- •Лекции по курсу
- •Рецензенты:
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Общие вопросы защиты окружающей среды от загрязнения
- •1. Глобальные проблемы цивилизации: энергетические, демографические, продовольственные, ресурсные, парниковый эффект, озоновые дыры, кислотные дожди и др.
- •2. Изменение глобальных характеристик биосферы под действием антропогенных факторов.
- •Природные ресурсы
- •Воздействие горного производства на окружающую среду
- •Сокращение полезной площади земель Изменение режима грунтовых вод
- •Факторы деградации почв
- •Загрязнение
- •Влияние железнодорожного транспорта на окружающую среду
- •Лекция 3. Общие положения охраны окружающей среды при хозяйственной деятельности
- •Стадии хозяйственного процесса
- •Доэксплуатационная эксплуатационная послеэксплуатационная
- •Инженерные природоохранные мероприятия
- •Формы управления Управление природопользованием
- •Управление охраной природной среды
- •Нормирование качества окружающей природной среды
- •Нормирование загрязняющих веществ в воздухе
- •Предельно допустимые концентрации некоторых веществ в воздухе, мг/м3
- •Нормирование загрязняющих веществ в водных объектах
- •Критерии оценки загрязненности воды по пдк вредных веществ
- •Экологическое нормирование
- •Регламентация выбросов загрязнений в окружающую среду
- •Глава 2. Научные основы технологических процессов Лекции 5. Основные понятия и законы природоохранных технологий
- •В этой лекции рассмотрим два вида переноса, движущую силу процесса, закономерности переноса массы и энергии, классификацию основных процессов и принципы оптимизации технологических процессов.
- •Это уравнение будем называть материальным балансом. Из уравнения (2) видно, что в процессе производства происходит перенос массы из одних компонентов, входящих в аппарат в другие.
- •Классификация основных процессов пищевых технологий
- •Теплообменные процессы
- •Массообменные процессы
- •Лекция 7. Процессы разделения неоднородных и гетерогенных систем
- •Классификация неоднородных и гетерогенных систем
- •Химические процессы
- •Сущность отдельных химических процессов и их роль в природоохранных технологиях
- •Биохимические процессы
- •Глава 3. Защита атмосферного воздуха от загрязнения
- •Источники загрязнения атмосферы
- •Пыльные бури Промышленные предприятия
- •Глава 4. Защита водного бассейна от загрязнения
- •Подпиточная Оборотная Средообразующая Промывающая Реакционная
- •Особенности канализования сточных вод
- •Условия выпуска производственных сточных вод в городскую канализацию
- •Химическая очистка сточных вод
- •Физико-химические методы очистки
- •Биологические методы очистки сточных вод
- •Доочистка сточных вод
- •Глава 5. Утилизация и ликвидация твердых отходов
- •Классификация опасности отходов производства
- •Глава 6. Защита окружающей среды от энергетического воздействия
- •Заключение
- •Литература
- •620034, Г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66 УрГупс
Сущность отдельных химических процессов и их роль в природоохранных технологиях
Нейтрализация
Производственные сточные воды от технологических процессов многих отраслей промышленности содержат щелочи и кислоты. В большинстве кислых сточных вод содержатся соли тяжелых металлов, которые необходимо выделить из этих вод. Поэтому с целью предупреждения коррозии материалов канализационных сооружений, нарушения биохимических процессов в биологических окислителях и водоемах, а также осаждения из сточных вод солей тяжелых металлов кислые и щелочные стоки подвергают нейтрализации.
Реакция нейтрализации – это химическая реакция между веществами, имеющими свойства кислоты и основания, которая приводит к потере характерных свойств обоих соединений. Наиболее типичная реакция нейтрализации в водных растворах происходит между гидратированными ионами водорода и ионами гидроксида, содержащимися соответственно в сильных кислотах и основаниях:
Н++ ОН-= Н2О.
В результате рН среды приближается к 7.
При химической очистке применяются следующие способы нейтрализации:
1) взаимная нейтрализация кислых и щелочных вод
2) нейтрализация реагентами (растворы кислот, негашеная известь СаО, гашеная известь Са(ОН)2 , кальцинированная содаNa2CO3, каустическая содаNaOH, аммиакNH4OH).
3) фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк, доломит СаСО3.МgСО3, магнезит МgСО3, мел СаСО3(96-99%).
4) в последнее время предложен способ нейтрализации щелочных вод дымовыми газами, содержащими СО2,SО2,NO2 и др.
Окисление
Окислительный метод очистки применяют для обезвреживания производственных сточных вод, содержащих токсичные примеси, например, цианиды КСN, или соединения, которые нецелесообразно извлекать из сточных вод, а также очищать другими методами (сероводород, сульфиды).
В узком смысле окисление – реакция соединения какого-либо вещества с кислородом, а в более широком – всякая химическая реакция, сущность которой состоит в отнятии электронов от атомов или ионов. В практике обезвреживания сточных вод в качестве окислителя используют хлор, гипохлорит кальция или натрия, хлорную известь, диоксид хлора, озон, технический кислород и кислород воздуха.
Окисление активным хлором.Окисление ядовитых цианид-ионов СN- осуществляется путем перевода их в нетоксичные цианаты СNO- , которые затем гидролизуются с образованием ионов аммония и карбонатов:
CN- + 2OH- -2e = CNO- + OH; CNO- + 2H2O = NH4+ + CO3 2-
Применение хлора здесь не надо путать с хлорированием сточных вод с целью их обеззараживания.
Электрохимические методы очистки основаны на электролизе производственных сточных вод. Основу составляют два процесса анодное окисление и катодное восстановление.
Осаждение. При этой операции получают нерастворимые осадки, которые затем могут быть захоронены либо использованы, например, в металлургической или другой промышленности.
Гидролиз
Гидролиз - это реакция разложения сложных органических веществ (например, белков, жиров, углеводов) до более простых под действием кислот и щелочей с присоединением молекулы воды.
Так, сахароза при нагревании с кислотами гидролизуется, образуя инвертный сахар (смесь равных количеств глюкозы и фруктозы):
С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6.
Также гидролизу может быть подвергнуты другие углеводы, например, крахмал до мальтозы. А уже этот углевод сбраживается бактериями и дрожжами, что способствует улучшению биохимического разложения органических веществ.
Сульфитация
При проведении очистки сточных вод в последних могут образовываться красящие вещества, которые необходимо обесцветить. Для этого воду или почву обрабатывают диоксидом серы, чаще всего Н2SО3. Диоксид серы как химический агент вызывает обесцвечивание многих растительных красящих пигментов. Его получают путем сжигания серы в специальных печах, пропуская через них воздух.
При сульфитации идет образование сернистой кислоты, которая является сильным восстановителем
SО2 + Н2О = Н2SО3.
Частично сернистая кислота переходит в серную:
Н2SО3 + Н2О = Н2SО4 + 2Н.
Выделяющийся при этом водород оказывает обесцвечивающее действие.