2. Основные теоретические положения

Производственная деятельность человека негативно сказывается на состоянии атмосферного воздуха главным образом за счет нарушения химического равновесия, установившегося на планете в течение ее эволюции. Наряду с возрастающими масштабами сжигания кислорода, промышленность и транспорт являются источниками загрязнения атмосферы твердыми и газообразными примесями, зачастую отсутствующими ранее в планетарной атмосфере; номенклатура химических загрязнений ежегодно расширяется ввиду производства и переработки новых химических соединений (полимерные материалы, красители и др.)

Промышленное производство является мощным источником поступления загрязняющих веществ в воздушную среду, таких как оксид углерода, диоксид азота, сернистый ангидрид, фтороводород и многие другие.

Эколого-правовая защита атмосферного воздуха в нашей стране базируется на целом ряде нормативных требований [5]. Для охраны воздушного бассейна установлены нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ и нормативы предельно допустимых вредных физических воздействий (тепло, акустические загрязнения, электромагнитные поля, радиоактивность и др.), утвержденные органами Комитета по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды РФ и Минздрава РФ. При этом выбросы загрязняющих веществ и вредные физические воздействия от одного или группы источников населенного пункта с учетом перспективы развития промышленного района и особенностей атмосферной циркуляции не должны создавать приземную концентрацию, превышающую предельно допустимые значения для населения, растительного и животного мира.

Обеспечение этих требований невозможно без правильного выбора, обоснования и технологического расчета аппаратов пылегазоочистки.

Порядок выбора того или иного аппарата предусматривает:

1. Оценку вида загрязнения (загрязнений).

2. Выбор метода очистки и обоснование ступеней (стадии) очистки в зависимости от номенклатуры и технологических свойств загрязняющих веществ.

3. Технологический расчет аппаратов с учетом свойств загрязняющих веществ, производительности и конструктивных особенностей аппаратов и их эффективности.

4. Формирование технологической схемы очистки с обоснованным выбором побудителя движения газов; общую оценку эффективности схемы.

Проектирование технических средств и технологической схемы пылегазоочистки базируется на обоснованном количестве стадий и ступеней процесса очистки, технологических расчетах оборудования каждой ступени с учетом его пропускной способности и эффективности, обеспечении наибольшей степени очистки от твердых и газообразных загрязнений на этапе организованного выброса отработанных газов в атмосферу.

Наиболее распространенным методом очистки пылегазовоздушной смеси от газовых составляющих является физико-химическая очистка – извлечение или обезвреживание тех или иных газо- и парообразующих примесей.

Классификация средств обезвреживания газообразных загрязнений заключается в разделении по применяемым процессам.

Известно несколько основных методов очистки воздуха от газообразных примесей: методы, основанные на явлении сорбции (абсорбция, адсорбция и хемосорбция).

Метод абсорбции заключается в поглощении отдельных компонентов газовой смеси абсорбентом (поглотителем), в качестве которого выступает жидкость. Абсорбент выбирают из условия растворимости в нем газа, подлежащего удалению из газовой смеси. Например, для очистки газов от аммиака, хлористого и фтористого водорода в качестве абсорбента применяют воду, для улавливания водяных паров – серную кислоту, для улавливания ароматических углеводородов – масла.

При абсорбции происходит конвективная диффузия паро- и газообразных компонентов очищаемого газа в жидкие поглотители. Для высокоэффективного изъятия загрязняющего вещества необходимо хорошее перемешивание очищаемого газа с абсорбентом.

Регенерацию (восстановление) растворителя осуществляют снижением общего (или парциального) давления примеси, повышением температуры либо тем и другим одновременно.

Метод хемосорбции основан на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями, в результате чего образуются малолетучие и малорастворимые соединения. Хемосорбцию рационально применять при низких концентрациях загрязняющих веществ, содержащихся в очищаемых газовых смесях. Хемосорбция заключается в промывке очищаемого газа растворами, вступающими в химические реакции с содержащимися в газе отдельными газообразными компонентами, что позволяет извлечь их или обезвредить. Например, очистка газов от оксидов азота проводится с помощью известкового раствора.

Метод адсорбции основан на улавливании вредных газовых примесей поверхностью твердых тел. Адсорбция применяются при незначительном содержании паро- и газообразных загрязняющих компонентов в очищаемом газе (пары растворителей, эфира, ацетона, различных углеводородов).

Наиболее широко известен и распространен в качестве адсорбента активированный уголь. Его применяют для очистки газов от органических паров и некоторых других примесей. Применяют также активированный глинозем, силикагель, активированный оксид алюминия и др. Очистку газов осуществляют через неподвижные слои адсорбента.