Атмосфера: виды загрязнений и методы очищения атмосферного воздуха. Физико-химические методы очистки загрязненного воздуха

План

Введение

1. Методы очистки атмосферы

2. Биоремедиация атмосферы

Заключение

Список литературы

Введение

вляются как вопль о надвигающейся катастрофе. Этот вопрос приобрел особое значение после изобретения атомных и водородных бомб, ибо атмосферный воздух стал все более и более насыщаться осколками ядерного распада. Эти осколки в форме высокодисперсных взвешенных веществ при взрыве поднимаются в атмосферу на большую высоту, затем в течение короткого времени растекаются по всему атмосферному океану и постепенно падают на поверхность земли в виде тонкой радиоактивной пыли, или уносятся осадками - дождем и снегом. И являются угрозой человеку в любой точке поверхности нашей планеты.

1. Методы очистки атмосферы

Все методы очистки делятся на регенеративные и деструктивные. Первые позволяют возвращать в производство компоненты выбросов, вторые трансформируют эти компоненты в менее вредные.

Методы очистки газовых выбросов можно разделить по типу обрабатываемого компонента (очистка от аэрозолей – от пыли и тумана, очистка от кислых и нейтральных газов и так далее).

· Электрические методы очистки.

При этом способе очистки газовый поток направляется в электрофильтр, где проходит в пространстве между двумя электродами – коронирующим и осадительным. Частицы пыли заряжаются, движутся к осадительному электроду, разряжаются на нем. Таким методом можно очищать пыли с удельным сопротивлением от 100 до 100 млн. Ом*м. Пыли с меньшим удельным сопротивлением сразу же разряжаются и улетают, а с большим – образуют плотный изолирующий слой на осадительным электроде, резко уменьшая степень очистки. Методом электрической очистки можно удалять не только пыли, но и туманы. Очистка электрофильтров производится путем смыва пыли водой, вибрацией или с помощью ударно-молоткового механизма.

· Различные мокрые методы.

Использование пенных аппаратов, скрубберов.

Для очистки от газов применяют следующие методы:

· Адсорбция.

То есть поглощение твёрдым веществом газового (в нашем случае) компонента. В качестве адсорбентов (поглотителей) применяют активные угли различных марок, цеолиты, силикагель и другие вещества. Адсорбция – надёжный способ, позволяющий достигать высоких степеней очистки; кроме того, это регенеративный метод, то есть уловленный ценный компонент можно вернуть обратно в производство. Применяется периодическая и непрерывная адсорбция. В первом случае по достижении полной адсорбционной емкости адсорбента газовый поток направляют в другой адсорбер, а адсорбент регенерируют – для этого используется отдувка острым паром или горячим газом. Затем ценный компонент можно получить из конденсата (если для регенерации использовался острый пар); для этой цели используется ректификация, экстракция или отстаивание (последнее возможно в случае взаимной нерастворимости воды и ценного компонента). При непрерывной адсорбции слой адсорбента постоянно перемещается: часть его работает на поглощение, часть – регенерируется. Это, конечно, способствует истиранию адсорбента. В случае достаточной стоимости регенерируемого компонента использование адсорбции может быть выгодным. Например, недавно (весной 2001 года) проведенный для одного из кабельных заводов расчёт участка рекуперации ксилола показал, что срок окупаемости составит менее года. При этом 600 т ксилола, которые ежегодно попадали в атмосферу, будут возвращены в производство.

· Абсорбция.

То есть поглощение газов жидкостью. Этот метод основан либо на процессе растворения газовых компонентов в жидкости (физическая адсорбция), либо на растворении вместе с химической реакцией – химическая адсорбция (например, поглощение кислого газа раствором с щелочной реакцией). Этот метод также является регенеративным, из полученного раствора можно выделить ценный компонент (при использовании химической адсорбции это не всегда возможно). В любом случае вода очищается и хотя бы частично возвращается в систему оборотного водоснабжения.

· Термические методы.

Являются деструктивными. При достаточной теплотворной способности выбросного газа его можно сжечь напрямую (все видели факелы, на которых горит попутный газ), можно применить каталитическое окисление, или (при малой теплотворной способности газа) использовать его в качестве дутьевого газа в печах. Получающиеся в результате термического разложения компоненты должны быть менее опасными для окружающей среды, чем исходный компонент (например, органические соединения можно окислить до углекислого газа и воды – если нет других элементов, кроме кислорода, углерода и водорода). Этот метод позволяет добиться высокой степени очистки, но может стоить дорого, особенно если используется дополнительное топливо.

· Различные химические методы очистки.

Как правило связанные с использованием катализаторов. Таковым, например, является каталитическое восстановление оксидов азота из выхлопных газов автотранспорта (в общем виде механизм этой реакции описывается схемой:

CnHm + NOx + CO----->CO2 + H2O +N2,

где в качестве катализатора kt используется платина, палладий, рутений или другие вещества). Методы могут требовать применения реагентов и дорогих катализаторов.

· Биологическая очистка.

Для разложения загрязняющих веществ используются специально подобранные культуры микроорганизмов. Метод отличается низкими затратами (реагентов используется мало и они дешевые, главное - микроорганизмы живые и размножаются сами, используя загрязнения как пищу), достаточно высокой степенью очистки, но в нашей стране, в отличие от Запада, широко распространения, к сожалению, пока не получил.

· Аэроионы - мельчайшие жидкие или твердые частицы, заряженные положительно или отрицательно. Особенно благоприятно действие отрицательных (легких аэроионов). Их справедливо называют витаминами воздуха.

Механизм действия отрицательных аэроионов на взвешенные в воздухе частицы состоит в следующем. Отрицательные аэроионы воздуха заряжают (или перезаряжают) пыль и микрофлору, находящиеся в воздухе, до определенного потенциала, пропорционально их радиусу. Заряженные пылевые частицы или микроорганизмы начинают двигаться вдоль силовых линий электрического поля по направлению к противоположно (положительно) заряженному полюсу, т.е. к земле, к стенам и потолку. Если выразить в длинах силы гравитации и силы электрические, действующие на тонкодисперсную пыль, то легко можно увидеть, что электрические силы превосходят силы гравитации в тысячи раз. Это дает возможность по желанию строго направлять движение облака тонкодисперсной пыли и очищать, таким образом воздух в данном месте. При отсутствии электрического поля и диффузном движении отрицательных аэроионов между каждым движущимся аэроионом и положительно заряженной землей (полом) возникают силовые линии, вдоль которых движется данный аэроион вместе с частичкой пыли или бактерией. Осевшие на поверхности пола, потолка и стен микроорганизмы могут периодически удаляться.

План

Введение

1. Методы очистки атмосферы

2. Биоремедиация атмосферы

Заключение

Список литературы

Введение

Проблема очистки воздуха в зоне жизни человека от разнообразных загрязнений, вносимых промышленностью, от аэрозолей и бактерий является одной из наиболее актуальных проблем. Трактаты по вопросу все чаще и чаще появляются как вопль о надвигающейся катастрофе. Этот вопрос приобрел особое значение после изобретения атомных и водородных бомб, ибо атмосферный воздух стал все более и более насыщаться осколками ядерного распада. Эти осколки в форме высокодисперсных взвешенных веществ при взрыве поднимаются в атмосферу на большую высоту, затем в течение короткого времени растекаются по всему атмосферному океану и постепенно падают на поверхность земли в виде тонкой радиоактивной пыли, или уносятся осадками - дождем и снегом. И являются угрозой человеку в любой точке поверхности нашей планеты.

1. Методы очистки атмосферы

Все методы очистки делятся на регенеративные и деструктивные . Первые позволяют возвращать в производство компоненты выбросов, вторые трансформируют эти компоненты в менее вредные.

Методы очистки газовых выбросов можно разделить по типу обрабатываемого компонента (очистка от аэрозолей - от пыли и тумана, очистка от кислых и нейтральных газов и так далее).

Электрические методы очистки.

При этом способе очистки газовый поток направляется в электрофильтр, где проходит в пространстве между двумя электродами - коронирующим и осадительным. Частицы пыли заряжаются, движутся к осадительному электроду, разряжаются на нем. Таким методом можно очищать пыли с удельным сопротивлением от 100 до 100 млн. Ом*м. Пыли с меньшим удельным сопротивлением сразу же разряжаются и улетают, а с большим - образуют плотный изолирующий слой на осадительным электроде, резко уменьшая степень очистки. Методом электрической очистки можно удалять не только пыли, но и туманы. Очистка электрофильтров производится путем смыва пыли водой, вибрацией или с помощью ударно-молоткового механизма.

Различные мокрые методы.

Использование пенных аппаратов, скрубберов.

Для очистки от газов применяют следующие методы:

Адсорбция.

То есть поглощение твёрдым веществом газового (в нашем случае) компонента. В качестве адсорбентов (поглотителей) применяют активные угли различных марок, цеолиты, силикагель и другие вещества. Адсорбция - надёжный способ, позволяющий достигать высоких степеней очистки; кроме того, это регенеративный метод, то есть уловленный ценный компонент можно вернуть обратно в производство. Применяется периодическая и непрерывная адсорбция. В первом случае по достижении полной адсорбционной емкости адсорбента газовый поток направляют в другой адсорбер, а адсорбент регенерируют - для этого используется отдувка острым паром или горячим газом. Затем ценный компонент можно получить из конденсата (если для регенерации использовался острый пар); для этой цели используется ректификация, экстракция или отстаивание (последнее возможно в случае взаимной нерастворимости воды и ценного компонента). При непрерывной адсорбции слой адсорбента постоянно перемещается: часть его работает на поглощение, часть - регенерируется. Это, конечно, способствует истиранию адсорбента. В случае достаточной стоимости регенерируемого компонента использование адсорбции может быть выгодным. Например, недавно (весной 2001 года) проведенный для одного из кабельных заводов расчёт участка рекуперации ксилола показал, что срок окупаемости составит менее года. При этом 600 т ксилола, которые ежегодно попадали в атмосферу, будут возвращены в производство.

Абсорбция.

То есть поглощение газов жидкостью. Этот метод основан либо на процессе растворения газовых компонентов в жидкости (физическая адсорбция), либо на растворении вместе с химической реакцией - химическая адсорбция (например, поглощение кислого газа раствором с щелочной реакцией). Этот метод также является регенеративным, из полученного раствора можно выделить ценный компонент (при использовании химической адсорбции это не всегда возможно). В любом случае вода очищается и хотя бы частично возвращается в систему оборотного водоснабжения.

Термические методы.

Являются деструктивными. При достаточной теплотворной способности выбросного газа его можно сжечь напрямую (все видели факелы, на которых горит попутный газ), можно применить каталитическое окисление, или (при малой теплотворной способности газа) использовать его в качестве дутьевого газа в печах. Получающиеся в результате термического разложения компоненты должны быть менее опасными для окружающей среды, чем исходный компонент (например, органические соединения можно окислить до углекислого газа и воды - если нет других элементов, кроме кислорода, углерода и водорода). Этот метод позволяет добиться высокой степени очистки, но может стоить дорого, особенно если используется дополнительное топливо.

Различные химические методы очистки.

C n H m + NO x + CO----->CO 2 + H 2 O +N 2 ,

Биологическая очистка.

Аэроионы - мельчайшие жидкие или твердые частицы, заряженные положительно или отрицательно. Особенно благоприятно действие отрицательных (легких аэроионов). Их справедливо называют витаминами воздуха.

2. Биоремедиация атмосферы

Биоремедиация атмосферы - комплекс методов очистки атмосферы с помощью микроорганизмов.

Цианобактерии:

Исследователи из Школы инженерии и прикладных наук им. Генри Самуэли при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе генетически модифицировали цианобактерии (сине-зелёные водоросли), которые теперь способны поглощать CO2 и вырабатывать жидкое топливо изобутан, имеющий большой потенциал в качестве альтернативы бензину. Реакция происходит под действием солнечной энергии через фотосинтез. Новый метод имеет два преимущества. Во-первых, снижается объём парниковых газов из-за утилизации CO2. Во-вторых, получаемое жидкое горючее может быть использовано в нынешней энергетической инфраструктуре, в том числе в большинстве автомобилей. Используя цианобактерии Synechoccus elongatus , исследователи генетическим путём увеличили количество захватывающего углекислый газ фермента. Затем были внедрены гены от других микроорганизмов, позволившие поглощать CO2 и солнечный свет. В результате бактерии производят газ изобутеральдегид.

Биофильтрация:

Биофильтрация является наиболее выгодной с экономической точки зрения и наиболее отработанной технологией очистки отходящих газов. Она может быть успешно использована для защиты атмосферы на предприятиях пищевой, табачной, нефтеперерабатывающей промышленности, станциях очистки сточных вод, а также в сельском хозяйстве.

Институт Биохимии им. А.Н. Баха РАН (ИНБИ) - лидер российского рынка в области биологических методов очистки промышленных вентвыбросов от паров летучих органических соединений (ЛОС). Оно разработало уникальную микробиологическую технологию БИОРЕАКТОР, которая выгодно отличается от существующих методов по своим техническим параметрам, капитальным и эксплуатационным затратам. Основой технологии БИОРЕАКТОР является консорциум природных иммобилизованных микроорганизмов, специально подобранных и адаптированных для высокоэффективной (80-99 %) деградации разнообразных ЛОС, например, ароматических углеводородов, карбонильных, С1-, хлорорганических и многих других соединений. БИОРЕАКТОР также эффективен для удаления неприятных запахов. Способ основан на микробиологической утилизации вредных органических веществ с образованием углекислого газа и воды специально подобранными нетоксичными штаммами микроорганизмами (деструкторами загрязнений), проверенными и зарегистрированными в установленном порядке. Способ реализуется в новой высокоэффективной биофильтрационной установке, обеспечивающей эффективную непрерывную очистку отработанных газовоздушных выбросов от различных органических загрязнений: фенол, ксилол, толуол, формальдегид, циклогексан, уайт-спирит, этилацетат, бензин, бутанол и др .

В состав установки входят:

Биоабсорбер,- вспомогательное оборудование-циркуляционный насос, клапан,

Емкость (100л) для солевого раствора, КИП, теплообменник, хвостовой вентилятор.

Установка в рабочем состоянии (с жидкостью) весит ок. 6,0 т, имеет габариты 4*3,5*3 м (в помещении) и установочную мощность 4 квт.

Преимущества разработки . Биофильтрационная установка имеет следующие основные преимущества:

Высокую эффективность очистки газо-воздушных выбросов (от 92 до 99%),

Низкие эксплуатационные энергозатраты до 0,3КВт*ч/м3,

Высокую производительность по очищаемому газовому потоку (10- 20тыс./м3*ч),

Низкое аэродинамическое сопротивление газовому потоку (100-200 Ра),

Простое обслуживание, длительную, надежную и безопасную эксплуатацию.

Научно-техническая разработка отработана в промышленном варианте.

Биопрепараты МИКРОЗИМ(TM) ОДОР ТРИТ:

Биологический препарат - нейтрализатор запахов, действующий по принципу нейтрализации летучих соединений. Биопрепарат представляет собой комплекс биологических экстрактов растительного происхождения, вступающих в биохимические реакции с летучими соединениями широкого спектра от химических: ацетона, фенолов, до органических: меркаптанов, сероводорода, аммиака, и в результате реакции уничтожающих летучие соединения и нейтрализующих запахи вызванные этими летучими соединениями. Биопрепарат не маскирует запах с помощью ароматизаторов или отдушек, но уничтожает запах путем естественной очистки воздуха от летучих соединений. Результатом действия препарата Одор Трит является приемлемый уровень запаха (интенсивностью 1-2 балла) без посторонних ароматов (ароматизаторов, отдушек).

Заключение

В настоящее время проблема очистки атмосферы остро встала перед человечеством, в связи с разнообразными загрязнениями человеком, промышленностью, сельским хозяйством. В течение нескольких десятков лет, ученные придумывают все новые и новые изобретения и очистительные сооружения, пытаются придумать более экономичные способы очищения атмосферы. Одним из таких способов является биоремедиация.

Список использованной литературы

1. Нейтрализация запахов, очистка воздуха от летучих соединений, деодоризация отходов. [электронный ресурс], режим доступа: http://www.microzym.ru/odorcontrol

2. Промышленная ионизация воздуха. [электронный ресурс], режим доступа: http://www.tehnoinfa.ru/ionizacija/21.html

3. Бактерии очистят атмосферу от СО2. [электронный ресурс], режим доступа: http://gizmod.ru/2009/12/16/bakterii_ochistjat_atmosferu_ot_co2/

4. ТЕХНОЛОГИЯ ЗАЩИТЫ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА (АТМОСФЕРЫ) ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ. [электронный ресурс], режим доступа: http://zelenyshluz.narod.ru/articles/atmosfer.htm

Механические методы

1.Инерционные пылеуловители — используется механизм гравитационного осаждения частиц из горизонтально направленного потока газов. Улавливаются крупнодисперсные частиц размером 50 мкм и больше. Используются в качестве устройств предварительной обработки газов, например, для отделения крупных частиц и разгрузки аппаратов последующих ступеней.

2. Циклоны (рис.), Принцип действия основан на использовании центробежной силы, возникающей при вращательно-поступательном движении газового потока. Центробежная сила отбрасывает частицы пыли к стенкам корпуса циклона, затем частицы пыли, стекая по стенкам, выпадают в бункер, а очищенный газ через расположенный по оси циклона выхлопной патрубок выбрасываются в атмосферу или поступают к потребителю. Используются для удаления золы из дымовых газов и сухой (древесной, асбоцементной, металлической) пыли с размером частиц 25–30 мкм из воздуха. Циклоны составляют самую многочисленную группу экотехнической аппаратуры – более 90 % от общего числа применяемых в промышленности пылеуловителей. Ими улавливается более 80 % от общей массы уловленной всеми аппаратами пыли

1 - загрязненный поток;

2 - уловленная взвесь

3. Фильтры При применении тканевых пылеуловителей степень очистки воздуха может составлять 99% и более. При пропускании запыленного воздуха через ткань, содержащаяся в нем пыль задерживается в порах фильтрующего материала или на слое пыли, накапливающейся на его поверхности.

Тканевые пылеуловители по форме фильтрующей поверхности выполняют рукавными и рамочными. В качестве фильтрующего материала применяют хлопчатобумажные ткани, фильтр-сукно, капрон, шерсть, нитрон, лавсан, стеклоткань и различные сетки.

1 - загрязненный поток; 2 - рукава из ворсистой ткани; 3 - очищенный поток

Физические методы

1. Электрофильтры – одно- или двухсекционные аппараты прямоугольной формы, устройство, в к-ром очистка газов от аэрозольных, твердых или жидких частиц происходит под действием электрич. сил (рис.). Активная зона электрофильтров состоит из осадительных электродов (плоских полотен, набранных из пластинчатых элементов специального профиля) и коронирующих электродов (трубчатых рам, в которых натянуты коронирующие элементы). Э., в к-рых улавливаемые твердые частицы удаляются с электродов встряхиванием, наз. сухими, а те, в к-рых осаж. частицы смываются с электродов жидкостью или улавливаются жидкие частицы (туман, брызги), - мокрыми. Сухие электрофильтры используются для удаления сухой пыли, а мокрые применяют для очистки газов от паров кислот: серной, соляной, азотной. Эффект очистки составляет 97–99 %.

Рис. Однозонный электрофильтр с поперечным движением газа

1 – осадительные элетроды; 2 – коронирующие электроды

Физико-химические методы

Физико-химические методы основаны на физико-химических взаимодействиях загрязнителей с очищающими агентами. К таким методам относятся:абсорбция, хемосорбция, адсорбция, каталитический метод, термический метод.

1. Абсорбция основана на разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения газовых компонентов этой смеси жидким поглотителем (абсорбентом). Для удаления из выбросов аммиака, хлористого и фтористого водорода применяют воду. Для удаления ароматических углеводородов используют серную кислоту. В настоящее время наибольшее распространение в качестве абсорберов получили скрубберы-абсорберы (рис.).

Рис. . Орошаемый скруббер-абсорбер с насадкой: 1 – насадка; 2 – разбрызгиватель

2.Адсорбци я основана на извлечении из газов смесей вредных примесей с помощью твердых адсорбентов. Наиболее широко в качестве адсорбентаиспользуется активированный уголь, кроме того, существуют и такие сорбенты, как активированный глинозем, силикагель, активированный оксид алюминия, синтетические цеолиты. Некоторые адсорбенты пропитывают реактивами, повышающими эффективность адсорбции и превращающими вредную примесь в безвредную за счет происходящей на поверхности адсорбента хемосорбции. Основным очистным оборудованием являются вертикальные, горизонтальные, скрубберы – адсорберы. 1 - сетка; 2 - адсорбент; 3 - очищенный поток; 4 - загрязненный поток

3. Хемосорбция основана на поглощении газов и паров жидкими и твердыми поглотителями с образованием химических соединений. Этот метод используется для удаления из выбросов сероводорода и окислов азота. В качестве очистного оборудования используются скрубберы, а химическими поглотителями являются мышьякощавелевые и этаноламиновые растворы.

4. Каталитический метод очистки заключается в селективном ускорении химической реакции и превращении загрязнителя в безвредное вещество (рис.). Для снижения токсичности выхлопных газов применяют каталитические нейтрализаторы, в которых загрязненный воздух пропускают над катализатором, чаще всего оксидом алюминия. С помощью такого очистного оборудования можно очистить воздух от угарного газа, углеводородов, окислов азота. В жидкостных нейтрализаторах применяют для уменьшения содержания альдегидов и оксидов азота
10 %-ные водные растворы Na2SO3 или NaHSO4 с добавкой 0,5 %-ного основного реагента для предохранения от преждевременного окисления. Таким методом может быть достигнута полная очистка газов от альдегидов, а содержание оксидов азота снижено на 70 %.

Рис.. Каталитический нейтрализатор: 1 – корпус; 2 – реактор;
3 – сетка; 4 – теплоизоляция; 5 – катализатор; 6 – фланец

5. Термический метод основан на дожигании и термической деструкции вредных веществ в выбросах. Используется в том случае, когда вредные примеси в выбросах горючи. Этот метод применяют для очистки выбросов от лакокрасочных и пропиточных участков. Системы термического и огневого обезвреживания обеспечивают эффективность очистки до 99 %.

Если говорить о чистоте питьевой воды, то добиться этого можно с помощью различных фильтров, которые на сегодняшний день предлагаются в широком ассортименте. Немного сложней с чистотой воздуха, так как в современном мире технического прогресса развитие промышленных предприятий постепенно приводит к возникновению экологической катастрофы .

Если возможность очистки воздуха в окружающей среде сводится к нулю, то сделать воздух в своем доме – это задача первостепенной важности . Как очистить воздух от пыли?

Пыль проникает в помещение при помощи внешних (цветочная пыльца, дым и мелкие частички почвы, принесенные с улицы на одежде или через систему вентиляции) и внутренних источников (текстиль, стены и потолки, шерсть животных, волосы и перхоть человека).

Проблемы очистки атмосферного воздуха

Избавиться от пыли, которая осела на мебель, пол и различные предметы интерьера, намного проще, чем удаление пыли из воздуха в помещении. Запыленность воздуха в доме пагубно воздействует на здоровье, так как вредоносные микроорганизмы и различные мелкие частички, которые входят в состав пыли, чаще всего становятся причиной развития аллергических заболеваний верхних дыхательных путей. На сегодняшний день существует несколько эффективных систем по очистке воздуха от пыли , которые помогают избавиться от пылевых клещей, следовательно, пригодятся каждой хозяйке в борьбе с пылью.

Наиболее распространенные способы очистки воздуха от пыли – это использовать бытовой воздухоочиститель , который можно подразделить на несколько категорий в зависимости от принципа фильтрации:

Ионизирующие (электрофильтры)– вырабатывают сильнейший окислитель озон, прекрасно очищают воздух от пыли, но не освобождают воздух от токсических загрязнителей.
К тому же чрезмерное содержание озона в воздухе помещения может привести к отравлению, так что применение данных фильтров не должно быть длительным;
Фотокаталитические — органические вещества, попадающие на катализатор, окисляются под действием ультрафиолета до компонентов чистого воздуха, которые благотворно действуют на человека;
Адсорбционные (угольные) – притягивают токсичные примеси и удерживают их внутри устройства.
Если кассеты фильтра не менять своевременно, то они могут стать источником вредных веществ;
Пылевые – наиболее простые, так как в основе устройства используется ткань с различными волокнами, которая задерживает в себе пыль.

Стоит отметить, что фотокаталитическая очистка воздуха представляет собой максимально действенный метод фильтрации от пылевых клещей и всевозможных токсичных примесей.

Принцип работы немного напоминает естественные процессы в природе, благодаря чему данные фильтры применяются повсеместно и являются максимально эффективными и экономичными.

Не стоит забывать об элементарных методах очистки воздуха от пыли, как влажная уборка, регулярное проветривание, поддержание оптимального уровня влажности и температурного режима. При этом периодически избавляться от скоплений в помещении большого количества хлама и ненужных предметов, которые являются «пылесборниками» и не несут в себе никаких полезных функций.

Как очистить воздух?

Бурно развивающийся технический прогресс приносит не только всё больше благ, но и всё больше проблем. Самая, пожалуй, главная проблема – загрязнение окружающей среды, подрывающее наше здоровье. Учёные установили, что уже сейчас 80% своих ресурсов наша иммунная система расходует на нейтрализацию вредных факторов окружающей среды.

И этот процент будет только возрастать.

Что же делать?

Методы очистки атмосферного воздуха

Мы давно уже стараемся есть экологически чистую еду, очищаем или покупаем чистую воду. Сложнее с чистым воздухом. Он нам нужен всегда. Без еды мы можем прожить несколько дней, без воды – меньше.

А сколько мы можем не дышать?
Поэтому очень большое значение имеет очистка воздуха, прежде всего в помещениях, где мы проводим большую часть жизни, и где воздух загрязнён гораздо больше, чем на улице.

И вот человек, дозревший до признания жизненной необходимости приобретения очистителя воздуха, приходит в специализированный магазин. Но здесь у него просто разбегаются глаза.

Больше всего представлено ионизаторов воздуха, которые считаются и очистителями. Но они притягивают только пыль. А молекулы газов ионизируют. Но, если ионизированный кислород становится полезнее, то вредные газы – ещё вреднее.

Ионизировать надо уже очищенный воздух.

Существуют ещё много типов очистителей воздуха, например пропускающих его через воду или влажные вращающиеся диски, но они все собирают только пыль. Газы собирает активированный уголь. Но и очистители воздуха с углём имеют недостатки. Во первых, уголь начинает собирать газы с молекулярной массой больше 40. А наиболее распространённые в городе выхлопные газы состоят из молекул углерода и кислорода массами 12 и 16, т.е.

в сумме меньше 40. Значит, даже противогаз не спасает от выхлопных газов. Во вторых уголь набирает загрязнения в количестве 7-10 процентов от своей массы и перестаёт работать.

Фильтры надо менять, а они дороги, особенно импортные.

А как же сама природа очищает воздух? Она, в отличие от нас, не накапливает и не захоранивает загрязнения, а просто расщепляет их.

Существует процесс — фотокатализ. На некоторых химических соединениях под действием солнечных лучей вредные газы, запахи, даже бактерии и вирусы разлагаются. Известно, что все органические соединения на 95 процентов состоят из углерода, кислорода и водорода. На эти атомы и рушатся загрязнения воздуха, а элементы тут же объединяются в углекислый газ и воду. Таким образом фотокатализ – природное явление, в результате которого сложные и вредные органические молекулы превращаются в простые и безвредные.

Только сама природа уже не справляется с возрастающим количеством загрязнений.

Фотокатализ, как и фотосинтез изучен учёными уже более 100 лет назад, но до сих пор не удавалось создать прибор, работающий на этом принципе. Лет 20 назад эту задачу решил новосибирский профессор-химик Евгений Савинов. Он занимался фундаментальными проблемами солнечной энергетики и природного фотокатализа.

Его дочь страдала аллергией. Он перепробовал все имеющиеся тогда фильтры, включая привезенный из Америки НЕРА. Ничего не помогало. Тогда Евгений Николаевич взял порошок фотокатализатора, благо он работал в Институте катализа Сибирского отделении РАН, лампу для загара и вентилятор. Изготовил устройство и поместил его в комнату дочери.

Эта установка оказалась довольно шумной и громоздкой, но девочка перестала кашлять и стала хорошо спать.

Этот прибор и стал прототипом уникальных фотокаталитических очистителей-обеззараживателей воздуха, разработанных российскими учеными.

Поскольку в них используется природное явление, они:

Во-первых, совершенно безопасны и могут располагаться даже над кроваткой ребенка.

Во-вторых, спектр их действия чрезвычайно широк – от выхлопных газов, любых запахов и химических соединений до бактерий и вирусов.

В третьих, экономичны.

Бытовые приборы потребляют только 40 Ватт и рассчитаны на непрерывную работу.

В четвертых, не требуют никаких сменных элементов, поскольку ничего не накапливают, а разлагают до углекислого газа и воды.

Мы в своей московской квартире давно пользуемся фотокаталитическими очистителями воздуха. Я могу рассказать о существующих моделях, как их выбирать, как эффективно использовать, где купить и сколько они стоят.

Запомните это слово – фотокатализ. Давайте поможем природе бороться с загрязнениями, начав с собственной квартиры.

И сами будем здоровыми.

Мероприятия по предотвращению загрязнения воздуха

4 группы мероприятий: федеральные и муниципальные законы и правила; технологических, планировочных, санитарно-технических мероприятий. Главное значение технологические меры . Это создание закрытых процессов и сокращение выбросов в атмосферу, внедрение в подготовку принципов рационального природопользования, правильное использование отходов.

Должны быть реализованы следующие меры: вредные вещества в производстве безвредны; очистка сырья от вредных примесей; Замена сухих методов очистки пылевых материалов мокрым способом; замена огнетушащего электрическим током; технологическое уплотнение; Замена прерывистых процессов непрерывна, чтобы избежать отражения выбросов загрязняющих веществ.

Планирование мероприятий: регистрация «ветровой розы», площадь городских территорий, организация санитарных зон, озеленение поселений, планирование жилых районов. Определяя площадь города, мы уделяем большое внимание «саду ветра» и поле.

Промышленные районы расположены в хорошо проветриваемых зонах вниз по течению в зависимости от жилых районов. Также учитывайте сезонную скорость ветра.

МЕТОДЫ ЧИСТКИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Кроме того, зеленые растения играют важную роль в очистке городской пыли от пыли. Наличие зеленых зон позволяет снизить концентрацию вредных веществ три раза.

Для садоводческой гигиены и внутри квадрата используются древесина и глина, устойчивые к воздействию газа.

Требуется правильное планирование развития блоков. Площадь, ближайшая к шоссе, построена с общими зданиями, затем с малоэтажными зданиями, высокими зданиями, а затем с детскими садами, медицинскими учреждениями (зданиями, требующими качества воздуха). Закрытое здание используется только в городах, где высокоскоростные ветры способствуют очистке воздуха. Санитарно-технические мероприятия — монтаж пылеулавливающих установок (механические пылеуловители, фильтрующие устройства, электростатические фильтры, мокрые очистители, пылесборные камеры).

Это также включает выхлопные насосы — зольные коллекторы, в которых пыль осаждается, когда газ проходит через пористые переборки. Электрофильтры — самые современные устройства для очистки газа, используемые для сбора твердых и жидких аэрозолей. По своей природе газы могут быть сухими и влажными в направлении газов — горизонтальном и вертикальном. очистители — общая система очистки влажного газа, различная по дизайну.

В настоящее время существует большое количество различных методов очистки воздуха от различных вредных загрязнений. К основным способам относятся:

o Абсорбционный метод.
o Адсорбционный метод.
o Термическое дожигание.
o Термокаталитические методы.
o Озонные методы.
o Плазмохимические методы.
o Плазмокаталитический метод.
o Фотокаталитический метод.

Абсорбционный метод. Абсорбция представляет собой процесс растворения газообразного компонента в жидком растворителе. Абсорбционные системы разделяют на водные и неводные. Во втором случае применяют обычно малолетучие органические жидкости. Жидкость используют для абсорбции только один раз или же проводят ее регенерацию, выделяя загрязнитель в чистом виде. Схемы с однократным использованием поглотителя применяют в тех случаях, когда абсорбция приводит непосредственно к получению готового продукта или полупродукта. В качестве примеров можно назвать:

o получение минеральных кислот (абсорбция SO3 в производстве серной кислоты, абсорбция оксидов азота в производстве азотной кислоты);
o получение солей (абсорбция оксидов азота щелочными растворами с получением нитрит-нитратных щелоков, абсорбция водными растворами извести или известняка с получением сульфата кальция);
o других веществ (абсорбция NH3 водой для получения аммиачной воды и др.).

Адсорбционный метод. Адсорбционный метод являются одним из самых распространенных средств защиты воздушного бассейна от загрязнений. Только в США введены и успешно эксплуатируются десятки тысяч адсорбционных систем. Основными промышленными адсорбентами являются активированные угли, сложные оксиды и импрегнированные сорбенты. Активированный уголь (АУ) нейтрален по отношению к полярным и неполярным молекулам адсорбируемых соединений. Он менее селективен, чем многие другие сорбенты, и является одним из немногих, пригодных для работы во влажных газовых потоках. Активированный уголь используют, в частности, для очистки газов от дурно пахнущих веществ, рекуперации растворителей и т.д.

Оксидные адсорбенты (ОА) обладают более высокой селективностью по отношению к полярным молекулам в силу собственного неоднородного распределения электрического потенциала. Их недостатком является снижение эффективности в присутствии влаги. К классу ОА относят силикагели, синтетические цеолиты, оксид алюминия.

Можно выделить следующие основные способы осуществления процессов адсорбционной очистки:

o После адсорбции проводят десорбцию и извлекают уловленные компоненты для повторного использования. Таким способом улавливают различные растворители, сероуглерод в производстве искусственных волокон и ряд других примесей.
o После адсорбции примеси не утилизируют, а подвергают термическому или каталитическому дожиганию. Этот способ применяют для очистки отходящих газов химико-фармацевтических и лакокрасочных предприятий, пищевой промышленности и ряда других производств. Данная разновидность адсорбционной очистки экономически оправдана при низких концентрациях загрязняющих веществ и (или) многокомпонентных загрязнителей.
o После очистки адсорбент не регенерируют, а подвергают, например, захоронению или сжиганию вместе с прочно хемосорбированным загрязнителем. Этот способ пригоден при использовании дешевых адсорбентов.

Термическое дожигание. Дожигание представляет собой метод обезвреживания газов путем термического окисления различных вредных веществ, главным образом органических, в практически безвредных или менее вредных, преимущественно СО 2 и Н 2 О. Обычные температуры дожигания для большинства соединений лежат в интервале 750-1200 °C. Применение термических методов дожигания позволяет достичь 99%-ной очистки газов.

При рассмотрении возможности и целесообразности термического обезвреживания необходимо учитывать характер образующихся продуктов горения. Продукты сжигания газов, содержащих соединения серы, галогенов, фосфора, могут превосходить по токсичности исходный газовый выброс. В этом случае необходима дополнительная очистка. Термическое дожигание весьма эффективно при обезвреживании газов, содержащих токсичные вещества в виде твердых включений органического происхождения (сажа, частицы углерода, древесная пыль и т.д.).

Важнейшими факторами, определяющими целесообразность термического обезвреживания, являются затраты энергии (топлива) для обеспечения высоких температур в зоне реакции, калорийность обезвреживаемых примесей, возможность предварительного подогрева очищаемых газов. Повышение концентрации дожигаемых примесей ведет к значительному снижению расхода топлива. В отдельных случаях процесс может протекать в автотермическом режиме, т. е. рабочий режим поддерживается только за счет тепла реакции глубокого окисления вредных примесей и предварительного подогрева исходной смеси отходящими обезвреженными газами.

Принципиальную трудность при использовании термического дожигания создает образование вторичных загрязнителей, таких как оксиды азота, хлор, SO 2 и др.

Термические методы широко применяются для очистки отходящих газов от токсичных горючих соединений. Разработанные в последние годы установки дожигания отличаются компактностью и низкими энергозатратами. Применение термических методов эффективно для дожигания пыли многокомпонентных и запыленных отходящих газов.

Термокаталитические методы. Каталитические методы газоочистки отличаются универсальностью. С их помощью можно освобождать газы от оксидов серы и азота, различных органических соединений, монооксида углерода и других токсичных примесей. Каталитические методы позволяют преобразовывать вредные примеси в безвредные, менее вредные и даже полезные. Они дают возможность перерабатывать многокомпонентные газы с малыми начальными концентрациями вредных примесей, добиваться высоких степеней очистки, вести процесс непрерывно, избегать образования вторичных загрязнителей. Применение каталитических методов чаще всего ограничивается трудностью поиска и изготовления пригодных для длительной эксплуатации и достаточно дешевых катализаторов. Гетерогенно-каталитическое превращение газообразных примесей осуществляют в реакторе, загруженном твердым катализатором в виде пористых гранул, колец, шариков или блоков со структурой, близкой к сотовой. Химическое превращение происходит на развитой внутренней поверхности катализаторов, достигающей 1000 мІ/г.

В качестве эффективных катализаторов, находящих применение на практике, служат самые различные вещества - от минералов, которые используются почти без всякой предварительной обработки, и простых массивных металлов до сложных соединений заданного состава и строения. Обычно каталитическую активность проявляют твердые вещества с ионными или металлическими связями, обладающие сильными межатомными полями. Одно из основных требований, предъявляемых к катализатору - устойчивость его структуры в условиях реакции. Например, металлы не должны в процессе реакции превращаться в неактивные соединения.

Современные катализаторы обезвреживания характеризуются высокой активностью и селективностью, механической прочностью и устойчивостью к действию ядов и температур. Промышленные катализаторы, изготавливаемые в виде колец и блоков сотовой структуры, обладают малым гидродинамическим сопротивлением и высокой внешней удельной поверхностью.

Наибольшее распространение получили каталитические методы обезвреживания отходящих газов в неподвижном слое катализатора. Можно выделить два принципиально различных метода осуществления процесса газоочистки - в стационарном и в искусственно создаваемом нестационарном режимах.

1. Стационарный метод. Приемлемые для практики скорости химических реакций достигаются на большинстве дешевых промышленных катализаторов при температуре 200-600 °C. После предварительной очистки от пыли (до 20 мг/мі) и различных каталитических ядов (As, Cl 2 и др.), газы обычно имеют значительно более низкую температуру.

Подогрев газов до необходимых температур можно осуществлять за счет ввода горячих дымовых газов или с помощью электроподогревателя. После прохождения слоя катализатора очищенные газы выбрасываются в атмосферу, что требует значительных энергозатрат. Добиться снижения энергозатрат можно, если тепло отходящих газов использовать для нагревания газов, поступающих в очистку. Для нагрева служат обычно рекуперативные трубчатые теплообменники.

При определенных условиях, когда концентрация горючих примесей в отходящих газах превышает 4-5 г/мі, осуществление процесса по схеме с теплообменником позволяет обойтись без дополнительных затрат.

Такие аппараты могут эффективно работать только при постоянных концентрациях (расходах) или при использовании совершенных систем автоматического управления процессом.

Эти трудности удается преодолеть, проводя газоочистку в нестационарном режиме.

2. Нестационарный метод (реверс-процесс). Реверс-процесс предусматривает периодическое изменение направлений фильтрации газовой смеси в слое катализатора с помощью специальных клапанов. Процесс протекает следующим образом. Слой катализатора предварительно нагревают до температуры, при которой каталитический процесс протекает с высокой скоростью. После этого в аппарат подают очищенный газ с низкой температурой, при которой скорость химического превращения пренебрежимо мала. От прямого контакта с твердым материалом газ нагревается, и в слое катализатора начинает с заметной скоростью идти каталитическая реакция. Слой твердого материала (катализатора), отдавая тепло газу, постепенно охлаждается до температуры, равной температуре газа на входе. Поскольку в ходе реакции выделяется тепло, температура в слое может превышать температуру начального разогрева. В реакторе формируется тепловая волна, которая перемещается в направлении фильтрации реакционной смеси, т.е. в направлении выхода из слоя. Периодическое переключение направления подачи газа на противоположное позволяет удержать тепловую волну в пределах слоя как угодно долго.

Преимущество этого метода в устойчивости работы при колебаниях концентраций горючих смесей и отсутствие теплообменников.

Основным направлением развития термокаталитических методов является создание дешевых катализаторов, эффективно работающих при низких температурах и устойчивых к различным ядам, а также разработка энергосберегающих технологических процессов с малыми капитальными затратами на оборудование. Наиболее массовое применение термокаталитические методы находят при очистке газов от оксидов азота, обезвреживании и утилизации разнообразных сернистых соединений, обезвреживания органических соединений и СО.

Для концентраций ниже 1 г/мі и больших объемов очищаемых газов использование термокаталитического метода требует высоких энергозатрат, а также большого количества катализатора.

Озонные методы. Озонные методы применяют для обезвреживания дымовых газов от SO 2 (NOx) и дезодорации газовых выбросов промышленных предприятий. Введение озона ускоряет реакции окисление NO до NO 2 и SO 2 до SO 3 . После образования NO 2 и SO 3 в дымовые газы вводят аммиак и выделяют смесь образовавшихся комплексных удобрений (сульфата и нитрата аммония). Время контакта газа с озоном, необходимое для очистки от SO 2 (80-90 %) и NO x (70-80 %)составляет 0,4-0,9 сек. Энергозатраты на очистку газов озонным методом оценивают в 4-4,5 % от эквивалентной мощности энергоблока, что является, по-видимому, основной причиной, сдерживающей промышленное применение данного метода.

Применение озона для дезодорации газовых выбросов основано на окислительном разложении дурно пахнущих веществ. В одной группе методов озон вводят непосредственно в очищаемые газы, в другой газы промывают предварительно озонированной водой. Применяют также последующее пропускание озонированного газа через слой активированного угля или подачу его на катализатор. При вводе озона и последующем пропускании газа через катализатор температура превращения таких веществ как амины, ацетальдегид, сероводород и др. понижается до 60-80 °C. В качестве катализатора используют как Pt/Al2O3, так и оксиды меди, кобальта, железа на носителе. Основное применение озонные методы дезодорации находят при очистке газов, которые выделяются при переработке сырья животного происхождения на мясо- (жиро-)комбинатах и в быту.

Плазмохимический метод. Плазмохимический метод основан на пропускании через высоковольтный разряд воздушной смеси с вредными примесями. Используют, как правило, озонаторы на основе барьерных, коронных или скользящих разрядов, либо импульсные высокочастотные разряды на электрофильтрах. Проходящий низкотемпературную плазму воздух с примесями подвергается бомбардировке электронами и ионами. В результате в газовой среде образуется атомарный кислород, озон, гидроксильные группы, возбуждённые молекулы и атомы, которые и участвуют в плазмохимических реакциях с вредными примесями. Основные направления по применению данного метода идут по удалению SO2, NOx и органических соединений. Использование аммиака, при нейтрализации SO2 и NOx, дает на выходе после реактора порошкообразные удобрения (NH4)2SO4 и NH4NH3, которые фильтруются.

Недостатком данного метода являются:

o недостаточно полное разложение вредных веществ до воды и углекислого газа, в случае окисления органических компонентов, при приемлемых энергиях разряда;
o наличие остаточного озона, который необходимо разлагать термически либо каталитически;
o существенная зависимость от концентрации пыли при использовании озонаторов с применением барьерного разряда.

Плазмокаталитический метод. Это довольно новый способ очистки, который использует два известных метода - плазмохимический и каталитический. Установки, работающие на основе этого метода, состоят из двух ступеней. Первая - это плазмохимический реактор (озонатор), вторая - каталитический реактор. Газообразные загрязнители, проходя зону высоковольтного разряда в газоразрядных ячейках и взаимодействуя с продуктами электросинтеза, разрушаются и переходят в безвредные соединения, вплоть до CO 2 и H 2 O. Глубина конверсии (очистки) зависит от величины удельной энергии, выделяющейся в зоне реакции. После плазмохимического реактора воздух подвергается финишной тонкой очистке в каталитическом реакторе. Синтезируемый в газовом разряде плазмохимического реактора озон попадает на катализатор, где сразу распадается на активный атомарный и молекулярный кислород. Остатки загрязняющих веществ (активные радикалы, возбужденные атомы и молекулы), не уничтоженные в плазмохимическом реакторе, разрушаются на катализаторе благодаря глубокому окислению кислородом.

Преимуществом этого метода являются использование каталитических реакций при температурах, более низких (40-100 °C), чем при термокаталитическом методе, что приводит к увеличению срока службы катализаторов, а также к меньшим энергозатратам (при концентрациях вредных веществ до 0,5 г/мі.).

Недостатками данного метода являются:

o большая зависимость от концентрации пыли, необходимость предварительной очистки до концентрации 3-5 мг/мі,
o при больших концентрациях вредных веществ (свыше 1 г/мі) стоимость оборудования и эксплуатационные расходы превышают соответствующие затраты в сравнении с термокаталитическим методом

Фотокаталитический метод. Сейчас широко изучается и развивается фотокаталитический метод окисления органических соединений. В основном при этом используются катализаторы на основе TiO 2 , которые облучаются ультрафиолетом. Известны бытовые очистители воздуха японской фирмы "Daikin", использующие этот метод. Недостатком метода является засорение катализатора продуктами реакции. Для решения этой задачи используют введение в очищаемую смесь озона, однако данная технология применима для ограниченного состава органических соединений и при небольших концентрациях.

Защита атмосферы. На XIX специальной сессии Генеральной Ассамблеи ООН в июне 1997 года было принято одно из основных направлений природоохранной деятельности национальных правительств в рамках программы. Это направление заключается в поддержании чистоты атмосферного воздуха планеты. Для защиты атмосферы необходимы административные и технические меры, направленные на уменьшение возрастающего загрязнения атмосферы. Защита атмосферы не может быть успешной при односторонних и половинчатых мерах, направленных против конкретных источников загрязнения. Необходимо определить причины загрязнения, проанализировать вклад отдельных источников в общее загрязнение и выявить возможности ограничить эти выбросы.

Так в целях защиты окружающей среды в декабре 1997 года был принят Киотский протокол, направленный на регулирование выбросов в атмосферу парниковых газов. В РФ на сохранение и улучшение качества атмосферного воздуха направлен закон "Об охране атмосферного воздуха". Этот закон должен регулировать отношения в области охраны атмосферного воздуха, чтобы улучшить состояние атмосферного воздуха и обеспечить благоприятную среду для обитания человека, предотвратить химическое и т. п. воздействие на атмосферный воздух и обеспечить рациональное использование воздуха в промышленности.