Дисципліна «Теоретичні засади захисту довкілля. Підготовка бакалаврів за напрямом
Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.
Розміщено на http://allbest.ru
МІНОБРНАУКИ РОСІЇ
Федеральна державна бюджетна освітня установа вищої професійної освіти
Уральський державний лісотехнічний університет
Кафедра: фізико-хімічна технологія захисту біосфери
Реферат на тему:
"Теоретичні основи захисту навколишнього середовища"
Виконала:
Бакірова Е. Н.
Курс: 3 Спеціальність: 241000
Викладач:
Мельник Т.О.
Єкатеринбург 2014
Вступ
Розділ 1. Теоретичні основи захисту водного басейну
1.1 Основні теоретичні закономірності очищення стічних вод від спливаючих домішок
1.2 Основні вимоги до екстрагента
Глава 2. Захист повітря від пилу
2.1 Поняття та визначення питомої поверхні пилу та сипкості пилу
2.2 Очищення аерозолів під дією інерційних та відцентрових сил
2.3 Статика процесу абсорбції
Список літератури
Вступ
Розвиток цивілізації та сучасний науково-технічний прогрес безпосередньо пов'язані з природокористуванням, тобто. із глобальним використанням природних ресурсів.
Складовою частиною природокористування є переробка та відтворення природних ресурсів, охорона їх та захист навколишнього середовища в цілому, що здійснюється на основі інженерної екології - науки про взаємодію технічних та природних систем.
Теоретичні основи захисту навколишнього середовища – комплексна науково-технічна дисципліна інженерної екології, що вивчає основи створення ресурсозберігаючих технологій, екологічно безпечних промислових виробництв, реалізації інженерно-екологічних рішень щодо раціонального природокористування та охорони навколишнього середовища.
Процес захисту навколишнього середовища - це процес, внаслідок реалізації якого шкідливі для навколишнього середовища та людини забруднення зазнають певних перетворень на нешкідливі, що супроводжуються переміщенням забруднень у просторі, зміною їх агрегатного стану, внутрішньої структури та складу, рівня їх впливу на навколишнє середовище.
У сучасних умовах захист навколишнього середовища став найважливішою проблемою, вирішення якої пов'язане з охороною здоров'я нинішніх та майбутніх поколінь людей та інших живих організмів.
Турбота про збереження природи полягає не тільки у розробці та дотриманні законодавства про охорону Землі, її надр, лісів та вод, атмосферного повітря, рослинного та тваринного світу, а й у пізнанні причинно-наслідкових зв'язків між різними видами людської діяльності та змінами природного середовища.
Зміни у навколишньому середовищі поки що випереджають темпи розвитку методів контролю та прогнозування її стану.
Наукові дослідження в галузі інженерного захисту навколишнього середовища повинні бути спрямовані на пошук та розробку ефективних методів та засобів зниження негативних наслідків різних видів виробничої діяльності людини (антропогенної дії) на навколишнє середовище.
1. Теоретичні основи захисту водного басейну
1.1 Основнітеоретичні закономірності очищення стічних вод від спливаючих домішок
Виділення спливаючих домішок: процес відстоювання використовують для очищення виробничих стічних вод від нафти, масел, жирів. Очищення від спливаючих домішок аналогічне осадженню твердих речовин. Відмінність полягає в тому, що щільність спливаючих частинок менша ніж щільність води.
Відстоювання - поділ рідкої грубодисперсної системи (суспензії, емульсії) на складові її фази під дією сили тяжіння. У процесі відстоювання частинки (краплі) дисперсної фази випадають з рідкого дисперсійного середовища осад або спливають до поверхні.
Відстоювання як технологічний прийом використовують виділення диспергованого речовини чи очищення рідини від механічних домішок. Ефективність відстоювання зростає зі збільшенням різниці в щільності фаз, що розділяються, і крупності частинок дисперсної фази. При відстоюванні в системі не повинно бути інтенсивного перемішування, сильних конвекційних потоків, а також явних ознак структуроутворення, що перешкоджають седиментації.
Відстоювання – поширений спосіб очищення рідин від грубодисперсних механічних домішок. Його використовують при підготовці води для технологічних та побутових потреб, обробці каналізаційних стоків, зневодненні та знесолюванні сирої нафти, у багатьох процесах хімічної технології.
Воно є важливим етапом у природному самоочищенні природних та штучних водойм. Відстоювання застосовується також виділення диспергованих в рідких середовищах різних продуктів промислового виробництва чи природного походження.
Відстоювання, повільне розшарування рідкої дисперсної системи (суспензії, емульсії, піни) на складові її фази: дисперсійне середовище та диспергована речовина (дисперсну фазу), що відбувається під дією сили тяжіння.
В процесі відстоювання частинки дисперсної фази осідають або спливають, накопичуючись відповідно біля дна судини або поверхні рідини. (Якщо відстоювання поєднується з декантацією, то має місце відмучування.) Концентрований шар з окремих крапельок у поверхні, що виникла при відстоюванні, називають вершками. Частинки суспензії або краплі емульсії, що нагромадилися біля дна, утворюють осад.
Накопичення осаду чи вершків визначається закономірностями седиментації (осідання). Відстоювання високодисперсних систем часто супроводжується укрупненням частинок внаслідок коагуляції чи флокуляції.
Структура осаду залежить від фізичних характеристик дисперсної системи та умов відстоювання. Він буває щільним при відстоюванні грубодисперсних систем. Полідисперсні суспензії тонко подрібнених ліофільних продуктів дають пухкі гелеподібні опади.
Накопичення осаду (вершків) при обстоюванні обумовлено швидкістю осідання (випливання) частинок. У найпростішому випадку вільного руху сферичних частинок визначається законом Стокса. У полідисперсних суспензіях спочатку осад випадають великі частинки, а дрібні утворюють повільно осідає "муть".
Різниця у швидкості осідання частинок, що різняться за розміром та щільністю, лежить в основі поділу подрібнених матеріалів (порід) на фракції (класи крупності) шляхом гідравлічної класифікації або відмучування. У концентрованих суспензіях спостерігається не вільне, а т.зв. солідарне, або колективне, осідання, при якому великі великі частинки, що швидко осідають, захоплюють за собою дрібні, освітлюючи верхні шари рідини. За наявності у системі колоїдно-дисперсної фракції відстоювання зазвичай супроводжується укрупненням частинок внаслідок коагуляції чи флокуляції.
Структура осаду залежить від властивостей дисперсної системи та умов відстоювання. Грубодисперсні суспензії, частинки яких не дуже сильно відрізняються за величиною та складом, утворюють щільний чітко відмежований від рідкої фази осад. Полідисперсні та багатокомпонентні суспензії тонкоподрібнених матеріалів, особливо з анізометричними (наприклад, пластинчастими, голчастими, ниткоподібними) частинками, навпаки, дають пухкі гелеподібні опади. При цьому між освітленою рідиною та осадом може бути не різка межа, а поступовий перехід від менш концентрованих шарів до більш концентрованих.
У кристалічних опадах можливі процеси рекристалізації. При відстоюванні агрегативно нестійких емульсій краплі, що скупчилися біля поверхні у вигляді вершків або біля дна, коалесцируют (зливаються), утворюючи суцільний рідкий шар. У промислових умовах відстоювання проводять у відстійних басейнах (резервуарах, чанах) та спеціальних апаратах-відстійниках (згущувачах) різних конструкцій.
Відстоювання широко використовують для очищення води в системах гідротехнічних споруд, водопостачання, каналізації; при зневодненні та знесолюванні сирої нафти; у багатьох процесах хімічної технології.
Відстоювання застосовують також при коморі очищенні бурових промивних рідин; очищення рідких нафтопродуктів (масел, палив) у різних машинах та технологічних установках. У природних умовах відстоювання відіграє важливу роль при самоочищенні природних та штучних водойм, а також у геологічних процесах формування осадових порід.
Осадження - виділення у вигляді твердого осаду з газу (пара), розчину або розплаву одного або кількох компонентів. І тому створюють умови, коли система з вихідного стійкого стану перетворюється на нестійке й у ній відбувається освіту твердої фази. Осадження з пари (десублімація) досягається пониженням температури (наприклад, при охолодженні парів йоду виникають кристали йоду) або хімічних перетворень парів, до яких призводять нагрівання, вплив радіації і т.д. Так, при перегріванні пар білого фосфору утворюється осад червоного фосфору; при нагріванні пар летких -дикетонатів металів у присутності О2 осаджуються плівки твердих оксидів металів.
Осадження твердої фази з розчинів можна досягти різними способами: зниженням температури насиченого розчину, видаленням розчинника випарюванням (часто у вакуумі), зміною кислотності середовища, складу розчинника, наприклад, додаванням до полярного розчинника (воді) менш полярного (ацетон або етанол). Останній процес часто називають висолення.
Широко застосовують для осадження різні хімічні реагенти-осадники, що взаємодіють з елементами, що виділяються з утворенням малорозчинних сполук, які випадають в осад. Наприклад, при додаванні розчину ВаСl2 до розчину, що містить сірку у вигляді SO2-4, утворюється осад BaSO4. Для виділення опадів із розплавів останні зазвичай охолоджують.
Робота освіти зародків кристалів у гомогенній системі досить велика, і формування твердої фази полегшується готової поверхні твердих частинок.
Тому для прискорення осадження в пересичені пар і розчин або переохолоджений розплав часто вводять затравку - високодисперсні тверді частинки осаджується або іншої речовини. Особливо ефективно використання затравок у в'язких розчинах. Утворення осаду може супроводжуватися співосадженням - частковим захопленням к.-л. компонент розчину.
Після осадження з водних розчинів високодисперсному осаду, що утворюється, перед відділенням часто дають можливість "дозріти", тобто. витримують осад у тому ж (маточному) розчині, іноді при нагріванні. При цьому в результаті так званого оствальдового дозрівання, обумовленого відмінністю в розчинності дрібних і великих частинок, агрегації та інших процесів, відбувається укрупнення частинок осаду, видаляються співосаджені домішки, покращується фільтрування. Властивості опадів, що утворюються, вдається змінювати в широких межах завдяки введенню в розчин різних добавок (ПАР та ін), зміні температури або швидкості перемішування та ін факторам. Так, варіюванням умов осадження BaSO4 з водних розчинів вдається збільшити питому поверхню осаду від 0,1 до 10 м2/г і більше, змінити морфологію частинок осаду, модифікувати поверхневі властивості останнього. Осад, що утворився, як правило, осідає на дно судини під дією сили тяжіння. Якщо осад дрібнодисперсний, для полегшення відділення від маткового розчину застосовують центрифугування.
Різні види осадження знаходять широке застосування в хімії при виявленні хімічних елементів за характерним осадом і при кількісному визначенні речовин, для видалення компонентів, що заважають визначенню, і для виділення домішок з осадженням, при очищенні солей перекристалізацією, для отримання плівок, а також в хім. промисловості для поділу фаз.
У разі під осадженням розуміють механічне відділення зважених частинок від рідини в суспензії під впливом сили тяжкості. Ці процеси називають також седиментацією. осідання, відстоювання, згущення (якщо осадження проводять з метою отримання щільного осаду) або освітлення (якщо отримують чисті рідини). При згущенні та освітленні часто додатково застосовують фільтрування.
Необхідною умовою осадження є існування різниці густин дисперсної фази та дисперсійного середовища, тобто. седиментаційна нестійкість (для грубодисперсних систем) Для високодисперсних систем розроблено критерій седиментації, який визначається головним чином ентропією, а також температурою та ін факторами. Встановлено, що ентропія вища при перебігу осадження в потоці, а не в нерухомій рідині. Якщо критерій седиментації менший за критичну величину, осадження не відбувається і встановлюється седиментаційна рівновага, при якому дисперсні частинки розподіляються по висоті шару за певним законом. При осадженні концентрованих суспензій великі частки при падінні захоплюють дрібніші, що веде до укрупнення частинок осаду (ортокінетична коагуляція).
Швидкість осадження залежить від фіз. властивостей дисперсної та дисперсійної фаз, концентрації дисперсної фази, температури. Осадження окремої сферичної частки описується рівнянням Стокса:
де d-діаметр частинки, ?g -різниця щільностей твердої (з s) і рідкої (з f) фаз, µ - динамічна в'язкість рідкої фази, g - прискорення вільного падіння. Рівняння Стокса застосовується лише до строго ламінарного режиму руху частки, коли число Рейнольдса Re<1,6, и не учитывает ортокинетическую коагуляцию, поверхностные явления, влияние изменения концентрации твердой фазы, роль стенок сосуда и др. факторы.
Осадження монодисперсних систем характеризують гідравлічною крупністю частинок, чисельно рівної експериментально встановленої швидкості осідання. У разі полідисперсних систем користуються середньоквадратичним радіусом частинок або їх середнім гідравлічним розміром, які також визначають дослідним шляхом.
При осадженні під дією сили тяжіння в камері розрізняють три зони з різними швидкостями осадження: в зоні вільного падіння часток вона постійна, потім у перехідній зоні зменшується і, нарешті, у зоні ущільнення різко падає до нуля.
У разі полідисперсних суспензій при невисоких концентраціях опади утворюються у вигляді шарів-у нижньому шарі найбільші, а потім дрібніші частинки. Це явище використовують у процесах відмучування, тобто класифікації (поділу) твердих дисперсних частинок за їх густиною або розміром, для чого осад кілька разів перемішують з дисперсійним середовищем і відстоюють протягом різних проміжків часу.
Вид осаду, що утворюється, визначається фізичними характеристиками дисперсної системи та умовами осадження. У разі грубодисперсних систем осад виходить щільним. Пухкі гелеподібні опади утворюються при осадженні суспензій полідисперсних тонко подрібнених ліофільних речовин. "Консолідація" опадів у ряді випадків пов'язана із припиненням броунівського руху частинок дисперсної фази, що супроводжується утворенням просторової структури осаду за участю дисперсійного середовища та зміною ентропії. У цьому велику роль грає форма часток. Іноді для прискорення Осадження в суспензію додають флокулянти - спеціальні речовини (зазвичай високомолекулярні), що викликають утворення пластівчастих флокул.
1.2 Основні вимоги до екстрагента
Екстракційні засоби очищення. Для виділення з виробничих стічних вод розчинених у них органічних речовин, наприклад, фенолів і жирних кислот, можна використовувати здатність цих речовин розчинятися в будь-якій іншій рідині, не розчинної в воді, що очищається. Якщо таку рідину додавати до стічної води, що очищається, і перемішувати, то ці речовини будуть розчинятися в доданій рідині, а концентрація їх у стічній воді буде зменшуватися. Цей фізико-хімічний процес заснований на тому, що при ретельному перемішуванні двох взаємно нерозчинних рідин будь-яка речовина, що знаходиться в розчині, розподіляється між ними відповідно до своєї розчинності згідно із законом розподілу. Якщо ж після цього додану рідину виділити зі стічних вод, останні виявляються частково очищеними від розчинених речовин.
Цей спосіб видалення розчинених речовин із стічних вод називають рідинною екстракцією; розчинні речовини, що видаляються при цьому - екстрагуються речовинами, а рідина, що додається, не змішується зі стічними водами - екстрагентом. Як екстрагенти застосовуються бутилацетат, ізобутилацетат, діізопропіловий ефір, бензол та ін.
До екстрагенту висувається ще низка вимог:
· Він не повинен утворювати емульсії з водою, так як це веде до зниження продуктивності установки та до збільшення втрат розчинника;
· Повинен легко регенеруватися;
· бути нетоксичним;
· Розчиняти видобуту речовину значно краще, ніж вода, тобто. мати високий коефіцієнт розподілу;
· Мати велику селективність розчинення, тобто. чим менше екстрагент розчинятиме компоненти, які повинні залишитися в стічній воді, тим повніше будуть вилучатися речовини, які необхідно видалити;
· мати по можливості найбільшу розчинну здатність по відношенню до видобутого компонента, оскільки чим вона вище, тим менше потрібно екстрагента;
· мати низьку розчинність у стічній воді і не утворювати стійких емульсій, оскільки утруднюється поділ екстракту та рафінату;
· Суттєво відрізнятися по щільності від стічної води для забезпечення швидкого та повного поділу фаз;
Екстрагенти з їхньої розчинної здатності можуть бути поділені на дві групи. Одні з них можуть видобувати переважно лише одну якусь домішку або домішки тільки одного класу, інші ж - більшу частину домішок цих стічних вод (у граничному випадку - все). Екстрагенти першого типу називають селективними (виборчими).
Екстрагуючі властивості розчинника можна посилити шляхом використання синергічного ефекту, виявленого під час екстракції змішаними розчинниками. Наприклад, при вилученні фенолу із стічних вод відзначається поліпшення екстракції бутилацетатом у суміші з бутиловим спиртом.
Екстракційний метод очищення виробничих стічних вод заснований на розчиненні забруднювача, що знаходиться в стічній воді, органічними розчинниками - екстрагентами, тобто. на розподілі забруднюючої речовини в суміші двох взаємно нерозчинних рідин відповідно до його розчинності в них. Відношення взаємно врівноважуються концентрацій у двох розчинниках, що не змішуються (або слабо змішуються), при досягненні рівноваги є постійним і називається коефіцієнтом розподілу:
k p = C Е + З СТ?
де З е, З ст - концентрація екстрагується речовини відповідно в екстрагенті і стічній воді при рівновазі, що встановився, кг/м 3 .
Цей вираз є законом рівноважного розподілу і характеризує динамічну рівновагу між концентраціями речовини, що екстрагується, в екстрагенті і воді при даній температурі.
Коефіцієнт розподілу k р залежить від температури, за якої проводиться екстракція, а також від наявності різних домішок у стічних водах та екстрагенті.
Після досягнення рівноваги концентрація речовини, що екстрагується, в екстрагенті значно вище, ніж гілковій воді. Сконцентрована в екстрагенті речовина відокремлюється від розчинника і може бути утилізована. Екстрагент після цього знову використовується у технологічному процесі очищення.
2. Захист повітря від пилу
2.1 Поняття та визначення питомої поверхні пилу та сипкості пилу
Питома поверхня- це відношення поверхні всіх частинок до займаної маси чи обсягу.
Сипучість характеризує рухливість частинок пилу щодо один одного та їх здатність переміщатися під дією зовнішньої сили. Сипучість залежить від розміру частинок, їх вологості та ступеня ущільнення. Характеристики сипкості використовуються при визначенні кута нахилу стінок бункерів, течок та ін пристроїв, пов'язаних з накопиченням і переміщенням пилу та пилоподібних матеріалів.
Сипучість пилу визначається по куту укосу природного укосу, який приймає пил у свіжонасипаному стані.
б = arctg(2H/Д)
2.2 Очищення аерозолів під дією інерційних та відцентрових сил
Апарати, в яких виділення частинок із газового потоку відбувається в результаті закручування газу в спіраль, називаються циклонами. Циклони уловлюють частинки до 5 мкм. Швидкість подачі газу не менше ніж 15 м/с.
Р ц = m *? 2 / R порівн;
R ср = R 2 + R 1 / 2;
Параметром, що визначає ефективність роботи апарату, є фактор поділу, що показує у скільки разів відцентрова сила більша за F m .
Фц = Рц / Fm = m *? 2 / R ср * m * g =? 2 / R ср * g
Інерційні пиловловлювачі: Дія інерційного пиловловлювача заснована на тому, що при зміні напрямку руху потоку запиленого повітря (газу) частинки пилу під дією сил інерції відхиляються від лінії струму і сепаруються з потоку. До інерційних пиловловлювачів відноситься ряд відомих апаратів: пиловідділювач ІП, жалюзійний пиловловлювач ВТІ та ін, а також найпростіші інерційні пиловловлювачі (пиловий мішок, пиловловлювач на прямому ділянці газоходу, екранний пиловловлювач та ін).
Інерційні пиловловлювачі вловлюють великий пил - розміром 20 - 30 мкм і більше, їх ефективність зазвичай знаходиться в межах 60 - 95%. Точне значення залежить від багатьох факторів: дисперсності пилу та інших її властивостей, швидкості потоку, конструкції апарату та ін. Тому інерційні апарати застосовують зазвичай на першому ступені очищення з наступним знепилюванням газу (повітря) у більш досконалих апаратах. Перевагою всіх інерційних пиловловлювачів є простота пристрою та невисока вартість апарату. Цим і пояснюється їхня поширеність.
F інер =m*g+g/3
2.3 Статика процесу абсорбції
Абсорбція газів (лат. Absorptio, від absorbeo-поглинаю), об'ємне поглинання газів та парів рідиною (абсорбентом) з утворенням розчину. Застосування абсорбції в техніці для поділу та очищення газів, виділення парів із парогазових сумішей засноване на відмінність розчинності газів та парів у рідинах.
При абсорбції вміст газу в розчині залежить від властивостей газу та рідини, від загального тиску, температури та парціального тиску компонента, що розподіляється.
Статика абсорбції, тобто рівновага між рідкою та газовою фазами, визначає стан, який встановлюється при досить тривалому зіткненні фаз. Рівнавага між фазами визначається термодинамічні властивості компонента і поглинача і залежить від складу однієї з фаз, температури і тиску.
Для випадку бінарної газової суміші, що складається з розподільного компонента А і газу-носія, взаємодіють дві фази і три компоненти. Тому за правилом фаз кількість ступенів свободи дорівнюватиме
С=К-Ф+2=3-2+2=3
Це означає, що з даної системи газ-рідина змінними є температура, тиск і концентрації обох фазах.
Отже, при постійних температурі та загальному тиску залежність між концентраціями в рідкій та газовій фазах буде однозначною. Ця залежність виражається законом Генрі: парціальний тиск газу над розчином пропорційно мольній частці цього газу в розчині.
Числові значення коефіцієнта Генрі цього газу залежить від природи газу і поглинача і зажадав від температури, але з залежить від загального тиску. Важливою умовою, що визначає вибір абсорбенту, є сприятливий розподіл газоподібних компонентів між газовою та рідкою фазами при рівновазі.
Міжфазний розподіл компонентів залежить від фізико-хімічних властивостей фаз та компонентів, а також від температури, тиску та вихідної концентрації компонентів. Усі компоненти, що у газовій фазі, утворюють газовий розчин, у якому має місце лише слабке взаємодія між молекулами компонента. Для газового розчину характерний хаотичний рух молекул і відсутність певної структури.
Тому при звичайних тисках газовий розчин слід розглядати як фізичну суміш, у якій кожен компонент виявляє присутній йому індивідуальні фізичні та хімічні властивості. Загальний тиск, що надається газовою сумішшю, є сумою тисків компонентів суміші, званих парціальними тисками.
Зміст компонентів газоподібної суміші часто виражають через парціальні тиску. Під парціальним тиском розуміють тиск, під яким знаходився б даний компонент, якби без інших компонентів він займав весь обсяг суміші при її температурі. Відповідно до закону Дальтона, парціальний тиск компонента пропорційно мольній частці компонента в газовій суміші:
де у i - мольна частка компонента газової суміші; Р – загальний тиск газової суміші. У двофазній системі газ-рідина парціальний тиск кожного компонента є функцією його розчинності у рідині.
Відповідно до закону Рауля для ідеальної системи парціальний тиск компонента (pi) у парогазовій суміші над рідиною в умовах рівноваги, при низькій концентрації та нелетючості розчинених у ньому інших компонентів, пропорційно тиску парів чистої рідини:
p i = P 0 i * x i ,
де P 0 i - тиск насиченої пари чистого компонента; x i - мольна частка компонента рідини. Для неідеальних систем спостерігається позитивне (pi/P0i>xi) або негативне (pi/P0i< x i) отклонение от закона Рауля.
Дані відхилення пояснюються, з одного боку, енергетичною взаємодією між молекулами розчинника та розчиненої речовини (зміна ентальпії системи - ?Н), а з іншого боку тим, що ентропія (?S) змішування не дорівнює ентропії змішування для ідеальної системи, оскільки при освіті розчин молекули одного компонента придбав можливість розташовуватися серед молекул іншого компонента більшим числом способів, ніж серед подібних (зросла ентропія, спостерігається негативне відхилення).
Закон Рауля застосовується до розчинів газів, критична температура яких вища за температуру розчину і які здатні конденсуватися при температурі розчину. При температурах нижче критичних діє закон Генрі, згідно з яким рівноважний парціальний тиск (або рівноважна концентрація) розчиненої над рідким поглиначем речовини при певній температурі і в діапазоні його низької концентрації, для неідеальних систем, пропорційно концентрації компонента в рідині x i:
де m - коефіцієнт розподілу i-ого компонента при фазовій рівновазі, що залежить від властивостей компонента, поглинача та температури (ізотермічна константа Генрі).
Більшість систем вода - газоподібний компонент коефіцієнт m можна знайти у довідковій літературі.
Для більшості газів закон Генрі застосовується за загального тиску в системі не більше 105Па. Якщо парціальний тиск більший за 105 Па, величина m може бути використана тільки у вузькому діапазоні парціальних тисків.
Коли загальний тиск у системі не перевищує 105 Па, розчинність газів не залежить від загального тиску в системі та визначається константою Генрі та температурою. Вплив температури на розчинність газів визначається з виразу:
очищення абсорбція екстракція осадження
де Ц - диференціальна теплота розчинення одного моля газу в нескінченно велику кількість розчину, визначається як величина теплового ефекту (H i - H i 0) переходу i-ого компонента з газу в розчин.
Окрім зазначених випадків в інженерній практиці зустрічається значна кількість систем, для яких рівноважний міжфазний розподіл компонента описується за допомогою спеціальних емпіричних залежностей. Це стосується, зокрема, систем, що містять два і більше компоненти.
Основні умови процесу абсорбції. Кожен із компонентів системи створює тиск, величина якого визначається концентрацією компонента та його летючістю.
При тривалому перебування системи у постійних умовах встановлюється рівноважний розподіл компонентів між фазами. Процес абсорбції може відбуватися за умови, що концентрація (парціальний тиск компонента) у газовій фазі, що вступила в контакт з рідиною, буде вищою за рівноважний тиск над поглинальним розчином.
Список літератури
1. Вєтошкін А.Г. Теоретичні засади захисту довкілля: навчальний посібник. - Пенза: Вид-во ПДАБА, 2002. 290 c.
2. Інженерний захист поверхневих вод від промислових стоків: навч. посібник Д.А. Кривошеїн, П.П. Кукін, В.Л. Лапін [та ін]. М: Вища школа, 2003. 344 c.
4. Основи хімічної технології: підручник для студентів хім.-технол.спец.вузів/І.П. Мухленов, А.Є. Горштейн, Є.С. Тумаркіна [Під ред. І.П. Мухльонова]. 4-те вид., перероб. та дод. М: Вища. школа, 1991. 463 c.
5. Дикун В.Л., Дейнека А.Г., Михайлів І.Д. Основи екології та природокористування. Харків: ТОВ Олант, 2002. 384 с
6. Рам В. М. / Абсорбція газів, 2 видавництва, М.: Хімія, 1976.656 с.
Розміщено на Allbest.ru
...Подібні документи
Особливості бавовняного пилу. Очищення запиленого повітря. Методи очищення газів від механічних домішок. Екологічні аспекти очистки вод. Характеристика стічних вод бавовняного комбінату. Визначення концентрацій забруднень змішаного стоку.
реферат, доданий 24.07.2009
Застосування фізико-хімічного та механічного методу для очищення промислових стічних вод, підготовки нерозчинених мінеральних та органічних домішок. Видалення тонкодисперсних неорганічних домішок методом коагуляції, окиснення, сорбції та екстракції.
курсова робота , доданий 03.10.2011
Склад стічних вод та основні методи їх очищення. Випуск стічних вод у водоймища. Основні методи очищення стічних вод. Підвищення ефективності заходів щодо охорони навколишнього середовища. Впровадження маловідходних та безвідходних технологічних процесів.
реферат, доданий 18.10.2006
Принципи інтенсифікації технологічних процесів захисту довкілля. Гетерогенний каталіз знешкодження газів, що відходять. Очищення газів допалюванням в полум'ї. Біологічне очищення стічних вод. Захист довкілля від енергетичних впливів.
реферат, доданий 03.12.2012
Характеристика сучасного очищення стічних вод для видалення забруднень, домішок та шкідливих речовин. Методи очищення стічних вод: механічні, хімічні, фізико-хімічні та біологічні. Аналіз процесів флотації, сорбції. Знайомство із цеолітами.
реферат, доданий 21.11.2011
Промислові та біологічні каталізатори (ферменти), їхня роль у регуляції технологічних та біохімічних процесів: Застосування адсорбційно-каталітичних методів для знешкодження токсичних викидів промислових виробництв, очищення стічних вод.
курсова робота , доданий 23.02.2011
Види та джерела забруднення атмосферного повітря, основні методи та способи його очищення. Класифікація газоочисного та пиловловлюючого обладнання, робота циклонів. Сутність абсорбції та адсорбції, системи очищення повітря від пилу, туманів та домішок.
курсова робота , доданий 09.12.2011
Загальна характеристика проблем захисту довкілля. Знайомство з етапами розробки технологічної схеми очищення та демінералізації стічних пластових вод на родовищі "Диш". Розгляд методів очищення стічних вод нафтовидобувних підприємств.
дипломна робота , доданий 21.04.2016
Облік та управління екологічними ризиками населення від забруднень довкілля. Методи очищення та знешкодження газів, що відходять ВАТ "Новоросцемент". Апарати та пристрої, що використовуються для очищення аспіраційного повітря та газів, що відходять від пилу.
дипломна робота , доданий 24.02.2010
Основні поняття та класифікація методів рідинної хроматографії. Сутність високоефективної рідинної хроматографії (ВЕРХ), її переваги. Склад хроматографічних комплексів, види детекторів. Застосування ВЕРХ в аналізі об'єктів довкілля.
1. Загальні принципи розсіювання забруднюючих речовин, у атмосфері.
2. Механізм розрахунку розсіювання шкідливих викидів промислових підприємств.
3. Теорія освіти NO x при спалюванні органічного палива.
4. Теорія утворення сажистих частинок при спалюванні органічного палива.
5. Теорія утворення газоутвореного недопалу у топках котлів.
6. Теорія утворення SO х при спалюванні органічного палива.
7. Зниження емісії NO x.
8. Зниження емісії SO x.
9. Зниження емісії аерозолів.
10. Основні засади перенесення забруднень у атмосфері.
11. Вплив теплофізичних та аеродинамічних факторів на процеси тепломасообміну в атмосфері.
12. Основні положення теорії турбулентності із класичної гідродинаміки.
13. Додаток теорії турбулентності до атмосферних процесів.
14. Загальні принципи розсіювання забруднюючих речовин, у атмосфері.
15. Розповсюдження забруднюючих речовин від труби.
16. Основні теоретичні підходи, які використовуються для опису процесів розсіювання домішок в атмосфері.
17. Розрахункова методика розсіювання шкідливих речовин у атмосфері, розроблена у МГО ім. А.І. Воєйкова.
18. Загальні закономірності розведення стічних вод.
19. Методи розрахунку розведення стічних вод для водотоків.
20. Методи розрахунку розведення стічних вод для водойм.
21. Розрахунок гранично допустимого скидання для проточних водойм.
22. Розрахунок гранично допустимого скидання для водосховищ та озер.
23. Рух аерозольних забруднювачів у потоці.
24. Теоретичні основи уловлювання твердих частинок з газів, що відходять.
25. Теоретичні основи захисту довкілля від енергетичних впливів.
Література
1. Кулагіна Т.А. Теоретичні основи захисту довкілля: Навч. посібник/Т.А. Кулагіна. 2-ге вид., перераб. І дод. Красноярськ: ІСЦ КДТУ, 2003. - 332 с.
Склав:
Т.А. Кулагіна
Розділ 4. ОЦІНКА ВПЛИВУ НА НАВКОЛИШНЕ СЕРЕДОВИЩЕ І Екологічна експертиза
1. Система екологічної оцінки, предмет, цілі та основні завдання курсу та поняття курсу, види екологічних оцінок. Відмінності між екологічною експертизою (ЕЕ) та оцінкою впливу на навколишнє середовище (ОВНС).
2. Розвиток системи екологічного супроводу проекту, життєвий цикл проекту, ЕСХД.
3. Екологічний супровід господарської діяльності інвестиційних проектів (відмінності у підходах, категорії).
4. Правова та нормативно – методична база екологічної експертизи та ОВНС у Росії.
5. Класифікація об'єктів ЕЕ та ОВНС за видами природокористування, за типом обміну речовиною та енергією із середовищем, за ступенем екологічної небезпеки для природи та людини, за токсичністю речовин.
6. Теоретичні основи екологічної експертизи (мети, завдання, принципи, види та типи державної екологічної експертизи, матриця взаємодії).
7. Суб'єкти та об'єкти державної екологічної експертизи.
8. Методологічні положення та принципи екологічного проектування.
9. Порядок організації та проведення екологічних процедур (підстави, випадок, умови, аспекти, процедура Державної екологічної експертизи та її регламент проведення).
10. Список документації, що подається на державну екологічну експертизу (з прикладу Красноярського краю).
11. Порядок попереднього розгляду документації, що надійшла на ГЕЕ. Оформлення укладання державної екологічної експертизи (склад основних частин).
13. Суспільна екологічна експертиза та її етапи.
14. Принципи екологічної оцінки. Предмет екологічної оцінки.
15. Нормативно-правова база екологічної оцінки та спеціально-уповноважені органи (їх функції). Учасники процесу екологічної оцінки, основні завдання.
16. Стадії процесу екологічної оцінки. Методи та системи відбору проектів.
17. Методи виявлення значних впливів, матриці виявлення впливів (схеми).
18. Структура ОВНС та метод організації матеріалу, основні стадії та аспекти.
19. Екологічні вимоги до розробки нормативів, екологічні критерії та стандарти.
20. Нормативи якості середовища та допустимого впливу, використання природних ресурсів.
21. Нормування санітарних та захисних зон.
22. Інформаційна база екологічного проектування.
23. Участь громадськості у процесі ОВНС.
24. Оцінка впливу досліджуваного господарського об'єкта на атмосферу, прямі та опосередковані критерії оцінки забруднення атмосфери.
25. Порядок проведення ОВНС (етапи та процедури ОВНС).
Література
1. Закон РФ «Про охорону навколишнього природного середовища» від 10.01.02 № 7-ФЗ.
2. Закон РФ «Про екологічну експертизу» від 23.11.95 № 174-ФЗ.
3. Положення “Про оцінку на довкілля до”. /Утв. наказом Мінприроди РФ від 2000 р.
4. Посібник з екологічної експертизи передпроектної та проектної документації. / Утв. начальником Головдержекоекспертизи від 10.12.93. М: Мінприрода. 1993, 64 с.
5. Фомін С.А. "Державна екологічна експертиза". / У кн. Екологічне право РФ. // За ред. Ю.Є. Винокурова. - М: Вид-во МНЕПУ, 1997. - 388 с.
6. Фомін С.А. "Екологічна експертиза та ОВНС". / У кн. Екологія, охорона природи та екологічна безпека. // За загальною ред. В.І. Данилова-Данільяна. - М: Вид-во МНЕПУ, 1997. - 744 с.
Склав:
к.т.н., доцент кафедри «Інженерна екологія
та безпека життєдіяльності»
НОВОСИБІРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра інженерних проблем екології
"ЗАТВЕРДЖУЮ"
Декан факультету
літальних апаратів
“___ ”______________200 р.
РОБОЧА ПРОГРАМА навчальної дисципліни
теоретичні основи захисту довкілля
ООП за напрямом підготовки дипломованого фахівця
656600 – Захист навколишнього середовища
спеціальності 280202 «Інженерний захист довкілля»
Кваліфікація – інженер-еколог
Факультет літальних апаратів
Курс 3, семестр 6
Лекції 34 год.
Практичні заняття: 17 год.
РДЗ 6 семестр
Самостійна робота 34 години
Іспит 6 семестр
Всього: 85 годин
Новосибірськ
Робочу програму складено на підставі Державного освітнього стандарту вищої професійної освіти за напрямом підготовки дипломованого спеціаліста – 656600 - Захист навколишнього середовища та спеціальності 280202 – «Інженерний захист навколишнього середовища»
Реєстраційний номер 165 тех\дс від 17 березня 2000 р.
Шифр дисципліни в ДЕРЖ – СД.01
Дисципліна "Теоретичні основи захисту навколишнього середовища" відноситься до федерального компоненту.
Шифр дисципліни з навчального плану - 4005
Робочу програму обговорено на засіданні кафедри інженерних проблем екології.
Протокол засідання кафедри №6-06 від 13 жовтня 2006 р.
Програму розробила
професор, д. т.зв., професор
Завідувач кафедри
професор, д. т.зв., доцент
Відповідальний за основну
професор, д. т.зв., професор
1. Зовнішні вимоги
Загальні вимоги до освіченості наведено у табл.1.
Таблиця 1
Вимоги ДМС до обов'язкового мінімуму
|
дисципліни |
"Теоретичні основи захисту навколишнього середовища" | |
Теоретичні основи захисту навколишнього середовища: фізико-хімічні основи процесів очищення стічних вод та газів, що відходять, та утилізації твердих відходів. Процеси коагуляції, флокуляції, флотації, адсорбції, рідинної екстракції, іонного обміну, електрохімічного окислення та відновлення, електрокоагуляції та електрофлотації, електродіалізу, мембранні процеси (зворотний осмос, ультрафільтрація), осадження, дезодорації та дегазації, каталізу, конденсації, пір , вогневого знешкодження, високотемпературної агломерації Теоретичні основи захисту довкілля від енергетичних впливів. Принцип екранування, поглинання та придушення у джерелі. Дифузійні процеси в атмосфері та гідросфері. Розсіювання та розведення домішок в атмосфері, гідросфері. Розсіювання та розведення домішок в атмосфері, гідросфері. Методи розрахунку та розведення. |
2. Цілі та завдання курсу
Основною метою є ознайомлення студентів із фізико-хімічними основами знешкодження токсичних антропогенних відходів та оволодіння початковими навичками інженерних методів розрахунку обладнання для знешкодження даних відходів.
3. Вимоги до дисципліни
Основні вимоги до курсу визначаються положеннями Державного освітнього стандарту (ГЗС) за напрямом 553500 – захист довкілля. Відповідно до ГОС для зазначеного напрямку у робочу програму включені такі основні розділи:
Розділ 1. Основні забруднювачі довкілля та методи їх знешкодження.
Розділ 2. Основи розрахунку адсорбційних, масообмінних та каталітичних процесів.
4. Обсяг та зміст дисципліни
Обсяг дисципліни відповідає навчальному плану, затвердженому проректором НДТУ
Найменування тем лекційних занять, їх зміст та обсяг у годинах.
Розділ 1.Основні забруднювачі довкілля та методи їх знешкодження (18 годин).
Лекція 1. Антропогенні забруднювачі промислових центрів. Забруднювачі води, повітря та ґрунту. Утворення оксидів азоту у процесах горіння.
Лекція 2. Основи розрахунку розсіювання домішок у атмосфері. Коефіцієнти, що використовуються у моделях розсіювання домішок. Приклади розрахунку розсіювання домішок.
Лекції 3-4. Методи очищення промислових газових викидів. Поняття про методи очищення: абсорбційні, адсорбційні, конденсаційні, мембранні, термічні, хімічні, біохімічні та каталітичні методи знешкодження забруднювачів. Області їх застосування. Основні технологічні особливості та параметри процесів.
Лекція 5. Очищення стічних вод з урахуванням методів поділу. Очищення стічних вод від механічних домішок: відстійники, гідроциклони, фільтри, центрифуги. Фізико-хімічні основи застосування флотації, коагуляції, флокуляції видалення домішок. Методи інтенсифікації процесів очищення стічних вод від механічних домішок.
Лекція 6. Регенераційні методи очищення стічних вод. Поняття та фізико-хімічні основи методів екстракції, стрипінгу (десорбції), перегонки та ректифікації, концентрування та іонного обміну. Використання для очищення води явища зворотного осмосу, ультрафільтрації та адсорбції.
Лекції 7-8. Деструктивні методи очищення води. Поняття про деструктивні методи. Використання для очищення води хімічних методів, заснованих на нейтралізації кислих та лужних забруднювачів, відновлення та окислення (хлорування та озонування) домішок. Очищення води шляхом переведення забруднювачів у нерозчинні сполуки (утворення опадів). Біохімічне очищення стічних вод. Особливості та механізм процесу очищення. Аеротенки та метантенки.
Лекція 9. Термічний метод знешкодження стічних вод та твердих відходів. Технологічна схема процесу та типи використовуваного обладнання. Поняття про вогневе знешкодження та піроліз відходів. Рідкофазне окиснення відходів - поняття про процес. Особливості переробки активного мулу.
Розділ 2.Основи розрахунку адсорбційних, масообмінних та каталітичних процесів (16 годин).
Лекція 10. Основні типи каталітичних та адсорбційних реакторів. Поличкові, трубчасті реактори та реактори з киплячим шаром. Область їх застосування для знешкодження газових викидів. Конструкції адсорбційних реакторів Використання рухомих шарів адсорбенту.
Лекція 11. Основи розрахунку реакторів знешкодження газових викидів. Поняття про швидкість реакції. Гідродинаміка нерухомих та псевдозріджених зернистих шарів. Ідеалізовані моделі реакторів - ідеальне змішання та ідеальне витіснення. Виведення рівнянь матеріального та теплового балансу для реакторів ідеального змішування та ідеального витіснення.
Лекція 12. Процеси на пористих гранулах адсорбенту та каталізатора. Стадійність процесу хімічного (каталітичного) перетворення на пористій частинці. Дифузія у пористій частинці. Молекулярна та кнудсенівська дифузія. Висновок рівняння матеріального балансу пористої частки. Поняття про рівень використання внутрішньої поверхні пористої частки.
Лекції 13-14. Основи адсорбційних процесів. Ізотерми адсорбції. Методи експериментального визначення ізотерм адсорбції (ваговий, об'ємний та хроматографічний методи). Рівняння адсорбції Ленгмюр. Рівняння масового та теплового балансу для процесів адсорбції. Стаціонарний фронт сорбції. Поняття про рівноважну та нерівноважну адсорбцію Приклади практичного застосування та розрахунку адсорбційного процесу для очищення газів від парів бензолу.
Лекція 15. Механізм процесів масопереносу. Рівняння масовіддачі. рівновагу в системі «рідина-газ». Рівняння Генрі та Дальтона. Схеми адсорбційних процесів. Матеріальний баланс масообмінних процесів. Виведення рівняння робочої лінії процесу. Рухаюча сила масообмінних процесів. Визначення середньої рушійної сили. Типи адсорбційних апаратів Розрахунок адсорбційних апаратів.
Лекція 16. Очищення газів від механічних забруднювачів. Механічні циклони. Розрахунок циклонів. Вибір типів циклонів. Розрахункове визначення ефективності пиловловлення.
Лекція 17. Основи очищення газів за допомогою електрофільтрів. Фізичні основи уловлювання механічних домішок електрофільтрами. Розрахункові рівняння з метою оцінки ефективності роботи електрофільтрів. Основи проектування електрофільтрів. Методи підвищення ефективності уловлювання механічних частинок електрофільтрами.
Разом годин (лекції) – 34 години.
Найменування тем практичних занять, їх зміст та обсяг у годинах.
1. Методи очищення газових викидів від токсичних сполук (8 годин) у т. ч.:
а) каталітичні методи (4 години);
б) адсорбційні методи (2 години);
в) очищення газів за допомогою циклонів (2 години).
2. Основи розрахунку реакторів для знешкодження газів (9 годин):
а) розрахунок каталітичних реакторів на основі моделей ідеального змішування та ідеального витіснення (4 години);
б) розрахунок адсорбційних апаратів очищення газів (3 години);
в) розрахунок електрофільтрів для уловлювання механічних забруднювачів (2 години).
________________________________________________________________
Разом годин (практичні заняття) – 17 годин
Найменування тем розрахунково-графічних завдань
1) Визначення гідравлічного опору нерухомого зернистого шару каталізатора (1 год).
2) Дослідження режимів псевдозрідження зернистих матеріалів (1 год).
3) Дослідження процесу термічного знешкодження твердих відходів у реакторі з киплячим шаром (2 години).
4) Визначення адсорбційної ємності сорбентів з уловлювання газоподібних забруднювачів (2 години).
________________________________________________________________
Разом (розрахунково-графічні завдання) – 6 годин.
4. Форми контролю
4.1. Захист розрахунково-графічних завдань.
4.2. Захист рефератів на тему курсу.
4.3. Запитання до іспиту.
1. Основи абсорбційних процесів очищення газів. Типи абсорберів. Основи розрахунку абсорберів.
2. Конструкції каталітичних реакторів. Трубчасті, адіабатичні, з киплячим шаром, з радіальним і аксіальним ходом газу, з шарами, що рухаються.
3. Поширення викидів джерел забруднень.
4. Адсорбційні процеси очищення газів. Технологічні схеми адсорбційних процесів.
5. Очищення стічних вод окисленням домішок хімічними реагентами (хлорування, озонування).
6. Дифузія у пористій гранули. Молекулярна та кнудсенівська дифузія.
7. Кондиційні методи очищення газів.
8. Термічне знешкодження твердих відходів. Типи печей знешкодження.
9. Зрівняння реактора ідеального перемішування.
10. Мембранні методи очищення газів.
11. Гідродинаміка псевдозріджених зернистих шарів.
12. Умови псевдозрідження.
13. Основи уловлювання аерозолів електрофільтрами. Чинники, що впливають ефективність їх роботи.
14. Термічне знешкодження газів. Термічне знешкодження газів із регенерацією тепла. Типи печей термічного знешкодження.
15. Основи процесів екстракційного очищення стічних вод.
16. Модель реактора ідеального витіснення.
17. Основи хімічних методів очищення газів (опромінення потоків електронів, озонування)
18. Гідродинаміка нерухомих зернистих шарів.
19. Рівновага в системі «рідина – газ».
20. Біохімічне очищення газів. Біофільтри та біоскрубери.
21. Біохімічне очищення – основи процесу. Аеротенки, метатенки.
22. Ідеалізовані моделі каталітичних реакторів. Матеріальні та теплові баланси.
23. Види забруднювачів стічних вод. Класифікація методів очищення (поділ, регенераційні та деструктивні методи).
24. Фронт адсорбції. Рівноважна адсорбція. Стаціонарний фронт адсорбції.
25. Пилоуловлювальне обладнання - циклони. Послідовність розрахунку циклону.
26. Методи відокремлення механічних домішок: відстійники, гідроциклони, фільтри, центрифуги).
27. Концентрування – як метод очищення стічних вод.
28. Фронт адсорбції. Рівноважна адсорбція. Стаціонарний фронт адсорбції.
29. Основи флотації, коагуляції, флокуляції.
30. Тепло (масо) обмін при адсорбції.
31. Послідовність розрахунку насадочного абсорбера.
32. Фізичні основи інтенсифікації процесів очищення стічних вод (магнітний, ультразвуковий методи).
33. Процеси перетворення на пористій частинці.
34. Послідовність розрахунків адсорберів.
35. Десорбція – метод видалення летких домішок зі стічних вод.
36. Адсорбційне очищення стічних вод.
37. Поняття ступеня використання частинок каталізатора.
38. Поширення викидів джерел забруднень.
39. Перегонка та ректифікація під час очищення стічних вод.
40. Нерівноважна адсорбція.
41. Зворотний осмос та ультрафільтрація.
42. Ізотерми адсорбції. Методи визначення ізотерм адсорбції (ваговий, об'ємний, хроматографічний).
43. Основи рідкофазного окиснення стічних вод під тиском.
44. Рухаюча сила масообмінних процесів.
45. Очищення стічних вод нейтралізацією, відновленням, утворенням опадів.
46. Рівняння теплового та матеріального балансу адсорбера.
47. Пилоуловлювальне обладнання - циклони. Послідовність розрахунку циклону.
48. Біохімічне очищення – основи процесу. Аеротенки, метатенки.
49. Основи уловлювання аерозолів електрофільтрами. Чинники, що впливають ефективність їх роботи.
1. Обладнання, споруди, засади проектування хіміко-технологічних процесів, захист біосфери від промислових викидів. М., Хімія, 1985. 352с.
2. . . Гранично-допустимі концентрації хімічних речовин у довкіллі. Л. Хімія, 1985.
3. Б. Бретшнайдер, І. Курфюрст. Охорона повітряного басейну від забруднень. Л. Хімія, 1989.
4. . Знешкодження промислових викидів допалюванням. М. Вища школа, 1986.
5. , та ін. Очищення виробничих стічних вод. М. Будвидав, 1970, 153с.
6. , та ін. Очищення промислових стічних вод. Київ, Техніка, 1974, 257с.
7. , . Очищення стічних вод у хімічній промисловості. Л, Хімія, 1977, 464с.
8. АЛ. Титов, . Знешкодження промислових відходів: М. Будвидав, 1980, 79с.
9. , . Вплив ТЕС на довкілля та способи зниження завданих збитків. Новосибірськ, 1990, 184с.
10. . Теоретичні засади захисту довкілля (конспект лекцій). ІК СО РАН - НДТУ, 2001р. - 97с.
Людина впливає на довкілля з давніх-давен. Постійний економічний розвиток світу покращує життя людини і розширює його природне довкілля, але незмінною залишається умова обмеженості природних ресурсів і фізичних можливостей. Створення територій, що особливо охороняються, заборона на полювання і вирубування лісу є прикладами обмеження такого впливу, які вводилися з давніх часів. Однак лише у ХХ столітті зародилося наукове обґрунтування цього впливу, а також проблем, що виникли в результаті, та розробка раціонального вирішення з огляду на інтереси сьогодення та майбутнього покоління.
У 1970-ті роки багато вчених присвячували свої роботи питанням обмеженості природних ресурсів та забруднення навколишнього середовища, підкреслюючи їх важливість для життя людини.
Вперше термін «екологія» вжив біолог Еге. Геккель: «Під екологією ми маємо на увазі загальну науку про ставлення організму та навколишнього середовища, куди ми відносимо всі «умови існування» у сенсі цього слова.» («Загальна морфологія організмів», 1866)
Сучасне визначення поняття екологія має ширше значення, ніж у перші десятиліття розвитку цієї науки. Класичне визначення екології: наука, що вивчає взаємини живої та неживої природи. http://www.werkenzonderdiploma.tk/news/nablyudaemomu-v-nastoyaschee-83.html
Два альтернативні визначення цієї науки:
· Екологія - пізнання економіки природи, одночасне дослідження всіх взаємовідносин живого з органічними та неорганічними компонентами середовища ... Одним словом, екологія - це наука, що вивчає всі складні взаємозв'язки в природі, що розглядаються Дарвіном як умови боротьби за існування.
· Екологія - біологічна наука, яка досліджує структуру та функціонування систем надорганізмного рівня (популяції, спільноти, екосистеми) у просторі та часі, в природних та змінених людиною умовах.
Екологія у наукових працях логічно перейшла у концепцію сталого розвитку.
Стійкий розвиток - екологічний розвиток - передбачає задоволення потреб і прагнень теперішнього часу, не підриваючи можливості майбутніх поколінь задовольняти свої потреби. Перехід до ери сталого розвитку., Р.А. Переліт, с. 10-31 // Росія у навколишньому світі: 2003 (Аналітичний щорічник). - М: Вид-во МНЕПУ, 2003. - 336 с. http://www.rus-stat.ru/index.php?vid=1&id=53&year=2003Як тільки цей занепокоєння, викликаний проблемами навколишнього середовища, побільшало протягом останніх десятиліть, турбота про долю майбутніх поколінь і справедливий розподіл природних ресурсів між поколіннями стала все більш очевидною.
Концепція біологічного розмаїття - біорізноманіття - трактується як різноманітність форм життя, виражених через мільйони видів рослин, тварин та мікроорганізмів, разом з їх генетичним фондом та складною екосистемою.
Підтримка біорізноманіття в даний час є глобальною потребою принаймні з трьох причин. Основною причиною є те, що всі види мають право жити в умовах, які їм властиві. По-друге, численні форми життя підтримують хімічний і фізичний баланс Землі. І, нарешті, досвід показує, що підтримання максимального генетичного фонду становить економічний інтерес для сільського господарства та медичної промисловості.
Сьогодні багато країн зіткнулися з проблемою деградації довкілля та необхідністю запобігання подальшому розвитку цього процесу. Економічний розвиток призводить до екологічних проблем, викликає хімічне забруднення, ушкоджує природне довкілля. Виникає загроза здоров'ю людини, а також існуванню багатьох видів флори та фауни. Дедалі гострішою стає проблема обмеженості ресурсів. Майбутні покоління вже не будуть мати запаси природних ресурсів, які мали попередні покоління.
Для вирішення низки екологічних проблем у Європейському Союзі застосовується енергозберігаюча технологія, у США наголошується на біоінженерії. При цьому країни, що розвиваються, і країни з перехідною економікою не усвідомили важливості впливу на навколишнє середовище. Часто вирішення проблем у цих країнах відбувається під впливом зовнішніх сил, а не державної політики. Таке ставлення може призвести до ще більшого збільшення розриву між розвиненими країнами, що розвиваються, і, що не менш важливо, до посилення деградації навколишнього середовища.
Підсумовуючи, слід зазначити, що з економічним розвитком та розвитком нових технологій змінюється і стан екології, посилюється загроза деградації довкілля. У той же час, створюються нові технології для вирішення екологічних проблем.
Теоретичні засади технологічних процесів охорони навколишнього середовища
1. Загальна характеристика методів захисту довкілля від промислових забруднень
Захист навколишнього середовища є складовою концепції сталого розвитку людського суспільства, що означає тривалий безперервний розвиток, що забезпечує потреби людей, що нині живуть без шкоди задоволенню потреб майбутніх поколінь. Концепція сталого розвитку не зможе реалізуватися, якщо не будуть розроблені конкретні програми дій щодо запобігання забруднення навколишнього середовища, що включають також організаційні, технічні та технологічні розробки з розвитку ресурсо-, енергозберігаючих і маловідходних технологій, зниження газових викидів і рідинних скидів, переробки господарських відходів, зменшення енергетичного впливу на довкілля, удосконалення та використання засобів захисту навколишнього середовища.
Організаційно-технічні методи охорони навколишнього середовища можна умовно поділити на активні та пасивні методи. Активні методи захисту навколишнього середовища є технологічними рішеннями щодо створення ресурсозберігаючих та маловідходних технологій.
Пасивні методи захисту довкілля поділяються на дві підгрупи:
раціональне розміщення джерел забруднення;
локалізація джерел забруднення.
Раціональне розміщення передбачає територіальне раціональне розміщення об'єктів економіки, що знижує навантаження на довкілля, а локалізація сутнісно є флегматизацією джерел забруднень і їх зниження викидів. Локалізація досягається застосуванням різних природоохоронних технологій, технічних систем та пристроїв.
В основі багатьох природоохоронних технологій лежать фізичні та хімічні перетворення. У фізичних процесах змінюються лише форма, розміри, агрегатний стан та інші фізичні властивості речовин. Їх будова та хімічний склад зберігаються. Фізичні процеси домінують у процесах пиловловлення, процесах фізичної абсорбції та адсорбції газів, очищення стічних вод від механічних домішок та в інших аналогічних випадках. Хімічні процеси змінюють хімічний склад потоку, що обробляється. З їх допомогою токсичні компоненти газових викидів, рідких та твердих відходів, стічних вод перетворюються на нетоксичні.
Хімічні явища в технологічних процесах найчастіше набувають розвитку під впливом зовнішніх умов (тиск, обсяг, температура тощо), у яких реалізується процес. При цьому мають місце перетворення одних речовин на інші, зміна їх поверхневих, міжфазних властивостей та ряд інших явищ змішаного (фізичного та хімічного) характеру.
Сукупність взаємопов'язаних хімічних та фізичних процесів, що відбуваються у речовинній субстанції, отримала назву фізико-хімічних, прикордонних між фізичними та хімічними процесами. Фізико-хімічні процеси широко застосовуються в природоохоронних технологіях (пило- та газоуловлюванні, очищенні стічних вод та ін.).
Специфічну групу становлять біохімічні процеси - хімічні перетворення, які з участю суб'єктів живої природи. Біохімічні процеси становлять основу життєдіяльності
всіх живих організмів рослинного та тваринного світу. На їх використанні побудовано значну частину сільськогосподарського виробництва та харчової промисловості, наприклад біотехнологія. Продуктом біотехнологічних перетворень, що протікають з мікроорганізмів, є речовини неживої природи. У теоретичних засадах технології охорони навколишнього середовища, що базуються на загальних законах фізичної та колоїдної хімії, термодинаміки, гідро- та аеродинаміки, вивчається фізико-хімічна сутність основних процесів природоохоронних технологій. Такий системний підхід до природоохоронних процесів дозволяє зробити узагальнення з теорії таких процесів, застосувати до них методологічний підхід.
Залежно від основних закономірностей, що характеризують перебіг природоохоронних процесів, останні поділяють такі групи:
механічні;
гідромеханічні;
масообмінні,
хімічні;
фізико-хімічні;
теплові процеси;
біохімічні;
процеси, що ускладнені хімічною реакцією.
В окрему групу виділено процеси захисту від енергетичних впливів, що в основному базуються на принципах відображення та поглинання надлишкової енергії основних технологічних процесів природокористування.
До механічних процесів, основою яких є механічна дія на тверді та аморфні матеріали, відносять подрібнення (дроблення), сортування (класифікація), пресування та змішування сипких матеріалів. Рушійною силою цих процесів є сили механічного тиску чи відцентрова сила.
До гідромеханічних процесів, основою яких є гідростатичний або гідромеханічний вплив на середовища та матеріали,
відносять перемішування, відстоювання (осадження), фільтрування, центрифугування. Рушійною силою цих процесів є гідростатичний тиск чи відцентрова сила.
До масообмінних (дифузійних) процесів, у яких велику роль поряд з теплопередачею грає перехід речовини з однієї фази в іншу за рахунок дифузії, відносять абсорбцію, адсорбцію, десорбцію, екстрагування, ректифікацію, сушіння та кристалізацію. Рушійною силою цих процесів є різниця концентрацій перехідної речовини у фазах, що взаємодіють.
Хімічні процеси, що протікають зі зміною фізичних властивостей та хімічного складу вихідних речовин, характеризуються перетворенням одних речовин на інші, зміною їх поверхневих та міжфазних властивостей. До цих процесів можна віднести процеси нейтралізації, окислення та відновлення. Рушійною силою хімічних процесів є різницю хімічних (термодинамічних) потенціалів.
Фізико-хімічні процеси характеризуються взаємопов'язаною сукупністю хімічних та фізичних процесів. До фізико-хімічних процесів поділу, основою яких є фізико-хімічні перетворення речовин, можна віднести коагуляцію та флокуляцію, флотацію, іонний обмін, зворотний осмос та ультрафільтрацію, дезодорацію та дегазацію, електрохімічні методи, зокрема, електричне очищення газів. Рушійною силою цих процесів є різниця фізичних і термодинамічних потенціалів компонентів, що розділяються, на межах фаз.
До теплових процесів, основою яких є зміна теплового стану взаємодіючих середовищ, відносять нагрівання, охолодження, випарювання та конденсацію. Рушійною силою цих процесів є різниця температур (термічних потенціалів) взаємодіючих середовищ.
Біохімічні процеси, в основі яких лежать каталітичні ферментативні реакції біохімічного перетворення речовин у процесі життєдіяльності мікроорганізмів, характеризуються перебігом біохімічних реакцій та синтезом речовин на рівні живої клітини. Рушійною силою цих процесів є енергетичний рівень (потенціал) живих організмів.
Зазначена класифікація не є жорсткою та незмінною. Насправді багато процесів ускладнені перебігом суміжно-паралельних процесів. Наприклад, масообмінні та хімічні процеси часто супроводжуються тепловими процесами. Так, ректифікацію, сушіння та кристалізацію можна віднести до комбінованих тепломасообмінних процесів. Процеси абсорбції, адсорбцичасто супроводжуються хімічними перетвореннями. Хімічні процеси нейтралізації та окислення можна одночасно розглядаються як масообмінні процеси. Біохімічні процеси супроводжуються одночасно тепло- та масообміном, а фізико-хімічні процеси – масообмінними процесами.
Каталітичні методи газоочищення
Каталітичні методи очищення газів ґрунтуються на реакціях у присутності твердих каталізаторів, тобто на закономірностях гетерогенного каталізу. В результаті каталітичних реакцій домішки, що знаходяться в газі, перетворюються на інші сполуки.
Методи очищення газів, що відходять, і викидів при виробництві кормових дріжджів
Методи вловлювання пилу Методи очищення за їх основним принципом можна розділити на механічне очищення, електростатичне очищення та очищення за допомогою звукової та ультразвукової коагуляції.
Нормування, сертифікація та стандартизація в галузі охорони навколишнього середовища
Нормування в галузі охорони навколишнього середовища здійснюється з метою державного регулювання впливу господарської та іншої діяльності на навколишнє середовище.
Основні функції моніторингу навколишнього природного середовища
Причини забруднення біосфери
Забруднення стало звичайним словом, що наводить на думки про отруєних воду, повітря, землю. Однак насправді ця проблема набагато складніша. Забрудненню неможливо дати просте визначення, оскільки воно може включати сотні факторів.
Проблеми екологічного права Киргизької Республіки
Система екологічного законодавства і двох підсистем: природоохоронного і природно-ресурсного законодавств. До підсистеми природоохоронного законодавства входить Закон про охорону навколишнього середовища.
Забруднення - зміна природного середовища (атмосфери, води, ґрунту) внаслідок наявності в ньому домішок. При цьому розрізняють забруднення: антропогенні - спричинені діяльністю людини та природні - спричинені природними процесами.
Хлоропласти – центри фотосинтезу клітин рослин
Основними джерелами забруднення атмосфери є електростанції, що працюють на вугіллі, підприємства вугільної, металургійної та хімічної промисловості, цементні, вапняні, нафтопереробні та інші заводи.
Екологічна політика Китаю
Захист довкілля у Китаї одна із базових напрямів розвитку національної політики. Уряд КНР приділяє велику увагу законодавчій роботі у цій сфері. З метою стимулювання координації економічного...
Екологічна політика Китаю
Правову систему Китаю, покликану захищати довкілля, було створено відносно недавно. Створення екологічних законів часто опиняється у веденні місцевої влади.
Екологія: основні поняття та проблеми
Основою сталого розвитку Російської Федерації є формування та послідовна реалізація єдиної державної політики в галузі екології.
Енергетичні забруднення
Атмосфера завжди містить певну кількість домішок, що надходять від природних та антропогенних джерел. До домішок, що виділяються природними джерелами, відносять: пил (рослинного, вулканічного...
