- •Глава 1. Основные физико-химические свойства
- •Глава 2. Характеристики загрязнений окружающей среды и
- •3.13. Процессы рассеивания выбросов в атмосфере.
- •Глава 4. Процессы массообмена.
- •Глава 5. Химические процессы защиты окружающей среды.
- •5.2.1. Нейтрализация сточных вод.
- •Глава 6. Физико-химические процессы защиты окружающей среды.
- •Глава 7. Биохимические процессы защиты окружающей среды.
- •Глава 8. Тепловые процессы защиты окружающей среды
- •8.3.1. Концентрирование растворов сточных вод.
- •Глава 9. Механические процессы защиты литосферы.
- •Глава 10. Процессы защиты окружающей среды
- •Предисловие
- •Раздел 1. Основные физико-химические закономерности защиты окружающей среды.
- •Введение
- •Глава 1. Основные физико-химические свойства
- •1.1. Агрегатные состояния вещества
- •1.3. Объединенный газовый закон
- •1.4. Основные понятия и законы термодинамики
- •1.5. Смачивание и капиллярные явления
- •1.6. Коллоидные системы
- •Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды
- •1.7. Поверхностные явления
- •1.8. Растворенное состояние веществ
- •1.9. Кинетика химических процессов
- •1.10. Свойства переноса в многокомпонентных системах
- •1.11. Кинетика гетерогенных процессов
- •1.12. Составы многокомпонентных систем
- •Глава 2. Характеристики загрязнений окружающей среды и основные методы ее защиты
- •Выбросы вредных веществ в атмосферный воздух от стационарных
- •2.4. Основные свойства аэрозолей
- •Дисперсный состав пыли
- •Фракции пыли с частицами меньше или больше заданного размера
- •Слипаемостъ пыли
- •2.5. Вредные газы и пары
- •2.6. Классификация вод и свойства водных дисперсных систем
- •2.7. Классификация промышленных отходов
- •2.8. Энергетическое загрязнение окружающей среды
- •2.9. Основные процессы инженерной защиты окружающей среды от техногенных загрязнений
- •2.10. Методы очистки пылевоздушных выбросов
- •2.11. Способы очистки газовых выбросов
- •2.13. Методы защиты литосферы
- •2.15. Общие принципы интенсификации технологических процессов
- •Глава 3. Гидромеханические процессы очистки газовых выбросов и жидкостных сбросов
- •3.1. Основные закономерности движения и осаждения аэрозолей
- •3.2. Гравитационное осаждение аэрозолей
- •Зависимость коэффициента сопротивления от режима движения
- •Скорости осаждения и броуновского смещения малых частиц
- •В области Reч 0,25 всплывание частиц происходит по зависимости Стокса:
- •3.4. Инерционное осаждение частиц аэрозолей
- •3.5. Центробежное осаждение частиц аэрозолей
- •Сопоставляя эти равенства, найдем
- •3.8. Фильтрование сточных вод
- •Сопротивление слоя осадка равно
- •Уравнение фильтрования при постоянных разности давлений и скорости.
- •3.12. Процессы мокрой газоочистки
- •Значения коэффициента диффузии частиц и критерия Шмидта от размера частиц аэрозоля
- •3.13. Процессы рассеивания выбросов в атмосфере
- •3.14. Диффузионные процессы рассеивания в атмосфере
- •Профиль скорости ветра описывается формулой
- •3.16. Изменение концентрации примесей в атмосфере
- •- Для t 0 - нагретые выбросы
- •3.17. Разбавление примесей в гидросфере
- •3.18. Разбавление сточных вод при спуске в водоемы
- •Глава 4. Процессы массообмена
- •4.1. Абсорбция газовых примесей
- •4.1.1. Растворы газов в жидкостях
- •Количество выделяющегося при абсорбции тепла составляет
- •Общий расход абсорбента равен
- •Откуда получим
- •4.2. Адсорбция газовых примесей
- •4.2.1. Теория адсорбции
- •4.2.3. Механизм процесса адсорбции
- •4.2.4. Равновесие при адсорбции
- •4.2.5. Материальный баланс процесса адсорбции
- •4.2.6. Кинетика адсорбции
- •Число единиц переноса определяют из выражения
- •Величину масштабов можно определить по формуле
- •4.2.7. Десорбция из адсорбентов поглощенных примесей
- •Общее уравнение скорости кристаллизации имеет вид
- •Глава 5. Химические процессы защиты окружающей среды
- •5.1. Каталитические процессы очистки газовых выбросов
- •5.1.1. Теория катализа
- •5.1.2. Кинетика реакций гетерогенного катализа.
- •5.2.1. Нейтрализация сточных вод
- •5.2.2. Окисление загрязнителей сточных вод
- •5.2.3. Очистка сточных вод восстановлением
- •5.2.4. Химическая очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов
- •5.3. Дезодорация и химическая дегазация сточных вод
- •Глава 6. Физико-химические процессы защиты окружающей среды
- •6.1. Осаждение частиц аэрозолей в электрическом поле
- •6.2. Термофорез взвешенных частиц аэрозолей
- •6.3. Коагуляция в аэрозолях
- •6.4. Физико-химические процессы очистки сточных вод
- •6.4.2. Процессы флотационной очистки сточных вод
- •6.4.3. Пенная сепарация поверхностно-активных веществ
- •Степень извлечения пав пеной равна
- •6.4.4. Процесс ионного обмена в растворах
- •Ионообменное равновесие. Функциональную зависимость противоионного состава ионита от противоионного состава внешнего раствора при постоянных температуре и давлении называют изотермой ионного обмена.
- •С точная
- •Обратного осмоса; 3 – мембрана; 4 – выпускной клапан.
- •6.4.6. Электрохимические процессы очистки сточных вод
- •Глава 7. Биохимические процессы защиты окружающей среды
- •7.1. Основные показатели биохимических процессов очистки сточных вод
- •7.2. Аэробный метод биохимической очистки
- •7.3. Механизм биохимического распада органических веществ
- •7.4. Кинетика биохимического окисления
- •7.5. Анаэробные методы биохимической очистки
- •Метан может образовываться в результате распада уксусной кислоты
- •7.6. Обработка осадков сточных вод
- •Глава 8. Тепловые процессы защиты окружающей среды
- •8.3. Термические процессы обработки сточных вод
- •8.3.1. Концентрирование растворов сточных вод
- •8.3.2. Термоокислительное обезвреживание сточных вод
- •8.4.3. Сушка влажных материалов
- •Глава 9. Механические процессы защиты литосферы
- •Классификация методов измельчения
- •Глава 10. Процессы защиты окружающей среды
- •10.1. Теоретические основы защиты от энергетических воздействий
- •Т.К. При 1 коэффициент ρ 0, то методы поглощения используют для уменьшения отраженного потока энергии; при этом источник и приемник энергии обычно находятся с одной стороны от зу.
- •Сила fm направлена в сторону, противоположную ускорению.
- •10.4. Защита от электромагнитных полей и излучений
- •Радиус дальней зоны составляет
Число единиц переноса определяют из выражения
ny = f.М1.М2, (4.82)
где M1 - масштаб по оси 1/(Y – Y*); М2 - масштаб по оси у.
Величину масштабов можно определить по формуле
М1 = l1/h1 ; М2 = l2/h2, (4.83)
где l1 - значение ординаты 1/(Y – Y*)на графике, кг/м3; h1 - значение той же ординаты, мм; l2 - значение абсциссы Y на графике, кг/м3; h2 - значение этой же абсциссы, мм.
Рис. 4.13. Зависимость 1/(Y – Y*) = f(Y).
Для определения Y* (или X*), необходимых для построения описанного выше графика, нужно построить рабочую линию процесса адсорбции и изотерму адсорбции (рис. 4.14).
Изотерму адсорбции строят на основании экспериментальных или справочных данных.
Если изотерма адсорбции неизвестна, ее можно построить но изотерме адсорбции стандартного вещества. В качестве стандартного вещества обычно выступает бензол.
Рис. 4.14. Графическое изображение изотермы адсорбции и рабочей линии.
Величину адсорбции пересчитывают по формуле
X2* = X1*(V1/V2) = X1*(1/а), (4.84)
где Х1* - ордината изотермы стандартного вещества (обычно бензола), кг/кг; Х2* - ордината определяемой изотермы, кг/кг; V1, V2 - мольные объемы стандартного и исследуемого вещества в жидком состоянии, м3/кмоль; а = V2/V1 - коэффициент аффинности.
Мольные объемы веществ можно определить по выражению:
V = M/ж, (4.85)
где М - мольная масса вещества в жидком состоянии, кг/кмоль; ж - плотность вещества в жидком состоянии, кг/м3.
Высоту единицы переноса h определяют по формуле:
h = Gг/(Sсл.y) = Vг.г/( Sсл.y), (4.86)
где Gг - массовый расход парогазовой смеси, кг/с; Sсл - сечение слоя адсорбента, м2; y - объемный коэффициент массоотдачи в газовой смеси, 1/с; г - плотность парогазовой смеси, кг/м3.
Объемный коэффициент массопередачи Ky определяется по уравнению
1/Ky = (1/y) + (m/x), (4.87)
где x - объемный коэффициент массоотдачи в твердой фазе, 1/с; m = Yн/Xк* - коэффициент распределения (средний тангенс угла наклона линии равновесия к оси абсцисс);
Величина m = Yн/Xк* обычно мала, поэтому
1/Ky 1/y. (4.88)
На этом основании в уравнении (4.86) вместо коэффициента массопередачи приведен коэффициент массоотдачи y.
Коэффициент массоотдачи определяют из выражения критерия Нуссельта (Nu'):
Nu = y.dэ2/D. (4.89)
Критерий Нуссельта определяют в зависимости от численною значения модифицированного критерия Рейнольдса (Re) и диффузионного критерия Прандтля (Pr):
Re = wг dэ г/(н г); (4.90) Pr = г/(г D), (4.91)
где wг – скорость парогазовой смеси, отнесенная к свободному сечению слоя адсорбента, м/с; г - динамическая вязкость газа, Па.с; н - порозность неподвижного слоя адсорбента; dэ - эквивалентный диаметр зерна адсорбента, м; D - коэффициент молекулярной диффузии, м2/с.
Объем слоя адсорбента Vад определяют по формуле
Vад = H.Sсл. (4.92)
Продолжительность (с) процесса адсорбции определяют в зависимости oт вида изотермы адсорбции.
1) Если изотерма адсорбции выражена линейной зависимостью (точка Yн находится в первой области изотермы адсорбции), то изотерма адсорбции приближенно отвечает закону Генри:
1/2 = (X*.H/wг.Yн)1/2 – b(X*/y.Yн)1/2, (4.93)
где Yн - начальная концентрация адсорбируемого вещества в парогазовом потоке, кг/м3; X* - равновесное количество адсорбированного веществa, кг/кг (принимается по изотерме адсорбции и умножается на насыпную плотность адсорбента); Н - высота слоя адсорбента, м; b - коэффициент, определяется по справочным данным.
2) Если зависимость между концентрацией газа и количеством поглощенного вещества является криволинейной (вторая область изотермы адсорбции):
= (X*/wг.Yн){H – wг/y[(Y1*/Yн) .ln([Yн/Yк] - 1) + ln(Yн/Yк) - 1]}. (4.94)
Здесь Y1* - содержание вещества в газовом потоке, равновесное с количеством, равном половине вещества, максимально поглощаемого адсорбентом при данной температуре, т.е. при Xmax*/2, кг/м3.
3) Если количество вещества, поглощаемого адсорбентом, достигает предела и остается постоянным (третья область изотермы адсорбции):
= (X*/wг.Yн){H – wг/y[ln(Yн/Yк) – 1]}. (4.95)