Способы очистки газовых выбросов в атмосферу

абсорбционный – установка поглотителей вредных примесей, в качестве которых можно использовать активированный уголь (как в противогазе), известняк, а также поглощающие жидкости – щелочные растворы аммиака и извести;недостатком этого способа является необходимость установки громоздкого оборудования и периодической очистки поглощающей жидкости;

окислительный способ заключается в выжигании вредных горючих примесейдо углекислого газа и воды; правда,здесь возникает проблема выбросов излишних объемов углекислого газа;

3) каталитический – пропускание выбрасываемой газовой смеси через твердые катализаторы, в качестве которых чаще всего используют металлические сетки (например, из платины или ванадия) или оксиды металлов (цинка, алюминия, марганца и т.д.); напомним, что катализаторы – это вещества,

ускоряющие химические реакции, но сами в них не расходующиеся.

Иногда бывает целесообразно использовать сочетание перечисленных выше методов (например, применяют абсорбционно-окислительный метод или каталитическое окисление).

Пока речь шла об очистке промышленных газовых выбросов. Основной вклад в такое загрязнение воздуха вносят предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, строительной индустрии, целлюлозно-бумажной промышленности и энергетики, а также бытовые котельные.

Однако в крупных городах главным источником загрязнения воздуха является все-таки не промышленность, а автотранспорт. Сейчас на Земле постоянно функционирует около миллиарда автомобилей. Отработанные автомобильные выбросы содержат соединения свинца, кадмия, цинка, марганца, меди, хрома, кобальта, олова. Даже у совершенно здоровых людей загрязненный воздух вызывает усталость, плохой сон, кашель, головную боль. По данным медиков, в домах, стоящих рядом с крупными автомагистралями (до 10 м), жители заболевают раком в 3-4 раза чаще, чем в домах, расположенных хотя бы в 50 м от дороги. Автотранспорт также отравляет водоемы, почву и растения.

Как получить экологически чистый автомобиль? Еще более 20 лет назад возникла идея ликвидировать вредные выхлопы еще до выброса их в атмосферу, для чего на пути отработавших газов стали устанавливать каталитические нейтрализаторы, окисляющие несгоревшие углеводороды и угарный газ до углекислого газа и восстанавливающие оксиды азота до азота и кислорода. В качестве катализаторов используют благородные металлы: платину, палладий и родий. Катализатор наносят на инертную подложку из гофрированной фольги или керамики. Кроме катализаторов, выхлопные газы проходят через фильтры из пенокерамики и пенометалла.

Каталитические нейтрализаторы выпускают двух видов: окислительные и бифункциональные. Первые уменьшают выбросы оксидов углерода и углеводородов на 80-90 %, в них осуществляется дожигание продуктов неполного сгорания с помощью нагнетателей, пульсаров или эжекторов. Вторые снижают количество выбрасываемых оксидов углерода, углеводородов и оксидов азота на 70-80 %, в них происходит, с одной стороны, восстановление оксидов азота до азота и кислорода, с другой – окисление оксидов углерода и углеводородов до углекислого газа и воды. Чтобы эти процессы протекали эффективно и синхронно, состав горючей смеси необходимо поддерживать в очень узких пределах, для чего используют специальный датчик – зонд.

В выхлопных газах дизельных двигателей концентрация оксидов углерода и углеводородов значительно ниже, чем у двигателей с искровым зажиганием, но в больших количествах образуется сажа и оксиды азота. Поэтому на дизельных двигателях устанавливают не только окислительные нейтрализаторы, но и сажевые фильтры.

Разумеется, установка катализаторов и фильтров значительно повышает стоимость автомобиля, поэтому цена иномарок в несколько раз превышает стоимость отечественных машин. Но жесткие экологические требования, введенные в европейских странах, вынуждают производителей идти на эти затраты, поскольку результатом является чистый атмосферный воздух в этих странах.

Однако любой катализатор не вечен: через определенное время (как правило, 7 лет) его эффективность снижается, и тогда хозяин автомобиля вынужден платить налог за загрязнение воздуха. Именно в этот момент европейский или японский владелец машины и стремится продать ее. Куда? Ну, конечно, в Россию, где всегда есть автомобильный дефицит и автовладельцы не платят налог за загрязнение! Наши отечественные машины пока не оснащают катализаторами и фильтрами, а многочисленные иномарки на наших дорогах, как правило, подержанные, выпущены 7 и более лет назад. Результатом этого является катастрофически грязный воздух в наших городах и связанные с этим болезни, о которых уже было сказано.

Каковы же перспективы? Одна из ближайших и реальных – переход от бензинового топлива и газовому. Газ считается экологически более чистым видом топлива по сравнению с нефтяными фракциями, поскольку он лучше выгорает и не дает токсичных выбросов, а только углекислый газ и воду.

Другой выход – оснащение автомобилей дизельными двигателями, применение которых дает экономию горючего на 20-30 %; кроме того, в их выбросах практически отсутствует угарный газ и нет соединений свинца. Однако дизельные двигатели нуждаются еще и в сажевых фильтрах.

В качестве возможного заменителя природного газа, бензина и дизельного топлива часто называют водород, получаемый из воды и при сжигании дающий опять же воду. Опытные образцы автомобилей на водороде дали хорошие результаты, однако, об их повсеместном использовании говорить пока что рано: водород очень взрывоопасен, еще не решены технические вопросы по методике заправки водородного двигателя, о хранении его запасов внутри автомобиля.

Наконец, одной из реальных перспектив для использования в городах является электромобиль. Пока все варианты этого средства передвижения сильно проигрывают автомобилю: они дают существенно более низкие скорости, довольно тяжелы из-за массивных аккумуляторов, требуют частой подзарядки. Но эти проблемы являются чисто техническими и вполне решаемыми в будущем.

Весьма перспективными для городов, особенно на окраинах, являются и другие транспортные средства на электрической тяге, в частности, скоростные трамваи, пересекающиеся с городскими магистралями на разных уровнях. 1 км пути такого трамвая обходится примерно в 10 раз дешевле 1 км линии метрополитена.

В крупных городах для снижения вредного воздействия загрязненного воздуха на здоровье людей применяют специальные градостроительные мероприятия: зональную застройку жилых массивов, когда вблизи дорог располагают низкоэтажные здания торговых комплексов, затем многоэтажные жилые корпуса, а под их защитой детские и лечебные учреждения. В последние годы в России начали строить транспортные развязки без пересечений (увы, пока третье автомобильное кольцо в Москве не решило транспортную проблему столицы).

Таким образом, человечество уже накопило богатый опыт борьбы с загрязнениями ОС в виде экозащитных методик. Главными задачами сейчас являются технологические – внедрение описанных методик в повседневную жизнь.

 

Контрольные вопросы:

 

1. В чем состоит идея безотходных технологий?

2. Какие существуют группы методов очистки сточных вод?

3. Что такое оборотное водоснабжение?

4. Каковы основные стадии очистки питьевой воды?

5. Почему во многих странах отказываются от хлорирования воды?

6. Как уменьшить вредные выбросы автомобилей?

7. Какие методы используют для очистки газовых выбросов?

8. Что такое биологическая очистка воды?

9. Какие методы относятся к механическим средствам водоочистки?

10. Что такое химическая очистка воды?

11. Какие методы очистки воды относят к физико-химическим?

12. Что такое каталитический способ газоочистки?

13. Какие методы газоочистки относят к адсорбционным, а какие к окислительным?