Фізико-хімічне очищення газових викидів

Із фізико-хімічних методів очищення газових викидів розглянемо абсорбцію,та адсорбцію.

Абсорбція – це процес селективного поглинання одного чи декількох компонентів газового середовища, який спричиняє його забруднення, рідким поглиначем. Апарати для такого очищення називають абсорберами. В цих апаратах очищуваний газ і абсорбувальна рідина (абсорбент) рухаються назустріч один одному.

 

 

1 – шар насадки;

2 – підтримувальна сітка;

3 – розбризкуючий пристрій;

4 – розподільний конус

 

 

Рис.8

 

Рис. 3. 9. Абсорбер

 

Абсорбцію застосовують для очищення повітря і відхідних газів, що містять токсичні забруднення – кислотні тумани, оксиди карбону (IV), (II), ціанідну та ацетатну кислоти, сірчистий газ, оксиди нітрогену, різні розчинники тощо.

Адсорбція – це селективне поглинання одного чи декількох компонентів газового середовища на поверхні або в об’ємі мікропор твердого тіла. Адсорбент – тверда речовина, на поверхні або в об’ємі пор якої відбувається концентрування очищуваних речовин. Найчастіше як адсорбент використовують активоване вугілля, силікагель та глини, що мають велику поверхню. Апарати, в яких здійснюють адсорбцію, називають адсорберами. За розміром і формою активоване вугілля буває гранульованим і порошкоподібним. Гранульоване вугілля застосовують переважно в установках зі стаціонарним шаром адсорбенту. Подрібнене вугілля використовують у процесах зі стаціонарним, рухомим і киплячим шаром адсорбенту. У цьому разі процес здійснюють у безперервному режимі із застосуванням гранул вугілля з підвищеною міцністю проти стирання. Недоліком методу є великі енергетичні затрати через високий опір шару адсорбенту. Адсорбцією на активованому вугіллі очищають відхідні гази від гідроген сульфіду у виробництві штучного волокна. За допомогою адсорбції на силікагелі очищають газові викиди від оксидів нітрогену.

Для адсорбційних процесів очищення явище хемосорбції також є актуальним і умови його досягнення одинакові описаним вище.

 

Рис. 3.10. Однокамерний адсорбер з киплячим шаром адсорбенту

 

1– корпус; 2– розподільна решітка; 3– киплячий шар адсорберу;

4–труба для виходу адсорбенту

Хімічні методи очищення базуються на хімічному зв’язуванні шкідливих забруднювальних речовин. Якщо компонент газового середовища, що спричиняє його забруднення, вступає в хімічну реакцію з поглиначем, то такий процес називають хемосорбцією. В таких випадках найчастіше як поглинач використовують суспензії, що містять оксиди магнію і кальцію або вапняк. Ефективність очищення – 90–95%. Недоліком цих апаратів є ускладнення процесу видалення шламів у разі утворення важкорозчинних речовин. У результаті хемосорбції часто утворюється добриво з 6–8%-м вмістом зв’язаного азоту у вигляді нітратів кальцію і амонію.

Спалювання використовують для знешкодження горючих вуглеводнів, що не використовуються у виробництві. З економічного погляду це – малоефективний процес, оскільки теплота не використовується і тільки призводить до теплового та інгредієнтного повторного забруднення навколишнього середовища. Якщо концентрація горючих речовин недостатня для горіння, то застосовують термічне окислення. При цьому очищуваний газ спалюють у полум’ї пальника.

У багатьох випадках для знешкодження відхідних газів застосовують каталітичні процеси окислення, відновлення та розкладання. Наприклад, вихлопні автомобільні гази очищають від оксиду карбону (ІІ) шляхом його окислення до вуглекислого газу на мідно-мангановому каталізаторі, що являє собою суміш оксидів мангану і купруму. Каталітичне відновлення оксидів нітрогену до N₂ здійснюють за допомогою відновників – водню, метану або аміаку за наявності платино-паладієво-родієвих каталізаторів.

Біологічні методи очищення засновані на здатності мікроорганізмів руйнувати і перетворювати різні сполуки. Розклад речовин проходить під дією ферментів, вироблених мікроорганізмами під впливом окремих сполук, або групи речовин, присутніх в очищуваних газах. Біологічні методи очищення найчастіше застосовують для очистки відхідних газів постійного складу. Високий ефект очищення досягається за умови, що швидкість окислення вловлених речовин більша від швидкості їх надходження із газової фази. Виділяють дві групи апаратів біологічного очищення газів: біофільтри і біоскрубери.

Біоскруберами називають абсорбційні апарати (абсорбери, скрубери), в яких абсорбентом є водяна суспензія активного мулу. Шкідливі речовини, які містяться в очищуваних газах, вловлюються абсорбентом і розщеплюються мікроорганізмами активного мулу. Оскільки реакції проходять з відносно невеликою швидкістю, для забезпечення високої ефективності роботи очисної установки потрібна проміжна ємність, яка може бути окремим реактором або вбудована в основу абсорбера.

 

1

2

3

 

ОП

 

 

ЗП 4

 

Рис. 3. 11. Біоскрубер з насадкою «Полінет»

1 – водозливна тарілка; 2 – розподілювач; 3 – насадка; 4 – вентилятор

 

У біофільтрах очищуваний газ пропускають крізь шар фільтра-насадки, який змочують водою для створення необхідної вологості, достатньої для підтримки життєдіяльності мікроорганізмів. Насадкою можуть бути природні (земля, торф, компост та ін.) або штучні матеріали. При використанні останніх на них спочатку вирощують біологічно активну плівку змочуванням водою або суспензією активного мулу. Ефективна робота біофільтрів забезпечується завдяки рівномірному розподілу очищуваного повітря по всій фільтруючій поверхні, рівномірній вологості (20–50%) і щільності фільтруючого шару, підтримування оптимальних температур (25-35⁰С) і значення рН 6,5 – 8,5.