Көміртек-металды композициялық материалдар көмегімен газ-ауалы қоспаларды күкірт қосылыстарынан тазарту
ҚЫСҚАРТУЛАР МЕН БЕЛГІЛЕУЛЕР ... ... ... ... ... ... ... ... . 7
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1 ӘДЕБИ ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
1.1 Ауаның ластануы және қоршаған ортаға тигізетін әсері ... ... ... 9
1.2 Ауаны зиянды қосылыстардан тазарту әдістері ... ... ... ... ... ... 10
1.2.1 Пайдаланылған газдарды аммиактан тазарту ... ... ... ... ... ... ... 13
1.2.2 Пайдаланылған газдарды күкіртсутектен тазарту ... ... ... ... ... . 14
1.3 Ауаны ластағыштардан тазартуға қолданылатын сорбенттер ... .. 15
1.3.1 Сорбенттердің түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 18
1.3.2 Активтелген көмір және классификациясы ... ... ... ... ... ... ... . 20
1.4 Көміртекті кеуекті материалдарды алу әдістері ... ... ... ... ... ... 22
1.5 Сорбенттердің физико.химиялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... 26
2 ЭКСПЕРИМЕНТТІК БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 28
2.1 Минералды шикізат негізінде сорбенттерді алу әдісі ... ... ... ... . 28
2.2 Өсімдіктекті шикізат негізінде сорбенттерді алу әдісі ... ... ... ... 28
2.3 Алынған сорбенттерге металл тұздарын сіңдіру әдісі ... ... ... ... 29
2.4 Сорбенттердің физико химиялық сиапттамаларын анықтау ... ... 29
2.4.1 Жалпы кеуектілігінің көлемі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
2.4.2 Су сығындысының рН.ы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
2.4.3 Сорбенттің ылғалдылығы мен күлділігі ... ... ... ... ... ... ... ... . 30
2.4.4 Йод бойынша сорбциялық сыйымдылығы ... ... ... ... ... ... ... .. 30
2.4.5 БЭТ әдісі бойыншаменшікті бетін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... 30
2.5 Аммиакты ауадан сорбциялық сіңіруді зерттеу әдісі ... ... ... ... . 33
2.6 Күкіртсутекті ауадан сорбциялық сіңіруді зерттеу әдісі ... ... ... . 34
3 НӘТИЖЕЛЕР МЕН ТАЛҚЫЛАУЛАР ... ... ... ... ... ... ... ... .. 35
3.1 Сорбенттердің физика.химиялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... 35
3.2 Аммиактың ауадан сорбциялық сіңірілуін зерттеу ... ... ... ... ... 37
3.3 Күкіртсутектің ауадан сорбциялық сіңірілуін зерттеу ... ... ... ... 42
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 44
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... ... ... ... 46
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1 ӘДЕБИ ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
1.1 Ауаның ластануы және қоршаған ортаға тигізетін әсері ... ... ... 9
1.2 Ауаны зиянды қосылыстардан тазарту әдістері ... ... ... ... ... ... 10
1.2.1 Пайдаланылған газдарды аммиактан тазарту ... ... ... ... ... ... ... 13
1.2.2 Пайдаланылған газдарды күкіртсутектен тазарту ... ... ... ... ... . 14
1.3 Ауаны ластағыштардан тазартуға қолданылатын сорбенттер ... .. 15
1.3.1 Сорбенттердің түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 18
1.3.2 Активтелген көмір және классификациясы ... ... ... ... ... ... ... . 20
1.4 Көміртекті кеуекті материалдарды алу әдістері ... ... ... ... ... ... 22
1.5 Сорбенттердің физико.химиялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... 26
2 ЭКСПЕРИМЕНТТІК БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 28
2.1 Минералды шикізат негізінде сорбенттерді алу әдісі ... ... ... ... . 28
2.2 Өсімдіктекті шикізат негізінде сорбенттерді алу әдісі ... ... ... ... 28
2.3 Алынған сорбенттерге металл тұздарын сіңдіру әдісі ... ... ... ... 29
2.4 Сорбенттердің физико химиялық сиапттамаларын анықтау ... ... 29
2.4.1 Жалпы кеуектілігінің көлемі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
2.4.2 Су сығындысының рН.ы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
2.4.3 Сорбенттің ылғалдылығы мен күлділігі ... ... ... ... ... ... ... ... . 30
2.4.4 Йод бойынша сорбциялық сыйымдылығы ... ... ... ... ... ... ... .. 30
2.4.5 БЭТ әдісі бойыншаменшікті бетін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... 30
2.5 Аммиакты ауадан сорбциялық сіңіруді зерттеу әдісі ... ... ... ... . 33
2.6 Күкіртсутекті ауадан сорбциялық сіңіруді зерттеу әдісі ... ... ... . 34
3 НӘТИЖЕЛЕР МЕН ТАЛҚЫЛАУЛАР ... ... ... ... ... ... ... ... .. 35
3.1 Сорбенттердің физика.химиялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... 35
3.2 Аммиактың ауадан сорбциялық сіңірілуін зерттеу ... ... ... ... ... 37
3.3 Күкіртсутектің ауадан сорбциялық сіңірілуін зерттеу ... ... ... ... 42
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 44
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... ... ... ... 46
Қоршаған орта даму жағынан да, зияндылығы жағынан да адамдардың өмір сүруге қажетті ажырамас бөлігі болып табылады. Қоршаған ортаның өндірістік кәсіпорындармен, жылуэнергетика кәсіпорындарымен, автокөліктермен ластануы тіршілік ету ортасының сапасын төмендетуге және халықтың денсаулығына әсер етеді,сондықтан ол әлеуметтік экономикалық мәселе болып саналады.
Қазіргі уақытта экологиялық мәселелерді шешудің маңыздылығы мен қажеттілігі ғаламдық сипат алуда. Олардың жан-жақтылығы елдердің географиялық орналасуы мен олардың экономикалық даму деңгейіне қарамастан ортақ ұсыныстар мен шараларды тұжырымдауда өзара келісімге келуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар әлемнің әртүрлі елдерінің қоршаған ортаны сауықтыру бағдарламаларын жүзеге асыруда бірдей мүмкіндіктері бола бермейді.
Қазақстан ұзақ уақыт бойы ядролық қаруды сынаудың базасы болып келгендіктен біздің елімізде қоршаған ортаны қорғауға үлкен назар аударылған.
Өңдеу және энергетикалық кешендері бар кәсіпорындардың көпшілігінің технологиялары толықтай жетілмегендіктен зиянды шығарындылардың артуына ықпал етеді. Атмосфералық ауаның ластануы жоғары аймақтар көбіне адамдардың шоғырланып қоныстануына байланысты.
Химия өнеркәсібінде газдарды тазарту бірқатар аспектілері бар күрделі және өзекті мәселе болып табылады.
Технологиялық аспектілер химиялық өндірісті ғылым мен техниканың соңғы жетістіктеріне негізделген газ тазалаудың жаңа жүйелері мен әдістеріне көшіру арқылы жасалады.
Экономикалық аспектілер шикізаттан құнды компоненттерді алуға, сонымен қатар газдарды тазалау кезінде алынған өнімдерді барынша кәдеге жаратуға, жабдық жұмысының үнемділігін арттыруға мүмкіндік беретін жаңа тәсілдер мен жүйелерді әзірлеу арқылы жасалады.
Мемлекет қоршаған ортаны, топырақ, су және т. б. қорғау туралы бағдарламаларға аз емес ақша бөліп отыр, алайда іске асыруда аяғына жете алмайды. Ғылым да экологиялық мәселелерді шешу жолдарын қарастыруда, отандық ғалымдар ауаны тазарту зерттеулерін жүргізуде.
Ал менің жұмысымның негізгі міндеті сорбенттерге металл тұздарын сіңдіру арқылы газ-ауа қоспаларын зиянды заттардан тазалаудың тиімді әдістерін іздеу болып табылады.
Қазіргі уақытта экологиялық мәселелерді шешудің маңыздылығы мен қажеттілігі ғаламдық сипат алуда. Олардың жан-жақтылығы елдердің географиялық орналасуы мен олардың экономикалық даму деңгейіне қарамастан ортақ ұсыныстар мен шараларды тұжырымдауда өзара келісімге келуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар әлемнің әртүрлі елдерінің қоршаған ортаны сауықтыру бағдарламаларын жүзеге асыруда бірдей мүмкіндіктері бола бермейді.
Қазақстан ұзақ уақыт бойы ядролық қаруды сынаудың базасы болып келгендіктен біздің елімізде қоршаған ортаны қорғауға үлкен назар аударылған.
Өңдеу және энергетикалық кешендері бар кәсіпорындардың көпшілігінің технологиялары толықтай жетілмегендіктен зиянды шығарындылардың артуына ықпал етеді. Атмосфералық ауаның ластануы жоғары аймақтар көбіне адамдардың шоғырланып қоныстануына байланысты.
Химия өнеркәсібінде газдарды тазарту бірқатар аспектілері бар күрделі және өзекті мәселе болып табылады.
Технологиялық аспектілер химиялық өндірісті ғылым мен техниканың соңғы жетістіктеріне негізделген газ тазалаудың жаңа жүйелері мен әдістеріне көшіру арқылы жасалады.
Экономикалық аспектілер шикізаттан құнды компоненттерді алуға, сонымен қатар газдарды тазалау кезінде алынған өнімдерді барынша кәдеге жаратуға, жабдық жұмысының үнемділігін арттыруға мүмкіндік беретін жаңа тәсілдер мен жүйелерді әзірлеу арқылы жасалады.
Мемлекет қоршаған ортаны, топырақ, су және т. б. қорғау туралы бағдарламаларға аз емес ақша бөліп отыр, алайда іске асыруда аяғына жете алмайды. Ғылым да экологиялық мәселелерді шешу жолдарын қарастыруда, отандық ғалымдар ауаны тазарту зерттеулерін жүргізуде.
Ал менің жұмысымның негізгі міндеті сорбенттерге металл тұздарын сіңдіру арқылы газ-ауа қоспаларын зиянды заттардан тазалаудың тиімді әдістерін іздеу болып табылады.
1. ЗабегаловаГ. Н., ПаутоваА. И.Химическое загрязнение окружающей среды в РФ, Журнал«Молочнохозяйственный вестник» №1/2011 II кв, С. 43
2. Безуглая Э. Ю., Завадская Е. К., Ивлева Т. П. Влияние загрязнения атмосферы городов на заболеваемость гриппом и ОРЗ, Журнал«Общество. Среда. Развитие» №1/2007, С. 93-94
3. Канило П. М., Соловей В. В., Костенко К. В. Проблемы загрязнения атмосферы в городах с канцерогенными мутагенными супертоксинами, Журнал«Вестник ХНАДУ» №52/2011, С. 47-48
4. http://radiotochka.kz/uroven_zagryaznenya_atmosphery_v_Kazakhstane
5. http://articlekz.com/article/problemy_ekologicheskoi_bezopasnosti_RK
6. www.air-cleaning.ru/d_method_rev.php
7. ХарламовичГ. Д., Кудряшева Р. И. Безотходные технологические процессы в химической промышленности, М.: Химия 1978, С.50-55
8. Гигина О. С. Методы и технические средства защиты атмосферного воздуха от загрязнения и очистки отходящих газов, 2010
9. Комаров В. М. Адсорбенты и их свойства, Минск: Наука и техника 1977, С. 248
10. Романков П. Г., Лепилин В. Н. Непрерывная адсорбция паров и газов. Л.: Химия 1968, С. 228
11. Максимова В. Ф., Вольфа И. В. Очистка и рекуперация промышленных выбросов, М.: Лесная промышленность №2/1981, С.640
12. Чубаров Д. Н. Адсорбционные методы очистки газов, Журнал «Успехи современного естествознания» №6/2012, С. 192
13. Аюпов И. М., Петров В. И., Махоткин А. Ф., Мубаракшин Б. И. Анализ технологии нейтрализации аммиака азотной кислотой с очисткой отходящих газов, Журнал «Вестник Казанского технологического университета» №22/том 16/2013, С. 37-38
14. Склабинский В. И., Аль Хайят Мохаммед Н. К. Санитарная очистка газовых выбросов от аммиака в производстве кальцинированной соды, Журнал «Технологический аудит и резервы производства» №1/том 6/2014, С. 49-53
15. Козинская О. И. Очистка отходящих газов от неорганических и органических компонентов, Журнал «Успехи в химии и химической технологии» №13/том 22/2008, С. 19-21
16. www.bestreferat.ru/ o4istka_promyshlennyh_gazov_ot_serovodoroda
17. Шестерикова Е. А. Разработка технологии очистки газа от сероводорода для промысловой подготовки на мелосернистых газоконденсатных месторождениях, Автореферат, Ставрополь 2013, С. 181
18. Эльмурзаев А. А., Исмагилов Ф. Р. Способ очистки отходящих газов установки прямого серводорода от аэрозольной серы, Журнал «Вестник АГТУ» №6/2005, С. 120-125
19. www.bestreferat.ru/ o4istka_promyshlennyh_gazov_ot_serovodoroda
20. Шабанова Т. А. Химико-физическая структура и морфология поверхностей наноуглеродных материалов
21. Ефремов С. А., Нечипуренко С. В., Кабулов А. Т. Получение и исследование новых углеродных материалов из растительных отходов и их применение в очистке газовоздушных смесей, Журнал «Труды Кольского научного центра РАН» №5 (31)/2015, С.527-531
22. Коновалов П. Н., Передерий М. А., Карасева М. С., Носкова Ю. А. Новые углеродные сорбенты, Химия твердого топлива №6/2009, С. 36-46
23. Передерий М. А., Носкова Ю. А. Получение углеродных сорбентов из некоторых видов биомассы, Химия твердого топлива №4/2008, С. 30-36
24. Вупих А. И., Загорская М. К., Варламова Л. В. Сорбция аммиака из газовой фазы карбоксильными катионами, промышленная и санитарная очистка газов №6/1984, С.14
25. Позднякова А. М. Способ утилизации ионообменных смол, выводимых из процесса извлечения золота, Журнал «Горный информационно-аналитический бюллетень» №12/том 5/2009, С. 230-233
26. ЦицишвилиГ. В. Природные цеолиты и их применение в народном хозяйстве. Исследование адсорбционных процессов и адсорбентов, Ташкент 1979, С.345
27. Друзьянова В. П., Петров Н. В. Цеолит и перспективы его использования при очистке биогаза, Журнал «Технические науки – от теорий к практике» №18/2013, С. 12
28. Байдакова Е. В., Байдаков Е. М. Цеолиты как средство от радионуклидов, Журнал «Вестник БГСА» №1/2011, С. 1-5
29. Краснова Т. А., Беляева О. В., Кирсанов М. П. использование активных углей в процессах водоподготовки и водоотведения, Журнал «Техника и технология пищевых производств» №3(26)/2012, С. 1-11
30. www.ekit.kz/статьи/19-активированные-угли.html
31. Гладкова О. С., Шишлянникова Н. Ю., Соловьева Ю. В., Патраков Ю. Ф. Адсорбционные характеристики модифицированных активных углей, Журнал «Вестник КГТУ» №6/2005, С. 2
32. Кузнецов Б. Н. Көміртекті сорбенттердің синтезі мен қолданылуы, Соросовский образовательный журнал №12/1999
33. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость, М.: Мир, 1984, С. 310
34. Рощина Т. М. Адсорбционные явления и поверхность, Соросовский образовательный журнал №2/1998, C. 89-94
35. Chem21.info/info/4628
36. Мухин В. М., Клушин В. Н. Производство и применение углеродных адсорбентов, 2011, С. 41-42
37. Половнева С. И., Елшин В. В., Носенко А. А. Удельная поверхность активных углей в процессах десорбции и реактивации, Журнал «Фундаментальные исследования» №2-6/2015, С. 1187-1192
38. Дмитриева З. Т., Бондалетов В. Г., Троян А. А., Метод определения удельной поверхности полимерных адсорбентов, Журнал «Известия Томского политехнического университета» №3/том 320/2012, С. 134-136
39. dic.academic.ru/dic.nsf/nanotechnology/48/БЭТ
40. Строганова Е. А., Шерстобитова Т. Ю. Физико-химические характеристики смеси активированных углей АГ-95 и АГ-3, Журнал «Самарский научный вестник» №4 (9)/2014, С. 122-123
41. Нечипуренко С. В., Духнецский В. Н., Ефремов С. А. Технология обогащения уллерод-минеральной шунгитовой породы//Тез. Доклад 60-ой Республиканской Научной-практической Конференции Молодых ученых и студентов по прикладным вопросам химии, Алматы 2006, С. 51
42. Мухин В. М., Клушин В. Н. Производство и применение углеродных адсорбентов. Учебное пособие
43. Белозеров Н. В. Технология резины, М.: Химия 1967, С. 659
44. ГОСТ 4453-74 уголь активный осветляющий древесный порошкообразный
45. ГОСТ 11014-81Угли бурые, каменные, антрацит и горючие сланцы
46. ГОСТ 6217-74 Метод определения сорбционной емкости по йоду
47. Древинг В. П., Муттик Г. Г. Экспериментальные методы в адсорбции и молекулярной хромотографии, М.: МГУ 1990, С. 160-164 молекулярной хромотографии, М.: МГУ 1990, С. 160-164
48. ГОСТ 256994 Метод определения удельной адсорбционной поверхности
49. Прохорова Г. В. Количественный химический анализ. Практикум, М.: МГУ 2006, С.23
2. Безуглая Э. Ю., Завадская Е. К., Ивлева Т. П. Влияние загрязнения атмосферы городов на заболеваемость гриппом и ОРЗ, Журнал«Общество. Среда. Развитие» №1/2007, С. 93-94
3. Канило П. М., Соловей В. В., Костенко К. В. Проблемы загрязнения атмосферы в городах с канцерогенными мутагенными супертоксинами, Журнал«Вестник ХНАДУ» №52/2011, С. 47-48
4. http://radiotochka.kz/uroven_zagryaznenya_atmosphery_v_Kazakhstane
5. http://articlekz.com/article/problemy_ekologicheskoi_bezopasnosti_RK
6. www.air-cleaning.ru/d_method_rev.php
7. ХарламовичГ. Д., Кудряшева Р. И. Безотходные технологические процессы в химической промышленности, М.: Химия 1978, С.50-55
8. Гигина О. С. Методы и технические средства защиты атмосферного воздуха от загрязнения и очистки отходящих газов, 2010
9. Комаров В. М. Адсорбенты и их свойства, Минск: Наука и техника 1977, С. 248
10. Романков П. Г., Лепилин В. Н. Непрерывная адсорбция паров и газов. Л.: Химия 1968, С. 228
11. Максимова В. Ф., Вольфа И. В. Очистка и рекуперация промышленных выбросов, М.: Лесная промышленность №2/1981, С.640
12. Чубаров Д. Н. Адсорбционные методы очистки газов, Журнал «Успехи современного естествознания» №6/2012, С. 192
13. Аюпов И. М., Петров В. И., Махоткин А. Ф., Мубаракшин Б. И. Анализ технологии нейтрализации аммиака азотной кислотой с очисткой отходящих газов, Журнал «Вестник Казанского технологического университета» №22/том 16/2013, С. 37-38
14. Склабинский В. И., Аль Хайят Мохаммед Н. К. Санитарная очистка газовых выбросов от аммиака в производстве кальцинированной соды, Журнал «Технологический аудит и резервы производства» №1/том 6/2014, С. 49-53
15. Козинская О. И. Очистка отходящих газов от неорганических и органических компонентов, Журнал «Успехи в химии и химической технологии» №13/том 22/2008, С. 19-21
16. www.bestreferat.ru/ o4istka_promyshlennyh_gazov_ot_serovodoroda
17. Шестерикова Е. А. Разработка технологии очистки газа от сероводорода для промысловой подготовки на мелосернистых газоконденсатных месторождениях, Автореферат, Ставрополь 2013, С. 181
18. Эльмурзаев А. А., Исмагилов Ф. Р. Способ очистки отходящих газов установки прямого серводорода от аэрозольной серы, Журнал «Вестник АГТУ» №6/2005, С. 120-125
19. www.bestreferat.ru/ o4istka_promyshlennyh_gazov_ot_serovodoroda
20. Шабанова Т. А. Химико-физическая структура и морфология поверхностей наноуглеродных материалов
21. Ефремов С. А., Нечипуренко С. В., Кабулов А. Т. Получение и исследование новых углеродных материалов из растительных отходов и их применение в очистке газовоздушных смесей, Журнал «Труды Кольского научного центра РАН» №5 (31)/2015, С.527-531
22. Коновалов П. Н., Передерий М. А., Карасева М. С., Носкова Ю. А. Новые углеродные сорбенты, Химия твердого топлива №6/2009, С. 36-46
23. Передерий М. А., Носкова Ю. А. Получение углеродных сорбентов из некоторых видов биомассы, Химия твердого топлива №4/2008, С. 30-36
24. Вупих А. И., Загорская М. К., Варламова Л. В. Сорбция аммиака из газовой фазы карбоксильными катионами, промышленная и санитарная очистка газов №6/1984, С.14
25. Позднякова А. М. Способ утилизации ионообменных смол, выводимых из процесса извлечения золота, Журнал «Горный информационно-аналитический бюллетень» №12/том 5/2009, С. 230-233
26. ЦицишвилиГ. В. Природные цеолиты и их применение в народном хозяйстве. Исследование адсорбционных процессов и адсорбентов, Ташкент 1979, С.345
27. Друзьянова В. П., Петров Н. В. Цеолит и перспективы его использования при очистке биогаза, Журнал «Технические науки – от теорий к практике» №18/2013, С. 12
28. Байдакова Е. В., Байдаков Е. М. Цеолиты как средство от радионуклидов, Журнал «Вестник БГСА» №1/2011, С. 1-5
29. Краснова Т. А., Беляева О. В., Кирсанов М. П. использование активных углей в процессах водоподготовки и водоотведения, Журнал «Техника и технология пищевых производств» №3(26)/2012, С. 1-11
30. www.ekit.kz/статьи/19-активированные-угли.html
31. Гладкова О. С., Шишлянникова Н. Ю., Соловьева Ю. В., Патраков Ю. Ф. Адсорбционные характеристики модифицированных активных углей, Журнал «Вестник КГТУ» №6/2005, С. 2
32. Кузнецов Б. Н. Көміртекті сорбенттердің синтезі мен қолданылуы, Соросовский образовательный журнал №12/1999
33. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость, М.: Мир, 1984, С. 310
34. Рощина Т. М. Адсорбционные явления и поверхность, Соросовский образовательный журнал №2/1998, C. 89-94
35. Chem21.info/info/4628
36. Мухин В. М., Клушин В. Н. Производство и применение углеродных адсорбентов, 2011, С. 41-42
37. Половнева С. И., Елшин В. В., Носенко А. А. Удельная поверхность активных углей в процессах десорбции и реактивации, Журнал «Фундаментальные исследования» №2-6/2015, С. 1187-1192
38. Дмитриева З. Т., Бондалетов В. Г., Троян А. А., Метод определения удельной поверхности полимерных адсорбентов, Журнал «Известия Томского политехнического университета» №3/том 320/2012, С. 134-136
39. dic.academic.ru/dic.nsf/nanotechnology/48/БЭТ
40. Строганова Е. А., Шерстобитова Т. Ю. Физико-химические характеристики смеси активированных углей АГ-95 и АГ-3, Журнал «Самарский научный вестник» №4 (9)/2014, С. 122-123
41. Нечипуренко С. В., Духнецский В. Н., Ефремов С. А. Технология обогащения уллерод-минеральной шунгитовой породы//Тез. Доклад 60-ой Республиканской Научной-практической Конференции Молодых ученых и студентов по прикладным вопросам химии, Алматы 2006, С. 51
42. Мухин В. М., Клушин В. Н. Производство и применение углеродных адсорбентов. Учебное пособие
43. Белозеров Н. В. Технология резины, М.: Химия 1967, С. 659
44. ГОСТ 4453-74 уголь активный осветляющий древесный порошкообразный
45. ГОСТ 11014-81Угли бурые, каменные, антрацит и горючие сланцы
46. ГОСТ 6217-74 Метод определения сорбционной емкости по йоду
47. Древинг В. П., Муттик Г. Г. Экспериментальные методы в адсорбции и молекулярной хромотографии, М.: МГУ 1990, С. 160-164 молекулярной хромотографии, М.: МГУ 1990, С. 160-164
48. ГОСТ 256994 Метод определения удельной адсорбционной поверхности
49. Прохорова Г. В. Количественный химический анализ. Практикум, М.: МГУ 2006, С.23
Қaзaқcтан pеспyбликacының бiлiм жәнe ғылым миниcтpлiгi
Әл-Фapaби aтындaғы Қaзaқ ұлттық yнивepcитетi
Ескалиева Б. Е.
КӨМІРТЕК-МЕТАЛДЫ КОМПОЗИЦИЯЛЫҚ МАТЕРИАЛДАР КӨМЕГІМЕН ГАЗ-АУАЛЫ ҚОСПАЛАРДЫ КҮКІРТ ҚОСЫЛЫСТАРЫНАН ТАЗАРТУ
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Мамандығы 5B072000 - Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы
Алматы 2016
Қaзақcтан Peспубликaсының бiлiм жәнe ғылым миниcтpлiгi
Әл-Фaраби aтындaғы Қазaқ ұлттық yнивepcитeтi
Қoрғayғa жiбepiлдi
Аналитикалық, коллоидтық химия
және сирек элементтер технологиясы
Кафедра меңгерушісі______________Тасибеков Х. С.
"____"_____________2016 ж.
КӨМІРТЕК-МЕТАЛДЫ КОМПОЗИЦИЯЛЫҚ МАТЕРИАЛДАР КӨМЕГІМЕН ГАЗ-АУАЛЫ ҚОСПАЛАРДЫ КҮКІРТ ҚОСЫЛЫСТАРЫНАН ТАЗАРТУ тақырыбында
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы 5B072000 - мамандығы бойынша
Орындаған Ескалиева Б. Е.
Ғылыми жетекші
т. ғ. д., профессор Ефремов С. А.
Норма бақылаушы
Алматы 2016
РЕФЕРАТ
Бітіру жұмысы 48 беттен, 7 суреттен, 9 кестеден, 3 сызбанұсқа, 49 пайдаланылған әдебиеттер көзінен тұрады.
Кілт сөздер: сорбенттер, ауаны күкірт қосылыстарынан тазарту, көміртекті сорбенттерді алу, әдістері, анықтама, сорбенттің күкіртке және аммиакқа қатысты сапасы, көміртекті кеуекті материалдар, абрикос сүйегі, сорбенттерге металл тұздарын сіңдіру, сорбенттердің физико-химиялық қасиеттері, активтелген көмір.
Зерттеу обьектісі: Қазақстандағы минералды және өсімдіктекті шикізат негізінде аммиак пен күкіртті активтелген көмірмен сорбциялау үрдістері.
Жұмыстың мақсаты: сорбенттердің физика-химиялық қасиеттерін зерттеу, минералды және өсiмдiктeктi шикiзaт нeгiзiндe көміртек-металды жүйелерді aлy, copбeнттepдiң aммиaк пeн күкipтcyтeккe қатысты қорғаныш уақытын анықтау.
Қойылған міндеттер:
1) Сорбенттердің физико-химиялық қасиеттерін зерттеу;
2) Минepaлды жәнe өсiмдiктeктi шикiзaт нeгiзiндe көмipтeк мeтaлды
жүйeлepдi aлy;
3) Сорбенттердің аммиак пен күкіртсутекке қатысты қорғаныш
уақытын анықтау.
Алынған нәтижелер: Минералды және өсімдіктекті шикізат негізінде сорбенттердің аммиак пен күкіртсутек адсорбциясының тиімді шарттарын таңдалды. Сорбенттердің физико-химиялық қасиеттері анықталды. Зерттеулер нәтижесінде аммиак пен күкірт сорбциясына қатысты мәліметтер алынды, сонымен иқатар металл тұздары сіңдірілген сорбенттер алынды.
PEФEPAТ
Bыпycкнaя paбoтa cocтcит из 48 cтpaниц, 7 pиcyнкoв, 9 тaблиц, 3 cxeм, 49 иcпoльзoвaнных иcтoчникoв.
Ключeвыe cлoвa: сорбенты, очистка воздуха от соединений серы, получение углеродных сорбентов, методика, определение, качество сорбентов по отношению к сере и аммиаку, пористые углеродные материалы, абрикосовая косточка, импрегнирование сорбентов, физико-химические свойства сорбентов, активированный уголь.
Обьект исследования: изyчeниe пpoцeccoв copбции aммиaкa и cepoводopoда aктивиpoвaнными yглями нa ocнoвe минepaльного и pacтитeльнoгo cыpья Кaзaxcтaнa.
Цeль paбoты: изyчeниe физикo-xимичecких xapaктepиcтик copбeнтoв, пoлyчeниe yглepoд-метaлличecкиx cиcтeм нa ocнoвe минepaльногo и pacтитeльнoго cыpья, опpeделение вpeмeни зaщитнoгo дeйcтвия copбeнтoв пo aммиaкy и cepoвoдopoдy.
Поставленные задачи:
1) изучить физико-химические характеристики сорбентов;
2) получить углepoд-метaлличacкие cиcтемы на oснoве минepaльнoгo и pacтитeльнoгo cыpья;
3) определить вpeмя зaщитнoгo дeйcтвия copбeнтoв пo aммиaкy и cepoвoдopoдy.
Полученные результаты: подобраны оптимальные условия сорбции аммиака и сероводорода сорбентами на основе минepaльнoгo и pacтитeльнoгo cыpья. Определены физико-химические характеристики сорбентов. В результате исследований были получены данные по сорбции аммиака и сероводрода, так же были получены углерод-металлические системы импрегнированные солями переходных металлов.
ABSTRACT
Final work consists of 48 pages, 7 figures, 9 tables, 3 schemas, 49 references.
Key words: sorbents, air purification from sulfur compounds, production of carbon sorbents, methodology, determination, the quality of the sorbents to sulfur and ammonia, porous carbon materials, apricot pits, impregnation of sorbents, physical chemical characteristics of sorbents, activated carbon.
Object of research: study of process sorption of ammonia and hydrogen sulfide with activated carbon on the basis of mineral and plant raw materials of Kazakhstan.
Purpose of the work: study of physical chemical characteristics of sorbents, obtaining of carbon-metall system on the basis of mineral and plant row, determination of protective action time of sorbents by ammonia and hydrogen sulfide.
The tasks: 1) study of physical chemical characteristics of sorbents;
2) obtaining of carbon-metall system on the basis of mineral and plant row;
3) determination of protective action time of sorbents by ammonia and hydrogen sulfide.
Results: Selected the optimum conditions of sorption of ammonia and hydrogen sulfide sorbents on the basis of mineral and vegetable raw materials. Defined physical chemical characteristics of sorbents. At the result of the study obtained information for sorption of ammonia and hydrogen sulfide, also obtained carbon-metal systems impregnated with salts of transition metals.
МАЗМҰНЫ
ҚЫСҚАРТУЛАР МЕН БЕЛГІЛЕУЛЕР ... ... ... ... ... ... ... ... .
7
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
8
1
ӘДЕБИ ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
9
1.1
Ауаның ластануы және қоршаған ортаға тигізетін әсері ... ... ...
9
1.2
Ауаны зиянды қосылыстардан тазарту әдістері ... ... ... ... ... ...
10
1.2.1
Пайдаланылған газдарды аммиактан тазарту ... ... ... ... ... ... ...
13
1.2.2
Пайдаланылған газдарды күкіртсутектен тазарту ... ... ... ... ... .
14
1.3
Ауаны ластағыштардан тазартуға қолданылатын сорбенттер ... ..
15
1.3.1
Сорбенттердің түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
18
1.3.2
Активтелген көмір және классификациясы ... ... ... ... ... ... ... .
20
1.4
Көміртекті кеуекті материалдарды алу әдістері ... ... ... ... ... ...
22
1.5
Сорбенттердің физико-химиялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ..
26
2
ЭКСПЕРИМЕНТТІК БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ...
28
2.1
Минералды шикізат негізінде сорбенттерді алу әдісі ... ... ... ... .
28
2.2
Өсімдіктекті шикізат негізінде сорбенттерді алу әдісі ... ... ... ...
28
2.3
Алынған сорбенттерге металл тұздарын сіңдіру әдісі ... ... ... ...
29
2.4
Сорбенттердің физико химиялық сиапттамаларын анықтау ... ...
29
2.4.1
Жалпы кеуектілігінің көлемі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ..
29
2.4.2
Су сығындысының рН-ы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
29
2.4.3
Сорбенттің ылғалдылығы мен күлділігі ... ... ... ... ... ... .. ... ...
30
2.4.4
Йод бойынша сорбциялық сыйымдылығы ... ... ... ... ... ... ... ..
30
2.4.5
БЭТ әдісі бойынша меншікті бетін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ...
30
2.5
Аммиакты ауадан сорбциялық сіңіруді зерттеу әдісі ... ... ... ... .
33
2.6
Күкіртсутекті ауадан сорбциялық сіңіруді зерттеу әдісі ... ... ... .
34
3
НӘТИЖЕЛЕР МЕН ТАЛҚЫЛАУЛАР ... ... ... ... ... ... ... ... ..
35
3.1
Сорбенттердің физика-химиялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ..
35
3.2
Аммиактың ауадан сорбциялық сіңірілуін зерттеу ... ... ... ... ...
37
3.3
Күкіртсутектің ауадан сорбциялық сіңірілуін зерттеу ... ... ... ...
42
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
44
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... . ... ... ...
46
ҚЫСҚАРТУЛАР МЕН БЕЛГІЛЕУЛЕР
АК - активтелген көмір
ККМ - кеуекті көміртекті материалдар
АС - абрикос сүйегі
ОА - оксидті адсорбенттер
КІРІСПЕ
Қоршаған орта даму жағынан да, зияндылығы жағынан да адамдардың өмір сүруге қажетті ажырамас бөлігі болып табылады. Қоршаған ортаның өндірістік кәсіпорындармен, жылуэнергетика кәсіпорындарымен, автокөліктермен ластануы тіршілік ету ортасының сапасын төмендетуге және халықтың денсаулығына әсер етеді,сондықтан ол әлеуметтік экономикалық мәселе болып саналады.
Қазіргі уақытта экологиялық мәселелерді шешудің маңыздылығы мен қажеттілігі ғаламдық сипат алуда. Олардың жан-жақтылығы елдердің географиялық орналасуы мен олардың экономикалық даму деңгейіне қарамастан ортақ ұсыныстар мен шараларды тұжырымдауда өзара келісімге келуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар әлемнің әртүрлі елдерінің қоршаған ортаны сауықтыру бағдарламаларын жүзеге асыруда бірдей мүмкіндіктері бола бермейді.
Қазақстан ұзақ уақыт бойы ядролық қаруды сынаудың базасы болып келгендіктен біздің елімізде қоршаған ортаны қорғауға үлкен назар аударылған.
Өңдеу және энергетикалық кешендері бар кәсіпорындардың көпшілігінің технологиялары толықтай жетілмегендіктен зиянды шығарындылардың артуына ықпал етеді. Атмосфералық ауаның ластануы жоғары аймақтар көбіне адамдардың шоғырланып қоныстануына байланысты.
Химия өнеркәсібінде газдарды тазарту бірқатар аспектілері бар күрделі және өзекті мәселе болып табылады.
Технологиялық аспектілер химиялық өндірісті ғылым мен техниканың соңғы жетістіктеріне негізделген газ тазалаудың жаңа жүйелері мен әдістеріне көшіру арқылы жасалады.
Экономикалық аспектілер шикізаттан құнды компоненттерді алуға, сонымен қатар газдарды тазалау кезінде алынған өнімдерді барынша кәдеге жаратуға, жабдық жұмысының үнемділігін арттыруға мүмкіндік беретін жаңа тәсілдер мен жүйелерді әзірлеу арқылы жасалады.
Мемлекет қоршаған ортаны, топырақ, су және т. б. қорғау туралы бағдарламаларға аз емес ақша бөліп отыр, алайда іске асыруда аяғына жете алмайды. Ғылым да экологиялық мәселелерді шешу жолдарын қарастыруда, отандық ғалымдар ауаны тазарту зерттеулерін жүргізуде.
Ал менің жұмысымның негізгі міндеті сорбенттерге металл тұздарын сіңдіру арқылы газ-ауа қоспаларын зиянды заттардан тазалаудың тиімді әдістерін іздеу болып табылады.
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Ауаның ластануы және қоршаған ортаға тигізетін әсері
Қоршаған орта даму жағынан да, зияндылығы жағынан да адамдардың өмір сүруге қажетті ажырамас бөлігі болып табылады. Қоршаған ортаның өндірістік кәсіпорындармен, жылуэнергетика кәсіпорындарымен, автокөліктермен ластануы тіршілік ету ортасының сапасын төмендетуге және халықтың денсаулығына әсер етеді,сондықтан ол әлеуметтік экономикалық мәселе болып саналады. [1]
Соңғы жылдары қоршаған ортаның химиялық заттармен ластануы тұрақты өсуде, әсіресе атмосфераға тасталынатын ластаушы затардың әсері халықтың денсаулығына қаншалықты әсер ететіні, қоршаған ортаға түсетін заттардың әсерінен қандай аурулар пайда болатындығы туралы сұрақ туындайды.[2]
Адам іс әрекеті нәтижесінде қоршаған ортаға түсетін затардың арасында химиялық тұрақтылығы жоғары және Жердегі барлық тірі ағзаларға, соның ішінде ең бірінші - адамдарға қауіпті болып саналатын қосылыстардың қатары бар.[3]
Ауаның ластануы адам ағзасына тері арқылы, асқазан ішек жолдары және ең қатты тыныс алу органдары арқылы теріс әсерін тигізеді. Газ, аэрозоль күйінде кездесетін химиялық заттар адам ағзасына тыныс алу органдары арқылы енеді және тез әсерін тигізеді. Алайда ластағыш заттардың әсері бұнымен бітпейді. Олар теріге, ішкі ағзаларға еніп адамның барлық ағзасына әсер етеді.[2]
Атмосфералық ауаның ластану мәселесі негізінен еліміздің халқының тең жартысы тұратын үлкен қалаларға және өндірістік агломерацияларға тән.
Көбірек ластанған 10 қала бар, соның ішінде 8-і - ауаның ластануының жоғары дәрежесін көрсетеді. Қалалардағы ауаның ластану дәрежесінің жоғары болуының себебі ретінде өнеркәсіптердегі ескі технологиялар, тиімсіз тазарту құрылымдары, пайдаланылатын отынның төмен сапасы, жаңартылған және баламалы энергия көздерін тиімсіз пайдалану жатады. Үлкен қалаларда (Алматы, Өскемен, Шымкент) автокөліктер санының кенеттен өсуі ауада көміртек оксиді мен азот диоксидінің концентрациясының артуына алып келеді, яғни жылдық орташа концентрация көлемінен асып түседі.
Ауа бассейнінің ластануы ескі және жаңа көмірсутек шикізатының көздерін ашылуымен де байланысты, бұл атмосфераның көмірсутек және меркаптандармен ластануына алып келеді. Факелдердегі ілеспе газдардың жанғандаауаға парникті газдар: күкірт пен азот оксидтері-шығарылады, айналасына жылу фоны қалыптасады.
Қазақстан Республикасындағы экологиялық апатты аймақтарға халық денсаулығына зиян келтірілген қолайсыз экологиялық жағдай, флора мен фаунаның тозуы, табиғи экологиялық жүйесі бұзылған Арал және Семей региондары жатады. Қазіргі уақытта бұрынғы Семей полигонына жақын орналасқан аймақтарда (72 мыңға жуық тұрғыны бар 85 елді мекен) қан айналым жүйесінің ауруы, мерзімінен бұрын қартаю және сәбилер арасындағы даму ақауы, анкологиялық аурулар мен халық өлім-жітімінің жоғары деңгейі бар. Арал аймағындағы экологиялық апатты аймақтарда (186 мың тұрғыны бар 178 елді мекен) асқазан-ішек жолдарының аурулары мен қан аздық, әсіресе әйелдер мен балалар арасында, балалардың өлім жітімі мен туа біткен патология деңгейі өте жоғары. [4]
Мемлекет қоршаған ортаны, топырақ, су және т. б. қорғау туралы бағдарламаларға аз емес ақша бөліп отыр, алайда іске асыруда аяғына жете алмайды. Ғылым да экологиялық мәселелерді шешу жолдарын қарастыруда, отандық ғалымдар ауаны тазарту зерттеулерін жүргізуде.[5]
1.2 Ауаны зиянды қосылыстардан тазарту әдістері
Қазіргі уақытта өндірісте газдарды техникалық ластаушылардан: NOx, SO2, H2S, NH3, көміртек оксиді, әртүрлі органикалық және бейорганикалық заттардан-тазартудың әртүрлі әдістері жасалды. Әдістердің түрлері:
- Абсорбциялық;
- Адсорбциялық;
- Термиялық жану;
- Термокаталикалық;
- Озондық;
- Биохимиялық;
- Плазмохимиялық;
- Плазмокаталитикалық;
- Фотокаталитикалық.[6]
Абсорбциялық әдіс
Абсорбциялық әдіс зиянды газ күйіндегі қосылыстарды сұйықтықтың (абсорбент) сіңіруіне негізделген. Абсорбент ретінде су, сілті ерітінділері (сода), аммиак және т. б. қолданылады. Газ күйіндегі қосылыстардан сіңірілетін компонент пен сіңіргіш арасындағы реакцияға байланысты абсорбциялық әдістер физикалық абсорбция және химиялық абсорбция болып бөлінеді. Абсорбция процесі жүретін құрылғы абсорбер деп аталады. Мұнда қозғағыш күш газ-сұйықтық фазалары арасындағы концентрация градиенті. Газ-ауа қоспасының сұйықтықта еритін компоненті диффузия күшімен абсорбенттің ішкі жағына өтеді. Фазалар бетінің ауданы, ағындардың турбуленттілігі мен диффузия коэффициенті қаншалықты үлкен болса үрдіс те соншалықты тез өтеді. Абсорбентті таңдаудағы негізгі шарт сіңірілетін компоненттің ерігіштігі мен температура мен қысымға тәуелділігі. Мысалы, технологиялық тастандыларды аммиак, хлор немесе фторсутек сияқты газдардан тазарту үшін сіңіргіш сұйықтық ретінде суды алған орынды, себебі бұл газдардың суда ерігіштігі 1 суда жүздеген граммды құрайды. Газ күйіндегі қоспаны күкірт ангидридінен немесе хлордан тазартуда судың шығыны көп болады, себебі 1 кг суда жүзден бір бөлігі ғана ериді. Кейбір жағдайларда судың орнына күкірт қышқылының сулы ерітінділерін (су буларын аулау үшін), тұтқыр майларды (кокс газінен ароматты көмірсутектерді ұстап қалу үшін) және т. б. пайдаланады.[7]
Адсорбциялық әдіс
Адсорбциялық әдістерді газ күйіндегі және бу күйіндегі қосылыстары аз газдарды тазарту үшін қолданады. Абсорбциялық әдістерден айырмашылығы газдарды тазартуды жоғары температураларда жүргізуге болады. Газ фазасын тазалауда сіңірілетін компонент адсорбтив, ал осы компонент адсорбцияланған күйінде, яғни сіңірілгеннен кейін адсорбат деп аталады.
Адсорбент ретінде ішкі бетінің аудандары үлкен, яғни кеуекті материалдарды пайдаланады. Олардың синтетикалық және табиғи түрлері бар.
Өндірістік адсорбенттердің негізгі типтері ретінде әртүрлі кеуекті материалдар бола алады, кеуектілігінің өлшеміне байланысты микро-, ауыспалы- (переходно-) және макрокеуекті болып бөлінеді.[8]
Негізгі өндірістік адсорбенттер - активтелген көмір, күрделі оксидтер мен импрегнирленген сорбенттер. Активтелген көмір адсорбцияланатын қосылыстардың полярлы және полярлы емес молекулаларына қатысты бейтарап әрекеттеседі. Басқа сорбенттерге қарағанда селективтілігі төмен және сулы газ ағындарында қолдануға болатын заттардың бірі. Активтелген көмірді сасық заттардан тазартуда және еріткіштерді қалпына келтіруде қолданады.
Полярлы молекулалар үшін оксидті адсорбенттердің (OA) жоғары селективтілігі бар. Олардың кемшілігі ылғал ортада эффективтілігі төмендейді. Оксидті адсорбенттер класына силикагелдер, синтетикалық цеолиттер, алюминий оксидтері жатады.[9]
Адсорбциялық тазарту үрдісін жүзеге асыруда келесі негізгі әдістерді атап өтуге болады:
oo Адсорбциядан кейін десорбция жүргізіледі және ауланған
компоненттерді қайта пайдалану үшін кері шығарылады. Мұндай жолмен жасанды талшықтар өндірісіндегі әртүрлі еріткіштерді, күкірт-көміртегін аулайды.
oo Адсорбциядан кейін қосылыстарды қайта қалпына келтірмейді,
термиялық немесе каталитикалық өңдеуге жібереді. Бұндай әдістерді химия-фармацевтикалық және бояғыштар өндірісінде, тамақ өнеркәсібінде пайдаланылған газдарды тазартуда қолданады. Адсорбциялық тазалаудың мұндай түрлілігі ластағыш заттардың концентрациясы аз болғанда және көпкомпонентті ластағыштар болғанда экономикалық тиімді.
oo Тазартудан кейін адсорбент қайтарылмайды, хемосорбциялық
ластағышпен бірге жандырады. Бұл тәсіл арзан адсорбенттерді пайдалануда тиімді.[10]
Қоспаларды десорбциялау үшін адсорбентті жылытады, вакуумдейді, инертті газ жібереді, қоспаларды тез адсорбцияланатын затпен мысалы су буымен ауыстырады. Соңғы уақыттарда қоспаларды вакуумдеу арқылы десорбциялауға көп көңіл аударылуда.
Адсорбция үрдістерін жүргізу үшін әртүрлі аппаратуралар жасалған. Ең көп таралғаны ұнтақталған адсорбентінің қозғалмайтын қабаты бар адсорберлер. Адсорбция үрдістерінің сабақтастығы мен адсорбент регенеративтілігі ыстық қабаты бар аппараттардың қолданылуымен қамтамасыз етіледі.[11]
Соңғы жылдары талшықты сорбционды активті материалдар өте көп қолданысқа ие. Ұсақталған адсорбенттерден сыйымдылық сипаттамаларының айырмашылығы аз болғанымен, басқа көрсеткіштер бойынша асып түседі. Мысалға химиялық және термиялық тұрақты, кеуекті құрылымы біркелкі, микрокеуектері айтарлықтай көлемді және массаалмасу коэфициенті жоғары (сорбциялық материалдарға қарағанда 10-100 рет жоғары). Талшықты материалдар пайдаланылатын аппараттарың ауданы кіші болады. Талшықты материалдарды пайдаланғанда активтелген көмірді пайдалануға қарағанда адсорбент массасы 15-100 рет аз, ал аппарат массасы 10 рет. Кедергі 100 Па-дан аспайды.
Қолданыстағы үрдістердің технико-экономикалық көрсеткіштерін десорбцияны оңтайлы ұйымдастыру тәсілі арқылы, мысалы температураны көтеру арқылы жоғарлатуға болады.
Гидравликалық қасиеттері жақсартылған ұяшықты құрылымды активтелген көмірді тазарту эффективті екенін айта кету керек. Мұндай сорбенттер қоспадағы байланыстырғышпен бірге активтелген көмірі бар толықтырғышты жандыру арқылы, құрамында активтелген көмірі бар берілген қоспа немесе көпіршікті синтетикалық шайырға активтелген көмір ұнтағы мен анықталған құрамды жағу арқылы алынады.
Тазартудың адсорбциялық тәсілдерін жетілдіру бағытының бірі адсорбенттердің термиялық және механикалық беріктілігі жоғары жаңа модификацияларын - силикагелдер мен цеолиттерді жасау. Алайда бұл адсорбенттердің гидрофилділігі оларды пайдалануда қиындық туғызады.
Ең көп таралған тәсіл пайдаланылған газдарды еріткіштерден, соның ішінде хлорорганикалық еріткіштерден тазарту. Бұл газдарды тазарту үрдісінің жоғары эффективтілігімен (95-99%), қосымша ластағыштар түзілетін химиялық реакциялардың болмауымен, активтелген көмірдің ұзаққа жарамдылығы (10 жылға дейін) мен еріткіштерді қайта пайдалану арқасында қондырғылардың қалпына келтірілуінің жылдам өтемділігімен (әдетте 2-3 жыл) байланысты. Газдарды күкірт және азот оксидтерінен адсорбциялық тазарту бойынша жұмыстар жүргізілуде.
Адсорбциялық әдістер газдарды тазалау өндірісіндегі ең кең тараған әдістердің бірі. Оларды қолдану өндіріске құнды қосылыстар қатарын қайтаруға көп көмегін тигізеді. Газдардағы қосылыстардың концентрациясы 2-5 мгм3 көбірек болса тазарту пайдалы болып келеді. Адсорбциялық әдістің негізгі кемшілігі десорбция және одан кейінгі сатыларда энергияны көп тұтыну. Бұл адсорбциялық әдістерді көпкомпонентті қосылыстарға пайдалануға қиындық туғызады.[12]
1.2.1 Пайдаланылған газдарды аммиактан тазарту
Аммиак азот қышқылы өндірісіндегі бастапқы шикізат және көптеген химиялық өнеркәсіптерде қолданысқа ие болса да улы, күйдіру, демікпе туғызу қасиеті бар. Өндірістің түріне байланысты газдардағы аммиактың сіңдіруге қажетті концентрациясы 0,05-тен 70-80%-ке дейін өзгере алады.
Пайдаланылған газдарды аммиактан тазартудың ең қарапайым әдісі сумен абсорбциялау. Газ қосылыстарынан аммиакты сумен абсорбциялауда нәтижесінде аммиак суы шығады, тазалаудың ең кең таралған және жақсы зерттелген әдісі болып табылады.[13]
Аммиак суда жақсы ериді, тұрақты гидраттар түзіледі:
2NH3+2H2O--NH3xH2O+NH4OH
Сумен абсорбциялау үрдісінің де кемшіліктері бар: 1) қысымды жоғарылатқанда газдың ерігіштігі артып, көбібрек жоғалады; 2) сіңіргіштің эффективтілігі аз соған сәйкес тазалау дәрежесі де төмен (мысалы, тазаланған газда 0,5-1,0 көлемде аммиак қалып қояды); 3) айтарлықтай шығын және сәйкесінше ерітіндіні сорғылауға көп энергияның жұмсалуы; 4) әртүрлі қосылыстармен ластану нәтижесінде тауарлық емес өнімдер түзіледі, әрі қарай өңдеу мен қолдану қиындық туғызады.
Кейде сумен тазалауды аммоний сульфатын түзе отырып күкірт қышқылының ерітіндісімен толықтырады[14]:
2NH3 + Н2SO4 -- (NH4)2SO4
Бұл үрдіс қайтымсыз және бір сатылы аппараттарда да жүргізе беруге болады. Бұл әдістің кемшіліктері аммоний сульфатының түзілуі, ал ол тыңайтқыш ретінде қолдануға келмейді және ары қарай өңдеуге тура келеді.
Егер тазалауды фосфор қышқылының ерітіндісі арқылы жүргізсек, нәтижесінде алынған (NН4)3РО4 ерітіндісін сұйық тыңайтқыш ретінде қолдануға болады. Аммиакты фосфор қышқылымен адсорбциялау кезінде моноаммонийфосфат (90%) және диаммонийфосфаты (10%) тұздарының қоспасы түзіледі, бұл қоспаны тыңайтқыш ретінде және мал шаруашылығында жемдік қоспа ретінде де пайдалануға болады.
Газдарды тазалауда ең кең қолданысқа ие адсорбент активтелген көмір. Бұл сорбент пайдаланылатын барлық тазалау әдістерінің ортақ кемшілігі активтелген көмірдің ауаны ластағыш заттарға карағанда сорбциялық сыйымдылығының төмен болуы.
Адсорбент дайындауда сазды минералдар, глинозем және шымтезек, ағаш үгінділері, целлюлоза өндірісінің қалдықтары сияқты ұшқыш компоненттері көп көміртекқұрамды заттар бастапқы компоненттер болып табылады.
Газ қоспаларын аммиак пен қышқыл газдардан тазарту үшін СаА және NaX типті молекулалық елеуіштер, активтелген көмір, катионнитер мен көміртекқұрамды адсорбенттер қолданылады.[15]
1.2.2 Пайдаланылған газдарды күкіртсутектен тазарту
Пайдаланылған газдарды күкіртсутектен тазалауда қазіргі әдістер ылғалды және құрғақ әдістер болып бөлінеді. Өндірісте құрғақ сіңіргіш ретінде темір тотығының гидраты мен активтелген көмір, ал ерекше жағдайларда марганец рудалары пайдаланылады. Күкіртсутек сонымен қатар табиғи газда және кокс пен мұнай газдарының құрамында бар. Газдарды күкіртсутектен активтелген көмір арқылы тазалау газдың көмір қабаттары арқылы өтуіне негізделген. Газдың құрамына катализатор ретінде оттегі мен аммиактың кішкене мөлшері қосылады. Активтелген көмірдің бетінде күкіртсутек пен оттегі арасында реакция жүреді. Нәтижесінде қарапайым күкірт түзіледі:
2Н2S + O2 = 2S + 2Н2O + 106 ккaл
Газ тазалығының дәрежесі 90% болады, бұл келесі технологиялық кезеңдерді жүргізу шарттарына сәйкес келеді.[16]
Вакуум-карбонатты әдістер. Бұл әдістерде күкіртсутек газдардан натрий немесе калий карбонатының сулы ерітіндісі арқылы сіңіріледі. Содан кейін вакуум астында қыздыра отырып қайтарады, суытып адсорбцияға қайта жібереді. Бұл әдістер негізінде келесі реакциялар жүзеге асады:
Ме2СО3+Н2S -- МеНСО3+МеНS,
Ме2СО3+Н2О+СО2 -- 2МеНСО3,
MeHS+CO2+H2O -- MeHCO3+H2S.
Nа2СОз, NaНСО3 К2СО3 және КНСО3 ерігіщтіктерінің әртүрлілігіне қарай абсорбция үшін әртүрлі концентрациялы ерітінділерді қолданады. Поташ суда жақсы ериді, сондықтан оның сіңіргіштік қасиеті жоғары концентрленген ерітінділері пайдаланылады. Бұл онын шығынын азайтады, сонымен қатар ерітіндіні соруға кететін энергияны және поташты қайтаруға кететін будың шығынын қысқартады. Калий ерітінділерін пайдаланудың кемшілігі олардың қымбат болуында. Бұдан басқа содалық әдіс те қолданысқа ие. Күкіртсутекті қалпына келтірмей тек ерітіндіні қайтару жүргізілсе, онда ерітіндіні регенераторда қыздырып одан ауамен күкіртсутекті ығыстырып шығарады. Бұл кезде натрий сульфидінің кішкене көлемі тиосульфатқа дейін тотығады. Нәтижесінде абсорбциялағыш сұйықтықтың концентрациясы төмендейді, сондықтан әлсін-әлсін ауыстырып отырады.
Күшән-сілтілік әдістер. Бұл әдістер абсорбентке байланысты күшән-содалы және күшән-аммиакты болып бөлінеді. Абсорбент дайындай үшін As2O3 күшәнді Nа2СО3 немесе NH4OH ерітінділерінде ерітеді.Содалы ерітіндіде еріген кезде келесі реакция жүреді:
2Na2CO3+As2O3+H2O -- 2Na2HAs2O3+2CO2.
Сіңіргіш ерітіндінің түзілуі күкіртсутекпен әрекеттескенде жүреді:
2Na2HAsО3+5H2S -- Na4As2S5+6H2O,
Na4As2S5+O2 -- Na4As2S5O2.
Алынған оксисульфокүшән-натрий тұзының ерітіндісі күкіртсутек үшін сіңіргіш ерітінді. Абсорбция мына реакция бойынша жүреді:
Na4As2S6O+H2S -- Na4As2S6O+H2O.
Аммоний сульфидінің түзілуімен газдарды күкіртсутектен тазарту. Аммиактың сулы ерітіндісі күкіртсутек үшін жақсы сіңіргіш. Аммиак пен күкіртсутектің әрекеттесуі келесі теңдеулер бойынша жүреді:
NН3 + Н2S = NH4HS
2 NН3 + Н2S = (NН4)2S
Алайда бұл әдіс әлі күнге дейін практикалық қолданысқа ие бола қойған жоқ.[17-19]
1.3 Ауаны ластағыштардан тазартуға болатын сорбенттер
Қазіргі уақытта көміртекті сорбенттерді пайдаланудың негізгі бағыттары адсорбциялық тазалау, бөлу, ажырату, газ және сұйық орталарда концентрлеу процестерінің технологияларымен байланысты. Экологиялық мәселелерді шешуде: өнеркәсіп кәсіпорындары мен энергетикадағы ауыз суын, ағындарды, пайдаланылған газдарды тазалауда - көміртек сорбенттерінің рөлі үнемі артуда. Сонымен қатар медицина мен фармацевтикада да көміртек сорбенттерін қолдану артуда. Мысалға, көміртек гемосорбенттері аурулардың қанын тазарту үшін, ал энтеросорбенттер - ағзаларды зиянды заттар мен микробтардан тазарту мақсатында қолданылады.
Көміртекті сорбенттер әртүрлі қалыпта: бөлшектері 0,8 мм-ге дейін болатын ұнтақ тәрізді, ірі өлшемді түйіршіктер тәрізді, әртүрлі шамадағы блоктар тәрізді, қабыршақ, мата талшықтары тәрізді болады. Ұнтақталған шикізаттан алуға болатын ұнтақ тәрізді сорбенттер көбірек қолданысқа ие.[20]
Көміртекті молекулалы-елеуішті собенттер - энергетикалық және өндірістік өнеркәсіпорындарында ауа тазалағыш құрылғыларда болатын молекулаларының өлшемі үлкен газдарды (көмірқышқыл газы, метан және т. б.) ұстап қалатын және молекулаларының өлшемі кішкентай газдарды өткізетін (азот, оттегі, сутаегі) нанокеуекті фильтрлер. Көміртекті сорбенттер қолданылуы: өндірістік энергетикалық және көмір, кокс, мұнайхимия, метталлургия кәсіпорындарын, медициналық мекемелерді, таза бөлмелерді және жабық үй-жайларды көмірқышқыл газынан тазарту.[21]
Кесте 1 - Сорбенттердің түрлері және қолданылуы
Тип
Изображение
Применение
SP-MEDIA
Бұл сорбент күкіртсутектен, күкірт диоксидінен, азот оксидінен, формальдегидтен жақсы тазартады. Сорбент ластағыш заттардың терең сіңіру үшін қолданылады. Сорбент сіңіргіштік қасиеті ауқымды болу үшін әдейі натрий перманганатының көп мөлшерімен жасалған.
SP-BLEND-MEDIA
SP-MEDIA және PURAKOL сорбенттерінің қоспасының қатынасы 50:50. Сорбент ластағыш заттарды ауқымды, терең сіңіргіштік қасиет көрсетеді.
SELECT-MEDIA
Сорбент ішкі жану қозғалтқыштары әсерінен шығатын иісті ластағыш заттар мен күкірт тотықтарынан тазартуға негізделген. Бұл сорбент сонымен қатар адамдар мен кеңсе жиһаздарының иісін де жояды. Тағы да этиленнен тазартуда және жеміс-жидектер, көкөністер мен гүлдерді сақтайтын қоймалардағы ауаны тазартуда қолданылады.
CP-BLEND-MEDIA
CHEMISORBANT және PURAKOL сорбенттерінің қоспасының қатынасы 50:50. Мұнда калий перманганатының қосылуы адсорбция, абсорбция және хемосорбцияны тиімді жүргізуге көмектеседі. Көмірсутек адсорбциясын көбейту үшін активтелген көмір пайдаланылады.
SСP-BLEND-MEDIA
SELECT-MEDIA және PURAKOL сорбенттерінің қоспасының қатынасы да 50:50. Сорбент ішкі жану қозғалтқыштары әсерінен шығатын иісті ластағыш заттар мен күкірт тотықтарынан тазартуға негізделген. Бұл сорбент сонымен қатар адамдар мен кеңсе жиһаздарының иісін де жояды. Көмірсутек адсорбциясын көбейту үшін активтелген көмір пайдаланылады.
TRIPLE-BLEND-MEDIA
PURACARB, SELECT-MEDIA және PURAKOL сорбенттерінің қоспасының қатынасы 50:25:25. Сорбент ауадағы газдарды, сонымен бірге дизельді отынмен және бензинмен жүретін автокөліктерден бөлінетін (выхлопные) газдар мен алуан түрлі иістерді жояды. Бұл сорбенттердің әрбір типі қозғалтқыштардан шығатын газдардағы әр нақты ластағыштарды жоюға негізделген. SELECT-MEDIA - азот оксидін жоюға, PURACARB - бөлінетін (выхлопные) газдарда болатын газтәрізді ластағыштардың жалпы көлемінің 95%-ын құрайтын азот және күкірттің қостотығын жоюға, PURAKOL мен SELECT-MEDIA екеуі бірге қалған ластағыштарды жоюға жасалған.
PURACARB-MEDIA
Сорбент күкірт диоксидін, күкіртсутекті және хлорды бейтараптандырады. Бұл сорбент сфералық кеуекті түйіршіктер күйіндегі коррозиялық ортаға арналып жасалған. Сорбент көміртектен, алюминийден және басқа да түйіршіктерінің көлемі бірдей орналасқан байланыстырғыш заттардан тұрады.
PURACARB-AM-MEDIA
Сорбент аммиакты, амино және соған қатысты қосылыстарды жояды. Сорбенттің тығыздығы мен аммиакқа қатысты сіңіргіш қасиеті жоғары. Сорбенттің ластағыштарды жоюда бастапқы эффективтілігі 99,5%. Бұл аммиактан тазалауда UL-дің 1-класына сәйкес келетін алғашқы және жалғыз сорбент.
PURAKOL-MEDIA
Сорбент ластағыштарды ауқымды жоюда басқа сорбенттермен бірге пайдаланылады. Бұл жоғары классты активтелген көмір. Сорбент газдардағы ластағыштарды адсорбция арқылы жояды, адсорбция үрдісі кезінде түйіршіктердің беткі қабатына сіңіріледі.
PURAKOL-HG-MEDIA
Сорбент - түйіршіктелген активтелген көмір. Сынап буын жою мақсатында адсорбциялық қасиетін арттыру үшін жасалған.
CHEMISORBANT-MEDIA
Бұл сорбент күкіртсутектен, күкірт диоксидінен, азот оксидінен, формальдегидтен жақсы тазартады. Сорбент активтелген алюминий мен калий перманганаты сіңірілген басқа да байланыстырғыш заттардың комбинациясынан тұрады. Бұл адсорбция, абсорбция, хемосорбция үрдістерін тиімді жүргізуді қамтамасыз етеді.
CHLOROSORB-ULTRA-MEDIA
Өз салмағының 15%-ы сіңіретінгаз күйіндегі хлорды (Cl2) жояды. Мысалы, 45,4 кг сорбент 6,8 кг-нан кем емес хлорды жояды.
CSO-MEDIA
Сорбент күкірт газы мен хлорды өте жақсы сіңіреді. Лабораториялық сынақтар бұл сорбенттің хлорды және күкіртгазын өте жақсы жоятынын және улы шығарындыларды болдырмауға қолданатынын растайды.
ODOROXIDANT-SP-MEDIA
Бұл сорбент күкіртсутектен, күкірт диоксидінен, азот оксидінен, формальдегидтен жақсы тазартады. Сорбент ластағыш заттарды өте жақсы сіңіреді. Сорбент құрамында калий перманганатының мөлшері көп, бұл ластағыштарды көбірек сіңіруге көмектеседі. Сорбент күкіртсутек, күкірт диоксидін қоса отырып зиянды газдарды және көптеген органикалық қосылыстарды өте жақсы сіңіреді.
1.3.1 Сорбенттердің түрлері
Сорбент (латын тілінен аударғанда sorbens - сіңіргіш) - қоршаған ортадан газдарды, буларды және еріген заттарды сіңіретін қасиеті бар сұйықтық немесе қатты зат. Сіңіретін зат - сорбент, ал сіңірілетін зат - сорбат (немесе сорбтив) деп аталады. Балқыманың немесе қатты заттың газды ортадан зиянды затты толықтай сіңіруі окклюза деп те аталады. Сорбцияның түріне байланысты сорбенттердің келесі үрлері ажыратылады:
Абсорбент - сіңірілетін затпен қатты немесе сұйық ерітінді түзетін дене. Ең көп таралғандары мұнай, мұнай өнімдері мен химиялық заттардың: кокос жаңғағының қабықшасы (Shelltic C), шымтезек мүгі, перлит, термокеңейгіш тотыққан графит, полипропилен (Polabic O) және т. б. негізіндегі абсорбенттер.
Адсорбент - заттарды сіңіретін беті қатты ұлғайтылған дене. Кең тарағандары: активтелген көмір (Carbonut WT), алюминийдің активтелген оксиді (Alumac A), силикагель, кремний диоксиді (кремнезем) және т. б. Активтелген көмір табиғаты бойынша графитті денелерге жатады. Оларды алу үшін құрамында көмірі бар өсімдіктекті материалдарды, қазба көмірлерді, таскөмір кокстарын шикізат ретінде пайдаланады. Активтелген көмірді алудың жалпы екі жолы бар: активтендірудің булыгазды әдісі (көмірсутек қосылыстарын көмір шикізатынан жартылай жағу арқылы және көміртектің өзін ауадағы оттегі, бу мен көмірқышқыл газы арқылы тотықтыру) мен көмірлерді органикалық қосылыстармен белсенділендіру (көмір шикізат материалының кейбір бейорганикалық қосылыстар қатысында термиялық ыдырауы). Алыну шарттары мен әдістеріне байланысты активтелген көмір бетінің табиғаты әртүрлі болуы мүмкін, алайда сақтаған кезде ауа мен судағы оттегінің мөлшеріне байланысты өзгере алады.
Қолданылуы бойынша өнеркәсіптерде өндірілетін активті көмірлер екіге бөлінеді[22-23]:
1. Ағартқыш көмірлер ерітінділердегі коллоидтық дәрежесі
дисперсті болатын ірі молекулалы бояғыш қоспаларды адсорбциялайды. Көмірлердің маркасы - А, Б, АГС-4, ОС, МД. Кеуекті құрылымынан басқа көмірлердің бұл тобында ерігіш минералды қосылыстардың болуы мен су сығындысының рН дәрежесінің маңызы зор.
2. Рекуперациялы көмірлер ұшқыш органикалық заттардың
буларының газ фазасын адсорбциялайды. Жоғары механикалық беріктілігімен, газ ағынына кедергінің аз болуымен, ұстағыш қасиетінің аздығымен ерекшеленеді. Рекуперациялы көмірлердің AP-3, APТ, APТ-2, CКТ-3 маркалары шығарылады.
Химиялық сіңіргіштер (сорбенттер) - сіңірілетін заттармен (сорбат) химиялық реакцияға түсетін денелер.
Ионалмастырғыш сорбенттер (ионит) - бұл ерітінділерден бір типті иондарды сіңіре отырып, басқа типті иондарды бөлетін денелер. Иониттер - қатты және ерімейтін заттар, әдетте қышқылдық және сілтілік топтары бар синтетикалық органикалық шайырлар. Иониттер катиондарды (оң зарядталған иондар) сіңіретін катиониттер және аниондарды (теріс зарядталған иондар) сіңіретін аниониттер болып бөлінеді. Иониттер суларды тұщыландыруда, аналитикалық химияда заттарды ажыратуға (хромотографияда), сонымен қатар химиялық технологияда кең қолданылады. Матрицаларының табиғатына байланысты иониттер органикалық (синтетикалық ионалмастырғыш шайырлар) және бейорганикалық (алюмосиликаттар, гидроксидтер мен поливалентті металдардың тұздары) болып бөлінеді. Ионалмастырғыш шайырлар жоғары молекулалы органикалық қосылыстар және ауаны адсорбциялық тазалауды көп қолданылады. Оң иондармен әрекеттесетін шайырлар катионалмастырғыштар (катионит), ал теріс зарядталған иондармен әрекеттесетін шайырлар анионалмастырғыштар (анионит) деп аталады. Химиялық табиғаты бойынга иониттер ионалмастырғыш каталитикалық қасиеттері бар жоғары молекулалы қосылыстар (фенолформальдегид шайырлы полимерлер немесе стирол мен дивинилбензолдың полимерлері). Полимер құрылымына -PO(OН)2, -SO3Н, -COOН, -SН немесе As(OН)2 топтарын енгізе отырып катионалмастырғыш шайырлар алуға болады. Ал -NН2, =NН тооптары полимерлерге аниониттердің қасиеттерін береді.[24-25]
Көп таралған бейорганикалық иониттерге цеолиттер (молекулалық елегіш) жатады. Табиғи цеолиттер қазіргі заманғы техникада табиғи газдарды кептіруде және күкіртсутектен, көміртегінің қостотығынан және де басқа газдардан тазарту үшін қолданылады. Сонымен қатар газдарды кептіруде шекті нүкте 70 °C температурадан аспайды. Әсіресе судың мөлшері аз газдарды кептіруде цеолиттерді қолдану тиімді.[26] Кейбір табиғи цеолиттер (эрионит, шабазит) н-парафиндерді адсорбциялауда талғағыштық көрсетеді. Мысалы, декатионирленген морденит көмірсутектердің ірі молекулаларын сіңіре алады. Табиғи цеолиттер синтетикалық цеолиттерге қарағанда төмен қысымда да сорбциялық сыйысдылығы жоғары микрокеуекті адсорбенттер. Шекті сорбциялық көлемінің мәні 0,2 - 0,5 cм3г.[27]
Сұйық сорбенттер табиғи және мұнай газдарын кептіруда пайдаланылады. Сұйық сорбенттердің суда ерігіштігі жоғары, құны төмен, жақсы коррозияға төзімділік, газ компоненттеріне қатысты тұрақты, тұтқырлығы аз және қалпына келу қасиеті болу керек. Бұл талаптардың көбіне келесі сұйық сорбенттер сәйкес келеді: диэтиленгликоль (ДЭГ) мен триэтиленгликоль (ТЭГ), және моноэтиленгликоль (МЭГ) де аздап сәйкес келеді.
Қатты сорбенттер ұнтақталған (немесе түйіршіктелген) және талшықты болып бөлінеді. Талшықты сорбенттердің меншікті беткі ауданы үлкен және функциялық топтары қолжетімді болғандықтан сорбциялық қасиеті өте жақсы. Сонымен қатар талшықты сорбенттерді қалпына келтіру оңай, қайа пайдалануға болады, өндіріс орныдарында қолдануға өте тиімді.[28]
1.3.2 Активтелген көмір және классификациясы
Активтелген көмір гидрофобты қасиет көрсетеді. Бұл қасиеті ылғалдылығы әртүрлі пайдаланылған газдарды рекуперациялық және санитарлық тазалауда кең қолданылауына себеп болады.
Газдар мен буларды адсорбциялау үшін микрокеуекті түйіршіктелген активтелген көмірлерді қолданады. Осы мақсатта өндіріс орындары қазіргі таңда газды және рекуперацияланған активтелген көмірлердің келесі маркаларын шығаруда: АГ-2, СКТ, АР, СКТ-3, АРТ. АГ-2 (А және Б маркалы) және АР (АР-А, АР-Б, АР-В маркалы) көмірлері булыгазды активация арқылы шайыр мен таскөмір шаңынан алады. СКТ көмірін шымтезектен синтездейді, ал СКТ-3 және АРТ (АРТ-1 мен АРТ-2 маркалы) көмірлерін химиялық активация әдісі арқылы шымтезек пен таскөмір шаңына алады. АГ-2 көмірлері газдарды адсорбциялауға, СКТ - органикалық заттардың буларын ұстап қалуға, ал АР, СКТ-3 және АРТ - газдарды ұшқыш еріткіштердің буларынан тазалау үшін негізделген. Газдарды тазартуға арналған активтелген көмірлердің жалпы кеуектерінің көлемі 0,52 - 1,00 см3 г болса да микрокеуектерінің көлемі 0,24 -- 0,48 см3 г шамасында, түйіршіктерінің гравиметриялық тығыздығы 0,3 - 0,6 гсм3 құрайды. Құрғақ көмірдің жылусыйымдылығы - 0,84 кДж(кг*К), ал жылуөткізгіштігі 30°С температурада - 0,17 -- 0,28 Вт(м*К).
Активтелген көмірлерді көбінесе диаметрі 1-6 мм, ұзындығы өзінің көлденең өлшемінен үлкен болатын цилиндрлік түйіршіктер ретінде шығарады. Қолданыстағы стандарттар мен технологиялық шарттарға сәйкес көмір түйіршіктердің диаметрінің өлшемі белгілі бір шек аралығында өзгере алады. Осыған байланысты жекешеленген жағдайларда сәйкес үрдістерді қарқындату үшін түйіршіктелген көмірлерді пайдаланбас бұрын тазалап бөліп, қажетті жіңішке фракцияларға жіктейді. Активтелген көмірлердің елеулі кемшіліктері механикалық беріктігі мен жанғыштығы жоғары емес.
Соңғы кездері газдарды тазартуда полимерленген материалдардан жасалған активтелген көмірлер, дәстүрлі емес көміртектер, молекулалы-елеуішті активтелген көмірлер мен активтелген көміртекті талшықтарды қолдануда ерекше көңіл аударылып отыр.
Полимерленген материалдардан алынған активтелген көмірлер диаметрі (1 -- 1,5)*10-9 м болатын микрокеуектілігің дамыған жүйесімен, беріктілік қасиеттерін жақсартатын жүйелі құрылымымен, тазартылуға тиісті газдардағы сіңірілетін компоненттері аз болса да жоғары адсорбциялық активтілігімен ерекшеленеді.[29]
Молекулалы-елеуішті активтелген көмірлер микрокеуекті құрылымының біртектілігімен ерекшеленеді және молекула өлшемдерінің реттілігі секілді одан да кіші [(0,4 -- 0,7) * 10-9 м] микрокеуектілігі бар. Бұларды ылғалды газдарды тазалауда қолданған тиімді.
Активтелген көміртекті талшықтар синтетикалық талшықтардан жасалған микрокеуекті адсорбенттер. Олардың физикалық формасының әртүрлілігі (киіз, тоқылмаған бұйымдар, жіп қалдықтары және басқа материалдар түрінде) газдарды тазалау үдерісіндегі кез-аппараттарда пайдаланыла береді. Жоғары термохимиялық төзімділіг мен жақсы сіңіргіш және фильтрлегіш қасиеттері бар талшықтарының диаметрі (0,6 -- 1,0)*10-5 м болатын талшықты көміртекті адсорбенттер адсорбция-десорбция үрдістерін жоғары жылдамдықпен жүргізуде өте тиімді.[30]
Түйіршіктерінің формасы бойынша активтелген көмірлер:
oo цилиндр түрінде түйіршіктелген (диаметрі 2,5 мм болатын
ірітүйіршікті және диаметрі 1,0 мм ұсақтүйіршікті);
oo формасы дұрыс емес дәндер түрінде ұсақталған;
oo шар тәріздес сфералық;
oo бөлшектерінің өлшемі 100 мкм болатын шаң түрінде ұнтақталған.
Түйіршіктелген, ұсақталған және сфералық активтелген көмірлерді жалпы дән тәріздес (зерненые) деп атайды.
Активтелген көмірлер алынатын көміртекқұрамды шикізатқа байланысты:
oo кенді көмірлердің түр-түрінен (антрациттен бастап қоңыр көмірге дейін) алынған таскөмірлі активтелген көмірлер;
oo шымтезектің түрлерінен және оларды өңдеу өнімдерінен (мысалы, термогидролизді лигнин) алынған шымтезекті активтелген көмірлер;
oo ағаш сүректерінің қатты түрлерінен (қайың, шамшат, емен және т. б.) алынған сүректі активтелген көмірлер;
oo жемістердің сүйектері мен қабықтарынан алынған сүйекті активтелген көмірлер (кокос, персик, абрикос, шие және т. б.);
oo әртүрлі термореактивті полимерлер (поливинилиденхлорид, фенолформаьдегид шайыры) мен сополимерлерден (стирол мен дивинилбензол, фурфурол мен эпиксид шайыры және т. б.) алынған полимерлі активтелген көмірлер;
oo қалдықтардан (лигнин, целлолигнин, кеспеағаш материалдары, жоңқа тәрізді көміртекті қалдықтар) алынған көмірлер.
Формалану әдісіне байланысты активтелген көмірлер келесі түрлерге
бөлінеді:
oo экструзионды (филерадан өткен);
oo брикеттелген (престеу механизмі арқылы жасалға);
oo сұйық (майда жасалған);
oo басқа (формалау әдісіне байланысты, мысалы, таблетка тәрізді).
Алыну әдісіне, әсіресе активтеу мен карбонизациялаудың негізгі
әдістеріне байланысты активтелген көмірлер:
oo булыгазды активация (ыстық су буымен немесе көміртек диоксиді мен ыстық су буының булыгазды қосындысымен активтелген);
oo химиялық активация (көміртекті материалды арнай химиялық реагенттермен - H3PO4, ZnCl2, K2S, K2CO3, MgCl2, NH4Cl және бсқа қосылыстармен сіңдіру арқылы активтеу);
oo аралас активация (жалпы кеуектерінің көлемін ұлғайту үшін қосымша булыгазды активация жасалған және химимялық реагенттер пайдалана отырып активтелген);
oo жай карбонизация (пиролиз сатысын қыздыру жылдамдығы 5 oCмин-та жүргізеді);
oo интенсивті карбонизация (пиролиз сатысын 20 oCмин-қа дейін қыздыру жылдамдығында жүргізеді).
Гравиметриялық тығыздықтың көрсеткіші бойынша активтелген көмірлер
төментығыздықты ( 300 гдм3), орташа (300-500 гдм3) және жоғарытығыздықты ( 500 гдм3) болып бөлінеді.
Активтелген көмірлер кеуекті құрылымының табиғаты бойынша:
oo микрокеуекті (микрокеуектері көп дамыған);
oo мезокеуекті (мезокеуектері көп дамыған);
oo макрокеуекті (макрокеуектері көп дамыған);
oo аралас типті көмірлер (барлық типті кеуектері бірдей дамыған);
oo молекулалы елеуіштер (микрокеуектерінің көлемдері тар, яғни 0,1-0,3 нм);
oo субмикрокеуекті (микропорларының көлемдері 0,1 нм).
Қолданылуы бойынша активтелген көмірлер:
oo газды - тазаланатынт ортада концентрациясы аз газдар мен булардың адсорбциясы үшін;
oo рекуперациялық - тазаланатын ауада концентрациясы көп болатын ( 5 гдм[3]) булардың адсорбциясы үшін;
oo ағартқыш - сұйық қоспалардан (су, ерітінділер, майлар, жартылай өнімдер және т. б.) тазарту үшін.[31]
1.4 Көміртекті кеуекті материалдарды алу әдістері
Көміртекті кеуекті материалдың құрылымы графиттің құрылымына ұқсас,
алайда онда реттелген және реттелмеген көміртекті сақиналар - гексагондар бар. Көміртекті кеуекті материалдардың графиттен айырмашылығы кеуектілігі, яғни әртүрлі өлшем мен формада тарылып кеңейетін шытырман кеуектерден тұрады. Микрокеуектер (өлшемі 2 нм), мезокеуектер (өлшемдері 2 мен 50 нм аралығында) және өлшемдері 50 нм-ден жоғары макрокеуектер болып ажыратылады. Микрокеуектердің өзі өлшемдері 0,7 - 2 нм супермикрокеуектер және өлшемдері 0,6 - 0,7 нм болатын ультрамикрокеуектер болып бөлінеді. ККМ-дың кеуектерінің болуы беттік ауданының үлкен болуы мен газдар мен сұйықтықтардан сіңіру (адсорбциялау) қабілетін тудырады. "Адсорбция" ұғымы фазалар аралығындағы заттардың концентрациясын арттыру деп түсініледі.
ККМ-ды қатты органикалық шикізаттардан алу. Көміртекті кеуекті материалдар қазба көмірлер, шымтезек, ағаш, целлюлоза, карбидтердің пиролизі кезінде топохимиялық реакциялар нәтижесінде түзіледі. Қазіргі уақытта ағаштан шамамен 36%, тас көмірден - 28, қоғыр көмірден - 14, шымтезектен - 10, какос жаңғағының қабығынан - шамамен10% көміртекті сорбенттер алынады. Қалыптасқан түсініктер бойынша қатты органикалық шикізаттардың термиялық үрдістері кезінде 650 - 1000 °С температура аралығында гетероатомдар жоғалады, көміртектің sp3 гибридтелген күйі sp2-ге ауысады, сұйық және газтәрізді компоненттерге айналады. Қатты материалдан көміртек атомының реттілігі екіөлшемді болатын полиядролық жазық молекулалы графендер түзіледі. Температураның артуымен параллел орналасқан графен кластері түзіледі, өлшемі мен құрылымының реттілігі өңдеу температурасымен артады: алдымен графен кластерлерінің созылған реттелген қабаттар түзіледі, кейін ретті графит құрылымы қалыптасады. Қазіргі уақытта ККМ қатты органикалық шикізаттан алудың жалпы екі группаға бөлінетін түрлі технологиялары жобаланған. Біреуінде пиролиздің аллотропиялық принципі қолданылады:
Схема 1. Аллотропиялық пиролиз
Пиролиз процесін жүргізуге қажетті жылуды бір аппараттан алып, шикізатты термиялық өңдеуге жіберетін басқа аппаратта қолданады. Кейбір үгітілген шикізат пиролизінің ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Әл-Фapaби aтындaғы Қaзaқ ұлттық yнивepcитетi
Ескалиева Б. Е.
КӨМІРТЕК-МЕТАЛДЫ КОМПОЗИЦИЯЛЫҚ МАТЕРИАЛДАР КӨМЕГІМЕН ГАЗ-АУАЛЫ ҚОСПАЛАРДЫ КҮКІРТ ҚОСЫЛЫСТАРЫНАН ТАЗАРТУ
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Мамандығы 5B072000 - Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы
Алматы 2016
Қaзақcтан Peспубликaсының бiлiм жәнe ғылым миниcтpлiгi
Әл-Фaраби aтындaғы Қазaқ ұлттық yнивepcитeтi
Қoрғayғa жiбepiлдi
Аналитикалық, коллоидтық химия
және сирек элементтер технологиясы
Кафедра меңгерушісі______________Тасибеков Х. С.
"____"_____________2016 ж.
КӨМІРТЕК-МЕТАЛДЫ КОМПОЗИЦИЯЛЫҚ МАТЕРИАЛДАР КӨМЕГІМЕН ГАЗ-АУАЛЫ ҚОСПАЛАРДЫ КҮКІРТ ҚОСЫЛЫСТАРЫНАН ТАЗАРТУ тақырыбында
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы 5B072000 - мамандығы бойынша
Орындаған Ескалиева Б. Е.
Ғылыми жетекші
т. ғ. д., профессор Ефремов С. А.
Норма бақылаушы
Алматы 2016
РЕФЕРАТ
Бітіру жұмысы 48 беттен, 7 суреттен, 9 кестеден, 3 сызбанұсқа, 49 пайдаланылған әдебиеттер көзінен тұрады.
Кілт сөздер: сорбенттер, ауаны күкірт қосылыстарынан тазарту, көміртекті сорбенттерді алу, әдістері, анықтама, сорбенттің күкіртке және аммиакқа қатысты сапасы, көміртекті кеуекті материалдар, абрикос сүйегі, сорбенттерге металл тұздарын сіңдіру, сорбенттердің физико-химиялық қасиеттері, активтелген көмір.
Зерттеу обьектісі: Қазақстандағы минералды және өсімдіктекті шикізат негізінде аммиак пен күкіртті активтелген көмірмен сорбциялау үрдістері.
Жұмыстың мақсаты: сорбенттердің физика-химиялық қасиеттерін зерттеу, минералды және өсiмдiктeктi шикiзaт нeгiзiндe көміртек-металды жүйелерді aлy, copбeнттepдiң aммиaк пeн күкipтcyтeккe қатысты қорғаныш уақытын анықтау.
Қойылған міндеттер:
1) Сорбенттердің физико-химиялық қасиеттерін зерттеу;
2) Минepaлды жәнe өсiмдiктeктi шикiзaт нeгiзiндe көмipтeк мeтaлды
жүйeлepдi aлy;
3) Сорбенттердің аммиак пен күкіртсутекке қатысты қорғаныш
уақытын анықтау.
Алынған нәтижелер: Минералды және өсімдіктекті шикізат негізінде сорбенттердің аммиак пен күкіртсутек адсорбциясының тиімді шарттарын таңдалды. Сорбенттердің физико-химиялық қасиеттері анықталды. Зерттеулер нәтижесінде аммиак пен күкірт сорбциясына қатысты мәліметтер алынды, сонымен иқатар металл тұздары сіңдірілген сорбенттер алынды.
PEФEPAТ
Bыпycкнaя paбoтa cocтcит из 48 cтpaниц, 7 pиcyнкoв, 9 тaблиц, 3 cxeм, 49 иcпoльзoвaнных иcтoчникoв.
Ключeвыe cлoвa: сорбенты, очистка воздуха от соединений серы, получение углеродных сорбентов, методика, определение, качество сорбентов по отношению к сере и аммиаку, пористые углеродные материалы, абрикосовая косточка, импрегнирование сорбентов, физико-химические свойства сорбентов, активированный уголь.
Обьект исследования: изyчeниe пpoцeccoв copбции aммиaкa и cepoводopoда aктивиpoвaнными yглями нa ocнoвe минepaльного и pacтитeльнoгo cыpья Кaзaxcтaнa.
Цeль paбoты: изyчeниe физикo-xимичecких xapaктepиcтик copбeнтoв, пoлyчeниe yглepoд-метaлличecкиx cиcтeм нa ocнoвe минepaльногo и pacтитeльнoго cыpья, опpeделение вpeмeни зaщитнoгo дeйcтвия copбeнтoв пo aммиaкy и cepoвoдopoдy.
Поставленные задачи:
1) изучить физико-химические характеристики сорбентов;
2) получить углepoд-метaлличacкие cиcтемы на oснoве минepaльнoгo и pacтитeльнoгo cыpья;
3) определить вpeмя зaщитнoгo дeйcтвия copбeнтoв пo aммиaкy и cepoвoдopoдy.
Полученные результаты: подобраны оптимальные условия сорбции аммиака и сероводорода сорбентами на основе минepaльнoгo и pacтитeльнoгo cыpья. Определены физико-химические характеристики сорбентов. В результате исследований были получены данные по сорбции аммиака и сероводрода, так же были получены углерод-металлические системы импрегнированные солями переходных металлов.
ABSTRACT
Final work consists of 48 pages, 7 figures, 9 tables, 3 schemas, 49 references.
Key words: sorbents, air purification from sulfur compounds, production of carbon sorbents, methodology, determination, the quality of the sorbents to sulfur and ammonia, porous carbon materials, apricot pits, impregnation of sorbents, physical chemical characteristics of sorbents, activated carbon.
Object of research: study of process sorption of ammonia and hydrogen sulfide with activated carbon on the basis of mineral and plant raw materials of Kazakhstan.
Purpose of the work: study of physical chemical characteristics of sorbents, obtaining of carbon-metall system on the basis of mineral and plant row, determination of protective action time of sorbents by ammonia and hydrogen sulfide.
The tasks: 1) study of physical chemical characteristics of sorbents;
2) obtaining of carbon-metall system on the basis of mineral and plant row;
3) determination of protective action time of sorbents by ammonia and hydrogen sulfide.
Results: Selected the optimum conditions of sorption of ammonia and hydrogen sulfide sorbents on the basis of mineral and vegetable raw materials. Defined physical chemical characteristics of sorbents. At the result of the study obtained information for sorption of ammonia and hydrogen sulfide, also obtained carbon-metal systems impregnated with salts of transition metals.
МАЗМҰНЫ
ҚЫСҚАРТУЛАР МЕН БЕЛГІЛЕУЛЕР ... ... ... ... ... ... ... ... .
7
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
8
1
ӘДЕБИ ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
9
1.1
Ауаның ластануы және қоршаған ортаға тигізетін әсері ... ... ...
9
1.2
Ауаны зиянды қосылыстардан тазарту әдістері ... ... ... ... ... ...
10
1.2.1
Пайдаланылған газдарды аммиактан тазарту ... ... ... ... ... ... ...
13
1.2.2
Пайдаланылған газдарды күкіртсутектен тазарту ... ... ... ... ... .
14
1.3
Ауаны ластағыштардан тазартуға қолданылатын сорбенттер ... ..
15
1.3.1
Сорбенттердің түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
18
1.3.2
Активтелген көмір және классификациясы ... ... ... ... ... ... ... .
20
1.4
Көміртекті кеуекті материалдарды алу әдістері ... ... ... ... ... ...
22
1.5
Сорбенттердің физико-химиялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ..
26
2
ЭКСПЕРИМЕНТТІК БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ...
28
2.1
Минералды шикізат негізінде сорбенттерді алу әдісі ... ... ... ... .
28
2.2
Өсімдіктекті шикізат негізінде сорбенттерді алу әдісі ... ... ... ...
28
2.3
Алынған сорбенттерге металл тұздарын сіңдіру әдісі ... ... ... ...
29
2.4
Сорбенттердің физико химиялық сиапттамаларын анықтау ... ...
29
2.4.1
Жалпы кеуектілігінің көлемі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ..
29
2.4.2
Су сығындысының рН-ы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
29
2.4.3
Сорбенттің ылғалдылығы мен күлділігі ... ... ... ... ... ... .. ... ...
30
2.4.4
Йод бойынша сорбциялық сыйымдылығы ... ... ... ... ... ... ... ..
30
2.4.5
БЭТ әдісі бойынша меншікті бетін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ...
30
2.5
Аммиакты ауадан сорбциялық сіңіруді зерттеу әдісі ... ... ... ... .
33
2.6
Күкіртсутекті ауадан сорбциялық сіңіруді зерттеу әдісі ... ... ... .
34
3
НӘТИЖЕЛЕР МЕН ТАЛҚЫЛАУЛАР ... ... ... ... ... ... ... ... ..
35
3.1
Сорбенттердің физика-химиялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ..
35
3.2
Аммиактың ауадан сорбциялық сіңірілуін зерттеу ... ... ... ... ...
37
3.3
Күкіртсутектің ауадан сорбциялық сіңірілуін зерттеу ... ... ... ...
42
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
44
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... . ... ... ...
46
ҚЫСҚАРТУЛАР МЕН БЕЛГІЛЕУЛЕР
АК - активтелген көмір
ККМ - кеуекті көміртекті материалдар
АС - абрикос сүйегі
ОА - оксидті адсорбенттер
КІРІСПЕ
Қоршаған орта даму жағынан да, зияндылығы жағынан да адамдардың өмір сүруге қажетті ажырамас бөлігі болып табылады. Қоршаған ортаның өндірістік кәсіпорындармен, жылуэнергетика кәсіпорындарымен, автокөліктермен ластануы тіршілік ету ортасының сапасын төмендетуге және халықтың денсаулығына әсер етеді,сондықтан ол әлеуметтік экономикалық мәселе болып саналады.
Қазіргі уақытта экологиялық мәселелерді шешудің маңыздылығы мен қажеттілігі ғаламдық сипат алуда. Олардың жан-жақтылығы елдердің географиялық орналасуы мен олардың экономикалық даму деңгейіне қарамастан ортақ ұсыныстар мен шараларды тұжырымдауда өзара келісімге келуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар әлемнің әртүрлі елдерінің қоршаған ортаны сауықтыру бағдарламаларын жүзеге асыруда бірдей мүмкіндіктері бола бермейді.
Қазақстан ұзақ уақыт бойы ядролық қаруды сынаудың базасы болып келгендіктен біздің елімізде қоршаған ортаны қорғауға үлкен назар аударылған.
Өңдеу және энергетикалық кешендері бар кәсіпорындардың көпшілігінің технологиялары толықтай жетілмегендіктен зиянды шығарындылардың артуына ықпал етеді. Атмосфералық ауаның ластануы жоғары аймақтар көбіне адамдардың шоғырланып қоныстануына байланысты.
Химия өнеркәсібінде газдарды тазарту бірқатар аспектілері бар күрделі және өзекті мәселе болып табылады.
Технологиялық аспектілер химиялық өндірісті ғылым мен техниканың соңғы жетістіктеріне негізделген газ тазалаудың жаңа жүйелері мен әдістеріне көшіру арқылы жасалады.
Экономикалық аспектілер шикізаттан құнды компоненттерді алуға, сонымен қатар газдарды тазалау кезінде алынған өнімдерді барынша кәдеге жаратуға, жабдық жұмысының үнемділігін арттыруға мүмкіндік беретін жаңа тәсілдер мен жүйелерді әзірлеу арқылы жасалады.
Мемлекет қоршаған ортаны, топырақ, су және т. б. қорғау туралы бағдарламаларға аз емес ақша бөліп отыр, алайда іске асыруда аяғына жете алмайды. Ғылым да экологиялық мәселелерді шешу жолдарын қарастыруда, отандық ғалымдар ауаны тазарту зерттеулерін жүргізуде.
Ал менің жұмысымның негізгі міндеті сорбенттерге металл тұздарын сіңдіру арқылы газ-ауа қоспаларын зиянды заттардан тазалаудың тиімді әдістерін іздеу болып табылады.
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Ауаның ластануы және қоршаған ортаға тигізетін әсері
Қоршаған орта даму жағынан да, зияндылығы жағынан да адамдардың өмір сүруге қажетті ажырамас бөлігі болып табылады. Қоршаған ортаның өндірістік кәсіпорындармен, жылуэнергетика кәсіпорындарымен, автокөліктермен ластануы тіршілік ету ортасының сапасын төмендетуге және халықтың денсаулығына әсер етеді,сондықтан ол әлеуметтік экономикалық мәселе болып саналады. [1]
Соңғы жылдары қоршаған ортаның химиялық заттармен ластануы тұрақты өсуде, әсіресе атмосфераға тасталынатын ластаушы затардың әсері халықтың денсаулығына қаншалықты әсер ететіні, қоршаған ортаға түсетін заттардың әсерінен қандай аурулар пайда болатындығы туралы сұрақ туындайды.[2]
Адам іс әрекеті нәтижесінде қоршаған ортаға түсетін затардың арасында химиялық тұрақтылығы жоғары және Жердегі барлық тірі ағзаларға, соның ішінде ең бірінші - адамдарға қауіпті болып саналатын қосылыстардың қатары бар.[3]
Ауаның ластануы адам ағзасына тері арқылы, асқазан ішек жолдары және ең қатты тыныс алу органдары арқылы теріс әсерін тигізеді. Газ, аэрозоль күйінде кездесетін химиялық заттар адам ағзасына тыныс алу органдары арқылы енеді және тез әсерін тигізеді. Алайда ластағыш заттардың әсері бұнымен бітпейді. Олар теріге, ішкі ағзаларға еніп адамның барлық ағзасына әсер етеді.[2]
Атмосфералық ауаның ластану мәселесі негізінен еліміздің халқының тең жартысы тұратын үлкен қалаларға және өндірістік агломерацияларға тән.
Көбірек ластанған 10 қала бар, соның ішінде 8-і - ауаның ластануының жоғары дәрежесін көрсетеді. Қалалардағы ауаның ластану дәрежесінің жоғары болуының себебі ретінде өнеркәсіптердегі ескі технологиялар, тиімсіз тазарту құрылымдары, пайдаланылатын отынның төмен сапасы, жаңартылған және баламалы энергия көздерін тиімсіз пайдалану жатады. Үлкен қалаларда (Алматы, Өскемен, Шымкент) автокөліктер санының кенеттен өсуі ауада көміртек оксиді мен азот диоксидінің концентрациясының артуына алып келеді, яғни жылдық орташа концентрация көлемінен асып түседі.
Ауа бассейнінің ластануы ескі және жаңа көмірсутек шикізатының көздерін ашылуымен де байланысты, бұл атмосфераның көмірсутек және меркаптандармен ластануына алып келеді. Факелдердегі ілеспе газдардың жанғандаауаға парникті газдар: күкірт пен азот оксидтері-шығарылады, айналасына жылу фоны қалыптасады.
Қазақстан Республикасындағы экологиялық апатты аймақтарға халық денсаулығына зиян келтірілген қолайсыз экологиялық жағдай, флора мен фаунаның тозуы, табиғи экологиялық жүйесі бұзылған Арал және Семей региондары жатады. Қазіргі уақытта бұрынғы Семей полигонына жақын орналасқан аймақтарда (72 мыңға жуық тұрғыны бар 85 елді мекен) қан айналым жүйесінің ауруы, мерзімінен бұрын қартаю және сәбилер арасындағы даму ақауы, анкологиялық аурулар мен халық өлім-жітімінің жоғары деңгейі бар. Арал аймағындағы экологиялық апатты аймақтарда (186 мың тұрғыны бар 178 елді мекен) асқазан-ішек жолдарының аурулары мен қан аздық, әсіресе әйелдер мен балалар арасында, балалардың өлім жітімі мен туа біткен патология деңгейі өте жоғары. [4]
Мемлекет қоршаған ортаны, топырақ, су және т. б. қорғау туралы бағдарламаларға аз емес ақша бөліп отыр, алайда іске асыруда аяғына жете алмайды. Ғылым да экологиялық мәселелерді шешу жолдарын қарастыруда, отандық ғалымдар ауаны тазарту зерттеулерін жүргізуде.[5]
1.2 Ауаны зиянды қосылыстардан тазарту әдістері
Қазіргі уақытта өндірісте газдарды техникалық ластаушылардан: NOx, SO2, H2S, NH3, көміртек оксиді, әртүрлі органикалық және бейорганикалық заттардан-тазартудың әртүрлі әдістері жасалды. Әдістердің түрлері:
- Абсорбциялық;
- Адсорбциялық;
- Термиялық жану;
- Термокаталикалық;
- Озондық;
- Биохимиялық;
- Плазмохимиялық;
- Плазмокаталитикалық;
- Фотокаталитикалық.[6]
Абсорбциялық әдіс
Абсорбциялық әдіс зиянды газ күйіндегі қосылыстарды сұйықтықтың (абсорбент) сіңіруіне негізделген. Абсорбент ретінде су, сілті ерітінділері (сода), аммиак және т. б. қолданылады. Газ күйіндегі қосылыстардан сіңірілетін компонент пен сіңіргіш арасындағы реакцияға байланысты абсорбциялық әдістер физикалық абсорбция және химиялық абсорбция болып бөлінеді. Абсорбция процесі жүретін құрылғы абсорбер деп аталады. Мұнда қозғағыш күш газ-сұйықтық фазалары арасындағы концентрация градиенті. Газ-ауа қоспасының сұйықтықта еритін компоненті диффузия күшімен абсорбенттің ішкі жағына өтеді. Фазалар бетінің ауданы, ағындардың турбуленттілігі мен диффузия коэффициенті қаншалықты үлкен болса үрдіс те соншалықты тез өтеді. Абсорбентті таңдаудағы негізгі шарт сіңірілетін компоненттің ерігіштігі мен температура мен қысымға тәуелділігі. Мысалы, технологиялық тастандыларды аммиак, хлор немесе фторсутек сияқты газдардан тазарту үшін сіңіргіш сұйықтық ретінде суды алған орынды, себебі бұл газдардың суда ерігіштігі 1 суда жүздеген граммды құрайды. Газ күйіндегі қоспаны күкірт ангидридінен немесе хлордан тазартуда судың шығыны көп болады, себебі 1 кг суда жүзден бір бөлігі ғана ериді. Кейбір жағдайларда судың орнына күкірт қышқылының сулы ерітінділерін (су буларын аулау үшін), тұтқыр майларды (кокс газінен ароматты көмірсутектерді ұстап қалу үшін) және т. б. пайдаланады.[7]
Адсорбциялық әдіс
Адсорбциялық әдістерді газ күйіндегі және бу күйіндегі қосылыстары аз газдарды тазарту үшін қолданады. Абсорбциялық әдістерден айырмашылығы газдарды тазартуды жоғары температураларда жүргізуге болады. Газ фазасын тазалауда сіңірілетін компонент адсорбтив, ал осы компонент адсорбцияланған күйінде, яғни сіңірілгеннен кейін адсорбат деп аталады.
Адсорбент ретінде ішкі бетінің аудандары үлкен, яғни кеуекті материалдарды пайдаланады. Олардың синтетикалық және табиғи түрлері бар.
Өндірістік адсорбенттердің негізгі типтері ретінде әртүрлі кеуекті материалдар бола алады, кеуектілігінің өлшеміне байланысты микро-, ауыспалы- (переходно-) және макрокеуекті болып бөлінеді.[8]
Негізгі өндірістік адсорбенттер - активтелген көмір, күрделі оксидтер мен импрегнирленген сорбенттер. Активтелген көмір адсорбцияланатын қосылыстардың полярлы және полярлы емес молекулаларына қатысты бейтарап әрекеттеседі. Басқа сорбенттерге қарағанда селективтілігі төмен және сулы газ ағындарында қолдануға болатын заттардың бірі. Активтелген көмірді сасық заттардан тазартуда және еріткіштерді қалпына келтіруде қолданады.
Полярлы молекулалар үшін оксидті адсорбенттердің (OA) жоғары селективтілігі бар. Олардың кемшілігі ылғал ортада эффективтілігі төмендейді. Оксидті адсорбенттер класына силикагелдер, синтетикалық цеолиттер, алюминий оксидтері жатады.[9]
Адсорбциялық тазарту үрдісін жүзеге асыруда келесі негізгі әдістерді атап өтуге болады:
oo Адсорбциядан кейін десорбция жүргізіледі және ауланған
компоненттерді қайта пайдалану үшін кері шығарылады. Мұндай жолмен жасанды талшықтар өндірісіндегі әртүрлі еріткіштерді, күкірт-көміртегін аулайды.
oo Адсорбциядан кейін қосылыстарды қайта қалпына келтірмейді,
термиялық немесе каталитикалық өңдеуге жібереді. Бұндай әдістерді химия-фармацевтикалық және бояғыштар өндірісінде, тамақ өнеркәсібінде пайдаланылған газдарды тазартуда қолданады. Адсорбциялық тазалаудың мұндай түрлілігі ластағыш заттардың концентрациясы аз болғанда және көпкомпонентті ластағыштар болғанда экономикалық тиімді.
oo Тазартудан кейін адсорбент қайтарылмайды, хемосорбциялық
ластағышпен бірге жандырады. Бұл тәсіл арзан адсорбенттерді пайдалануда тиімді.[10]
Қоспаларды десорбциялау үшін адсорбентті жылытады, вакуумдейді, инертті газ жібереді, қоспаларды тез адсорбцияланатын затпен мысалы су буымен ауыстырады. Соңғы уақыттарда қоспаларды вакуумдеу арқылы десорбциялауға көп көңіл аударылуда.
Адсорбция үрдістерін жүргізу үшін әртүрлі аппаратуралар жасалған. Ең көп таралғаны ұнтақталған адсорбентінің қозғалмайтын қабаты бар адсорберлер. Адсорбция үрдістерінің сабақтастығы мен адсорбент регенеративтілігі ыстық қабаты бар аппараттардың қолданылуымен қамтамасыз етіледі.[11]
Соңғы жылдары талшықты сорбционды активті материалдар өте көп қолданысқа ие. Ұсақталған адсорбенттерден сыйымдылық сипаттамаларының айырмашылығы аз болғанымен, басқа көрсеткіштер бойынша асып түседі. Мысалға химиялық және термиялық тұрақты, кеуекті құрылымы біркелкі, микрокеуектері айтарлықтай көлемді және массаалмасу коэфициенті жоғары (сорбциялық материалдарға қарағанда 10-100 рет жоғары). Талшықты материалдар пайдаланылатын аппараттарың ауданы кіші болады. Талшықты материалдарды пайдаланғанда активтелген көмірді пайдалануға қарағанда адсорбент массасы 15-100 рет аз, ал аппарат массасы 10 рет. Кедергі 100 Па-дан аспайды.
Қолданыстағы үрдістердің технико-экономикалық көрсеткіштерін десорбцияны оңтайлы ұйымдастыру тәсілі арқылы, мысалы температураны көтеру арқылы жоғарлатуға болады.
Гидравликалық қасиеттері жақсартылған ұяшықты құрылымды активтелген көмірді тазарту эффективті екенін айта кету керек. Мұндай сорбенттер қоспадағы байланыстырғышпен бірге активтелген көмірі бар толықтырғышты жандыру арқылы, құрамында активтелген көмірі бар берілген қоспа немесе көпіршікті синтетикалық шайырға активтелген көмір ұнтағы мен анықталған құрамды жағу арқылы алынады.
Тазартудың адсорбциялық тәсілдерін жетілдіру бағытының бірі адсорбенттердің термиялық және механикалық беріктілігі жоғары жаңа модификацияларын - силикагелдер мен цеолиттерді жасау. Алайда бұл адсорбенттердің гидрофилділігі оларды пайдалануда қиындық туғызады.
Ең көп таралған тәсіл пайдаланылған газдарды еріткіштерден, соның ішінде хлорорганикалық еріткіштерден тазарту. Бұл газдарды тазарту үрдісінің жоғары эффективтілігімен (95-99%), қосымша ластағыштар түзілетін химиялық реакциялардың болмауымен, активтелген көмірдің ұзаққа жарамдылығы (10 жылға дейін) мен еріткіштерді қайта пайдалану арқасында қондырғылардың қалпына келтірілуінің жылдам өтемділігімен (әдетте 2-3 жыл) байланысты. Газдарды күкірт және азот оксидтерінен адсорбциялық тазарту бойынша жұмыстар жүргізілуде.
Адсорбциялық әдістер газдарды тазалау өндірісіндегі ең кең тараған әдістердің бірі. Оларды қолдану өндіріске құнды қосылыстар қатарын қайтаруға көп көмегін тигізеді. Газдардағы қосылыстардың концентрациясы 2-5 мгм3 көбірек болса тазарту пайдалы болып келеді. Адсорбциялық әдістің негізгі кемшілігі десорбция және одан кейінгі сатыларда энергияны көп тұтыну. Бұл адсорбциялық әдістерді көпкомпонентті қосылыстарға пайдалануға қиындық туғызады.[12]
1.2.1 Пайдаланылған газдарды аммиактан тазарту
Аммиак азот қышқылы өндірісіндегі бастапқы шикізат және көптеген химиялық өнеркәсіптерде қолданысқа ие болса да улы, күйдіру, демікпе туғызу қасиеті бар. Өндірістің түріне байланысты газдардағы аммиактың сіңдіруге қажетті концентрациясы 0,05-тен 70-80%-ке дейін өзгере алады.
Пайдаланылған газдарды аммиактан тазартудың ең қарапайым әдісі сумен абсорбциялау. Газ қосылыстарынан аммиакты сумен абсорбциялауда нәтижесінде аммиак суы шығады, тазалаудың ең кең таралған және жақсы зерттелген әдісі болып табылады.[13]
Аммиак суда жақсы ериді, тұрақты гидраттар түзіледі:
2NH3+2H2O--NH3xH2O+NH4OH
Сумен абсорбциялау үрдісінің де кемшіліктері бар: 1) қысымды жоғарылатқанда газдың ерігіштігі артып, көбібрек жоғалады; 2) сіңіргіштің эффективтілігі аз соған сәйкес тазалау дәрежесі де төмен (мысалы, тазаланған газда 0,5-1,0 көлемде аммиак қалып қояды); 3) айтарлықтай шығын және сәйкесінше ерітіндіні сорғылауға көп энергияның жұмсалуы; 4) әртүрлі қосылыстармен ластану нәтижесінде тауарлық емес өнімдер түзіледі, әрі қарай өңдеу мен қолдану қиындық туғызады.
Кейде сумен тазалауды аммоний сульфатын түзе отырып күкірт қышқылының ерітіндісімен толықтырады[14]:
2NH3 + Н2SO4 -- (NH4)2SO4
Бұл үрдіс қайтымсыз және бір сатылы аппараттарда да жүргізе беруге болады. Бұл әдістің кемшіліктері аммоний сульфатының түзілуі, ал ол тыңайтқыш ретінде қолдануға келмейді және ары қарай өңдеуге тура келеді.
Егер тазалауды фосфор қышқылының ерітіндісі арқылы жүргізсек, нәтижесінде алынған (NН4)3РО4 ерітіндісін сұйық тыңайтқыш ретінде қолдануға болады. Аммиакты фосфор қышқылымен адсорбциялау кезінде моноаммонийфосфат (90%) және диаммонийфосфаты (10%) тұздарының қоспасы түзіледі, бұл қоспаны тыңайтқыш ретінде және мал шаруашылығында жемдік қоспа ретінде де пайдалануға болады.
Газдарды тазалауда ең кең қолданысқа ие адсорбент активтелген көмір. Бұл сорбент пайдаланылатын барлық тазалау әдістерінің ортақ кемшілігі активтелген көмірдің ауаны ластағыш заттарға карағанда сорбциялық сыйымдылығының төмен болуы.
Адсорбент дайындауда сазды минералдар, глинозем және шымтезек, ағаш үгінділері, целлюлоза өндірісінің қалдықтары сияқты ұшқыш компоненттері көп көміртекқұрамды заттар бастапқы компоненттер болып табылады.
Газ қоспаларын аммиак пен қышқыл газдардан тазарту үшін СаА және NaX типті молекулалық елеуіштер, активтелген көмір, катионнитер мен көміртекқұрамды адсорбенттер қолданылады.[15]
1.2.2 Пайдаланылған газдарды күкіртсутектен тазарту
Пайдаланылған газдарды күкіртсутектен тазалауда қазіргі әдістер ылғалды және құрғақ әдістер болып бөлінеді. Өндірісте құрғақ сіңіргіш ретінде темір тотығының гидраты мен активтелген көмір, ал ерекше жағдайларда марганец рудалары пайдаланылады. Күкіртсутек сонымен қатар табиғи газда және кокс пен мұнай газдарының құрамында бар. Газдарды күкіртсутектен активтелген көмір арқылы тазалау газдың көмір қабаттары арқылы өтуіне негізделген. Газдың құрамына катализатор ретінде оттегі мен аммиактың кішкене мөлшері қосылады. Активтелген көмірдің бетінде күкіртсутек пен оттегі арасында реакция жүреді. Нәтижесінде қарапайым күкірт түзіледі:
2Н2S + O2 = 2S + 2Н2O + 106 ккaл
Газ тазалығының дәрежесі 90% болады, бұл келесі технологиялық кезеңдерді жүргізу шарттарына сәйкес келеді.[16]
Вакуум-карбонатты әдістер. Бұл әдістерде күкіртсутек газдардан натрий немесе калий карбонатының сулы ерітіндісі арқылы сіңіріледі. Содан кейін вакуум астында қыздыра отырып қайтарады, суытып адсорбцияға қайта жібереді. Бұл әдістер негізінде келесі реакциялар жүзеге асады:
Ме2СО3+Н2S -- МеНСО3+МеНS,
Ме2СО3+Н2О+СО2 -- 2МеНСО3,
MeHS+CO2+H2O -- MeHCO3+H2S.
Nа2СОз, NaНСО3 К2СО3 және КНСО3 ерігіщтіктерінің әртүрлілігіне қарай абсорбция үшін әртүрлі концентрациялы ерітінділерді қолданады. Поташ суда жақсы ериді, сондықтан оның сіңіргіштік қасиеті жоғары концентрленген ерітінділері пайдаланылады. Бұл онын шығынын азайтады, сонымен қатар ерітіндіні соруға кететін энергияны және поташты қайтаруға кететін будың шығынын қысқартады. Калий ерітінділерін пайдаланудың кемшілігі олардың қымбат болуында. Бұдан басқа содалық әдіс те қолданысқа ие. Күкіртсутекті қалпына келтірмей тек ерітіндіні қайтару жүргізілсе, онда ерітіндіні регенераторда қыздырып одан ауамен күкіртсутекті ығыстырып шығарады. Бұл кезде натрий сульфидінің кішкене көлемі тиосульфатқа дейін тотығады. Нәтижесінде абсорбциялағыш сұйықтықтың концентрациясы төмендейді, сондықтан әлсін-әлсін ауыстырып отырады.
Күшән-сілтілік әдістер. Бұл әдістер абсорбентке байланысты күшән-содалы және күшән-аммиакты болып бөлінеді. Абсорбент дайындай үшін As2O3 күшәнді Nа2СО3 немесе NH4OH ерітінділерінде ерітеді.Содалы ерітіндіде еріген кезде келесі реакция жүреді:
2Na2CO3+As2O3+H2O -- 2Na2HAs2O3+2CO2.
Сіңіргіш ерітіндінің түзілуі күкіртсутекпен әрекеттескенде жүреді:
2Na2HAsО3+5H2S -- Na4As2S5+6H2O,
Na4As2S5+O2 -- Na4As2S5O2.
Алынған оксисульфокүшән-натрий тұзының ерітіндісі күкіртсутек үшін сіңіргіш ерітінді. Абсорбция мына реакция бойынша жүреді:
Na4As2S6O+H2S -- Na4As2S6O+H2O.
Аммоний сульфидінің түзілуімен газдарды күкіртсутектен тазарту. Аммиактың сулы ерітіндісі күкіртсутек үшін жақсы сіңіргіш. Аммиак пен күкіртсутектің әрекеттесуі келесі теңдеулер бойынша жүреді:
NН3 + Н2S = NH4HS
2 NН3 + Н2S = (NН4)2S
Алайда бұл әдіс әлі күнге дейін практикалық қолданысқа ие бола қойған жоқ.[17-19]
1.3 Ауаны ластағыштардан тазартуға болатын сорбенттер
Қазіргі уақытта көміртекті сорбенттерді пайдаланудың негізгі бағыттары адсорбциялық тазалау, бөлу, ажырату, газ және сұйық орталарда концентрлеу процестерінің технологияларымен байланысты. Экологиялық мәселелерді шешуде: өнеркәсіп кәсіпорындары мен энергетикадағы ауыз суын, ағындарды, пайдаланылған газдарды тазалауда - көміртек сорбенттерінің рөлі үнемі артуда. Сонымен қатар медицина мен фармацевтикада да көміртек сорбенттерін қолдану артуда. Мысалға, көміртек гемосорбенттері аурулардың қанын тазарту үшін, ал энтеросорбенттер - ағзаларды зиянды заттар мен микробтардан тазарту мақсатында қолданылады.
Көміртекті сорбенттер әртүрлі қалыпта: бөлшектері 0,8 мм-ге дейін болатын ұнтақ тәрізді, ірі өлшемді түйіршіктер тәрізді, әртүрлі шамадағы блоктар тәрізді, қабыршақ, мата талшықтары тәрізді болады. Ұнтақталған шикізаттан алуға болатын ұнтақ тәрізді сорбенттер көбірек қолданысқа ие.[20]
Көміртекті молекулалы-елеуішті собенттер - энергетикалық және өндірістік өнеркәсіпорындарында ауа тазалағыш құрылғыларда болатын молекулаларының өлшемі үлкен газдарды (көмірқышқыл газы, метан және т. б.) ұстап қалатын және молекулаларының өлшемі кішкентай газдарды өткізетін (азот, оттегі, сутаегі) нанокеуекті фильтрлер. Көміртекті сорбенттер қолданылуы: өндірістік энергетикалық және көмір, кокс, мұнайхимия, метталлургия кәсіпорындарын, медициналық мекемелерді, таза бөлмелерді және жабық үй-жайларды көмірқышқыл газынан тазарту.[21]
Кесте 1 - Сорбенттердің түрлері және қолданылуы
Тип
Изображение
Применение
SP-MEDIA
Бұл сорбент күкіртсутектен, күкірт диоксидінен, азот оксидінен, формальдегидтен жақсы тазартады. Сорбент ластағыш заттардың терең сіңіру үшін қолданылады. Сорбент сіңіргіштік қасиеті ауқымды болу үшін әдейі натрий перманганатының көп мөлшерімен жасалған.
SP-BLEND-MEDIA
SP-MEDIA және PURAKOL сорбенттерінің қоспасының қатынасы 50:50. Сорбент ластағыш заттарды ауқымды, терең сіңіргіштік қасиет көрсетеді.
SELECT-MEDIA
Сорбент ішкі жану қозғалтқыштары әсерінен шығатын иісті ластағыш заттар мен күкірт тотықтарынан тазартуға негізделген. Бұл сорбент сонымен қатар адамдар мен кеңсе жиһаздарының иісін де жояды. Тағы да этиленнен тазартуда және жеміс-жидектер, көкөністер мен гүлдерді сақтайтын қоймалардағы ауаны тазартуда қолданылады.
CP-BLEND-MEDIA
CHEMISORBANT және PURAKOL сорбенттерінің қоспасының қатынасы 50:50. Мұнда калий перманганатының қосылуы адсорбция, абсорбция және хемосорбцияны тиімді жүргізуге көмектеседі. Көмірсутек адсорбциясын көбейту үшін активтелген көмір пайдаланылады.
SСP-BLEND-MEDIA
SELECT-MEDIA және PURAKOL сорбенттерінің қоспасының қатынасы да 50:50. Сорбент ішкі жану қозғалтқыштары әсерінен шығатын иісті ластағыш заттар мен күкірт тотықтарынан тазартуға негізделген. Бұл сорбент сонымен қатар адамдар мен кеңсе жиһаздарының иісін де жояды. Көмірсутек адсорбциясын көбейту үшін активтелген көмір пайдаланылады.
TRIPLE-BLEND-MEDIA
PURACARB, SELECT-MEDIA және PURAKOL сорбенттерінің қоспасының қатынасы 50:25:25. Сорбент ауадағы газдарды, сонымен бірге дизельді отынмен және бензинмен жүретін автокөліктерден бөлінетін (выхлопные) газдар мен алуан түрлі иістерді жояды. Бұл сорбенттердің әрбір типі қозғалтқыштардан шығатын газдардағы әр нақты ластағыштарды жоюға негізделген. SELECT-MEDIA - азот оксидін жоюға, PURACARB - бөлінетін (выхлопные) газдарда болатын газтәрізді ластағыштардың жалпы көлемінің 95%-ын құрайтын азот және күкірттің қостотығын жоюға, PURAKOL мен SELECT-MEDIA екеуі бірге қалған ластағыштарды жоюға жасалған.
PURACARB-MEDIA
Сорбент күкірт диоксидін, күкіртсутекті және хлорды бейтараптандырады. Бұл сорбент сфералық кеуекті түйіршіктер күйіндегі коррозиялық ортаға арналып жасалған. Сорбент көміртектен, алюминийден және басқа да түйіршіктерінің көлемі бірдей орналасқан байланыстырғыш заттардан тұрады.
PURACARB-AM-MEDIA
Сорбент аммиакты, амино және соған қатысты қосылыстарды жояды. Сорбенттің тығыздығы мен аммиакқа қатысты сіңіргіш қасиеті жоғары. Сорбенттің ластағыштарды жоюда бастапқы эффективтілігі 99,5%. Бұл аммиактан тазалауда UL-дің 1-класына сәйкес келетін алғашқы және жалғыз сорбент.
PURAKOL-MEDIA
Сорбент ластағыштарды ауқымды жоюда басқа сорбенттермен бірге пайдаланылады. Бұл жоғары классты активтелген көмір. Сорбент газдардағы ластағыштарды адсорбция арқылы жояды, адсорбция үрдісі кезінде түйіршіктердің беткі қабатына сіңіріледі.
PURAKOL-HG-MEDIA
Сорбент - түйіршіктелген активтелген көмір. Сынап буын жою мақсатында адсорбциялық қасиетін арттыру үшін жасалған.
CHEMISORBANT-MEDIA
Бұл сорбент күкіртсутектен, күкірт диоксидінен, азот оксидінен, формальдегидтен жақсы тазартады. Сорбент активтелген алюминий мен калий перманганаты сіңірілген басқа да байланыстырғыш заттардың комбинациясынан тұрады. Бұл адсорбция, абсорбция, хемосорбция үрдістерін тиімді жүргізуді қамтамасыз етеді.
CHLOROSORB-ULTRA-MEDIA
Өз салмағының 15%-ы сіңіретінгаз күйіндегі хлорды (Cl2) жояды. Мысалы, 45,4 кг сорбент 6,8 кг-нан кем емес хлорды жояды.
CSO-MEDIA
Сорбент күкірт газы мен хлорды өте жақсы сіңіреді. Лабораториялық сынақтар бұл сорбенттің хлорды және күкіртгазын өте жақсы жоятынын және улы шығарындыларды болдырмауға қолданатынын растайды.
ODOROXIDANT-SP-MEDIA
Бұл сорбент күкіртсутектен, күкірт диоксидінен, азот оксидінен, формальдегидтен жақсы тазартады. Сорбент ластағыш заттарды өте жақсы сіңіреді. Сорбент құрамында калий перманганатының мөлшері көп, бұл ластағыштарды көбірек сіңіруге көмектеседі. Сорбент күкіртсутек, күкірт диоксидін қоса отырып зиянды газдарды және көптеген органикалық қосылыстарды өте жақсы сіңіреді.
1.3.1 Сорбенттердің түрлері
Сорбент (латын тілінен аударғанда sorbens - сіңіргіш) - қоршаған ортадан газдарды, буларды және еріген заттарды сіңіретін қасиеті бар сұйықтық немесе қатты зат. Сіңіретін зат - сорбент, ал сіңірілетін зат - сорбат (немесе сорбтив) деп аталады. Балқыманың немесе қатты заттың газды ортадан зиянды затты толықтай сіңіруі окклюза деп те аталады. Сорбцияның түріне байланысты сорбенттердің келесі үрлері ажыратылады:
Абсорбент - сіңірілетін затпен қатты немесе сұйық ерітінді түзетін дене. Ең көп таралғандары мұнай, мұнай өнімдері мен химиялық заттардың: кокос жаңғағының қабықшасы (Shelltic C), шымтезек мүгі, перлит, термокеңейгіш тотыққан графит, полипропилен (Polabic O) және т. б. негізіндегі абсорбенттер.
Адсорбент - заттарды сіңіретін беті қатты ұлғайтылған дене. Кең тарағандары: активтелген көмір (Carbonut WT), алюминийдің активтелген оксиді (Alumac A), силикагель, кремний диоксиді (кремнезем) және т. б. Активтелген көмір табиғаты бойынша графитті денелерге жатады. Оларды алу үшін құрамында көмірі бар өсімдіктекті материалдарды, қазба көмірлерді, таскөмір кокстарын шикізат ретінде пайдаланады. Активтелген көмірді алудың жалпы екі жолы бар: активтендірудің булыгазды әдісі (көмірсутек қосылыстарын көмір шикізатынан жартылай жағу арқылы және көміртектің өзін ауадағы оттегі, бу мен көмірқышқыл газы арқылы тотықтыру) мен көмірлерді органикалық қосылыстармен белсенділендіру (көмір шикізат материалының кейбір бейорганикалық қосылыстар қатысында термиялық ыдырауы). Алыну шарттары мен әдістеріне байланысты активтелген көмір бетінің табиғаты әртүрлі болуы мүмкін, алайда сақтаған кезде ауа мен судағы оттегінің мөлшеріне байланысты өзгере алады.
Қолданылуы бойынша өнеркәсіптерде өндірілетін активті көмірлер екіге бөлінеді[22-23]:
1. Ағартқыш көмірлер ерітінділердегі коллоидтық дәрежесі
дисперсті болатын ірі молекулалы бояғыш қоспаларды адсорбциялайды. Көмірлердің маркасы - А, Б, АГС-4, ОС, МД. Кеуекті құрылымынан басқа көмірлердің бұл тобында ерігіш минералды қосылыстардың болуы мен су сығындысының рН дәрежесінің маңызы зор.
2. Рекуперациялы көмірлер ұшқыш органикалық заттардың
буларының газ фазасын адсорбциялайды. Жоғары механикалық беріктілігімен, газ ағынына кедергінің аз болуымен, ұстағыш қасиетінің аздығымен ерекшеленеді. Рекуперациялы көмірлердің AP-3, APТ, APТ-2, CКТ-3 маркалары шығарылады.
Химиялық сіңіргіштер (сорбенттер) - сіңірілетін заттармен (сорбат) химиялық реакцияға түсетін денелер.
Ионалмастырғыш сорбенттер (ионит) - бұл ерітінділерден бір типті иондарды сіңіре отырып, басқа типті иондарды бөлетін денелер. Иониттер - қатты және ерімейтін заттар, әдетте қышқылдық және сілтілік топтары бар синтетикалық органикалық шайырлар. Иониттер катиондарды (оң зарядталған иондар) сіңіретін катиониттер және аниондарды (теріс зарядталған иондар) сіңіретін аниониттер болып бөлінеді. Иониттер суларды тұщыландыруда, аналитикалық химияда заттарды ажыратуға (хромотографияда), сонымен қатар химиялық технологияда кең қолданылады. Матрицаларының табиғатына байланысты иониттер органикалық (синтетикалық ионалмастырғыш шайырлар) және бейорганикалық (алюмосиликаттар, гидроксидтер мен поливалентті металдардың тұздары) болып бөлінеді. Ионалмастырғыш шайырлар жоғары молекулалы органикалық қосылыстар және ауаны адсорбциялық тазалауды көп қолданылады. Оң иондармен әрекеттесетін шайырлар катионалмастырғыштар (катионит), ал теріс зарядталған иондармен әрекеттесетін шайырлар анионалмастырғыштар (анионит) деп аталады. Химиялық табиғаты бойынга иониттер ионалмастырғыш каталитикалық қасиеттері бар жоғары молекулалы қосылыстар (фенолформальдегид шайырлы полимерлер немесе стирол мен дивинилбензолдың полимерлері). Полимер құрылымына -PO(OН)2, -SO3Н, -COOН, -SН немесе As(OН)2 топтарын енгізе отырып катионалмастырғыш шайырлар алуға болады. Ал -NН2, =NН тооптары полимерлерге аниониттердің қасиеттерін береді.[24-25]
Көп таралған бейорганикалық иониттерге цеолиттер (молекулалық елегіш) жатады. Табиғи цеолиттер қазіргі заманғы техникада табиғи газдарды кептіруде және күкіртсутектен, көміртегінің қостотығынан және де басқа газдардан тазарту үшін қолданылады. Сонымен қатар газдарды кептіруде шекті нүкте 70 °C температурадан аспайды. Әсіресе судың мөлшері аз газдарды кептіруде цеолиттерді қолдану тиімді.[26] Кейбір табиғи цеолиттер (эрионит, шабазит) н-парафиндерді адсорбциялауда талғағыштық көрсетеді. Мысалы, декатионирленген морденит көмірсутектердің ірі молекулаларын сіңіре алады. Табиғи цеолиттер синтетикалық цеолиттерге қарағанда төмен қысымда да сорбциялық сыйысдылығы жоғары микрокеуекті адсорбенттер. Шекті сорбциялық көлемінің мәні 0,2 - 0,5 cм3г.[27]
Сұйық сорбенттер табиғи және мұнай газдарын кептіруда пайдаланылады. Сұйық сорбенттердің суда ерігіштігі жоғары, құны төмен, жақсы коррозияға төзімділік, газ компоненттеріне қатысты тұрақты, тұтқырлығы аз және қалпына келу қасиеті болу керек. Бұл талаптардың көбіне келесі сұйық сорбенттер сәйкес келеді: диэтиленгликоль (ДЭГ) мен триэтиленгликоль (ТЭГ), және моноэтиленгликоль (МЭГ) де аздап сәйкес келеді.
Қатты сорбенттер ұнтақталған (немесе түйіршіктелген) және талшықты болып бөлінеді. Талшықты сорбенттердің меншікті беткі ауданы үлкен және функциялық топтары қолжетімді болғандықтан сорбциялық қасиеті өте жақсы. Сонымен қатар талшықты сорбенттерді қалпына келтіру оңай, қайа пайдалануға болады, өндіріс орныдарында қолдануға өте тиімді.[28]
1.3.2 Активтелген көмір және классификациясы
Активтелген көмір гидрофобты қасиет көрсетеді. Бұл қасиеті ылғалдылығы әртүрлі пайдаланылған газдарды рекуперациялық және санитарлық тазалауда кең қолданылауына себеп болады.
Газдар мен буларды адсорбциялау үшін микрокеуекті түйіршіктелген активтелген көмірлерді қолданады. Осы мақсатта өндіріс орындары қазіргі таңда газды және рекуперацияланған активтелген көмірлердің келесі маркаларын шығаруда: АГ-2, СКТ, АР, СКТ-3, АРТ. АГ-2 (А және Б маркалы) және АР (АР-А, АР-Б, АР-В маркалы) көмірлері булыгазды активация арқылы шайыр мен таскөмір шаңынан алады. СКТ көмірін шымтезектен синтездейді, ал СКТ-3 және АРТ (АРТ-1 мен АРТ-2 маркалы) көмірлерін химиялық активация әдісі арқылы шымтезек пен таскөмір шаңына алады. АГ-2 көмірлері газдарды адсорбциялауға, СКТ - органикалық заттардың буларын ұстап қалуға, ал АР, СКТ-3 және АРТ - газдарды ұшқыш еріткіштердің буларынан тазалау үшін негізделген. Газдарды тазартуға арналған активтелген көмірлердің жалпы кеуектерінің көлемі 0,52 - 1,00 см3 г болса да микрокеуектерінің көлемі 0,24 -- 0,48 см3 г шамасында, түйіршіктерінің гравиметриялық тығыздығы 0,3 - 0,6 гсм3 құрайды. Құрғақ көмірдің жылусыйымдылығы - 0,84 кДж(кг*К), ал жылуөткізгіштігі 30°С температурада - 0,17 -- 0,28 Вт(м*К).
Активтелген көмірлерді көбінесе диаметрі 1-6 мм, ұзындығы өзінің көлденең өлшемінен үлкен болатын цилиндрлік түйіршіктер ретінде шығарады. Қолданыстағы стандарттар мен технологиялық шарттарға сәйкес көмір түйіршіктердің диаметрінің өлшемі белгілі бір шек аралығында өзгере алады. Осыған байланысты жекешеленген жағдайларда сәйкес үрдістерді қарқындату үшін түйіршіктелген көмірлерді пайдаланбас бұрын тазалап бөліп, қажетті жіңішке фракцияларға жіктейді. Активтелген көмірлердің елеулі кемшіліктері механикалық беріктігі мен жанғыштығы жоғары емес.
Соңғы кездері газдарды тазартуда полимерленген материалдардан жасалған активтелген көмірлер, дәстүрлі емес көміртектер, молекулалы-елеуішті активтелген көмірлер мен активтелген көміртекті талшықтарды қолдануда ерекше көңіл аударылып отыр.
Полимерленген материалдардан алынған активтелген көмірлер диаметрі (1 -- 1,5)*10-9 м болатын микрокеуектілігің дамыған жүйесімен, беріктілік қасиеттерін жақсартатын жүйелі құрылымымен, тазартылуға тиісті газдардағы сіңірілетін компоненттері аз болса да жоғары адсорбциялық активтілігімен ерекшеленеді.[29]
Молекулалы-елеуішті активтелген көмірлер микрокеуекті құрылымының біртектілігімен ерекшеленеді және молекула өлшемдерінің реттілігі секілді одан да кіші [(0,4 -- 0,7) * 10-9 м] микрокеуектілігі бар. Бұларды ылғалды газдарды тазалауда қолданған тиімді.
Активтелген көміртекті талшықтар синтетикалық талшықтардан жасалған микрокеуекті адсорбенттер. Олардың физикалық формасының әртүрлілігі (киіз, тоқылмаған бұйымдар, жіп қалдықтары және басқа материалдар түрінде) газдарды тазалау үдерісіндегі кез-аппараттарда пайдаланыла береді. Жоғары термохимиялық төзімділіг мен жақсы сіңіргіш және фильтрлегіш қасиеттері бар талшықтарының диаметрі (0,6 -- 1,0)*10-5 м болатын талшықты көміртекті адсорбенттер адсорбция-десорбция үрдістерін жоғары жылдамдықпен жүргізуде өте тиімді.[30]
Түйіршіктерінің формасы бойынша активтелген көмірлер:
oo цилиндр түрінде түйіршіктелген (диаметрі 2,5 мм болатын
ірітүйіршікті және диаметрі 1,0 мм ұсақтүйіршікті);
oo формасы дұрыс емес дәндер түрінде ұсақталған;
oo шар тәріздес сфералық;
oo бөлшектерінің өлшемі 100 мкм болатын шаң түрінде ұнтақталған.
Түйіршіктелген, ұсақталған және сфералық активтелген көмірлерді жалпы дән тәріздес (зерненые) деп атайды.
Активтелген көмірлер алынатын көміртекқұрамды шикізатқа байланысты:
oo кенді көмірлердің түр-түрінен (антрациттен бастап қоңыр көмірге дейін) алынған таскөмірлі активтелген көмірлер;
oo шымтезектің түрлерінен және оларды өңдеу өнімдерінен (мысалы, термогидролизді лигнин) алынған шымтезекті активтелген көмірлер;
oo ағаш сүректерінің қатты түрлерінен (қайың, шамшат, емен және т. б.) алынған сүректі активтелген көмірлер;
oo жемістердің сүйектері мен қабықтарынан алынған сүйекті активтелген көмірлер (кокос, персик, абрикос, шие және т. б.);
oo әртүрлі термореактивті полимерлер (поливинилиденхлорид, фенолформаьдегид шайыры) мен сополимерлерден (стирол мен дивинилбензол, фурфурол мен эпиксид шайыры және т. б.) алынған полимерлі активтелген көмірлер;
oo қалдықтардан (лигнин, целлолигнин, кеспеағаш материалдары, жоңқа тәрізді көміртекті қалдықтар) алынған көмірлер.
Формалану әдісіне байланысты активтелген көмірлер келесі түрлерге
бөлінеді:
oo экструзионды (филерадан өткен);
oo брикеттелген (престеу механизмі арқылы жасалға);
oo сұйық (майда жасалған);
oo басқа (формалау әдісіне байланысты, мысалы, таблетка тәрізді).
Алыну әдісіне, әсіресе активтеу мен карбонизациялаудың негізгі
әдістеріне байланысты активтелген көмірлер:
oo булыгазды активация (ыстық су буымен немесе көміртек диоксиді мен ыстық су буының булыгазды қосындысымен активтелген);
oo химиялық активация (көміртекті материалды арнай химиялық реагенттермен - H3PO4, ZnCl2, K2S, K2CO3, MgCl2, NH4Cl және бсқа қосылыстармен сіңдіру арқылы активтеу);
oo аралас активация (жалпы кеуектерінің көлемін ұлғайту үшін қосымша булыгазды активация жасалған және химимялық реагенттер пайдалана отырып активтелген);
oo жай карбонизация (пиролиз сатысын қыздыру жылдамдығы 5 oCмин-та жүргізеді);
oo интенсивті карбонизация (пиролиз сатысын 20 oCмин-қа дейін қыздыру жылдамдығында жүргізеді).
Гравиметриялық тығыздықтың көрсеткіші бойынша активтелген көмірлер
төментығыздықты ( 300 гдм3), орташа (300-500 гдм3) және жоғарытығыздықты ( 500 гдм3) болып бөлінеді.
Активтелген көмірлер кеуекті құрылымының табиғаты бойынша:
oo микрокеуекті (микрокеуектері көп дамыған);
oo мезокеуекті (мезокеуектері көп дамыған);
oo макрокеуекті (макрокеуектері көп дамыған);
oo аралас типті көмірлер (барлық типті кеуектері бірдей дамыған);
oo молекулалы елеуіштер (микрокеуектерінің көлемдері тар, яғни 0,1-0,3 нм);
oo субмикрокеуекті (микропорларының көлемдері 0,1 нм).
Қолданылуы бойынша активтелген көмірлер:
oo газды - тазаланатынт ортада концентрациясы аз газдар мен булардың адсорбциясы үшін;
oo рекуперациялық - тазаланатын ауада концентрациясы көп болатын ( 5 гдм[3]) булардың адсорбциясы үшін;
oo ағартқыш - сұйық қоспалардан (су, ерітінділер, майлар, жартылай өнімдер және т. б.) тазарту үшін.[31]
1.4 Көміртекті кеуекті материалдарды алу әдістері
Көміртекті кеуекті материалдың құрылымы графиттің құрылымына ұқсас,
алайда онда реттелген және реттелмеген көміртекті сақиналар - гексагондар бар. Көміртекті кеуекті материалдардың графиттен айырмашылығы кеуектілігі, яғни әртүрлі өлшем мен формада тарылып кеңейетін шытырман кеуектерден тұрады. Микрокеуектер (өлшемі 2 нм), мезокеуектер (өлшемдері 2 мен 50 нм аралығында) және өлшемдері 50 нм-ден жоғары макрокеуектер болып ажыратылады. Микрокеуектердің өзі өлшемдері 0,7 - 2 нм супермикрокеуектер және өлшемдері 0,6 - 0,7 нм болатын ультрамикрокеуектер болып бөлінеді. ККМ-дың кеуектерінің болуы беттік ауданының үлкен болуы мен газдар мен сұйықтықтардан сіңіру (адсорбциялау) қабілетін тудырады. "Адсорбция" ұғымы фазалар аралығындағы заттардың концентрациясын арттыру деп түсініледі.
ККМ-ды қатты органикалық шикізаттардан алу. Көміртекті кеуекті материалдар қазба көмірлер, шымтезек, ағаш, целлюлоза, карбидтердің пиролизі кезінде топохимиялық реакциялар нәтижесінде түзіледі. Қазіргі уақытта ағаштан шамамен 36%, тас көмірден - 28, қоғыр көмірден - 14, шымтезектен - 10, какос жаңғағының қабығынан - шамамен10% көміртекті сорбенттер алынады. Қалыптасқан түсініктер бойынша қатты органикалық шикізаттардың термиялық үрдістері кезінде 650 - 1000 °С температура аралығында гетероатомдар жоғалады, көміртектің sp3 гибридтелген күйі sp2-ге ауысады, сұйық және газтәрізді компоненттерге айналады. Қатты материалдан көміртек атомының реттілігі екіөлшемді болатын полиядролық жазық молекулалы графендер түзіледі. Температураның артуымен параллел орналасқан графен кластері түзіледі, өлшемі мен құрылымының реттілігі өңдеу температурасымен артады: алдымен графен кластерлерінің созылған реттелген қабаттар түзіледі, кейін ретті графит құрылымы қалыптасады. Қазіргі уақытта ККМ қатты органикалық шикізаттан алудың жалпы екі группаға бөлінетін түрлі технологиялары жобаланған. Біреуінде пиролиздің аллотропиялық принципі қолданылады:
Схема 1. Аллотропиялық пиролиз
Пиролиз процесін жүргізуге қажетті жылуды бір аппараттан алып, шикізатты термиялық өңдеуге жіберетін басқа аппаратта қолданады. Кейбір үгітілген шикізат пиролизінің ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz