Промышленная экология. Учебно-методическое пособие

Вв е д е н и е

Вприроде существует круговорот воды, связывающий воедино все водные ресурсы нашей планеты, где бы они ни находились: в атмосфере, гидросфере, биосфере. Круговорот воды на земле происходит за счет энергии солнца. Вода испаряется, под действием воздушных течений разносится по всему земному шару, конденсируется, выпадает на земную поверхность в виде дождя и снега и снова возвращается в океан.

Итак без конца. В процессе круговорота вода проходит сложный процесс самоочищения.

Вода – важнейший элемент среды обитания человека, без которого само существование высокоорганизованных форм жизни невозможно. Не имея пищевой ценности, вода обеспечивает прохождение всех жизненных процессов в организме. Пищеварение, обмен веществ, синтез тканей и т. п. совершаются при активном участии воды. Она служит растворителем в организме для органических и неорганических веществ, необходимых для поддержания его функций.

Вода удаляет из организма вредные продукты, остающиеся после усвоения необходимых веществ, регулирует температуру тела, содержание солей в тканях и жидкостях, участвует во множестве других процессов, без которых невозможно функционирование живых клеток.

Для обеспечения жизнедеятельности, в технологических процессах, в системах охлаждения и теплоснабжения, в сельском хозяйстве и т. д. человеком используется вода. В зависимости от назначения используемой воды качественный и количественный состав примесей, содержащихся в ней, может быть различным. Требования, предъявляемые к воде разного назначения, регламентируются специальными нормативными документами (ГОСТ, Санитарные правила и нормы (СанПиН), РД).

Для использования воды в конкретных целях ее готовят по специальным технологиям. Для правильного выбора технологии очистки воды необходимо знать химический состав примесей, растворенных в воде, их количество, в какой форме они существуют и нормативные требования, которым должна соответствовать очищенная вода.

3

1 . Т Е Х Н И К А Б Е З О П А С Н О С Т И П Р И Р А Б О Т Е В У Ч Е Б Н О Й Л А Б О Р А Т О Р И И

Общие требования:

1.Общие организационные вопросы по технике безопасности

влаборатории возлагаются на заведующего лабораторией или кафедры.

2.Студенты, получившие первичный инструктаж и не имеющие медицинских противопоказаний, допускаются к работе в биотехнологической лаборатории.

3.В помещениях лаборатории нельзя находиться без спецодежды, принимать пищу.

4.Хранение эфира и спирта рядом с горелками запрещается.

5.Пробы образцов должны храниться в холодильнике в упакованном виде и иметь четкие надписи. Оставлять пробы анализируемых веществ на рабочих местах после работы запрещается.

Требования безопасности при подготовке к работе:

1.До начала работы необходимо проверить исправность приборов, аппаратуры, инструмента, установки; наличие необходимых для работы веществ, реактивов, материалов и правильное их расположение, проверить работу водопровода, канализации и вентиляции.

2.Перед началом работы работающий должен надеть необходимую спецодежду.

Требования безопасности при выполнении работы:

1.Соблюдение максимальной осторожности необходимо, так как невнимательность, неаккуратность, недостаточное знание свойств веществ и приборов, с которыми ведется работа, могут повлечь за собой несчастный случай.

2.Во время работы в помещениях должны соблюдаться чистота и порядок. Не допускается загромождение столов склянками с различными реактивами, ненужными для работы в данный момент, в особенности с концентрированными кислотами и щелочами.

3.Химические реакции должны проводиться в условиях, посуде и приборах, концентрациях и количествах, указанных в методике работы или инструкции. При возникновении вопросов о выполняемой работе, исполнитель должен обратиться за консультацией к преподавателю и/или инженеру.

5

4.Все опыты проводить только в чистой посуде. После окончания работы посуду немедленно обработать дезактивирующими веществами, а затем вымыть и высушить в сушильном шкафу.

5.Не допускать хранения каких-либо химических веществ в посуде без соответствующих этикеток и надписей.

6.Работу с нагреванием веществ, выделяющих вредные пары

игазы, например кислот, разрешается проводить только в вытяжном шкафу, рамы шкафа поднимаются для работы.

7.При расфасовке токсичных и вредных жидкостей нельзя засасывать их ртом. Для этой цели необходимо использовать сифоны, пипетки.

8.Все случайно пролитое, просыпанное или разбитое необходимо немедленно убрать, соблюдая меры безопасности в зависимости от свойств веществ.

9.Убирать пролитые огнеопасные жидкости при зажженных горелках и включенных электронагревательных приборах с открытыми спиралями категорически запрещается.

10.Остатки ядовитых, огнеопасных и взрывоопасных веществ, а также концентрированные кислоты, смеси кислот и щелочей, хромовую смесь запрещено выливать в канализационную систему или выбрасывать в мусорные ящики.

Меры предосторожности при работе с кислотами, щелочами и другими едкими жидкостями. Агрессивные вещества (концентрированные кислоты, щелочи, водный аммиак и др.), попадая на открытые участки тела, вступают в химическое взаимодействие с веществами, входящими в состав кожного покрова, в результате чего получается ожог, напоминающий термический. Различают три степени ожога:

– первая степень ожога, сопровождающаяся лишь покраснением кожи;

– вторая степень, сопровождающаяся образованием пузырей;

– третья степень ожога, сопровождающаяся глубоким разрушением струпа и часто обугливанием.

Особая опасность кислот и щелочей заключается в возможности поражения глаз, поэтому работать с агрессивными веществами без предохранительных очков или щитков запрещается.

Попадая на одежду и обувь, агрессивные вещества портят (сжигают) их, поэтому при работе с указанными веществами необходимо соблюдать ряд предосторожностей:

6

1.Переливать кислоты и щелочи из бутылей в мелкую тару необходимо при помощи сифонов.

2.Расфасовку (переливание) концентрированных кислот производить в вытяжных шкафах при хорошо работающей вентиляции.

3.При приготовлении растворов серной кислоты ее необходимо приливать в воду тонкой струей при непрерывном перемешивании.

4.Растворять щелочи следует в термостойких сосудах путем медленного прибавления к воде небольших кусочков веществ, непрерывно перемешивая. Брать кусочки щелочи нужно специальными шпателями или фарфоровыми ложками.

5.Реакции нейтрализации кислоты щелочью или, наоборот, щелочи кислотой проходят со значительным выделением тепла, возможно

выкипание жидкости. Поэтому проведение операций, связанных

снейтрализацией, следует проводить небольшими дозами. При этом соблюдать исключительную осторожность и не держать голову над сосудом с жидкостью.

6.Загрязненные или отработанные кислоты и щелочи нельзя сливать в канализацию, так как они вызывают коррозию труб.

7.Перед уборкой неизвестной агрессивной жидкости нужно выяснить, что разлито – щелочь или кислота, после чего произвести нейтрализацию пролитой жидкости, и только после нейтрализации производить уборку. Уборку вести в специальной одежде (резиновых сапогах, перчатках, в специальных очках). Осколки разбитого стекла собирать при помощи щетки и железного совка.

8.В каждом помещении, где ведутся работы с кислотами или щелочами должны быть нейтрализующие вещества:

– для нейтрализации кислот – 3–5 % раствор пищевой соды;

– для нейтрализации щелочей – 2 % раствор борной кислоты, 5 % раствор уксусной кислоты.

9.Хромовая смесь, попадая на открытые участки кожи, вызывает сильные ожоги и может причинить тяжелое хроническое заболевание

сглубоким омертвлением ткани, поэтому при использовании хромовой смеси необходимо остерегаться попадания ее на кожу и использовать перчатки при работе.

10.При ожогах кислотой или щелочью необходимо быстро, в течение 10–15 мин, промыть обожженное место сильной струей холодной воды, а затем обработать нейтрализующими средствами:

– при ожогах кислотами – 3–5 % растворами пищевой соды;

– при ожогах щелочами – 2–2,5 % раствором борной, лимонной или уксусной кислоты.

7

Одежда, облитая концентрированной кислотой, щелочами или другими едкими веществами, обязательно нейтрализуется, обезвреживается и подвергается стирке. Надевать загрязненную одежду запрещается.

11.При химических ожогах глаз кислотой или щелочью необходимо до обращения в медпункт или вызова скорой медицинской помощи немедленно промыть глаза большим количеством воды.

12.Переносить кислоты и едкие жидкости без приспособлений не разрешается.

Меры предосторожности при работе с электрооборудованием

иэлектроприборами:

1.Перед включением электроустановки в электрическую сеть, при необходимости, встать на диэлектрический коврик (если покрытие пола выполнено из токопроводящего материала).

2.Не включать электроустановку в электрическую сеть мокрыми

ивлажными руками.

3.Соблюдать правила эксплуатации электроустановки, не подвергать ее механическим ударам, не допускать падений.

4.Не касаться проводов и других токоведущих частей, находящихся под напряжением, без средств индивидуальной защиты.

5.Наличие напряжения в сети проверять только указателем напряжения.

6.Следить за исправной работой электроустановки, целостностью изоляции и заземления.

7.Не разрешается работать на электроустановках в случае их неисправности, искрения, нарушения изоляции и заземления.

8.При появлении неисправности в работе электроустановки, искрении, нарушении изоляции проводов или обрыве заземления, прекратить работу и сообщить преподавателю и/или инженеру. Работу продолжать только после устранения неисправности электриком.

9.При обнаружении оборванного электрического провода, свисающего или касающегося пола (земли), не приближаться к нему, немедленно сообщить преподавателю и/или инженеру, самому оставаться на месте и предупреждать других людей об опасности.

10.В случае возгорания электроустановки немедленно отключить ее от электрической сети, а пламя тушить только песком, углекислотным или порошковым огнетушителем.

11.При поражении электрическим током немедленно отключить напряжение. При отсутствии дыхания и пульса у пострадавшего

8

2 . О П Р Е Д Е Л Е Н И Е С О Д Е Р Ж А Н И Я И О Н О В Ж Е Л Е З А В В О Д Е И М Е Т О Д Ы О Б Е З Ж Е Л Е З И В А Н И Я

2 . 1 . Ж е л е з о в в о д е

Общие сведения. Железо – металл серебристо-белого цвета, достаточно твердый, хорошо поддающейся обработке, легко намагничивающийся и размагничивающийся, проводящий электрический ток. В чистом виде железо не подвергается коррозии. Основным методом получения железа является электролиз растворов его солей, а также термическое разложение пентакарбонила железа:

[Fe(CO)5 ]= Fe+ 5CO↑

Известны четыре полиморфные модификации: α-, β-, γ-, δ-же- лезо. Полиморфные превращения железа сопровождаются изменением кристаллической решетки и физических свойств железа.

По распространенности на Земле среди металлов железо уступает только алюминию. В самородном состоянии встречается крайне редко. Для получения железа используются минералы FeO·Fe2O3 – магнитный железняк (магнетит), Fe2O3 – красный железняк (гематит), Fe2O3·2(FeOH)3 – бурый железняк (лимонит). Железо получают из руд путем восстановления в доменных печах.

Содержание железа в воде. В подземных водных источниках и болотах концентрация железа достигает десятков мг/дм3. В поверхностных водах его содержание колеблется в широких пределах. Резкое повышение железа в водоемах происходит при загрязнении их сточными водами рудников, металлургических, машиностроительных и химических предприятий.

В воде присутствует закисное (Fe2+) и окисное (Fe3+) железо. Закисные формы железа нестойки, быстро окисляются, переходя в окисные. Основной его формой в поверхностных водах являются комплексные соединения трехвалентных ионов железа с растворенными неорганическими и органическими соединениями, главным образом с солями гуминовых кислот – гуматами. Процесс окисления идет не только в воде, но и в теле железобактерий, которые размножаются в болотах, водопроводных трубах, прудах. После отмирания бактерий гидрат

10