Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
DevioLab
CRYPTO TRADING AUTOMATION
LIVE
AUTOMATED CRYPTO TRADING • BINANCE
Автоматизуйте свій
криптопортфель
Торгові боти DevioLab аналізують крипторинок,
автоматично відкривають і закривають позиції
та керують вашим портфелем на Binance 24/7.
CRYPTO
80 Bots
BINANCE
Spot Trading
TRADING
24 / 7
deviolab.com
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2015
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Інші
Група:
ЕКО-12
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти та науки України
Національний університет
„Львівська політехніка”
Кафедра ЕОНС
Лабораторна робота
«Обгрунтувати і запропонувати технологічну схему для очищення забруднених газів біологічним методом.»
ЗМІСТ
1. Загальні аспекти методів біохімічного очищення газів.
2. .Технології та апарати біохімічного очищення газів.
3.Фізико – хімічні властивості аміаку
4.Запропонована технологічна схема очищення викидів аміаку біологічним методом
5.Опис схеми
6.Заходи по зниженню ступеню шкідливого впливу на навколишнє середовище.
7.Висновок
8.Література
1.Загальні аспекти методів біохімічного очищення газів.
Біохімічні методи газоочищення найчастіше застосовуються для очищення відхідних газів постійного складу. При частій зміні складу газу мікроорганізми не встигають адаптуватися до нових речовин і виробляють недостатню кількість ферментів для їх розкладу, в результаті чого біологічна система буде володіти слабою руйнівною здатністю по відношенню до шкідливих домішок газів.
Промислові газові викиди фільтруються через твердий шар,який містить біологічно активні речовини - ферменти, або промивають суспензіями з частинками активного мулу.
В якості фільтруючого шару використовують грунт, торф, компост, а також їх суміші з активним мулом, до яких додають живильні речовини (азот, фосфор, пивні дріжджі).
Фільтруючий шар повинен задовольняти наступні вимоги: присутність мікроорганізмів різних видів, достатній простір для їх розмноження, багате живильне середовище і вологість, хороші сорбційні властивості, невеликий гідравлічний опір і невисока вартість. Основні фактори, від яких залежить ефективність промивання газів суспензіями активного мулу: концентрація активного мул: рН середовища (6,5 - 8,5); постійна подач свіжої води і відведення відпрацьованої суспензії; підживлення середовища живильними речовинами і регулювання приросту активного мулу та ін.
Німецькі спеціалісти, у яких накопичений найбільший досвід створення систем біохімічного очищення газів, провели співставлення вартості цього методу із вартістю інших методів газоочищення.
Однак можна констатувати, що область промислового застосування методу обмежена тільки тими компонентами газових потоків, які піддаються біохімічному окисленню.
Високий ефект газоочищення досягається при умові, що швидкість біохімічного окислення вловлених речовин більша за швидкість ї поступлення з газової фази.
Здатність активного мулу до розщеплення вловлених речовин. встановлюють за співвідношенням повної біохімічної потреби в кисні (БПК) до початку процесів нітрифікації і хімічної потреби в кисні (XПК), характеризуючій окислення речовин до діоксиду вуглецю та води.
При відношенні БПК/ХПК>0,5 речовини піддаються біохімічному окисленню, в протилежному випадку використання методу недоцільне.
2.Технології та апарати біохімічного очищення газів.
Біохімічний метод очищення може бути здійснений в апаратах 3 типів:
а) у фільтрах з шаром зволоженого грунту або компосту, через який пропускається газ, який очищується (земляні фільтри);
б) у фільтрах з інертною насадкою, на поверхні якої штучно вирощується біоплівка (аеробіофільтри);
в) в апаратах барботажного типу з водяною суспензією активного мулу (абсорбери біоочищення).
Інші дослідники класифікують пристрої для біохімічного очищення газів на дві групи: біологічні фільтри та біоскруберп [2].
Висновок
Процес очищення газів в аеробіофільтрах, аеротенках і спеціальних абсорберах за економічністю не уступає процесу очищення в земляних фільтрах. В той же час їх перепускна здатність на- 2 порядки перевищує допустиме навантаження на земляні фільтри, що дає можливість створювати компактні установки біохімічного очищення газів великої продуктивності.
До теперішнього часу багато питань апаратурного оформлення, а також забезпечення високої ефективності і стабільності процесу, ще не вирішені. Однак біохімічне очищення газів може базуватися на типовій апаратурі хімічної технології. До такої апаратури відносяться, наприклад, скрубери, а також аеротенки і окситенки. Це дозволяє використовувати при розрахунках біохімічних реакторів ті ж методи, що й при проектуванні та конструюванні типової хімічної апаратури з врахуванням кінетики біохімічних реакцій.
3.Фізико – хімічні властивості аміаку
Аміак, амоніак, амоняк, NH3, неорганічна сполука, безбарвний газ з різким задушливим запахом, легший за повітря, добре розчинний у воді. Одержують каталітичним синтезом з азоту і водню під тиском. Використовують переважно для виробництва азотних добрив, вибухових речовин і азотної кислоти. Рідкий аміак використовується в холодильних установках. Водний розчину аміаку (нашатирний спирт) застосовується в медицині.
Аміак — безбарвний газ з характерним різким запахом і їдким смаком. Він майже у два рази легший від повітря. При —33,35°С і звичайному тиску аміак скраплюється в безбарвну рідину, а при —77,75°С замерзає, перетворюючись у безбарвну кристалічну масу. Його зберігають і транспортують у рідкому стані в стальних балонах під тиском 6—7 атм.
У воді аміак розчиняється дуже добре: при 0°С і звичайному тиску в 1 об'ємі води розчиняється близько 1200 об'ємів NH3, а при 20°С — 700 об'ємів. Концентрований розчин містить 25% NH3 і має густину 0,91 г/см3. Розчин аміаку у воді називають аміачною водою або нашатирним спиртом. Звичайний медичний нашатирний спирт містить 10%: NH3. При нагріванні розчину аміак легко випаровується.
Молекули аміаку утворюються за допомогою ковалентних зв'язків. Електронна і структурна формули молекули аміаку такі:
Н Н
.. |
: N:Н і N — Н
.. |
Н Н
Однак зв'язки N — Н в молекулі аміаку полярні, оскільки електронна пара зміщена до атома азоту. Тому атом азоту має негативний заряд, а атом водню — позитивний. У хімічному відношенні аміак'є відновником, а сам звичайно окиснюється до вільного азоту. Так, в атмосфері кисню аміак горить за реакцією:
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O
Амоніак також легко відновлює монооксид міді до металічної міді при високій температурі за реакцією:
3CuO + 2NH3 = 3Cu + N2 + 3H2O
При розчиненні аміаку в воді частина його молекул взаємодіє з водневими іонами води з утворенням складного катіона амонію NH4+, який відіграє роль одновалентного металу (група амонію NH4 у вільному стані не існує, а лише у вигляді катіону NH4+). Разом з тим відповідна кількість гідроксильних груп OH- води звільняється. Цей процес рівноважний. Його можна зобразити таким рівнянням:
NH3 + H2O = NH4+ + OH-
Гідроксильні групи, у свою чергу, сполучаючись з катіоном амонію, утворюють сполуку NH4OH, яку називають гідроксидом амонію:
NH4+ + OH- = NH4OH
Внаслідок цих процесів у водному розчині аміаку встановлюється подвійна рівновага: з одного боку, між молекулами аміаку NH3 і молекулами води H2O та іонами амонію NH4+ і іонами гідроксилу і з другого — між молекулами гідроксиду амонію NH4OH і тими ж іонами амонію і гідроксилу:
NH3 + H2O = NH4+ + OH- = NH4OH
Звідси виходить, що в розчині аміаку в рівновазі одночасно існують молекули аміаку, води і гідроксиду амонію та іони амонію і гідроксилу.
Гідроксид амонію являє собою дуже нестійку речовину і може існувати лише в розчині. При нагріванні розчину рівновага зміщується вліво, і розчин розкладається на вихідні речовини. Цей розклад частково відбувається і при звичайній температурі, тому розчини аміаку завжди мають специфічний запах. При тривалому кип'ятінні розчину можна повністю видалити аміак. Цим інколи користуються в лабораторіях для одержання невеликих кількостей аміаку.
Розчин гідроксиду амонію має милкий смак і забарвлює червоний лакмус у синій колір. Отже, NH4OH є основа, хоч і дуже слабка. Тому лише незначна частина його молекул дисоціює на іони:
NH4OH = NH4+ OH-
З кислотами розчин гідроксиду амонію утворює солі, наприклад:
NH4OH + HCl = NH4Cl + H2O
NH4OH + HNO3 = NH4NO3 + H2O 2NH4OH + H2SO4 = (NH4)2SO4 + 2H2O
Але солі амонію можуть утворюватись і при взаємодії кислот з аміаком. При цьому молекули аміаку приєднують водневі іони кислоти і перетворюються в катіони амонію:
NH3 + HCl = NH4Cl
NH3 + HNO3 = NH4NO3
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4
В лабораторних умовах аміак добувають звичайно нагріванням суміші хлориду амонію NH4Cl з гашеним вапном Ca(OH)2. Процес утворення аміаку при цьому відбувається в дві стадії: спочатку виникає гідроксид амонію, а потім він розкладається з виділенням аміаку:
2NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH4OH + CaCl2
NH4OH = NH3↑ + H2O
Інколи аміак добувають нагріванням до кипіння концентрованого розчину аміаку (гідроксиду амонію). При цьому NH3 утворюється за реакцією, наведеною вище.
У техніці головним способом добування аміаку є прямий синтез його з азоту і водню за реакцією:
N2 + 3H2 = 2NH3
Ця реакція відбувається лише при дуже високих тисках (кілька сот атмосфер), високій температурі і наявності каталізатора.
На сучасних заводах синтез проводять у більшості випадків при тисках 250—350 атм, а інколи навіть при 700—1000 атм. Чим більший тиск, тим більше рівновага реакції зміщується в бік утворення NH3, тобто в бік збільшення виходу аміаку. Але процес при дуже високих тисках дуже дорогий і економічно невигідний. Температуру підтримують близько 400—450°С. Нижче 400°С реакція відбувається дуже повільно, а вище 450— 500°С аміак помітно розкладається на азот і водень. Каталізатором служить губчасте залізо з домішками оксидів калію, алюмінію й інших речовин.
При цьому слід ще раз відмітити, що не вся азотоводнева суміш перетворюється в аміак навіть при найвищих тисках. Частина її залишається непрореагованою. Тому одержуваний аміак відділяють від непрореагованої суміші скрапленням його під тиском, а до решти суміші додають нові порції азото-водневої суміші і знову направляють на синтез.
Значні кількості аміаку одержують як побічний продукт при коксуванні кам'яного вугілля. У кам'яному вугіллі, як уже говорилося, міститься від 1 до 2,5% азоту. При коксуванні вугілля більша частина цього азоту виділяється у вигляді аміаку. Його видаляють, з коксового газу пропусканням газу через воду. При цьому аміак розчиняється і утворює так звану аміачну воду. Цю воду нейтралізують сульфатною кислотою і одержують сульфат амонію, що використовується як азртне добриво.
До кінця минулого століття цей спосіб був єдиним промисловим способом добування аміаку. Лише в 20-х роках, нашого століття, коли поширився синтетичний спосіб, він втратив своє значення.
Амоніак — один з найважливіших продуктів сучасної хімічної промисловості. Головною галуззю його застосування є виробництво нітратної кислоти і азотних добрив. Крім того, аміак використовують для виробництва багатьох інших хімічних продуктів. Останнім часом зріджений аміак і водний розчин аміаку стали широко застосовувати безпосередньо як азотне добриво.
В природі аміак утворюється при гнитті азотовмісних органічних речовин. Найдавнішим способом одержання аміаку є виділення його з відхідних газів при коксуванні кам'яного вугілля. Тепер у промисловості аміак одержують синтезом з азоту і водню при і0 300-500° і тиску 250—1000 ат при наявності каталізаторів:
N2 + 3H2 = 2NH3 + + 22 ккал.
Сучасні реактори-колони дають до 200 т аміаку за добу. Його використовують у виробництві азотної кислоти, азотних добрив, соди і вибухових речовин, в холодильних машинах, для азотування стальних виробів. Розчин аміаку у воді вживають у медицині. Він є отруйний.
ГДКм.р. = 0,2мг/м3
ГДКс.д. = 0,04 мг/м3
ГДКр.з. = 20 мг/м3
4.Запропонована технологічна схема очищення викидів аміаку біологічним методом
5. Опис схеми.
Даний біофільтр застосовується для очищення викидів газу які містять аміак. Ступінь очищення газу становить 95-98%. Гідравлічний опір біофільтра становить 250-2000Па. Середній час контакту 10-25с.
Продуктивність біофільтра = 240м3/год, об’єм шлаку = 3м3, а висота шару 3,5м.
Забруднений газ аміаком проходить з верху в низ через біофільтр. В прямото ці з ним рухається зрошуючи рідина, яка має в собі живильні речовини. Після проходження ця рідина збирається у відстійник. В процес роботи шлак покривається шаром БП, надлишкова маса якого вимивається зрошуючою рідиною.
6.Заходи по зниженню ступеню шкідливого впливу на навколишнє середовище
У відповідності із класифікацією раціональне розміщення та локалізація джерел забруднення відноситься до організаційно-технічних методів захисту навколишнього природного середовища.
При розміщенні нових та реконструкції діючих підприємств, споруд та інших проектів необхідно забезпечувати дотримання нормативів шкідливих впливів на атмосферне повітря, а при плануванні розміщення та розвитку міст та інших населених пунктів повинні враховуватися стан, прогноз зміни та заподіяння по охороні атмосферного повітря від шкідливих впливів.
При розробці технічних заходів по попередженню та зменшенню забруднення промисловими викидами необхідно приймати до уваги фон забруднення, який створюють сусідні підприємства, природо-кліматичні та атмосферні умови, рельєф місцевості та умови провітрювання.
Степінь забруднення повітря біля земної поверхні викидами промислових підприємств обумовлюється не лише кількістю шкідливих речовин, котрі викидаються, але й їхнього розподіленням в просторі та часі, а також параметрами виходу пилогазоповітряної суміші
7. Висновок
1. Описано загальні методи біологічного очищення.
2. Наведена коротка характеристика апаратів, в яких здійснюють біологічне очищення.
3.Розглянуті фізико-хімічні властивості забруднила.
4.Запропоновано технологічну схему очищення забруднених газів від аміаку.
5.Описано принцип роботи даної схеми.
6. Заходи запобіганню навантаження на навколишнє середовище.
8.Література
1. «Биохимические методи очистки». Лютніков А.В.
2. «Загальна хімічна технологія»
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора