Экология/1. 1.Состояние биосферы и его влияние на здоровье человека.

Евсина Е.М.,

Астраханский инженерно-строительный институт

Алыков Н.М.

Астраханский государственный университет

Лобанов С.В.

ООО Сервисный центр «Спецбурматериалы»

Лобанова М.Ш.

ООО Сервисный центр «Спецбурматериалы»

А.М. Евсин

«Технический центр Астрахань Газпром»

УДК 546.214:546.211.1:542.973.2:543.573:543.442.2:543.422.3-74

НОВЫЙ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ СОРБИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОЧИСТКИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В ЗАКРЫТЫХ ПРОСТРАНСТВАХ

Создан новый высокоэффективный фильтрующий материал для очистки атмосферного воздуха в закрытых пространствах.

Окружающий нас воздух является одним из основных компонентов обеспечения жизни на земле. Для поддержания процессов жизнедеятельности живых организмов необходим воздух, не содержащий примесей и однородный по составу. По мере развития промышленности и повышения интенсивности транспорта чистота атмосферы стала подвергаться постоянной угрозе [1].

Проблема охраны воздушного бассейна сводится к ликвидации вредных выбросов в атмосферу вообще или к замене высокотоксичных веществ, содержащихся в этих выбросах, на менее токсичные (практически нетоксичные) компоненты. Борьба с загрязнением атмосферы проводится по трем основным направлениям [2]:

1) создание новых технологических процессов, основанных на безотходном принципе;

2) усовершенствование технологических процессов, позволяющее ликвидировать или уменьшить выбросы токсичных веществ в атмосферу;

3) обработка промышленных газовых выбросов с целью извлечения примесей и дальнейшего их использования или нейтрализации их вредного воздействия на окружающую среду.

Основным из этих направлений является обработка газовых выбросов различными техническими приемами для удовлетворения санитарных требований по чистоте выбросных газов. Выбор методов очистки и обезвреживания промышленных выбросов, находящихся в газообразном состоянии или в виде аэрозоля, определяется специфическими особенностями газовых систем (составом и концентрациями токсогенов, характеристиками газо- и пылесодержания, периодичностью поступления выбросов в атмосферу), а текже требованиями, предъявляемыми к степени очистки. Для обезвреживания газовых выбросов применяют сорбционные, химические, конденсационные методы и методы окисления (термического и каталитического). В ряде случаев они достаточно эффективны или каждый сам по себе или в сочетании друг с другом. Универсального метода, позволяющего добиться обезвреживания токсичных продуктов в широком интервале концентраций для различных технологических процессов, не существует. В каждом конкретном случае применяется наиболее пригодный метод (или сочетание методов), определенный технико-экономическим расчетом.

Следует отметить, что создание различного рода очистных и фильтрующих устройств нередко связано с большими капиталовложениями и эксплуатационными затратами, что приводит к ухудшению таких хозрасчетных показателей, как себестоимость выпускаемой продукции, рентабельность и фондоотдача [3].

Ранее был предложен новый высокоэффективный сорбент С-КП [4], изготовленный из керамзита, покрытый тонким слоем пиролюзита (диоксидом марганца) для очистки атмосферного воздуха в аппаратах кипящего слоя. Проведенные исследования показали сравнительно высокую степень очистки атмосферного воздуха, значительно превышающую степень очистки известных аналогов. Вместе с тем, главным недостатком данного сорбента, является низкая сорбция кислых газов, таких как сероводород, диоксид серы и диоксид углерода.

Нами предлагается новый сорбент СВ-ДА, полученный смешиванием тонкоизмельченных 100 г портландцемента – 500, 100 г опок Астраханской области с 100 см³ 10%-ного водного раствора поваренной соли и формированием гранул, необходимых размеров (от 0,5 до 5 см в диаметре), сформированную массу после схватывания и затвердевания помещают в проточную воду и выдерживают до тех пор, пока вода не будет иметь отрицательную реакцию на хлорид-ион, после высушивания при 80-85⁰ С гранулы помещают в 40%-ный водный раствор диэтаноламина (ДЭА) на 1 час, далее гранулы переносят на сито, при этом удаляется избыток ДЭА, а гранулы подсушивают в токе воздуха (вентилятор) при 20 – 40⁰ С. Сорбент СВ-ДА предназначен для очистки атмосферного воздуха от кислых газов, таких как сероводород, диоксид серы, диоксид углерода. Заявленный сорбент СВ – ДА, содержит смесь опоки с портландцементом-500, содержащий в пересчете на оксиды (масс. %): CaO -40, SiO₂-35, Al₂O₃-15 и дополнительно диэтаноламин-5 (масс. %) и воду, 5 (масс. %).

Испытание сорбента

Были поставлены опыты по очистке атмосферного воздуха от сероводорода, диоксида углерода и серы на сорбенте СВ-ДА. С целью изучения очистки воздуха, в бутылях емкостью 5 дм³ создавали с помощью вакуумного насоса небольшое разрежение (остаточное давление ~ 0,6-10⁵ Н/м²) и через специальный патрубок пропускали газы, которые получали по реакции меди с серной кислотой (получали SO₂), по реакции сульфида натрия с серной кислотой (получали H₂S) или по реакции карбоната кальция с соляной кислотой (получали СO₂). Далее в бутыль пропускали воздух до доведения общего давления до 1,02-10⁵ Н/м² и пропускали смесь воздуха и исследуемого газа из бутыли через гранулы сорбента с диаметром 2 см, создавая разрежение на выходе из этой трубки.

В таблице 1 приведены результаты опытов по очистке атмосферного воздуха, в который вносили определенные токсиканты. Степень очистки S рассчитывали по формуле S= (%) , где m_исх – содержание H₂S, или SO₂, или СO₂ в воздухе до очистки, мг/м³, m_кон – содержание H₂S, или SO₂, или СO₂ в воздухе после очистки, мг/м³.

Таблица 1. Результаты очистки воздуха от различных токсикантов с использованием сорбента СВ-ДА.

Диоксид серы (SO₂). ПДК_м.р. – 0,1 мг/м³

Время контакта, с	Исходная концентрация mисх, мг/м^3	Результаты очистки
		Найдено, mкон мг/м^3	S, %
0	20	20	0
5	20	0,002 ± 0,0002	99,99
10	20	0,002 ± 0,0002	99,99
20	20	0,002 ± 0,0002	99,99

Сероводород (H₂S ). ПДК_м.р. – 0,008 мг/м³

Время контакта, с	Исходная концентрация mисх, мг/м^3	Результаты очистки
		Найдено, mкон мг/м^3	S, %
0	20	20	0
5	20	0,001 ± 0,0001	99,99
10	20	0,001 ± 0,0001	99,99
20	20	0,008 ± 0,0001	99,99

Диоксид углерода (СO₂)

Время контакта, с	Исходная концентрация mисх, мг/м^3	Результаты очистки
		Найдено, mкон мг/м^3	S, %
0	20	20	0
5	20	0,001 ± 0,0001	99,99
10	20	0,002 ± 0,0002	99,99
20	20	0,002 ± 0,0002	99,99

Из результатов, приведенных в табл. 1 видно, что сорбент СВ-ДА может быть использован для очистки воздуха жилых помещений, рабочих зон промышленных предприятий и территорий буровых. Изучена возможность очистки атмосферного воздуха от групп токсикантов. Для этого использовали одновременное генерирование нескольких токсикантов. Результаты очистки воздуха от смеси сероводорода, диоксида углерода и серы приведены в табл.2.

Таблица 2. Результаты сорбционной очистки атмосферного воздуха от смеси сероводорода, диоксида углерода и серы

Время контакта, с	Концентрация вещества до очистки, мг/м^3, воздух содержит смесь веществ, концентрация каждого из которых обозначена цифрами	Результаты очистки
		Найдено, mкон мг/м^3	S, %
5,0	SO2 – 20,0	0,002 ± 0,0002	99,99
5,0	СО2 – 20,0	0,002 ± 0,0002	99,99
5,0	H2S – 10,0	0,001 ± 0,0001	99,99

Как видно из табл. 2, сорбционная очистка атмосферного воздуха с использованием сорбента СВ-ДА обладает высокой эффективностью и может быть рекомендована повсеместно в тех случаях, когда только хемосорбционная очистка обладает заметным эффектом.

Таким образом, сорбционная очистка атмосферного воздуха от кислых газов с использованием сорбента СВ-ДА имеет высокую эффективность.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:

1. Патент 2336945 Российская Федерация, МПК B01J20/06, B01J20/08, B01J20/10. Сорбент С-КП для очистки атмосферного воздуха [Текст] / Н.М. Алыков, Е.М. Евсина.: заявитель и патентообладатель Астраханский государственный университет. - №2007108441/15; заяв. 06.03.07; опубл. 27.10.08, бюл. № 30, 7 стр.

2. Патент 2254916 Российская Федерация, МПК В01J20/30 B01D52/02. Способ приготовления сорбента для очистки газов от сероводорода [Текст] / А.А.Мошкин, В.И. Лазарев, А.Н. Соболев, В.И. Гераськин. - №2004102652/15; заяв.: 30.01.2004; опубл. 27.06.2005, 8 стр.