Очистка газовых выбросов в атмосферу

Корпус

Бункер

Тканевые фильтры составляют основную группу.

Газ на утилизацию

Исходный газ

Отработанный

Абсорбент

Абсорбент

Рис.3. Схема абсорбции и десорбции.

Абсорбция зависит от растворимости в поглощающей жидкости удаляемого газа, температуры и его парциального давления.

Например, для удаления из тех нологических выбросов аммиака ( NH₃ ), хлорводорода ( HCl ) или фторводорода ( HF ) целесообразно в качестве абсорбента применять воду, т.к. растворимость этих газов в воде велика – сотые доли грамма на 1 кг воды.

Для улавливания водяных паров можно применять раствор серной кислоты, а для улавливания ароматических углеводородов – вязкие масла.

Регенерация растворителя, т.е. десорбция из него газов, проводится путем повышения температуры или понижения давления.

Хемосорбция основана на поглощении газов реагентами с образованием малолетучих или малорастворимых соединений.

Примером может служить очистка газо-воздушной смеси от сероводорода с применением мышьяково-щелочного реагента:

H₂S + Na₄As₂S₅O₂ = Na₄As₂S₆O + H₂O

Регенерация раствора производится окислением его кислородом, содержащимся в очищенном воздухе:

2 Na₄ As₂ S₆ O + O₂ = 2 Na₄ As₂ S₅O₂ + 2S

В этом случае побочным продуктом является сера. Могут применяться и другие реагенты и иониты. Иониты – это твердые вещества, способные обмениваться ионами с фильтруемыми через них жидкими или газообразными смесями. Это или природные материалы (глины), или синтетические полимеры (смолы).

Например, при фильтровании газовой смеси, содержащей аммиак ( NH₃ ), через влажный ионит катионного типа (катионит) происходит присоединение аммиака к катиониту:

R-H + NH₃ → R-NH₄

Подобные реакции происходят и при удалении диоксида серы из газовой смеси с помощью ионитов анионного типа (анионитов):

R-CO₃ + SO₂ → R-SO₃ + CO₂

Регенерация ионитов осуществляется промывкой их водой, слабыми растворами кислот (для катионов), щелочей или содой ( Na₂CO₃ ) (для анионитов).

Последние два метода называют мокрыми. Основной их недостаток – резкое понижение температуры газов, что приводит к снижению эффективности их рассеивания в атмосфере.

Адсорбция – процесс избирательного поглощения компонентов газовой смеси твердыми веществами.

При физической адсорбции молекулы адсорбента не вступают в химическое взаимодействие с молекулами газовой смеси. Требования к абсорбентам: большая адсорбционная способность, селективность (отбор), химическая инертность, механическая прочность, способность к регенерации, низкая стоимость. Наиболее распространенные адсорбенты – активированные угли, силикагели, алюмосиликаты.

С увеличением температуры адсорбционная способность снижается. На этом свойстве основан процесс регенерации, которую осуществляют либо нагревом насыщенного адсорбента до температуры выше рабочей, либо продувкой его горячим паром или воздухом.

Каталитические методы очистки газов основаны на использовании катализаторов, ускоряющих химические реакции. Каталитические методы применяются для нейтрализации выхлопных газов автомобилей, т.е. превращения токсичных оксидов азота NO и углеродаCO в нетоксичные вещества: газообразный азотN₂и диоксид углеродаCO₂.

При этом используют различные катализаторы: медно-никелевый сплав, платину на глиноземе, медь, никель, хром и др.:

Кат

2NO + 2 CO → N₂ + 2CO₂

Кат

2NO + 2H₂ → N2 + 2H₂O

Кат

2CO + O₂ → 2CO₂