4.1.2 Методы и средства очистки воздуха, пылеуловители, фильтры, нейтрализаторы.

Методы очистки промышленных выбросов по характеру протекания физико-химических процессов можно разделить на 5 основных групп:

1) промывка примесей растворителями (абсорбция);

2) промывка примесей веществами, связывающими примеси химически (хемосорбция);

3) поглощение газообразных примесей твердыми активными веществами (адсорбция);

4) термическая нейтрализация входящих газов и поглощение примесей путем каталитического превращения;

5) разделение газо-воздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких компонентов.

Движущей силой является градиент концентрации на границе сред. Растворенный в жидкости компонент газо-воздушной смеси благодаря диффузии проникает во внутренние слои абсорбента. Процесс протекает тем быстрее, чем больше поверхность раздела сред коэффициент диффузии. Для удаления из технологических выбросов таких газов как аммиак, фтористый и хлористый водород целесообразно в качестве поглотителей использовать воду, т.к. при этом достигается высокая растворимость вредных веществ.

Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультрамикроскопической структурой активно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой среды. Подразделяется на физическую адсорбцию и хемосорбцию. При физической адсорбции молекулы газа прилипают к поверхности твердого тела под действием молекулярных сил притяжения. Высвобождающаяся при этом теплота зависит от сил притяжения и по величине совпадает с теплотой конденсации газа. Преимущество физической адсорбции - обратимость процесса. В основе хемосорбции лежит химическое взаимодействие между адсорбентом и адсорбируемым веществом. Действующие при этом силы сцепления значительно больше чем при физической адсорбции. В качестве адсорбентов применяют вещества, имеющие большую поверхность на единицу массы. Так, удельная поверхность активированного угля достигает 105 - 106 м2/кг. Его применяют для очистки газов от органических веществ, удаления неприятных запахов. Кроме того применяют простые оксиды (активированный глинозем, оксид алюминия), Для реализации данного метода применяются пенные скрубберы и скрубберы с подвижными насадками.

Термическая нейтрализация. Основана на способности веществ окисляться до нетоксичных при наличии высокой температуры и свободного кислорода. Бывает три схемы термической нейтрализации газов: 1) прямое сжигание в пламени; 2) термическое окисление; 3) каталитическое сжигание. Прямое сжигание и термическое окисление протекают при температурах 600-800*С, а каталитическое сжигание - 300-400*С.

Прямое сжигание следует использовать в тех случаях, когда отходящие газы имеют значительную энергию, необходимую для сжигания. При проектировке устройств такого типа необходимо знать пределы восполнения сжигаемых растворов для поддержания горения без дополнительного тепла. Примером прямого сжигания является сжигание углеводородов, содержащих токсичные газы непосредственно в факеле горелки.

Термическое окисление используется в тех случаях, когда отходящие газы имеют высокую температуру, но в них недостаточное количество кислорода. Важными факторами, которые следует учитывать, являются время, температура, турбулентность. Время должно быть достаточным для полного сгорания всех компонентов.

Каталитический метод используется для превращения токсичных компонентов промышленных выбросов в вещества безвредные и менее вредные для окружающей среды путем введения в систему катализатора. Каталитические методы основаны на взаимодействии удаляемых веществ с одним из компонентов присутствующим в газе. Катализатор взаимодействуя с одним из реагирующих веществ образует промежуточное вещество, которое распадается на безвредные компоненты. В большинстве случаев катализатором является металлы (Pt, Pa) или их соединения. Существенное влияние на скорость каталитического процесса и его эффективность оказывает температура газа. Для каждой реакции, протекающей в потоке газа, характерна так называемая минимальная температура реакции, ниже которой катализатор не проявляет своей активности. Различают две конструкции газоочистительных каталитических устройств: каталитические реакторы, в которых происходит контакт газового потока с твердым катализатором и реакторы термокаталитические, в которых в общем корпусе размещены контактный узел и подогреватель.