Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»

О.Р. Ильясов

О.А. Шерстюченко

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

ОТ ГАЗООБРАЗНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Екатеринбург

2010

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»

О.Р. Ильясов

О.А. Шерстюченко

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

ОТ ГАЗООБРАЗНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Методическое указания к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

для студентов всех специальностей

дневной и заочной формы обучения.

Екатеринбург

2010

УДК 537.868

П 58

Ильясов О.Р.

Шерстюченко О.А.

П 58 Методы и средства защиты воздушной среды от газообразных загрязнений: метод. указания к выполнению лабор. работы / О.Р. Ильясов, О. А. Шерстюченко – Екатеринбург: УрГУПС, 2011.– с.

Работа посвящена исследованию методов очистки воздуха от загрязняющих веществ, а также освоению навыков определения качественных и количественных характеристик очистных устройств. Приведены теоретические основы методов очистки газовых выбросов в атмосферу от загрязняющих ее веществ, описание приборов и порядок проведения работы.

Предназначено для студентов всех специальностей дневной и заочной формы обучения, разработано в соответствии с учебной рабочей программой дисциплины «Безопасность жизнедеятельности».

Обсуждено и рекомендовано к изданию на заседании кафедры «Безопасность жизнедеятельности» . .2010 г., протокол № .

Авторы: О.Р. Ильясов, профессор кафедры «Безопасность

жизнедеятельности» УрГУПС,

докт. биолог. наук

О. А. Шерстюченко, старший преподаватель кафедры

«Безопасность жизнедеятельности» УрГУПС

Рецензент:

© Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС), 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ (ШАБЛОН)

Цель работы ………………………………………………………………… 1. Теоретическая часть ……………………………………………………….. 1.1. Параметры микроклимата. Термины и определения ………………... 1.2. Характеристика отдельных категорий работ …………………………... 1.3. Принципы нормирования параметров микроклимата ………………. 1.4. Время работы при температуре воздуха на рабочем месте выше или ниже допустимых величин ……………………………………….. 1.5. Требования к организации контроля и методам измерения микроклимата …………………………………………………………... 2. Экспериментальная часть …………………………………………………. 2.1. Установка ………………………………………………………………. 2.2. Требования безопасности при проведении лабораторной работы … 2.3. Приборы ………………………………………………………………... 2.3.1. Измеритель температуры и влажности ИТВ – 1М ……………. 2.3.2. Аспирационный психрометр Ассмана тип М-34………………. 2.3.3. Чашечный ( крыльчатый) анемометр МС-13…………………… 2.3.4. Барометр…………………………………………………………… 2.3.5. Дополнительные существующие приборы для измерения параметров микроклимата……………………………………….. 2.4. Порядок проведения работы ………………………………………….. Содержание отчета………………………………………………………… Контрольные вопросы ……………………………………………………... Список литературы …………………………………………………………

4 4 4 8 9 12 13 16 16 16 16 16 17 21 23 24 30 33 33 33

Цель работы: Изучение основных методов очистки воздуха от загрязняющих веществ.

Содержание работы: 1. Ознакомление с принципом работы, конструкцией и характеристиками применяемых в лабораторной работе воздухоочистителей и аналитических приборов.

2. Экспериментальное определение эффективности воздухоочистки.

1. Общие сведения

Защита атмосферного воздуха от вредных выбросов промыш­ленных предприятий и энергетических объектов является одной из важнейших проблем современности. Ингредиентное загрязнение атмосферного воздуха нарушает естественное функционирование экологических систем, ухудшает санитарно-гигиеническое состо­яние приземного слоя воздушной среды обитания живых организ­мов, наносит ущерб народному хозяйству.

Одной из основных организационных мер предупреждения и снижения ингредиентного загрязнения атмосферы в России явля­ется гигиеническое нормирование содержания загрязняющих ве­ществ в атмосферном воздухе населённых мест путём установления для каждого загрязняющего вещества или максимально разовых, или среднесуточных, или тех и других предельно допустимых кон­центраций в воздухе (ПДК_мр, ПДК_сс). Величины ПДК для веществ, загрязняющих атмосферный воздух, в России регламентируются гигиеническими нормативами ГН 2.1.6.1338-03 «Предельно допу­стимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосфер­ном воздухе населённых мест». В приложении 1 приведены сведе­ния о ПДК для ряда загрязняющих веществ.

Из разработанных к настоящему времени инженерных методов очистки газовых выбросов в атмосферу от загрязняющих её веществ наиболее распространёнными являются абсорбция и адсорбция.

Абсорбция

Абсорбция — физико-химический процесс поглощения одного или нескольких компонентов газовой смеси (абсорбат) твёрдыми или жидкими поглотителями (абсорбент) при условии, что процесс протекает в объёме поглотителя. Объёмным поглощением абсорбата обладают преимущественно жидкие абсорбенты.

Основным критерием процесса абсорбции служит растворимость абсорбата в жидкости (абсорбенте), которая зависит от свойств жид­кости, температуры и парциального давления абсорбируемого ком­понента. Зависимость растворимости газообразного компонента смеси от его парциального давления характеризуется законом Ген­ри, согласно которому равновесное парциальное давление этого компонента в газовой смеси пропорционально его содержанию в абсорбенте:

Р = к_аб · z_а6 , (1)

где р — равновесное парциальное давление абсорбируемого ком­понента, Па;

к_аб — коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств абсорбируемого газа, абсорбента и температуры, Па;

z _а6 — содержание абсорбируемого компонента в абсорбенте, кг/кг.

В зависимости от характера поверхности раздела фаз «газ-жид­кость» абсорбция делится: на поверхностную (плёночную) — повер­хность раздела фаз представляет собой зеркало жидкости или по­верхность текущей плёнки жидкости; барботажную — поверхность раздела фаз образуется во время прохождения газовых струй через слой жидкости; капельную — поверхность раздела фаз состоит из суммарной поверхности капель абсорбента, распылённого в пото­ке очищаемого газа.

В газоочистной практике чаще всего применяется капельная аб­сорбция. Одновременно с физическим процессом растворения газа в жидкости при абсорбции могут протекать химические реакции (хемосорбция), что ведёт к увеличению скорости поглощения газа.

В качестве абсорбента чаще всего применяется вода и растворы различных веществ в ней (кислоты, щёлочи, соли), а также органи­ческие растворители (моноэтаноламин, ароматические амины и др.). Абсорбция осуществляется в аппаратах колонного типа — абсорбе­рах (скрубберах).

Адсорбция

Адсорбция — физико-химический процесс поглощения молекул газов, паров или растворённых в жидкостях веществ (адсорбат) по­верхностью твёрдых поглотителей (адсорбентов).

Адсорбция также может быть физической и химической. При физической адсорбции поглощаемые молекулы газов и паров удер­живаются силами межмолекулярного взаимодействия (силы Вандер-Ваальса). При химической адсорбции (хемосорбция) поглоще­ние компонентов из смесей происходит за счёт ковалентных связей между атомами адсорбата и адсорбента.

При длительном контакте адсорбата и адсорбента наступает рав­новесие между парциальным давлением адсорбата в газовой смеси и концентрацией его в адсорбенте, описываемое эмпирической формулой Фрейндлиха:

с_ад = к_ад · рⁿ, (2)

где с_ад — концентрация адсорбированного вещества в адсор­бенте, кг/кг;

к_ад , п — постоянные для данной температуры коэффициенты.

Важную роль в процессах адсорбционной газоочистки играет способ контактирования газовой смеси с адсорбентом (режим ра­боты адсорбента). Наиболее распространёнными режимами рабо­ты адсорбента являются следующие:

• фильтрующий — через неподвижный слой гранулированного адсорбента пропускается очищаемая газовая смесь;

• псевдоожиженный (режим кипящего слоя) — гранулирован­ный адсорбент находится в восходящем потоке очищаемой газовой смеси;

• взвешенный — пылевидный адсорбент непрерывно дозирует­ся в поток очищаемой газовой смеси.

Адсорбент, насыщенный поглощаемым компонентом, может подвергаться десорбции, при этом последний выделяется в концент­рированном виде и может быть использован в народном хозяйстве. В качестве адсорбентов используются пористые вещества с развитой внутренней поверхностью, характеризующейся пара­метром — удельная поверхность (8' м²/г). В санитарно-экологической практике наибольшее распространение получили такие адсор­бенты, как силикагель, алюмосиликаты, активированный уголь, цеолиты и др., удельная поверхность которых колеблется в диапа­зоне 100+1500 м²/г. Адсорбция осуществляется в аппаратах колон­ного типа — адсорберах.

Для вышерассмотренных сорбционных процессов одним из важнейших параметров является температура их осуществления. При прочих равных условиях эффективность сорбционной газо­очистки повышается с понижением температуры, поэтому приме­няются эти способы чаще всего для очистки «холодных» выбросов в атмосферу (7= 15+30°С)