Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
Сероводород в небольших концентрациях (до 0,05 млн-1) можно определить с флюоресцин-ацетатом ртути в 0,01 н. растворе едкого натра с последующим измерением флюоресценции на фото-флюометре.
В настоящее время разрабатываются новые методы анализа и контроля, которые вскоре найдут широкое применение. К ним относятся метод топливной ячейки для определения оксида углерода (И) и азота (II), оксида серы (IV); газовая хроматография (в автоматизированной форме) для определения содержания CO, CH4 и других углеводородов, сероводорода и некоторых органических сульфидов; атомно-адсорбционная спектроскопия для непрерывного определения свинца; селективные электроды для определения фторидов, а также хемолюминисцентный метод определения оксидов азота в присутствии озона. Кроме того, разрабатываются приборы для определения концентрации твердых веществ — так называемые лидары (light detection and ranging — световое обнаружение и определение).
В качестве индикаторов низкого уровня загрязнения могут быть использованы растения. Так, оксид серы (IV), фториды, оксиды азота, пероксиацетилнитраты и другие фотохимические примеси (например, H2S, HCl, СІ2 и т. д.) влияют на многие растения, поэтому наиболее чувствительные из них могут быть высажены в качестве индикаторов. Систематизация оценки вреда, наносимого растениям, сделана в атласе, изданном Джекобсоном и Хиллом [395]. В течение долгого времени лишайники тоже рассматривались как индикаторы загрязнения. Например, Пьятт [666]1 подчеркивает, что с изменением уровня загрязнения изменяется расположение лишайника Lichen thalli на деревьях; :в загрязненных ірайонаж, «ак правило, этот вид лишайника растет исключительно у основания ствола Дерева. Однако с изменением уровня загрязнения (например, с удалением от заводов) лишайники располагаются івьшіе по стволу.
101
J
ГЛАВА III
МЕТОДЫ УДАЛЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО КОМПОНЕНТА: АБСОРБЦИЯ, АДСОРБЦИЯ И СЖИГАНИЕ
Часто необходимо обрабатывать газовый поток для удаления из него одного или нескольких газовых компонентов, которые мо-( гут быть вредными, неприятными или представлять интерес для промышленности. Так, из газов синтеза аммиака необходимо уда-’ лить оксид углерода (II) перед подачей их в колонну синтеза, поскольку CO отравляет катализатор синтеза. J
В районах с высокой плотностью населения и в жилых зонах из отходящих газов необходимо удалять неприятно пахнущие компоненты, в основном органические соединения азота и серы.
Весьма желательно удалять из отходящих газов оксид серы (IV), поскольку он, с одной стороны, загрязняет атмосферу, а с другой является сырьем для получения ценных продуктов — серной кислоты и серы.
Известны три метода удаления газовых компонентов: абсорбция газов жидкостью, адсорбция на поверхности твердого вещества или химическое превращение в другой, безвредный газ. По-: следний метод обычно включает сжигание органического вещества непосредственно либо каталитически. Механизм этих методов основан на диффузии газа либо к поверхности поглощающей жидко-! сти, либо твердого адсорбента или катализатора, либо в реакцион-5 ную зону с лучшей химической реакцией. В этом отношении удаление газовых компонентов представляет собой не столь сложную задачу по. сравнению с удалением твердых частиц и ,капель, где наряду с диффузией играют роль другие !механизмы: инерционный захват, осаждение, электростатические и термические силы. I
Детальное исследование процессов абсорбции, адсорбции и сжин гания выходит за пределы этой книги, которая посвящена приме*! нению этих методов в процессах газоочистки, и поэтому здесь бу-4 дет только коротко упомянуто об основах этих процессов. Полная разработка этих вопросов дана в специальных книгах по абсорб-^ ции [582, 608, 768], адсорбции [138, 550, 887] и сжиганию [862],; Ниже в книге несколько подробнее будут рассмотрены лишь НЄКО-! торые аспекты, представляющие особенный интерес для контроля загрязнения воздуха. К ним относятся удаление SO2 из дымовых, газов, удаление сероводорода, фторидов и оксидов, азота из отхо-
102
дящих промышленных газов и сжигание, непосредственное или каталитическое, органических газов и паров.
Абсорбция и адсорбция газов зависят от переноса молекул газа из общей массы к поверхности жидкости или твердого тела. В случае жидкости молекулы газа в дальнейшем диффундируют во всем объеме жидкости, тогда как на поверхности твердого тела они удерживаются физическими (Ван-дер-Ваальса) или химическими (хемосорбция) силами. Когда поверхность жидкости или твердого тела вступает в контакт с покоящимся газом, диффузия молекул газа протекает по законам молекулярной диффузии, и скорость ее зависит от температуры и давления газа и типа газовых молекул. Скорость переноса молекул Na в мольных единицах на единицу площади за единицу времени описывается законом Фика:
dc А
^ = <11М>
где dCAfdx — градиент концентрации в направлении диффузии; Ca — концентрация; X — расстояние; D — коэффициент диффузии, имеющий размерность (длина) 2X (время)-1.
1. РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ