных сточных вод растворенных в них органических веществ, например, фенолов и жирных кислот, можно использовать способность этих веществ растворяться в какой-либо иной жидкости, не растворимой в очищаемой воде. Если такую жидкость прибавлять к очищаемой сточной воде и перемешивать, то эти вещества будут растворяться в прибавленной жидкости, а концентрация их в сточной воде будет уменьшаться. Этот физико-химический процесс основан на том, что при тщательном перемешивании двух взаимно нерастворимых жидкостей всякое вещество, находящееся в растворе, распределяется между ними в соответствии со своей растворимостью согласно закону распределения. Если же после этого прибавленную жидкость выделить из сточных вод, то последние оказываются частично очищенными от растворенных веществ.
Этот способ удаления растворенных веществ из сточных вод называют жидкостной экстракцией; удаляемые при этом растворенные вещества -- экстрагируемыми веществами, а добавляемую, не смешивающуюся со сточными водами жидкость -- экстрагентом. В качестве экстрагентов применяются бутилацетат, изобутилацетат, диизопропиловый эфир, бензол и др.
К экстрагенту предъявляется еще ряд требований:
· Он не должен образовывать эмульсии с водой, так как это ведет к снижению производительности установки и к увеличению потерь растворителя;
· должен легко регенерироваться;
· быть нетоксичным;
· растворять извлекаемое вещество значительно лучше, чем вода, т.е. обладать высоким коэффициентом распределения;
· обладать большой селективностью растворения, т.е. чем меньше экстрагент будет растворять компоненты, которые должны остаться в сточной воде, тем более полно будут извлекаться вещества, которые необходимо удалить;
· иметь по возможности наибольшую растворяющую способность по отношению к извлекаемому компоненту, так как чем она выше, тем меньше потребуется экстрагента;
· иметь низкую растворимость в сточной воде и не образовывать устойчивых эмульсий, так как затрудняется разделение экстракта и рафината;
· значительно отличаться по плотности от сточной воды для обеспечения быстрого и полного разделения фаз;
Экстрагенты по их растворяющей способности могут быть разделены на две группы. Одни из них могут извлекать преимущественно только одну какую-нибудь примесь или примеси только одного класса, другие же -- большую часть примесей данных сточных вод (в предельном случае -- все). Экстрагенты первого типа называют селективными (избирательными).
Экстрагирующие свойства растворителя можно усилить путем использования синергического эффекта, обнаруженного при экстракции смешанными растворителями. Например, при извлечении фенола из сточных вод отмечается улучшение экстракции бутилацетатом в смеси с бутиловым спиртом.
Экстракционный метод очистки производственных сточных вод основан на растворении находящегося в сточной воде загрязнителя органическими растворителями - экстрагентами, т.е. на распределении загрязняющего вещества в смеси двух взаимно нерастворимых жидкостей соответственно его растворимости в них. Отношение взаимно уравновешивающихся концентраций в двух несмешивающихся (или слабо смешивающихся) растворителях при достижении равновесия является постоянным и называется коэффициентом распределения:
k p = C Э +С СТ?const
где С э, С ст - концентрация экстрагируемого вещества соответственно в экстрагенте и сточной воде при установившемся равновесии, кг/м 3 .
Это выражение является законом равновесного распределения и характеризует динамическое равновесие между концентрациями экстрагируемого вещества в экстрагенте и воде при данной температуре.
Коэффициент распределения k р зависит от температуры, при которой проводится экстракция, а также от наличия различных примесей в сточных водах и экстрагенте.
После достижения равновесия концентрация экстрагируемого вещества в экстрагенте значительно выше, чем веточной воде. Сконцентрированное в экстрагенте вещество отделяется от растворителя и может быть утилизировано. Экстрагент после этого вновь используется в технологическом процессе очистки.
2. Защита воздуха от пыли
2.1 Понятие и определение удельной поверхности пыли и сыпучести пыли
Удельная поверхность- это отношение поверхности всех частиц к занимаемой массе или объему.
Сыпучесть характеризует подвижность частиц пыли относительно друг друга и их способность перемещаться под действием внешней силы. Сыпучесть зависит от размера частиц, их влажности и степени уплотнения. Характеристики сыпучести используются при определении угла наклона стенок бункеров, течек и др. устройств, связанных с накоплением и перемещением пыли и пылевидных материалов.
Сыпучесть пыли определяется по углу откоса естественного откоса, который принимает пыль в свеженасыпанном состоянии.
б= arctg(2H/Д)
2.2 Очистка аэрозолей под действием инерционных и центробежных сил
Аппараты, в которых выделение частиц из газового потока происходит в результате закручивания газа в спираль называются циклонами. Циклоны улавливают частицы до 5 мкм. Скорость подачи газа не менее 15 м/с.
Р ц =m*? 2 /R ср;
R ср =R 2 +R 1 /2;
Параметром, определяющим эффективность работы аппарата, является фактор разделения, показывающий во сколько раз центробежная сила больше F m .
Ф ц = Р ц /F m = m*? 2 / R ср *m*g= ? 2 / R ср *g
Инерционные пылеуловители : Действие инерционного пылеуловителя основано на том, что при изменении направления движения потока запыленного воздуха (газа) частицы пыли под действием сил инерции отклоняются от линии тока и сепарируются из потока. К инерционным пылеуловителям относится ряд известных аппаратов: пылеотделитель ИП, жалюзийный пылеуловитель ВТИ и др., а также простейшие инерционные пылеуловители (пылевой мешок, пылеуловитель на прямом участке газохода, экранный пылеуловитель и др.).
Инерционные пылеуловители улавливают крупную пыль - размером 20 - 30 мкм и более, их эффективность обычно находится в пределах 60 - 95 %. Точное значение зависит от многих факторов: дисперсности пыли и других ее свойств, скорости потока, конструкции аппарата и др. По этой причине инерционные аппараты применяют обычно на первой ступени очистки с последующим обеспыливанием газа (воздуха) в более совершенных аппаратах. Преимуществом всех инерционных пылеуловителей является простота устройства и невысокая стоимость аппарата. Этим и объясняется их распространенность.
F инер =m*g+g/3
2.3 Статика процесса абсорбции
Абсорбция газов (лат. Absorptio, от absorbeo-поглощаю), объемное поглощение газов и паров жидкостью (абсорбентом) с образованием раствора. Применение абсорбции в технике для разделения и очистки газов, выделения паров из парогазовых смесей основано на различие растворимости газов и паров в жидкостях.
При абсорбции содержание газа в растворе зависит от свойств газа и жидкости, от общего давления, температуры и парциального давления распределяемого компонента.
Статика абсорбции, т. е. равновесие между жидкой и газовой фазами, определяет состояние, которое устанавливается при весьма продолжительном соприкосновении фаз. Равновесие между фазами определяется термодинамическими свойствами компонента и поглотителя и зависит от состава одной из фаз, температуры и давления.
Для случая бинарной газовой смеси, состоящей из распределяемого компонента А и газа-носителя В, взаимодействуют две фазы и три компонента. Поэтому по правилу фаз число степеней свободы будет равно
С=К-Ф+2=3-2+2=3
Это значит, что для данной системы газ-жидкость переменными являются температура, давление и концентрации в обеих фазах.
Следовательно, при постоянных температуре и общем давлении зависимость между концентрациями в жидкой и газовой фазах будет однозначной. Эта зависимость выражается законом Генри: парциальное давление газа над раствором пропорционально мольной доле этого газа в растворе.
Числовые значения коэффициента Генри для данного газа зависят от природы газа и поглотителя и от температуры, но не зависят от общего давления. Важным условием, определяющим выбор абсорбента, является благоприятное распределение газообразных компонентов между газовой и жидкой фазами при равновесии.
Межфазное распределение компонентов зависит от физико-химических свойств фаз и компонентов, а также от температуры, давления и исходной концентрации компонентов. Все компоненты, присутствующие в газовой фазе, образуют газовый раствор, в котором имеет место лишь слабое взаимодействие между молекулами компонента. Для газового раствора характерно хаотическое движение молекул и отсутствие определенной структуры.
Поэтому при обычных давлениях газовый раствор следует рассматривать как физическую смесь, в которой каждый компонент проявляет присутствующие ему индивидуальные физические и химические свойства. Общее давление, оказываемое газовой смесью, представляет собой сумму давлений компонентов смеси, называемых парциальными давлениями.
Содержание компонентов в газообразной смеси часто выражают через парциальные давления. Под парциальным давлением понимают давление, под которым находился бы данный компонент, если бы в отсутствии других компонентов он занимал весь объем смеси при ее температуре. Согласно закону Дальтона, парциальное давление компонента пропорционально мольной доле компонента в газовой смеси:
где у i - мольная доля компонента в газовой смеси; Р - общее давление газовой смеси. В двухфазной системе газ-жидкость парциальное давление каждого компонента является функцией его растворимости в жидкости.
Согласно закону Рауля для идеальной системы парциальное давление компонента (pi) в парогазовой смеси над жидкостью в условиях равновесия, при низкой концентрации и нелетучести растворенных в нем других компонентов, пропорционально давлению паров чистой жидкости:
p i =P 0 i *x i ,
где P 0 i - давление насыщенного пара чистого компонента; x i - мольная доля компонента в жидкости. Для неидеальных систем наблюдается положительное (pi / P 0 i > xi) или отрицательное (p i / P 0 i < x i) отклонение от закона Рауля.
Данные отклонения объясняются, с одной стороны, энергетическим взаимодействием между молекулами растворителя и растворенного вещества (изменение энтальпии системы - ?Н), а с другой стороны тем, что энтропия (?S) смешения не равна энтропии смешения для идеальной системы, так как при образовании раствора молекулы одного компонента приобрели возможность располагаться среди молекул другого компонента большим числом способов, чем среди подобных (возросла энтропия, наблюдается отрицательное отклонение).
Закон Рауля применим к растворам газов, критическая температура которых выше температуры раствора и которые способны конденсироваться при температуре раствора. При температурах ниже критических действует закону Генри, согласно которому равновесное парциальное давление (или равновесная концентрация) растворенного над жидким поглотителем вещества при определенной температуре и в диапазоне его низкой концентрации, для неидеальных систем, пропорционально концентрации компонента в жидкости x i:
где m - коэффициент распределения i-ого компонента при фазовом равновесии, зависящий от свойств компонента, поглотителя и темпера- туры (изотермическая константа Генри).
Для большинства систем вода - газообразный компонент коэффициент m можно найти в справочной литературе.
Для большинства газов закон Генри применим при общем давлении в системе не более 105Па. Если парциальное давление больше 105 Па, величина m может быть использована только в узком диапазоне парциальных давлений.
Когда общее давление в системе не превышает 105 Па, растворимость газов не зависит от общего давления в системе и определяется константой Генри и температурой. Влияние температуры на растворимость газов определяется из выражения:
очистка абсорбция экстракция осаждение
где Ц - дифференциальная теплота растворения одного моля газа в бесконечно большом количестве раствора, определяется как величина теплового эффекта (H i - H i 0) перехода i-ого компонента из газа в раствор.
Помимо отмеченных случаев в инженерной практике встречается значительное количество систем, для которых равновесное межфазное распределение компонента описывается с помощью специальных эмпирических зависимостей. Это относится, в частности, к системам, содержащим два и более компонента.
Основные условия процесса абсорбции. Каждый из компонентов системы создает давление, величина которого определяется концентрацией компонента и его летучестью.
При длительном пребывании системы в неизменных условиях устанавливается равновесное распределение компонентов между фазами. Процесс абсорбции может происходить при условии, что концентрация (парциальное давление компонента) в газовой фазе, вступившей в контакт с жидкостью, будет выше равновесного давления над поглотительным раствором.
Список литературы
1. Ветошкин А.Г. Теоретические основы защиты окружающей среды: учебное пособие. - Пенза: Изд-во ПГАСА, 2002. 290 c.
2. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков: учеб. пособие Д.А. Кривошеин, П.П. Кукин, В.Л. Лапин [и др]. М.: Высшая школа, 2003. 344 c.
4. Основы химической технологии: учебник для студентов хим.-технол.спец.вузов / И.П. Мухленов, А.Е. Горштейн, Е.С. Тумаркина [Под ред. И.П. Мухленова]. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. школа, 1991. 463 c.
5. Дикарь В.Л., Дейнека А.Г., Михайлив И.Д. Основы экологии и природопользования. Харьков: ООО Олант, 2002. 384 с
6. Рамм В. М./ Абсорбция газов, 2 изд., М.: Химия, 1976.656 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Особенности хлопковой пыли. Очистка запыленного воздуха. Методы очистки газов от механических примесей. Экологические аспекты очистки вод. Характеристика сточных вод хлопчатобумажного комбината. Определение концентраций загрязнений смешанного стока.
реферат , добавлен 24.07.2009
Применение физико-химического и механического метода для очистки промышленных сточных вод, подготовки нерастворенных минеральных и органических примесей. Удаление тонкодисперсных неорганических примесей методом коагуляции, окисления, сорбции и экстракции.
курсовая работа , добавлен 03.10.2011
Состав сточных вод и основные методы их очистки. Выпуск сточных вод в водоемы. Основные методы очистки сточных вод. Повышение эффективности мер по охране окружающей среды. Внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов.
реферат , добавлен 18.10.2006
Принципы интенсификации технологических процессов защиты окружающей среды. Гетерогенный катализ обезвреживания отходящих газов. Очистка газов дожиганием в пламени. Биологическая очистка сточных вод. Защита окружающей среды от энергетических воздействий.
реферат , добавлен 03.12.2012
Характеристика современной очистки сточных вод для удаления загрязнений, примесей и вредных веществ. Методы очистки сточных вод: механические, химические, физико-химические и биологические. Анализ процессов флотации, сорбции. Знакомство с цеолитами.
реферат , добавлен 21.11.2011
Промышленные и биологические катализаторы (ферменты), их роль в регуляции технологических и биохимических процессов: Применение адсорбционно-каталитических методов для обезвреживания токсичных выбросов промышленных производств, очистки сточных вод.
курсовая работа , добавлен 23.02.2011
Виды и источники загрязнения атмосферного воздуха, основные методы и способы его очистки. Классификация газоочистного и пылеулавливающего оборудования, работа циклонов. Сущность абсорбции и адсорбции, системы очистки воздуха от пыли, туманов и примесей.
курсовая работа , добавлен 09.12.2011
Общая характеристика проблем защиты окружающей среды. Знакомство с этапами разработки технологической схемы очистки и деминерализации сточных пластовых вод на месторождении "Дыш". Рассмотрение методов очистки сточных вод нефтедобывающих предприятий.
дипломная работа , добавлен 21.04.2016
Учет и управление экологическими рисками населения от загрязнений окружающей среды. Методы очистки и обезвреживания отходящих газов ОАО "Новоросцемент". Аппараты и устройства, используемые для очистки аспирационного воздуха и отходящих газов от пыли.
дипломная работа , добавлен 24.02.2010
Основные понятия и классификация методов жидкостной хроматографии. Сущность высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), ее достоинства. Состав хроматографических комплексов, виды детекторов. Применение ВЭЖХ в анализе объектов окружающей среды.
1. Общие принципы рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере.
2. Механизм расчета рассеивания вредных выбросов промышленных предприятий.
3. Теория образования NO х при сжигании органического топлива.
4. Теория образования сажистых частиц при сжигании органического топлива.
5. Теория образования газообразованного недожога в топках котлов.
6. Теория образования SO х при сжигании органического топлива.
7. Снижение эмиссии NO х.
8. Снижение эмиссии SO х.
9. Снижение эмиссии аэрозолей.
10. Основные принципы переноса загрязнений в атмосфере.
11. Влияние теплофизических и аэродинамических факторов на процессы тепломассообмена в атмосфере.
12. Основные положения теории турбулентности из классической гидродинамики.
13. Приложение теории турбулентности к атмосферным процессам.
14. Общие принципы рассеяния загрязняющих веществ в атмосфере.
15. Распространение загрязняющих веществ от трубы.
16. Основные теоретические подходы, используемые для описания процессов рассеивания примесей в атмосфере.
17. Расчетная методика рассеивания вредных веществ в атмосфере, разработанная в ГГО им. А.И. Воейкова.
18. Общие закономерности разбавления сточных вод.
19. Методы расчета разбавления сточных вод для водотоков.
20. Методы расчета разбавления сточных вод для водоемов.
21. Расчет предельно допустимого сброса для проточных водоемов.
22. Расчет предельно допустимого сброса для водохранилищ и озер.
23. Движение аэрозольных загрязнителей в потоке.
24. Теоретические основы улавливания твердых частиц из отходящих газов.
25. Теоретические основы защиты окружающей среды от энергетических воздействий.
Литература
1. Кулагина Т.А. Теоретические основы защиты окружающей среды: Учебн. пособие / Т.А. Кулагина. 2-е изд., перераб. И доп. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2003. – 332 с.
Составил:
Т.А. Кулагина
Раздел 4. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И Экологическая экспертиза
1. Система экологической оценки, предмет, цели и основные задачи курса и понятия курса, виды экологических оценок. Различия между экологической экспертизой (ЭЭ) и оценкой воздействия на окружающую среду (ОВОС).
2. Развитие системы экологического сопровождения проекта, жизненный цикл проекта, ЭСХД.
3. Экологическое сопровождение хозяйственной деятельности инвестиционных проектов (различия в подходах, категории).
4. Правовая и нормативно – методическая база экологической экспертизы и ОВОС в России.
5. Классификация объектов ЭЭ и ОВОС по видам природопользования, по типу обмена веществом и энергией со средой, по степени экологической опасности для природы и человека, по токсичности веществ.
6. Теоретические основы экологической экспертизы (цели, задачи, принципы, виды и типы государственной экологической экспертизы, матрица взаимодействия).
7. Субъекты и объекты государственной экологической экспертизы.
8. Методологические положения и принципы экологического проектирования..
9. Порядок организации и проведение экологических процедур (основания, случай, условия, аспекты, процедура Государственной экологической экспертизы и ее регламент проведения).
10. Список документации, представляемой на государственную экологическую экспертизу (на примере Красноярского края).
11. Порядок предварительного рассмотрения документации, поступившей на ГЭЭ. Оформление заключения государственной экологической экспертизы (состав основных частей).
13. Общественная экологическая экспертиза и ее этапы.
14. Принципы экологической оценки. Предмет экологической оценки.
15. Нормативно-правовая база экологической оценки и специально-уполномоченные органы (их функции). Участники процесса экологической оценки, их основные задачи.
16. Стадии процесса экологической оценки. Методы и системы отбора проектов.
17. Методы выявления значимых воздействий, матрицы по выявлению воздействий (схемы).
18. Структура ОВОС и метод организации материала, основные стадии и аспекты.
19. Экологические требования к разработке нормативов, экологические критерии и стандарты.
20. Нормативы качества среды и допустимого воздействия, использования природных ресурсов.
21. Нормирование санитарных и защитных зон.
22. Информационная база экологического проектирования.
23. Участие общественности в процессе ОВОС.
24. Оценка воздействия исследуемого хозяйственного объекта на атмосферу, прямые и косвенные критерии оценки загрязнения атмосферы.
25. Порядок проведения ОВОС (этапы и процедуры ОВОС).
Литература
1. Закон РФ «Об охране окружающей природной среды» от 10.01.02 № 7-ФЗ.
2. Закон РФ «Об экологической экспертизе» от 23.11.95 № 174-ФЗ.
3. Положение “Об оценке воздействия на окружающую среду в РФ”. /Утв. приказом Минприроды РФ от 2000 г.
4. Руководство по экологической экспертизе предпроектной и проектной документации. / Утв. начальником Главгосэкоэкспертизы от 10.12.93. М.: Минприрода. 1993, 64 с.
5. Фомин С.А. "Государственная экологическая экспертиза". / В кн. Экологическое право РФ. // Под ред. Ю.Е. Винокурова. - М.: Изд-во МНЭПУ, 1997. - 388 с.
6. Фомин С.А. "Экологическая экспертиза и ОВОС". / В кн. Экология, охрана природы и экологическая безопасность. // Под общей ред. В.И. Данилова-Данильяна. - М.: Изд-во МНЭПУ, 1997. - 744 с.
Составил:
к.т.н., доцент кафедры «Инженерная экология
и безопасность жизнедеятельности»
