100 р бонус за первый заказ

Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line

Узнать цену

Для дистанционного (неконтактного) глобального контроля загрязнений и состава атмосферы используются способы радиолокационного, акустического и лидарного (лазерного) зондирования. Это довольно сложные и дорогостоящие установки. Для контроля воздуха в приземном слое в отдельных точках планеты обычно используются более простые установки. Мы здесь рассмотрим только два принципа контроля состава воздуха: оптико-акустический и термохимический.

Известно, что интенсивность излучения (радиация) света в инфракрасном диапазоне изменяется по закону I=I0·e-·cr·d, где I0 - интенсивность падающей радиации; I - интенсивность радиации, прошедшей через поглощающий слой;  - коэффициент поглощения инфракрасной радиации определенным газом; Сr - концентрация этого газа; d - толщина поглощающего слоя.

Видимо, зная , d и изменение радиации можно определить концентрацию контролируемого газа - Сr. Из инфракрасных анализаторов наибольшее распространение получили приборы с акустическим преобразователем (оптико-акустические преобразователи).

На рисунке представлена схема простейшего газоанализатора с селективным лучеприемником акустического типа.

Газоанализатор состоит: из источника инфракрасного излучения 1; обтюратора 2; рабочей камеры 4; лучеприемника 7; оптически прозрачных для инфракрасного излучения окон 3, 5, 6; микрофона 8. Поток инфракрасной радиации, излучаемый источником и периодически прерываемый обтюратором с определенной частотой, сначала поступает в рабочую камеру, через которую проходит анализируемая смесь, а потом в лучеприемник, заполненный газом, концентрация которого определяется. Под действием прерывистого потока инфракрасной радиации газ в лучеприемнике будет периодически нагреваться и охлаждаться и внутри лучеприемника будут возникать периодические колебания температуры газа T, вызывающие колебания давления величиной Р (на том же рисунке – часть "б"). Амплитуда этих колебаний будет пропорциональна концентрации анализируемого газа. (чем больше концентрация, тем большая часть радиации поглощается в рабочей камере, тем меньше будет амплитуда колебаний.

Рассмотренная схема оптоакустического газоанализатора дает представление о сущности метода анализа, но обладает рядом недостатков, среди главных из которых неизбирательность, а также зависимость от параметров смеси (температура, давление, плотность и т.д.). В реальных случаях используют многоканальные дифференциальные оптические схемы с устройствами подготовки и фильтрации газовой смеси (как оптической, так и механической).

Другим очень перспективным в наше время является термохимический (термокаталитический) метод контроля газовых смесей, применяемый для обнаружения и измерения концентраций горючих газов и паров воздуха.

В основе этого метода лежит использование специальных чувствительных элементов, представляющих собой микроспираль из микропровода в термостойкой изоляции, на которой сформирован шарик из‑окиси алюминия. Рабочий чувствительный элемент покрыт сверху еще катализатором на основе платино-паладиевой черни, сравнительный элемент этого покрытия не имеет. Работает газоанализатор следующим образом: обычно рабочий и сравнительный элементы включаются в одну ветвь мостовой электрической схемы, и помещается в одну пористую реакционную камеру. Сравнительный элемент используется для компенсации влияния неизмеряемых параметров газовой смеси. При подключении к мостовой схеме определенного напряжения, под влиянием протекающего тока спираль нагревается до определенной величины, нагревая шарики из‑окиси алюминия. Анализируемая газовая смесь попадает через поры реакционной камеры в ее внутреннюю полость и, подходя к шарикам, начинает процесс беспламенного горения на рабочем чувствительном элементе, в ходе которого выделяется тепло, которое дополнительно разогревает спираль рабочего чувствительного элемента. Материалы микропровода обычно используются с большим положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Сопротивление спирали рабочего элемента резко увеличивается, и на диагонали выхода мостовой схемы появляется напряжение, пропорциональное концентрации горючей составляющей в воздухе.

Такие схемы отличаются большой надежностью, избирательностью и простотой. Для избирательного определения горючих компонентов газовой смеси необходимо менять температуру первоначального нагрева спирали.


На приведенном ниже рисунке изображен чувствительный элемент (часть рисунка "а") и общая мостовая схема первичного преобразователя, термохимического газоанализатора (часть "б").

На этом рисунке: 1 – платино-паладиевый катализатор; 2 – g-окись алюминия; 3 – микроспираль; Рчэ – рабочий чувствительный элемент; Счэ – сравнительный чувствительный элемент; R1 и R2 – сопротивления плеч отношения; Uпит – напряжение питания; Uвых – выходное сопротивление первичного преобразователя, пропорциональная концентрации горючего компонента, Р.К. – пористая реакционная камера.

Количество вредностей, выделяющихся из оборудования определяется по следующим формулам:

а) Для оборудования работающего под давлением:

Gg=m·rн·V (кг/час), где rн – плотность газа при рабочем давлении и температуре, кг/м3; V – объем газовой фазы в оборудование, м3; m – показатель (коэффициент) негерметичности, час-1 (является функцией давления газовой фазы, вида газовой смеси, конструкции оборудования - берётся из справочных таблиц).

б) Для оборудования, работающего под разрежением (вынос вредных веществ происходит молекулярной диффузией навстречу потоку воздуха):

Gp=F··Co·exp(г/с), где F – площадь отверстий в корпусах оборудования, м2; – скорость, входящего через отверстия воздуха, м/с; а – длинна канала, м; С – концентрация газа внутри оборудования, г/м3; D – коэффициент диффузии газа в воздухе, м2/с.

Концентрация газовой смеси при авариях от точечного (размер разрушений мал, по сравнению с расстоянием от источника) источника, определяется по формуле:

Мг/м3, где М – мощность выброса, мг/с; t – продолжительность аварии, с; х – расстояние от источника аварии, м; А – константа (А=0,11).


Характер и интенсивность взаимодействия атмосферы печи с данным металлом существенно зависят от ее химического состава. Поддерживая определенное соотношение газов в печном пространстве, т. е. контролируя атмосферу, можно существенно уменьшить газонасыщение металла или, наоборот, насытить его поверхностные слои тем или иным специальным элементом (на этом основана химико-термическая обработка металлов).
Применительно к цветным металлам и сплавам контролируемые атмосферы можно разбить на две группы: а) защитные, применяемые для уменьшения газонасыщения металла; б) специальные, предназначенные для осуществления процессов химико-термической обработки Химико-термическую обработку цветных металлов и сплавов на их основе используют сравнительно редко, причем ее технология весьма специфична для каждой группы сплавов. Конкретные примеры этого процесса будут описаны ниже при рассмотрении отдельных металлов и сплавов. Однако выбор защитных атмосфер для разных цветных металлов имеет некоторые общие аспекты, которые и будут здесь рассмотрены.
При оценке характера взаимодействия атмосфер с цветными металлами прежде всего рассматривают возможность окисления металла непосредственно кислородом. Эта реакция уже упоминалась выше при обсуждении взаимодействия металлов с газами. Окисляемость сплава определяется сродством к кислороду основных его компонентов и содержанием их в сплаве.
Термическая обработка металлов в контролируемых атмосферах может привести к повышению себестоимости изделий, в связи с чем необходимость применения защитных атмосфер должна быть достаточно строго обоснована. Например, металлообработка производство http://www.boris88.ru/metalloobrabotka может обойтись без этого. Некоторые металлы взаимодействуют с кислородом довольно энергично, но на их поверхности образуется тонкая плотная защитная пленка, В соответствии с правилом Пиллинга Бедварса плотные окисные пленки на поверхности металла образуются в том случае если отношение P=VMemon/mVMe больше единицы. Здесь VMemon - объем моля окисла, VMе - объем грамм-атома металла. Согласно современным представлениям рост окисной пленки происходит в результате встречного перемещения ионов металла и кислорода. Если окисел обладает большим электросопротивлением, то это означает, что направленное перемещение ионов в нем затруднено. Поэтому по величине сопротивления можно приближенно судить о способности окисной пленки к росту или окислении при условии ее сплошности: чем больше электросопротивление, тем меньше должна быть скорость диффузионного роста окисной пленки при прочих равных условиях.
На поверхности таких металлов, как алюминий, хром, бериллий, имеющих большое сродство к кислороду, образуются плотные, медленно растущие окисные пленки, отвечающие соотношению Пиллинга-Бедварса и обладающие высоким электросопротивлением. Эта окисная пленка надежно защищает металл от проникновения кислорода в глубь изделия или полуфабриката. Поскольку толщина окисной пленки на поверхности этих металлов невелика, обычно не возникает необходимости ни ее удаления, ни защиты металла от окисления.
Для магния соотношение Пиллинга Бедварса меньше единицы, в связи с чем окисная пленка на магнии рыхлая. Следовательно, для магния и большинства ею сплавов целесообразно принимать меры защиты от окисления. Хотя для меди параметр β больше единицы, но электросопротивление закиси меди сравнительно невелико и поэтому окисная пленка на поверхности меди, состоящая из Cu2O, растет довольно быстро Иногда возникает необходимость термической обработки меди и ее сплавов в защитной атмосфере
Довольно плотная окисная пленка, образующаяся на титане и цирконии, растет сравнительно быстро. К тому же окислы титана и циркония растворяются в металле, образуя довольно протяженный газонасыщенный слоя.
При оценке необходимости применения защитных атмосфер и выборе их состава следует также учитывать реакции окисления и восстановления окислов (21)-(24) Поскольку реакции (21)-(24) обратимы, то в oпределенных условиях будет идти не окисление металлов, а восстановление окислов. Термодинамическая возможность восстановления окислов уменьшается с увеличением константы равновесия этих реакций. На основе термодинамического анализа реакций (21) и (23) А. А. Шмыков разбил все элементы на три группы: первая группа - Fe, W, Mo, Co, Ni, Cu - характеризуется тем, что равновесие реакций (21) и (23) в производственных условиях достигается сравнительно легко. Вторая группа металлов - Cr, Mn, Si и V - отличается от первой тем, что их равновесие в реальных условиях достигается только по реакции (21), но не (23). Третья группа металлов - Ti, Al, Be, Zr - включает те элементы, с которыми не устанавливается равновесие ни по реакции (21), ни по реакции (23) при тех минимальных содержаниях паров воды и двуокиси углерода, которые достижимы в производственных условиях. Достижение равновесия в этих системах и восстановление окислов этих элементов могут происходить лишь в среде водорода с добавлением геттеров - элементов, обладающих большей константой равновесия по сравнению со взаимодействующим металлом.
Как уже отмечалось, на алюминии и бериллии образуются достаточно плотные пленки, защищающие металл от дальнейшего окисления, так что особых проблем с зашитой этих металлов от окисления при термической обработке не возникает. Что же касается титана, циркония и сплавов на их основе, то следует учитывать возможность их загрязнения примесями внедрения по реакциям (21) и (23) до опасного уровня. Допустимое содержание паров воды и двуокиси углерода для этих металлов следует оценивать не на основе термодинамических расчетов, а по кинетическим факторам (по скорости окисления).
По характеру взаимодействия с цветными металлами и сплавами на их основе газы, составляющие атмосферу печи, можно разделить на следующие группы:
1) окисляющие: кислород, пары воды, двуокись углерода;
2) восстанавливающие: водород, окись углерода, предельные и непредельные углеводороды;
3) науглероживающие: окись углерода, углеводороды;
4) насыщающие металл азотом: аммиак, азот;
5) нейтральные: аргон, гелий.
Эта общая классификация весьма условна и требует уточнения применительно к конкретной группе сплавов. Так, в частности, азот является нейтральной средой по отношению к алюминию, меди, магнию я сплавам на их основе.
Направление реакций металлов с газами, составляющими атмосферу печи, можно оценить по константам равновесия или по известным графическим зависимостям, иллюстрирующим равновесие соответствующих реакций. На основе этих расчетов и известных экспериментальных зависимостей можно обоснованно выбрать состав атмосферы, отвечающей заданным требованиям. Основные требования к защитным атмосферам следующие:
а) надежная защита металла от взаимодействия с газами;
6) возможность контроля состава атмосферы;
в) взрывобезопасность газовой смеси;
Г) отсутствие дорогих, дефицитных газов.
По составу газовых смесей защитные атмосферы применительно к сталям разделяют на четыре группы.
Установки для приготовления контролируемых атмосфер разделяют на два типа: экзотермические и эндотермические, соответственно и атмосферы, получаемые в них, называют экзо- и эндогаз. Экзогаз получают при горении газо-воздушной смеси с выделением большого количества тепла, причем реакция горения развивается без внешнего подогрева. К атмосферам этого типа относятся ПСА-08, ПСО-09, ПС-06, ПСС-06 и др. Эндогаз получают при неполном сжигании углеродных газов с небольшим коэффициентом избытка воздуха (α=0,25/0,28). В этом случае тепла реакций недостаточно для поддержания необходимой температуры горения газов и развития реакций, причем некоторые реакции могут иметь эндотермический характер, и для их поддержания необходим наружный обогрев.
Описанные выше защитные атмосферы используют при термической обработке сталей, а некоторые из них приемлемы и для цветных металлов, в частности для меди и сплавов на ее основе. Однако они непригодны в качестве защитных сред для таких активных металлов, как титан, цирконий, ниобий, тантал и ряд других. Для этих металлов наиболее подходящей защитной средой являются нейтральные газы, например аргон и гелий, которые не обладают ни окислительными, ни восстановительными свойствами и не взаимодействуют с металлами.
В Соединенных Штатах Америки в качестве защитной среды достаточно широко используют гелий, поскольку там имеется несколько месторождений природного газа с большим содержанием (до 7-8%) гелия. Он значительно легче воздуха (в 7,3 раза), хороший проводник тепла, его теплопроводность в 6,22 раза больше, чем у воздуха.
В Российской Федерации наиболее широко применяют аргон - более дешевый и менее дефицитный газ, чем гелий, Аргон в 1,38 раза тяжелее воздуха, он обладает низкой теплопроводностью. В промышленных масштабах аргон получают сжиганием воздуха с последующим сжижением продуктов сгорания, отделением и ректификацией аргона.
При использовании технического аргона для защиты активных металлов при нагреве до температур выше 500° С на поверхности полуфабрикатов и изделий появляется окисная пленка. Поэтому технический аргон необходимо очищать от имеющихся в нем примесей (кислорода, паров воды, двуокиси углерода). Аргон очищают, пропуская его через нагретую до 950°С титановою или цирониевую стружку (или губку), а затем дополнительно сушат силикагелем и алюмогелем.
Для вольфрама и молибдена и сплавов на их основе достаточно широко распространены защитные атмосферы на основе водорода. Для создания этой атмосферы можно использовать технический водород в баллонах, а также водород, полученный электролизом воды и диссоциацией аммиака. Основной недостаток этой атмосферы - ее взрывоопасность.
Для ряда сплавов защитной средой может служить азот. Для применения в качестве защитной атмосферы технический азот также очищают от кислорода и паров воды. В ряде случаев используют смешанную азотно-водородную атмосферу (75% Н2 + 25% N2), менее безопасную по сравнению с чисто водородной атмосферой.
Технологию отжига в защитных атмосферах в каждом отдельном случае следует корректировать для конкретного сплава или группы сплавов в соответствии со специфическими особенностями используемого печного оборудования.
В производственных условиях, помимо уменьшения безвозвратных потерь, в результате применения защитит атмосфер пр.- термической обработке обеспечивается получение светлой неокисленной поверхности, что позволяет ликвидировать трудоемкую операцию травления, способствует получению проката, равномерного по толщине, полос и лент с более однородными механическими свойствами. Это увеличивает выход годного, улучшает качество продукции и повышает культуру производства.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:

Добавить

31.03.2019

Любая отрасль производства развивается и растёт. Технологии, бывшие прорывными десять лет, уже не кажутся чем-то необычным, что нередко ведёт к потери прибыли, как...

29.03.2019

На территории Объединённых Арабских Эмиратов корпорация United Iron & Steel Company передала в использование комплекс, который состоит из двухтактного агрегата...

29.03.2019

На сегодняшний день электрические лебедки являются не просто востребованными конструкциями, а попросту необходимыми изделиями для подъёма грузов. В таких агрегатах...

29.03.2019

Вам срочно нужно выполнить погрузочно-разгрузочные работы без дополнительных затрат на грузчиков? У вас нет возможности сделать это самостоятельно?...

29.03.2019

Мягкая мебель нуждается в постоянном уходе. При небрежном отношении она очень быстро теряет красивый вид. Становится грязной обивка, изнашивается ткань. Чтобы как можно...

29.03.2019

С целью обеспечения качественного резервного электроснабжения сегодня можно купить электрогенератор, источник бесперебойного питания и стабилизаторы напряжения....

МОНИТОРИНГ АТМОСФЕРЫ

Регулярные наблюденияза загрязнением воздуха проводят на постах, которые подразделяются согласно ГОСТу 17.2.3.01-86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов» на 3 категории:

1. Стационарные посты.

2. Передвижные посты.

3. Маршрутные посты.

Стационарные посты – это специальные павильоны, оснащенные оборудованием и приборами для отбора и анализа проб воздуха и определения метеорологических параметров, служащие для систематических наблюдений

Минимальное число стационарных постов наблюденийустанавливается в зависимости от численности населения:

До 50 тыс. чел. – 1; от 100 тыс. чел. – 2; от 100 - 200 тыс. чел. – 2 - 3;

от 200 - 500 чел. – 3 - 5; от 0,5 - 1 млн. чел. – 5-10; от 1- 2 млн. чел. – 10 - 15;

более 2 млн. чел. – 15-20.

Сеть стационарных постов наблюдения должна охватывать различные участки города из расчета 1 стационарный пункт на 3-5 кв. км.

Выбранные пункты должны быть расположены на площадках с непылящим или мало пылящим покрытием, на проветриваемых местах.

Целесообразно организовать за пределами города 1 стационарный пост на расстоянии 1- 3 км с наветренной стороны по преобладающему ветру и на расстоянии 2 - 5 км с подветренной стороны.

Размещение стационарных постов наблюдений выбирается совместно с гидрометеорологической и санитарно-эпидемиологической службами, и согласовываются с главным архитектором города.

Передвижные посты служат для разовых наблюдений над дымовыми и газовыми факелами (в зависимости от направления ветра) и оценки пространственной изменчивости загрязнения на прилегающих территориях.

Основное назначение передвижных лабораторий – выявление зон с чрезмерным уровнем загрязнения компонентов биоты, отбор проб для тщательного анализа, а также для осуществления контрольных функций.

Маршрутные посты представляют собой автолаборатории для постоянных наблюдений за состоянием атмосферного воздуха на территориях, примыкающих к автомобильным магистралям с интенсивным движением

Контроль загрязнения атмосферы и метеонаблюдения проводятся строго в соответствии с международными стандартами – по полной, неполной и сокращенной программам.

По полной программе сроки отбора проб воздуха производятся в строго фиксированное время суток, через равномерные промежутки (в 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 21 ч. местного дискретного времени) для того, чтобы охватить возможные изменения концентраций примесей, в связи с суточными колебаниями метеорологических факторов и выбросов вредных веществ.

По неполной программе (в 7, 13, 19. ч.) измеряются концентрации только основных и специфических загрязнителей.



По сокращенной программе (в 7, 13. ч.) измеряются концентрации основных загрязнителей и 1- 2 наиболее распространенных специфичных загрязнителя.

Измерения метеопараметров для сравнимости во всём мире проводятся одновременно (синхронно) по Гринвичскому времени (времени нулевого, Гринвичского, меридиана). Это так называемые синопти­ческие сроки.

Результаты измерений немедленно передаются в службу погоды по компьютерной связи, телефону, телеграфу или радио. Там составляются синоптические карты и разрабатывают­ся метеопрогнозы.

Для определения концентраций вредных примесей в атмосферном воздухе в близи автомагистралей и в отработавших газах двигателей используют анализаторы непрерывного действия, основанные на использовании следующих методов табл. 2.3.

Таблица 2.3

1. Абсорбционный* метод спектрального анализа, основан на свойстве веществ, избирательно поглощать часть проходящего через них электромагнитного излучения.

*Абсорбция (лат. поглощаю) – объемное поглощение газов или паров жидкостью (абсорбентом) с образованием раствора.

Специфичность спектра поглощения позволяет качественно определять состав газовых смесей, а его интенсивность связана с количеством поглощающего энергию вещества. Каждому газу присуща своя область длин волн поглощения и соответственно свой цвет.

2. Пламенно-ионизационный* метод, основан на ионизации углеводородов в водородном пламени.

*Ионизация (греч. идущий) – превращение атомов и молекул в ионы.

Ионы – электрически заряженные частицы, образующиеся в результате потери или присоединения одного или нескольких электронов к атомам или химически связанным атомным группам, (катионы (+) или анионы (-)).

В чистом водородном пламенисодержание ионов незначительно. При введении углеводородов в пламя, количество образующихся ионов значительно возрастает и под действием приложенного электрического поля между коллектором и горелкой возникает ионизационный ток,пропорциональный содержанию углеводородов.

3. Хемилюминесцентный* метод, основан на реакции оксидов азота и озона, попадающих одновременно в реакционную камеру, которая имеет вид:

NO + O 3 → NО 2 (NO 2 *) +О 2

Возбужденная молекула NO 2 * (образует 5-10% от общего количества молекул NO 2) отдает избыток энергии в виде излучения.

NО 2 * → hv+NО 2

Интенсивность излучения, измеряемого фотоумножителем, пропорциональна концентрации оксидов азота.

*Люминесценция (лат. свет) – свечение веществ, избыточное над их тепловым излучением при данной температуре и возбужденное какими-либо источниками энергии.

Хемо – часть сложных слов, указывающая на отношение к химии или к химическим процессам.

Для определения концентрации озона применяется газ-реагент этилен (Н 2 С = СН 2) высокой очистки (99,95%). Под действием ультрафиолетового излучения между озоном и этиленом протекает реакция, сопровождающаяся люминесцентным излучением.

4. Метод ультрафиолетовой флуоресценции* основан на облучении пробы газа, содержащего диоксид серы и (или) сероводород, ультрафиолетовым светом.

*Явление флуоресценции – свойство вещества излучать свет под воздействием источника возбуждения.

В коротко волновой области спектра (200-500 нм) молекулы SО 2 и Н 2 S из возбужденного состояния переходят в нормальное состояние, разряжаясь через флуоресценцию. Интенсивность разряжения пропорциональна содержанию диоксида серы и сероводорода.

5. Пламенно-фотометрический метод основан на внесении молекул диоксида серы в пламя смеси водород /воздух.

При этом диоксид серы восстанавливается до атомарной серы, из которой вновь образуется молекулы серы (S 2), часть из которых возбуждена.

Возвращаясь в исходное состояние, возбужденные молекулы испускают характерные для серы излучения.

6. Гравиметрический метод – традиционный метод определения концентрации твердых частиц в газовых смесях, связанный с отбором пробы, пропусканием ее через фильтр, взвешиванием фильтра или определением его степени черноты по эталону.

7. Радиоизотопный метод применяется для определения концентрации твердых частиц, которая вычисляется по результатам измерений на фильтре (лента из стекловолокна) до и после нанесения пробы.

8. Электрохимический метод основан на использовании химических сенсорных датчиков, состоящих из двух чувствительных элементов и определенного химического покрытия, на котором происходит адсорбция анализируемого вещества.

9. Хроматографический* метод основан на использовании свойства разделения сложных смесей на хроматографической колонке, заполненной сорбентом.

*Хроматография (греч. – цвет) – метод разделения и анализа смесей, основанный на различном распределении их компонентов между двумя фазами – неподвижной и подвижной.

Проба газа вводится в поток соответствующего газа-носителя простейшей форсункой и вместе с ним пропускается через колонки с твердыми адсорбирующими поверхностями (адсорбентная газовая хроматография), или с нанесенными на твердые поверхности нелетучими жидкостями (газожидкостная хроматография). Отдельные компоненты смеси с различными скоростями перемещаются в колонке, выходят из нее раздельными фракциями и регистрируются. Количественная оценка осуществляется по интенсивности сигнала детектора.

10. Лазерно-локационный* метод (лидарная система контроля) основан на комбинационном рассеивании и дифференциальном поглощении загрязняющих веществ с использованием источника лазерного излучения и предназначен для дистанционного зонирования качества атмосферы.

*Лазер – прибор, испускающий световой луч очень острой направленности, т.е. с очень малой расходимостью лучей. Все излучение лазера собирается в пятнышко площадью ~ 10- 6 см 2 , в котором создается огромная плотность мощности (до 10 т Вт/см 2). Лазерный луч при своем распространении – рассеивается молекулами, частицами, неоднородностями воздуха, поглощается и изменяет свои физические параметры (частоту, форму импульса и др.), при этом появляется свечение (флюоресценция), что позволяет качественно и количественно судить о тех или иных параметрах среды.

Лидар кругового обзора, устанавливается в промышленных зонах, вблизи автомагистралей на доминирующих строениях и предназначен для непрерывного контроля выбросов аэрозолей SО 2 , СО на территориях радиусом от 7 до 15 км.

МЕТОДИКИ МОНИТОРИНГА ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

Основными веществами, загрязняющими атмосферу, явля­ются – окислы азота, серы, и углерода, фенолы, аммиак, хлор, ра­диоактивная пыль и суперэкотоксиканты.

На уровень загрязнения атмосферы влияют следующие условия погоды*:

1. Инверсия (особенно приподнятая инверсия) возника­ет, когда массы теплого воздуха распространяются над регионом и препятствуют выносу загрязнителей в атмосферу. При этом температура почвы ниже температуры воздуха.

2. Ураганы, при которых скорость ветра превышает 30 метров в секунду. Они возникают в определенных местах Мирового океана при резком повышении температуры морской воды; при движении ураганы разрушают все на своем пути.

3. Туман (промышленный и фотохимический смог) отрицательно воздействующий на окружающую среду (в частности, приводит к выпадению кислотных дождей) и создает неблагоприятные условия для жизни человека.

4. Штиль. При отсутствии ветра (V в = 0 – 0,5 м/с) над поверх­ностью земли создаются условия для застоя воздуха. Запирающий слой кислых газов и пыли при этом снижается над местностью. От высоких источников загрязнения (высоких дымовых труб) дым не поднимается столбом вверх. С низкими источниками за­грязнения (выхлопные трубы автотранспорта) дело обстоит ещё хуже отходящим газам некуда деться, и это усугубляется плохим качеством сжигаемого в автомобилях бензина и дизельного топлива.

5. Осадки. При определенной метеорологической обстановке создаются условия для образования кислотных дождей, что отрицательно сказывается на здоровье человека, снижает урожай­ность сельскохозяйственных культур и является причиной кор­розии металлов.

6. Видимость в атмосфере. На состояние этого метеорологи­ческого фактора влияет наличие в воздухе взвешенных жидких и твердых частиц (капли воды, пыль).

7. Излучения. Электромагнитные излучения, в том числе инсоляция, магнитные и радиационные излучения, в той или иной мере зависят от метеоусловий. Солнечная радиация инициирует магнитные бури; электромагнитные явления в атмосфере вызывают грозы; радиационные явления ионизирующего ха­рактера зависят от наличия в атмосфере частиц пыли с высоким уровнем радиации.

Знание законов метеорологии позволяет оценить такие экологические явления, как рассеяние загрязняющих веществ, обра­зование смогов (ядовитых туманов), инверсия (способность на­гретого загрязненного воздуха опускаться к охлажденной земле), образование шлейфа дыма от труб промышленных предприятий, проветриваемость жилых массивов.

НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ВЫХЛОПНЫМИ ГАЗАМИ АВТОМОБИЛЕЙ.

Для оценки загрязнения атмосферы на постах при дорожном мониторинге чаще всего используют отечественные контрольно-измерительные комплексы «Пост-1» «Воздух-1», АСКЗА, «Атмосфера-2», где наряду с эколо­гическими параметрами измеряются и метеорологические харак­теристики, что позволяет прогнозировать природную ситуацию.

Место для размещения приборов выбирается на тротуаре и на середине разделительной полосы, при ее наличии. При отсутствии тротуара приборы размещают на расстоянии от проезжей части равном половине ширины проезжей части одностороннего движения.

Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха на автомагистралях и в прилегающей жилой застройке дается на основе натурных наблюдений и включает в себя:

1. Определение в воздухе основных компонентов выхлопных газов.

2. Определения уровня транспортного шума.

3. Определение метеорологических параметров.

Наличие этих данных наблюдений позволяют изучить:

1. Влияние транспортного потока на уровень загрязнения атмосферного воздуха.

2. Отработать методику осуществления экологического мониторинга автомобильных, дорог и транспортных потоков.

3. Управление потоками в режиме реального времени.

Контроль содержания токсичных выбросов в отработавших газах (ОГ) автомобилей проводится в два этапа:

На первом (визуальном) этапе проводится осмотр дороги:

1. Дорога разбивается на участки. Из них выбирают наиболее загруженные и характерные.

Характерные участки автомобильной дороги можно представить по типам:

1 тип - перегонные участки, где движение транспорта происходит с постоянной скоростью. Удельные выбросы токсичных компонентов ОГ наименьшие.

2 тип - перекрестки, где происходит снижение скорости, торможение, разгон, возможны остановки (светофор), работа двигателя на холостом ходу.

3 тип - места остановок транспорта, площадки и стоянки отдыха.

На стоянках автомобильный двигатель значительное время работает на холостом ходу, а при отъезде часто используется режим разгона. Эти режимы работы двигателя характеризуются повышенными объемами выбросов угарного газа, углеводородов, оксидов азота и т.д.

На втором этапе на выбранных участках дороги производится инструментальная оценка уровня загрязнения в соответствии с действующими методиками.

Предварительно перед вторым этапом определяется интенсивность движения на характерных участках дороги:

1. В течение 2-3 недель ежедневно, в период с 5 - 6 ч утра до 21- 23 ч вечера, а на транзитных автомагистралях в течение суток, подсчитывают количество проходящих в прямом и обратном направлениях транспортных средств по пяти основным категориям: легковые, грузовые, автобусы, автомобили и автобусы с дизельными двигателями, мотоциклы.

2. Подсчет количествапроходящих транспортных единиц производится в течение 20 минут каждого часа, а в 2-3 часовые периоды наибольшей интенсивности движения через каждые 20 минут.

3. На основании результатов натурных исследовании вычисляют средние значения интенсивности движения автотранспорта в течение суток в каждой из точек измерений.

Во время проведения замеров определяются:

1. Средние за 20 минут величины концентраций углеводородов (С n Н m), озона (О 3), окислов азота (NО Х), соединений серы (Н 2 S, S0 2).

2. Средние за час концентрации оксида углерода (СО).

3. Средние трехчасовые концентрации пыли.

4. 30 минутные данные о метеорологических величинах.

На основании полученных данных определяют:

1. Максимальные значения концентраций основных примесей, выбрасываемых автотранспортом в районах автомагистралей.

2. Периоды их наступления при различных метеорологических условиях и интенсивности движения автотранспорта.

3. Определяют границы зон и характер распространения примесей

с удалением от отдельной автомагистрали или группы автомобилей, расположенных параллельно на некотором расстоянии друг от друга.

4. Выявляют особенности распространения примесей в жилых кварталах различного типа застройки и в зеленных зонах, примыкающих к автомагистралям.

5. После чего строят блок-схему алгоритма инвентаризации источников выбросов рис. 2.1.

Разрешение на функционирование.

Рис. 2.1. Блок-схема алгоритма инвентаризации источников выбросов.

Согласно данной схеме, на основании расчетов и прямых измерений:

На первом этапе определяется номенклатура вредных веществ, поступающих в окружающую среду в нормальном (проектном) режиме функционирования.

Полученныезначения концентраций вредных веществ сопоставляют с фоновыми концентрациями для зоны влияния.

Суммарныезначения концентраций сопоставляют с действующими ПДК и по результатам сравнения принимают соответствующие решения о дальнейшем функционировании источников.

ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ C ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОИНДИКАЦИОННЫХ МЕТОДОВ

Наиболее информативными являются различные виды лишайников (Lесаnога, Usnога, Аlесtоriа, Сеtrаriа.).

Даже незначительное наличие антропогенных загрязнений (диоксид серы, оксиды азота, углеводороды и т.д.) в воздухе ими очень хорошо диагностируются: сначала исчезают кустистые, потом листоватые и, наконец, накипные формы.

Из высших растений повышенную чувствительность к антропогенным загрязнениям имеют хвойные породы – кедр, ель, сосна.

БИОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ПО СОСТОЯНИЮ СОСНЫ .

Считается, что для условий лесной полосы России наиболее чувствительны к загрязнению воздуха сосновые леса. Это обуславливает выбор сосны как важнейшего индикатора антропогенного влияния, принимаемого в настоящее время за«эталон биодиагностики». Информативными по техногенному загрязнению являются морфологические и анатомическиеизменения, а также продолжительность жизни хвои. Так как при хроническом техногенном загрязнении лесов наблюдается повреждение и преждевременное опадение хвои сосны, отмечается снижение массы хвои на 30-60% в сравнении с контрольными участками.

Большое значение имеет лабораторный контроль за состоянием атмосферного воздуха населенных мест. Санитарно-эпидемиологические станции Министерства здравоохранения СССР на стационарных точках определяют диффузное загрязнение атмосферного воздуха, ведут наблюдение на территории промышленных предприятий и вокруг них, изучают зональное распространение выбросов, осваивают и внедряют в практику новые методы определения различных, ингредиентов. Сотрудники станций обобщают результаты лабораторного исследования атмосферы для использования их в практической работе, издают совместно с местными органами Госкомгидромета ежемесячные бюллетени о состоянии воздушной среды городов.

Государственному комитету СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды (Госкомгидромет) и его органам на местах предоставлено право проверять соблюдение норм и правил по охране атмосферного воздуха предприятиями, учреждениями, организациями, стройками и другими объектами независимо от их ведомственной подчиненности, а также при нарушении вносить предложения остановить действующие производственные объекты. В наиболее крупных городах наблюдения за загрязнением воздуха ведутся одновременно в нескольких пунктах. Сеть контроля загрязнения воздуха имеет более тысячи стационарных и 500 маршрутных постов систематических наблюдений, а также подфакельные наблюдения, пункты которых выбираются в зависимости от направления ветра и других факторов. Она решает и оперативные и прогностические задачи оценки загрязнения воздушного бассейна вредными веществами.

Программы включают ежесуточный трехразовый отбор проб на основные загрязняющие вещества: пыль, двуокись серы, двуокись азота, окись углерода, а также специфические--характерные для промышленных предприятий данного города.

Дальнейшее развитие получило и прогнозирование высоких уровней загрязнения атмосферного воздуха. Прогнозы составляются по 122 городам. В соответствии с ними более чем на тысяче крупных предприятий принимаются оперативные меры по уменьшению вредных выбросов. Новая обязанность Госкомгидромета-- выявлять такие источники и вести надзор за соблюдением норм допустимых выбросов.

Должностным лицам комитета разрешено посещать и контролировать промышленные предприятия, а также налагать соответствующие санкции.

Мукачевский завод комплектных лабораторий выпускает контрольно - измерительный комплекс для исследования загрязнения атмосферы «Пост-1». Это -- стационарная лаборатория. Ее услугами пользуются гидрометеослужба, санитарно-эпидемиологические станции, промышленные предприятия. Она эффективно работает во многих городах страны. Комплекс оснащен автоматическими анализаторами для непрерывной регистрации загрязнения воздуха, имеет оборудование для отбора проб воздуха, которые анализируются в лаборатории. Кроме того, он выполняет и чисто метеорологические функции: измеряет скорость и направление ветра, температуру и влажность воздуха, атмосферное давление.

В 1982 г. завод освоил производство станции «Воздух-1». Назначение станции то же, но проб она отбирает почти в 8 раз больше. Стало быть, повышается и объективность общей оценки состояния воздушного бассейна в радиусе действия станции. Автоматическая станция атмосферы берет на себя функции наблюдательного пункта автоматизированной системы наблюдений и контроля за состоянием атмосферы (АНКОС-А). Именно за такими системами будущее. В Москве действует первая очередь экспериментальной системы АНКОС-А. Кроме метеорологических параметров (направление и скорость ветра) они измеряют содержание в воздухе окиси углерода и двуокиси серы. Создана новая модификация станции «АНКОС-А», которая определяет (кроме вышеупомянутых параметров) и содержание суммы углеводородов, озона и окислов азота.

Информация от автоматических датчиков тут же поступит в диспетчерский центр, и ЭВМ в считанные секунды обработает сообщения с мест. Они будут использоваться для составления своеобразной карты состояния городского воздушного бассейна.

И еще одно преимущество автоматизированной системы: она не просто будет осуществлять контроль, но и даст возможность научно прогнозировать состояние атмосферы в определенных районах города. А значение своевременного и точного прогноза велико. До сих пор фиксировали загрязнения, помогая тем самым устранять их. Прогноз позволит улучшить профилактическую работу, избежать загрязнений атмосферы. Следить за чистотой воздуха--дело очень трудное. И прежде всего потому, что необходимы дистанционные методы исследования.

Первые попытки использовать световой луч для изучения атмосферы относятся к началу XX столетия, когда с этой целью был применен мощный прожектор. С помощью прожекторного зондирования в дальнейшем были получены интересные сведения о строении земной атмосферы. Однако только появление принципиально новых источников света--лазеров--позволило использовать известные явления взаимодействия оптических волн с воздушной средой для исследования ее свойств.

Что это за явления? Прежде всего к ним относится аэрозольное рассеяние. Распространяясь в земной атмосфере, лазерный луч интенсивно рассеивается аэрозолями--твердыми частицами, каплями и кристаллами облаков или туманов. Одновременно лазерный луч рассеивается и за счет колебаний плотности воздуха. Такой вид рассеяния называют молекулярным или релеевским-- в честь английского физика Джона Релея, установившего законы рассеяния света.

В спектре рассеяния света, кроме линий, характеризующих падающий свет, наблюдаются дополнительные, сопровождающие каждую из линий падающего излучения. Различие в -частотах первичной и дополнительных линий характерно для каждого рассеивающего свет газа. Например, послав в атмосферу зеленый луч лазера, сведения об азоте можно получить, определив свойства возникающего красного излучения.

Остановимся на принципиальном устройстве лазерного локатора--лидара--прибора, использующего лазер для зондирования атмосферы.

Лидар по своему устройству напоминает радиолокатор, радар. Антенна радара принимает радиоизлучение, отраженное, например, от летящего самолета. А антенна лидара может принять световое лазерное излучение, отраженное не только от самолета, но и от инверсионного следа, возникающего за самолетом. Только антенна лидара представляет собой светоприемник--зеркало, телескоп либо объектив фотоаппарата, в фокусе которых расположен фотоприемник светового излучения.

Импульс лазера излучен в атмосферу. Длительность лазерного импульса ничтожна (в лидарах часто применяют лазеры с длительностью импульса, равной 30-миллиардным долям секунды). Это означает; что пространственная протяженность такого импульса составляет 4,5 м. Лазерный луч, в отличие от лучей других световых источников, по мере распространения в атмосфере расширяется незначительно. Поэтому светящийся зонд--импульс лазера в каждый момент времени--информирует о всем, что встретилось на его пути. Информация поступает практически мгновенно на антенну лидара--скорость лазерного зонда равна скорости света. Например, с момента лазерной вспышки до регистрации сигнала, вернувшегося с высоты 100 км, пройдет меньше тысячной доли секунды.

Представим, что на пути лазерного луча находится облако. За счет повышенной концентрации частиц в облаке число световых фотонов, рассеянных назад к лидару, увеличится. При работе с электроннолучевым устройством оператор будет наблюдать характерный импульс, аналогичный импульсу от цели при радиолокационном обзоре. Однако облако представляет собой диффузную цель с распределенными в пространстве каплями воды или кристаллами льда. Расстояние до первого сигнала определяет величины нижней границы облачности, последующие сигналы свидетельствуют о толщине облака и его структуре. Основываясь на известных закономерностях, по сигналу рассеяния лазерного излучения можно определить распространение водности, получить сведения о кристаллах в облаке.

В дальнейшем лидарная техника интенсивно развивалась. Современные лидары позволяют обнаруживать скопление частиц на высоте 100 км и более, следить за временной изменчивостью аэрозольных слоев.

Одним из самых перспективных применений лидаров является определение загрязнения воздушного бассейна городов. Лидары позволяют определять газовый состав непосредственно в шлейфах выбросов, на автострадах, по мере удаления источников выбросов. Чувствительность измерений, проводимых с помощью разработанных методов, высока. На приземных трассах протяженностью в сотни метров--километры удалось измерить концентрации двуокиси азота, сернистого ангидрида, озона, этилена, окиси углерода, аммиака.

Если выбрать несколько опорных точек для установки лидара, то можно исследовать площадь в десятки квадратных километров. Получив таким образом картосхемы загрязнений, градостроители анализируют их и результаты используют в проектных работах.

Каковы возможности лазерной локации? Просмотр картосхем дает объективную картину качества городского воздуха. Выявляются зоны повышенных концентраций, тенденции их распространения в зависимости от конкретных метеорологических факторов. Сопоставляя картосхемы загрязнений воздушного бассейна со схемами размещения промышленных предприятий, легко определить вклад каждого из них. На основе этих данных разрабатываются конкретные мероприятия, направленные на оздоровление воздушного бассейна. В перспективе возможно создание автоматизированной системы контроля качества атмосферы города.

1.4 Методы контроля за состоянием атмосферы

Мониторинг - в точном смысле слова - означает наблюдение (слежение) за состоянием среды с целью обнаружения изменения этого состояния, их динамики, быстроты и направления. Получаемые в результате длительных наблюдений и многочисленных анализов сводные данные позволяют прогнозировать экологическую обстановку на ряд лет вперед и принимать меры для устранения неблагоприятных воздействий и явлений. Этой работой профессионально занимаются специальные организации - биосферные заповедники, санэпидемстанции, экологические стационары и другие.

В системе мониторинга различают три уровня: санитарно-токсикологический, экологический и биосферный. В настоящее время более или менее развита система санитарно-токсикологического мониторинга. Она включает в себя наблюдение за состоянием окружающей среды, степенью загрязнения природных объектов вредными веществами, за влиянием этих загрязнителей на человека, животный и растительный мир.

В качестве наиболее распространенных и опасных были выявлены восемь категорий загрязнителей: 1 - взвешенные вещества, они могут переносить другие загрязнители, растворенные в них или адсорбированные на поверхности частиц; 2 - углеводороды и другие летучие органические соединения; 3 - угарный газ (СО); 4 - оксиды азота (NOX); 5 - оксиды серы, в основном диоксид (SO2); 6 - свинец и другие тяжелые металлы; 7 - озон и другие фотохимические окислители; 8 - кислоты, в основном серная и азотная.

Контроль за состоянием атмосферного воздуха включает в себя изучение источников загрязнения, исследование химических и фотохимических превращений загрязняющих веществ, выявление наиболее токсичных веществ, изучение распространения загрязнителей с воздушными потоками, отбор и анализ загрязнителей.

Основным способом отбора воздуха является аспирационный способ, при котором воздух прогоняется через сорбционное устройство (поглотительный сосуд, концентрационная трубка, фильтр) с учетом расхода воздуха с определенной скоростью.

При исследовании атмосферных загрязнений определяют как максимально разовые, так и среднесуточные концентрации. Метод измерения концентрации вредных веществ должен обеспечивать определение их на уровне 0,8 ПДК с суммарной погрешностью ±25% и отбором пробы воздуха от 20 до 30 мин при определении максимально разовой концентрации, а также круглосуточный отбор пробы при определении среднесуточной концентрации.

Наблюдение за загрязнением атмосферы проводится на стационарных, маршрутных и передвижных постах. (А.И. Федорова, 2003.)

Комитет экспертов Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) разработал сводку допустимых уровней загрязнения, то есть осредненного предельного содержания в воздухе тех или иных примесей - среднегодовых, среднесуточных, среднепериодических. В соответствии с ними в виде установленных нормативов качества воздуха применяются:

Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ);

Ориентировочные допустимые концентрации (ОДК). Так, среднегодовые ОБУВ для диоксида серы составляют 0,06 мг/м3.

В то же время основным показателем контроля качества атмосферного воздуха являются предельно допустимые концентрации вредных веществ (ПДК).На практике обычно используют три типа ПДК: в воздухе рабочей зоны, в атмосферном воздухе населенного пункта и максимально разовую.

ПДКр з - это такая максимальная концентрация вредного вещества, которая при ежедневной работе в течение 8 часов (но не более 41 часа в неделю) всего рабочего стажа не может вызвать заболевания или отклонения в состоянии здоровья в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Под рабочей зоной понимают пространство высотой до 2 метров над уровнем пола или площадки, на которой находятся рабочие места.

ПДКс с - это средне суточная концентрация загрязняющего вещества в атмосфере.

ПДКм р - это максимальное количество вредных выбросов в атмосферу в течение 30 минут, которое не приводит к превышению их концентрации в населенном пункте среднесуточной предельно допустимой концентрации.

Минимальное значение ПДКсс объясняется тем, что в населенном пункте проживают и малолетние дети, и старики, и больные, которые могут пострадать даже от незначительных концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе. (Успенский С.В. 1992 г.)

1.5 Современные методы очистки выбросов

Промышленные абсорбционные установки. При очистке газовых потоков от вредных веществ абсорбционные процессы применяются в тех случаях, когда концентрация абсорбируемого вещества в газовом потоке довольно высокая и когда газовый поток обладает большим объемом.

Примерами абсорбционной очистки газовых потоков от вредных примесей являются очистка отходящих газов металлургических предприятий от диоксида серы, хвостовых газов заводов по производству азотной кислоты от оксидов азота, дымовых газов тепловых электростанций от диоксида серы и оксидов азота, природного газа от сероводорода.

Процессы абсорбции наиболее эффективно происходят при низких температурах. При этом вредные примеси газового потока поглощаются абсорбентом и взаимодействуют с его активным компонентом, образуя химические соединения, легко разлагающиеся при нагревании. Следовательно, нагревание приводит к противоположному процессу - выделению поглощенного газа из абсорбента.

Выделение примеси из насыщенного абсорбента путем его нагрева или каким-то другим способом (например уменьшением давления) называется десорбцией.

Возможность выделения поглощенного газа из абсорбента путем повышения температуры позволяет использовать один и тот же абсорбент многократно в замкнутом цикле. При этом абсорбент после выделения из него поглощенного газа называется регенерированным абсорбентом. В нем остается очень малое количество поглощенного газа, поэтому регенерированный абсорбент обладает практически такой же поглотительной способностью, как и свежий абсорбент.

Абсорбция представляет собой наиболее распространенный способ очистки газовых потоков. Процесс абсорбции проводится в вертикальных аппаратах - абсорберах, которые наполняются так называемыми насадками, позволяющими создавать развитую поверхность контакта абсорбента с газовым потоком, движущимся в противоположном направлении.

Адсорбционные установки, применяемые в промышленности. Адсорбционные процессы осуществляются в горизонтальных или вертикальных аппаратах-адсорберах, в которых располагается слой адсорбента толщиной не более 0,8 м. Такие адсорберы находят широкое применение при рекуперации летучих растворителей и паров других легколетучих органических веществ.

Цеолиты используются при осушке газовых потоков и для улавливания химически активных газов, таких как диоксид азота. Молекулы вредных газов и паров в порах адсорбента под действием адсорбционных сил конденсируются и переходят в жидкое состояние подобно конденсации паров воды на холодной поверхности. Это приводит к заполнению микропор и насыщению адсорбента. В момент насыщения адсорбент имеет максимальную адсорбционную емкость.

Для активированных углей адсорбционная емкость составляет 12 - 14% от массы адсорбента, для остальных адсорбентов - от 6 до 8%. Это означает, что 100 кг активированного угля способно поглотить 12 - 14 кг вредных паров или газов, тогда как такое же количество других адсорбентов, например, силикагелей, алюмогелей и цеолитов, - не более 6 - 8 кг. После насыщения адсорбента - заполнения пор поглощаемым веществом - его продувают насыщенным водяным паром или горячим воздухом. При этом конденсированное на поверхности пор вещество снова переходит в газообразное состояние и вместе с продувочным паром или воздухом удаляется из адсорбера. Такой процесс называется десорбцией.

Выделение десорбированного газа из смеси с водяным паром происходит в специальных аппаратах-холодильниках, где водяной пар превращается в конденсат. Если при этом происходит также конденсация десорбированного газа или пара органического вещества, не смешивающегося с водой, то их разделяют в сепараторах путем расслаивания.

Мембранные процессы очистки газовых потоков

В последние годы для очистки газовых потоков от примесей начали использовать мембранные процессы.

Мембраны представляют собой тонкие полимерные пленки (толщина несколько десятков мкм), полученные на основе поливинилхлорида, полиэтилена, полиамида и других полимеров. Мембранные процессы основаны на селективном (выборочном) разделении газов, различающихся по величине объема молекул. Такие мембраны имеют поры, соизмеримые с размерами молекул газов, проходящих через мембрану. Газ, который проходит через мембрану, называется фильтратом, а смесь газов, остающаяся над мембраной, называется концентратом.

В отличие от механического фильтрования мембранные процессы зависят от многих физико-химических факторов, таких как интенсивность межмолекулярных взаимодействий между мембраной и молекулами фильтрата, скорость удаления концентрата над мембраной, разность концентраций примесей в концентрате и фильтрате.

В промышленности мембранное разделение газов применяется для очистки газообразного водорода от примесей в производстве аммиака, при очистке газовых потоков от диоксида углерода, сероводорода и диоксида серы.

Перспективы применения мембранного разделения газовых потоков в народном хозяйстве определяются прежде всего простотой аппаратурного оформления процесса, отсутствием реагентов, длительной работой газоразделительных мембран (5-10 лет), экономичностью и возможностью полной автоматизации мембранных установок. (Мухутдинова А.А. , 1998.)