Загрязнение атмосферного воздуха

Содержание

Слайд 2

Состав атмосферы

Состав атмосферы

Слайд 3

Основные загрязнители атмосферы: пыль, SO2, NOx, CO, CO2, CnHm, аэрозоли тяжелых металлов и др.

Основные загрязнители атмосферы:

пыль, SO2, NOx,
CO, CO2, CnHm,
аэрозоли тяжелых металлов и др.

Слайд 4

Источники диоксида серы: природные - вулканы и лесные пожары, антропогенные -

Источники диоксида серы:

природные - вулканы и лесные пожары,
антропогенные - сжигание

ископаемого топлива и обжиг сульфидных руд при производстве меди, никеля и других цветных металлов.
Слайд 5

Источники оксидов азота NO и N02: природные - электрические разряды, при

Источники оксидов азота NO и N02:

природные - электрические разряды, при которых

образуется NO, который впоследствии превращается в N02;
антропогенные - сгорание топлива, особенно при высоких температурах (Т > 10000С).
Слайд 6

СМОГ - аэрозоль, состоящий из дыма, тумана и пыли. Английское слово

СМОГ

- аэрозоль, состоящий из дыма, тумана и пыли. Английское слово «smog» — производное

от «smoke» — дым и «fog» — туман.
Жители английской столицы первыми столкнулись с проблемами, связанными с загрязнением городского воздуха.
Слайд 7

Лондонский (влажный) смог - сочетание газообразных и твердых примесей с туманом,

Лондонский (влажный) смог

- сочетание газообразных и твердых примесей с туманом,
как

результат сжигания большого количества угля или мазута при
высокой влажности.
Слайд 8

Фотохимический смог: разновидность вторичного загрязнения атмосферы, когда из первичных загрязнителей образуются

Фотохимический смог:

разновидность вторичного загрязнения атмосферы, когда из первичных загрязнителей образуются гораздо

более высокотоксичные соединения;
автомобильные выхлопы +Солнечный свет + О2 →О3 + NOx + пероксиды, пероксинитриты+ CО2 + H2O.
Слайд 9

Пероксиацилнитриты (ПАН) где, R - CH3-, C2H5- и т.д.

Пероксиацилнитриты (ПАН)

где, R - CH3-, C2H5- и т.д.

Слайд 10

Изменение концентраций компонентов фотохимического смога в разное время суток

Изменение концентраций компонентов фотохимического смога в разное время суток

Слайд 11

Основные загрязнители атмосферы и источники их поступления Оксид углерода (СО) :

Основные загрязнители атмосферы и источники их поступления

Оксид углерода (СО) :
дымовые газы

любой установки сжигания органического топлива;
выхлопные газы транспорта с двигателем внутреннего сгорания.
Слайд 12

Основные загрязнители атмосферы и источники их поступления Углеводороды (CnHm ): дымовые

Основные загрязнители атмосферы и источники их поступления

Углеводороды (CnHm ):
дымовые газы теплоэнергетических

установок,
из хранилищ жидкого и газообразного топлива,
выхлопные газы транспорта.
Слайд 13

Основные загрязнители атмосферы и источники их поступления Аэрозоли, тяжелые металлы: результат

Основные загрязнители атмосферы и источники их поступления

Аэрозоли, тяжелые металлы:
результат сжигания

топлива,
отходящие газы промышленных производств, в т.ч. дым плавильных печей при производстве сталей и сплавов цветных металлов.
Слайд 14

Наиболее сложная экологическая обстановка складывается в регионах, где сосредоточены объекты тяжелой

Наиболее сложная экологическая обстановка складывается в регионах, где сосредоточены объекты тяжелой

промышленности, нефтегазовой и горнорудной отраслей, черной и цветной металлургии.

К городам с напряженной экологической обстановкой относятся:
Новокузнецк и Екатеринбург,
Магнитогорск и Череповец,
Омск и Братск,
Кемерово и Нижний Тагил,
Тюмень и Иркутск,
Братск и Липецк,
Уфа и Чита,
Красноярск и Хабаровск.

Слайд 15

Особо опасные вещества, искусственно созданные человеком - ксенобиотики, экотоксиканты КСЕНОБИОТИКИ –

Особо опасные вещества, искусственно созданные человеком - ксенобиотики, экотоксиканты

КСЕНОБИОТИКИ – любое чужеродное

для данного организма или их сообщества вещество, могущее вызвать нарушение биотических процессов, в том числе – заболевание и гибель живых организмов.
Экотоксиканты – высокотоксичный особый класс загрязняющих веществ.
Слайд 16

Особо опасные вещества, искусственно созданные человеком - ксенобиотики, экотоксиканты: диоксины-гетероциклические полихлорированные

Особо опасные вещества, искусственно созданные человеком - ксенобиотики, экотоксиканты:

диоксины-гетероциклические полихлорированные соединения,
ДДТ –хлоорганические

пестициды, в структуре которых присутствуют ароматические ядра,
полихлорированные бифенилы (ПХБ).
Слайд 17

Торговое название: ДДТ. Назначение: против комаров, вредителей хлопка, соевых бобов, арахиса

Торговое название: ДДТ.
Назначение: против комаров, вредителей хлопка, соевых бобов, арахиса .
Химическое

название -
1,1,1-Трихлор-2,2-бис (n-хлорфенил) этан.
Слайд 18

Диоксины .

Диоксины

.

                         

Слайд 19

Полихлорированные бифенилы (ПХБ)

Полихлорированные бифенилы (ПХБ)

Слайд 20

Слайд 21

Парниковый эффект Парниковым может считаться любой газ, поглощающий в ИК-области и

Парниковый эффект

Парниковым может считаться любой газ, поглощающий в ИК-области и содержащийся

в сколь угодно малых количествах в атмосфере:
водяной пар, находящийся в атмосфере,
углекислый газ (диоксид углерода) (СО2),
метан (СН4),
оксиды азота, в особенности N2O,
озон (О3),
хлорфторуглероды.


Слайд 22

Вклад парниковых газов в изменение радиационного баланса (2000 г.)

Вклад парниковых газов в изменение радиационного баланса (2000 г.)

Слайд 23

Кислотные осадки

Кислотные осадки


Слайд 24

Кислотность атмосферных осадков в России в 2002 г.

Кислотность атмосферных осадков в России в 2002 г.

Слайд 25

В естественных условиях атмосферные осадки обычно имеют нейтральную или слабо кислую

В естественных условиях атмосферные осадки обычно имеют нейтральную или слабо кислую

реакцию, то есть показатель их кислотности/ щелочности обычно меньше 7,0: рН < 7.
В присутствии углекислого газа и при температуре 20о С дождевая вода имеет
рН = 5,6.
В присутствии других природных газов рН дождевой воды снижается примерно до
рН = 5,0.
Кислотные осадки (или “кислотные дожди”) это осадки с рН<5.
Слайд 26

Кислотные осадки бывают двух типов: сухие, обычно выпадающие невдалеке от источника

Кислотные осадки бывают двух типов:

сухие, обычно выпадающие невдалеке от источника

их поступления в атмосферу,
влажные (дождь, снег и пр.), распространяющиеся на большие расстояния, соизмеримые с размерами континентов.
Слайд 27

Слайд 28

Основные компоненты кислотных осадков: аэрозоли оксидов серы и азота (SOх и

Основные компоненты кислотных осадков:
аэрозоли оксидов серы и азота (SOх и NОx),

которые при взаимодействии с атмосферной, гидросферной или почвенной влагой образуют серную, азотную и другие кислоты.
Слайд 29

Основные природные источники : извержения вулканов, лесные пожары, эрозия почв и др.

Основные природные источники :
извержения вулканов, лесные пожары, эрозия почв и

др.
Слайд 30

- процессы сжигания горючих ископаемых, главным образом угля, в тепловых электростанциях,

- процессы сжигания горючих ископаемых, главным образом угля, в тепловых

электростанциях, в котельных, в металлургии, нефтехимической промышленности, на транспорте и пр.,
- сельское хозяйство .

Основные антропогенные источники:

Слайд 31

Кислотные осадки

Кислотные осадки

Слайд 32

Слайд 33

Слайд 34

Основные пути снижения эмиссии оксидов азота и серы: понижение температуры сжигания

Основные пути снижения эмиссии оксидов азота и серы:

понижение температуры сжигания угля,
извлечение

серы из отходящих газов,
экономия использования энергии.
Слайд 35

Виды ущерба от кислых осадков: деградация водных систем, гибель лесов, возрастание

Виды ущерба от кислых осадков:

деградация водных систем,
гибель лесов,
возрастание заболеваемость людей,
ущерб зданиям,

сооружениям из мрамора:
CaCO3+H2SO4→CaSO4+H2O.
Мрамор превращается в гипс.
Слайд 36

Исторические памятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, в последние годы разрушаются прямо на глазах.

Исторические памятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, в последние годы разрушаются

прямо на глазах.
Слайд 37

Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу — шедевру индийской архитектуры периода

Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу — шедевру индийской архитектуры периода

Великих Моголов, в Лондоне — Тауэру и Вестминстерскому аббатству.
Слайд 38

На соборе Св. Павла в Риме слой портлендского известняка разъеден на

На соборе Св. Павла в Риме слой портлендского известняка разъеден на

2,5 см. В Голландии статуи на соборе Св. Иоанна тают, как леденцы. Черными отложениями изъеден королевский дворец на площади Дам в Амстердаме.
Слайд 39

Рациональное использование воздуха (газоочистка) «Всё, что попадает в воздух, рано или

Рациональное использование воздуха (газоочистка)

«Всё, что попадает в воздух, рано или поздно

возвращается на землю, чтобы принять участие в природных процессах, происходящих в почве и воде».
Барри Коммонер, Замыкающийся круг
Слайд 40

Ниже представлен вклад (%) в загрязнение атмосферного воздуха основных отраслей промышленности:

Ниже представлен вклад (%) в загрязнение атмосферного воздуха основных отраслей промышленности:

Слайд 41

Зависимость эффективности улавливания от фракционного состава твёрдых частиц и аэрозолей в

Зависимость эффективности улавливания от фракционного состава твёрдых частиц и аэрозолей в

газовом потоке для различных типов оборудования
Слайд 42

Слайд 43

Слайд 44

Слайд 45

Слайд 46

Очистка топочных газов от диоксида серы Известковый и известняковый методы Основные

Очистка топочных газов от диоксида серы

Известковый и известняковый методы
Основные химические реакции,

протекающие при взаимодействии SО2 с пульпой гидроксида кальция или известняка, описываются следующими уравнениями:
CaO + H2O ? Сa(OH)2
Ca(OH)2 + СO2 ? СаСО3 + H2O
CaCO3 + CO2 + H2O ? Са(НСО3)2
Са(НСО3)2 + SO2 + H2O ? CaSO3 * 2 H2O + 2 СO2
CaSO3 * 2 H2O + 1/2 О2 ? CaSO4 * 2 H2O
Слайд 47

Скруббер

Скруббер

Слайд 48

Абсорберы: а – форсуночный абсорбер, б – абсорбер с шаровой насадкой, в – пенный абсорбер.

Абсорберы:
а – форсуночный абсорбер, б – абсорбер с шаровой насадкой, в

– пенный абсорбер.
Слайд 49

Магнезитовый метод Сущность метода состоит во взаимодействии SO2 с суспензией Мg(ОН)2

Магнезитовый метод
Сущность метода состоит во взаимодействии SO2 с суспензией Мg(ОН)2

по реакции:
Мg(ОН)2 + SO2 + 5 Н2О ? МgSО3 * 6 Н2О
Кристаллический сульфит магния подвергают сушке и обжигу, получая при этом концентрированный поток SO2 и МgО. Оксид магния возвращается в цикл, а SO2 направляется на переработку (например, на получение серной кислоты по стандартной технологии). Часть сульфита магния под действием кислорода воздуха окисляется до сульфата:
МgSО3 + 1/2О2 ? МgSО4
Слайд 50

Достоинствами магнезитового метода являются его цикличность, высокая эффективность (степень очистки 90-92%),

Достоинствами магнезитового метода являются его цикличность, высокая эффективность (степень очистки

90-92%), возможность утилизации SO2 Основной недостаток процесса - большое количество твердофазных стадий, что приводит к сильному абразивному износу аппаратуры и загрязнению среды твердыми частицами. Весьма значительными являются и энергетические затраты на разложение сульфита и сульфата магния.

Аммиачные методы
В основе этих методов лежит процесс абсорбции SO2 раствором сульфита аммония:
SO2 + (NH4 )2 SO3 + H2O ?? 2 NH4 НSO3

Слайд 51

Очистка отходящих газов от оксидов азота Адсорбционные методы В случае небольших

Очистка отходящих газов от оксидов азота

Адсорбционные методы
В случае небольших объемов

газов нашли применение адсорбционные методы. Хорошим сорбентом оксидов азота служит активированный уголь, но его применение затрудняется из-за легкой окисляемости, что может привести к сильному разогреву и даже к возгоранию угля (при значительных концентрациях оксидов азота). Силикагель по адсорбционным свойствам несколько уступает углю, но он более прочен и не окисляется кислородом, а окисление NO в NO2 в его присутствии протекает даже быстрее. Однако широкому распространению этих методов препятствует то, что одновременно сорбируются и другие примеси, в результате снижается адсорбционная емкость сорбентов и осложняются процесс десорбции и использование ценных компонентов.
Слайд 52

Каталитическое восстановление Одним из основных, хорошо освоенных промышленных методов очистки отходящих

Каталитическое восстановление
Одним из основных, хорошо освоенных промышленных методов очистки отходящих

газов от оксидов азота является их восстановление на катализаторе до молекулярного азота. При использовании неселективного катализатора восстановитель расходуется не только на восстановление азота, но и вступает во взаимодействие с кислородом, обычно содержащимся в газовом потоке. В качестве восстановителя применяются водород, природный газ, оксид углерода и др. Катализаторами обычно служат элементы платиновой группы. Температура процесса колеблется от 400 до 800оС.
Слайд 53

Наиболее широкое распространение получило селективное каталитическое восстановление оксидов азота аммиаком: 6

Наиболее широкое распространение получило селективное каталитическое восстановление оксидов азота аммиаком:
6 NO

+ 4NH3 ? 5 N2 + 6 H2О,
6 NO2 + 8NH3 ? 7 N2 + 12 H2O.
В нашей стране для этих целей разработан специальный алюмо-ванадиевый катализатор (АВК-10). Процесс восстановления протекает при 200-3600С, степень очистки составляет 96-98,5%. Основным недостатком метода является необходимость точного дозирования аммиака, что при переменном составе отходящих газов (меняется концентрация оксидов азота) практически невозможно. При недостатке аммиака происходит проскок оксидов азота, а при избытке – проскок аммиака, и отходящие газы загрязняются токсичными соединениями.
Слайд 54

Карбамидный метод В РХТУ им. Д.И. Менделеева разработан Карбамидный метод, позволяющий

Карбамидный метод
В РХТУ им. Д.И. Менделеева разработан Карбамидный метод, позволяющий

очищать дымовые газы от оксидов азота на 95% и практически полностью удалять оксиды серы из них. Процесс не требует предварительной подготовки газов, в результате очистки образуются нетоксичные продукты - N2, СО2, Н2О и (NH4)2SO4. Величина рН абсорбционного раствора колеблется в пределах 5-9, поэтому коррозии аппаратуры не наблюдается. Эффективность метода практически не зависит от колебаний входных концентраций оксидов азота и серы.
В общем виде процесс описывается приведенными ниже уравнениями реакций:
Н2О
NO + NO2 + (NH2)2CO ? 2 Н2О + СО2 + 2 N2,
SO2 + (NH2)2CO + 2 Н2О + 1/2 О2 ? (NH4)2SO4 + СО2
Слайд 55

Рис…Схема установки для очистки дымовых газов от оксидов азота и серы

Рис…Схема установки для очистки дымовых газов от оксидов азота и серы

с получением гипса:
1 – электрофильтр; 2 и 3 – распылительные сушилки; 4 – циклон; 5 – емкость для суспензии CaSO3 и Ca(OH)2; 6 – емкость для суспензии Ca(OH)2; 7 – реакционный аппарат; 8 – абсорбер; 9 – емкость для рабочего раствора карбамида; 10 – емкость для концентрированного раствора карбамида.
Слайд 56

Снижение выбросов оксидов азота в атмосферу путем регулирования процесса горения Наряду

Снижение выбросов оксидов азота в атмосферу путем регулирования процесса горения
Наряду с

установкой газоочистного оборудования в конце технологического цикла сжигания топлива весьма эффективными являются ряд режимных и технологических мероприятий, позволяющих существенно снизить количество образующихся в процессе горения оксидов азота. К этим мероприятиям относятся:
сжигание с низким коэффициентом избытка воздуха (а – альфа);
рециркуляция части дымовых газов в зону горения;
сжигание топлива в две и три ступени;
применение горелок, позволяющих понизить выход NOх;
подача влаги в зону горения;
интенсификация излучения в топочной камере;
выбор профиля топочной камеры, которому отвечает наименьший выход NOх.
Следует отметить, что указанные мероприятия способны в той или иной мере подавить образование NOх из азота воздуха, но не могут предотвратить их образования из азотосодержащих соединений, имеющихся в составе топлива.
Слайд 57

Очистка отходящих газов от фтор- и хлорсодержащих соединений Очистка от фторсодержащих

Очистка отходящих газов от фтор- и хлорсодержащих соединений
Очистка от фторсодержащих газов

подробно описана в главе 10 при переработке фосфатного сырья, всегда содержащего значительное количество фтора и в книге. Очистка от газовых выбросов, содержащих, чаще всего, хлористый водород, в основном, проводится известковым молоком. При граммовых концентрациях хлористого водорода, его можно абсорбировать четырёххлористым углеродом или трихлорэтиленом, с последующим выделением в концентрированном виде при нагревании смеси (не забывая об исключительной токсичности последних).

Очистка отходящих газов от оксида углерода и углеводородов
Основным методом очистки от углеводородов и оксида углерода в промышленности являются сжигание в пламени, а также термическое и каталитическое окисление. Наиболее известным примером сжигания является широко применяемое в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности сжигание в факеле, т.е. в открытой горелке, направленной вверх. К недостаткам процесса, помимо потерь углеводородов при горении следует отнести образование оксидов азота, а следовательно, вторичное загрязнение атмосферы.

Слайд 58

В условиях термического и каталитического окисления обезвреживание углеводородов и оксида углерода

В условиях термического и каталитического окисления обезвреживание углеводородов и оксида углерода

протекает при более низких температурах и образования значительных количеств оксидов азота не происходит.

Термокаталитический реактор (ТКР- КС-1):
1 – входной патрубок,
2 – корпус,
3 – рекуператор тепла,
4 – кассета фильтра,
5 – теплоэлектро-нагреватели,
6 – съемные кассеты,
7,8 – боковая и верхняя крышки,
9 – защитный кожух,
10 – бункер,
11 – опора.

Слайд 59

Содержание загрязняющих веществ в дымовых газах при мусоросжигании

Содержание загрязняющих веществ в дымовых газах при мусоросжигании

Слайд 60

Рис.6.7. Мусоросжигательный завод № 2: – приемное отделение; 2 – приемный

Рис.6.7. Мусоросжигательный завод № 2:
– приемное отделение; 2 – приемный бункер

ТБО;
3 – котлоагрегат; 4, 5, 6 – отделение газоочистки; 7, 8 – шлаковое отделение; 9 – загрузка ТБО в печь.