Влияние техногенных факторов на здоровье

Для высокоэффективной очистки выбросов необходимо применять аппараты многоступенчатой очистки. В этом случае очищаемые газы последовательно проходят несколько автономных аппаратов очистки или один агрегат, включающий несколько ступеней очистки.

Такие решения находят применение при высокоэффективной очистке газов от твердых примесей; при одновременной очистке от твердых и газообразных примесей; при очистке от твердых примесей и капельной жидкости и т. п.

Многоступенчатую очистку широко применяют в системах очистки воздуха с его последующим возвратом в помещение.

Способы очистки газовых выбросов в атмосферу

Абсорбционный способ очистки газов, осуществляемый в установках- абсорберах, наиболее прост и дает высокую степень очистки, однако требует громоздкого оборудования и очистки поглощающей жидкости. Основан на химических реакциях между газом, например, сернистым ангидридом, и поглощающей суспензией (щелочной раствор: известняк, аммиак, известь). При этом способе на поверхность твердого пористого тела (адсорбента) осаждаются газообразные вредные примеси. Последние могут быть извлечены с помощью десорбции при нагревании водяным паром.

Способ окисления горючих углеродистых вредных веществ в воздухе заключается в сжигании в пламени и образовании СО2 и воды, способ термического окисления - в подогреве и подаче в огневую горелку.

Каталитическое окисление с использованием твердых катализаторов заключается в том, что сернистый ангидрид проходит через катализатор в виде марганцевых составов или серной кислоты.

Для очистки газов методом катализа с использованием реакций восстановления и разложения применяют восстановители (водород, аммиак, углеводороды, монооксид углерода). Нейтрализация оксидов азота NOx достигается применением метана с последующим использованием оксида алюминия для нейтрализации на втором этапе образующегося монооксида углерода.

Перспективен сорбционно-каталитический способ очистки особо токсичных веществ при температурах ниже температуры катализа.

Адсорбционно-окислительный способ также представляется перспективным.

Он заключается в физической адсорбции малых количеств вредных компонентов с последующим выдуванием адсорбированного вещества специальным потоком газа в реактор термокаталитического или термического дожигания.

В крупных городах для снижения вредного влияния загрязнения воздуха на человека применяют специальные градостроительные мероприятия: зональную застройку жилых массивов, когда близко к дороге располагают низкие здания, затем - высокие и под их защитой - детские и лечебные учреждения; транспортные развязки без пересечений, озеленение.

Область применения адсорбционной очистки. Промышленные адсорбенты

Адсорбенты -- высокодисперсные природные или искусственные материалы с большой поверхностью, на которой происходит адсорбция веществ из соприкасающихся с ней газов или жидкостей.

Адсорбенты применяют в противогазах, в качестве носителей катализаторов, для очистки газов, спиртов, масел, для разделения спиртов, при переработке нефти, в медицине для поглощения газов и ядов.

Адсорбент, используемый в промышленности - это адсорбент с высокоразвитой поверхностью. Для понимания важности этого свойства необходимо рассмотреть физические процессы, происходящие в ходе газоразделения.

Другое определение адсорбции - поверхностное явление, проявляющееся во взаимодействии двух сопряженных фаз. Фаза, представляющая поверхность, называется адсорбентом. Вторая фаза, представляющая собой газ, называется объемной фазой или адсорбированной, а обычно адсорбатом.

Образование адсорбированной фазы связано с ломкой приповерхностных слоев объемной фазы, которое сопровождается выделением теплоты.

Рассмотрим более подробно образование адсорбированной фазы. Внешний слой твердого тела является обедненным, за счет отсутствия родственных связей. В результате поверхностные молекулы адсорбента взаимодействуют с молекулами сопряженной объемной фазы, удерживая их на поверхности, т.е. адсорбируя. Силы межмолекулярного взаимодействия, обуславливающие адсорбцию, называют силами Ван-дер-Вальса.

На расстоянии порядка полутора диаметров молекул находится потенциальная «яма» - максимум результирующей силы притяжения, в которой над поверхностью располагается молекула адсорбата. Совокупность таких молекул образует первый слой адсорбата.

Дальнейшие слои практически не образуются за счет экранирования сил притяжения первым слоем. Кроме физических сил взаимодействия существуют химические, но обычно в понятие «адсорбция» не вкладывают смысл химического взаимодействия и этот процесс называют поверхностной химической реакцией.

Из - за отсутствия четких границ между физическими и химическими взаимодействиями имеет место область промежуточных взаимодействий, называемая хемосорбцией. Различить эти три явления можно по теплоте, сопровождающей взаимодействие.

Эта концепция описывается уравнением Ленгмюра, которое во взаимосвязи с температурой, представляют изотермы сорбции. Согласно уравнению Ленгмюра величина адсорбции в основном определяется природой взаимодействия молекул и емкостью первого слоя. Управление ими положено в основу синтеза промышленных адсорбентов. Величина адсорбции промышленных адсорбентов составляет до 50% от массы самого адсорбента и в первую очередь она связана с развитой поверхностью определяющей емкость первого слоя.

Наиболее эффективный путь увеличения удельной поверхности - это предельно возможное уменьшение размера единичных пор в твердом теле. Например, при уменьшении размера пор от 1 мм до 1 нанометра (нм) удельная поверхность твердого тела возрастает в миллион раз. Поры размером на уровне 1 нм соизмеримы с радиусом молекул многих веществ ( 0,1 - 0,5 нм) и поэтому являются предельными с точки зрения физического существования твердой фазы. Поры на уровне 1 нм называются микропорами. Реальные твердые сорбенты наряду с микропорами имеют и более крупные образования - мезо- и макропоры, выполняющие в основном роль транспортных артерий, подводящих за счет диффузии вещество из объемной фазы к микроструктурам.

Самым старым промышленным адсорбентом является активный уголь, синтезированный в начале 20 - го века, и используемый во многих процессах. Вторым крупным синтетическим адсорбентом, появившимся на рынке в 20 - х годах прошлого века, стал селикагель. Третью группу представляют цеолиты (алюминосиликаты легких металлов), самые молодые из промышленных адсорбентов.

Варьируя виды сырья, условия обработки и синтеза получают адсорбенты с разной степенью развития пор. Но всегда существует оптимум в зависимости от целевого назначения использования, поскольку размер пор должен быть минимально таким, чтобы адсорбирующиеся молекулы могли в них проникнуть, а с другой, чем меньше поры, тем больше наложение сил противоположных стенок и сильнее адсорбция, а значит соответственно десорбция.

Характерной особенностью цеолитов является то, что они имеют очень однородный размер пор, причем такой величины (около 1нм), что исключают адсорбцию в них тех или иных веществ. Цеолиты имеют только такие поры и получили второе название - молекулярные сита. Долгое время эта исключительность была характерна только для них.

Но в результате интенсивных работ в создании новых промышленных адсорбентов появились углеродные молекулярные сита и селикагелевые молекулярные сита с высокой однородностью пор. Промышленные адсорбенты выпускаются в виде гранул, шариков и прессованных элементов специальной формы. Их наружная поверхность составляет лишь малую долю общей поверхности, формирующейся в основном за счет внутренних пор. Площадь их поверхности пор составляет несколько сотен квадратных метров на грамм адсорбента.

Адсорбционный метод очистки газов основан на поглощении содержащихся в них вредных примесей поверхностью твердых пористых тел с ультрамикроскопической структурой, называемых адсорбентами. Эффективность процесса адсорбции зависит от пористости адсорбента, скорости и температуры очищаемых газов.

Чем больше пористость адсорбента и выше концентрация примеси, тем интенсивнее протекает процесс адсорбции. В качестве адсорбентов для очистки газов от органических паров, поглощения неприятных запахов и газообразных примесей, содержащихся в небольших количествах в промышленных выбросах, широко применяют активированный уголь, удельная поверхность которого составляет 10²-10³ м²/г.

Кроме активированного угля используются активированный глинозем, селикагель, активированный оксид алюминия, синтетические цеолиты или молекулярные сита, которые наряду с активированным углем обладают высокой адсорбционной способностью и избирательностью поглощения определенных газов, механической прочностью и способностью к регенерации. Последнее свойство очень важно, так как при снижении давления или повышении температуры оно позволяет удалять из адсорбента поглощенные газы без изменения их химического состава и тем самым повторно использовать адсорбент и адсорбируемый газ.

Аппараты адсорбционной очистки работают периодически или непрерывно и выполняются в виде вертикальных, горизонтальных или кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом, через который проходит поток очищаемого газа. Выбор конструкции определяет расход очищаемо го газа, размер частиц адсорбента, степень очистки и другие факторы. Вертикальные адсорберы отличаются небольшой производительностью. Производительность горизонтальных и кольцевых адсорберов достигает десятков и сотен тысяч м³/ч. Наиболее распространены адсорберы периодического действия, в которых период очистки газов чередуется с периодом регенерации твердого адсорбента.

Адсорберы непрерывного действия представляют вертикальную многосекционную колонну с движущимся сверху вниз адсорбентом, который проходит зоны охлаждения, поглощения, ректификации, нагрева и десорбции и вновь возвращается в исходное положение. Газ поступает в зону поглощения и движется навстречу адсорбенту.

На рисунке представлена схема адсорбционной установки для удаления сернистого ангидрида (S0₂) из горячих топочных газов. В качестве адсорбента в установке используют активированный уголь, которым заполняют адсорбер. Горячие топочные газы проходят через теплообменник, подогревая воздух, поступающий в топку и для обогрева десорбера, и подаются в нижнюю часть адсорбера, где при температуре 150-200 °С происходит улавливание S0₂.

Очищенный дымовой газ выбрасывают в атмосферу через дымовую трубу. Адсорбент после насыщения переводится в десорбер, где с помощью нагретого в теплообменнике воздуха поддерживается температура 300-600°С, при которой из адсорбента выделяется сернистый ангидрид, отводимый из десорбера и полезно используемый. Регенерированный адсорбент поступает в бункер, из которого подается в верхнюю часть адсорбера.

Установки периодического действия отличаются конструктивной простотой, но имеют низкие скорости газа и большие энергетические затраты на его прокачку.

В установках непрерывного действия с подвижным слоем адсорбента полнее используется адсорбционная способность адсорбента, обеспечивается процесс десорбции, однако имеются значительные его потери за счет ударов частиц адсорбента друг о друга и истирания о стенки аппарата.

Промышленные адсорбенты

Адсорбент [макропористый]. Макропористые адсорбенты используются в основном в хроматографии.

Адсорбент [мезопористый]. Мезопористые адсорбенты являются наиболее эффективными в области средних давлений ( концентраций) адсорбтива.

Адсорбент [микропористый]

Однородные микропористые адсорбенты имеют поры с размерами, близкими к размерам молекул анализируемых веществ. Они пригодны для разделений, основанных на различии размеров молекул. Типичными адсорбентами, относящимися к этой группе, являются активные угли (например, саран) и цеолиты.

Адсорбент [микросферический]

Использование микросферических адсорбентов упрощает вопрос транспортировки адсорбента в замкнутом цикле. Он может быть решен пневмотранспортом, осуществляемым при небольших скоростях газа, что значительно снижает истирание адсорбента.

Адсорбент [минеральный]

Минеральные адсорбенты и катализаторы (алюмосиликаты Si02, А12Оз, цеолиты и др.) перед применением обычно подвергают длительной термообработке при различных температурах для удаления адсорбированной воды и активации. Выбор температуры предварительной сушки адсорбентов часто мало обоснован и литературные данные по этому вопросу разноречивы.

Адсорбент [минеральный синтетический]

Синтетические минеральные адсорбенты находят многообразное практическое применение, благодаря широким возможностям регулирования параметров их пористой структуры в зависимости от условий синтеза. Их известное преимущество по сравнению с активированными углями при использовании для целей рекуперации заключается в негорючести.

Адсорбент [модифицированный]

Модифицированные адсорбенты являются своеобразным переходом между газо-адсорбционной и газо-жидкостной набивками. Все активные центры модифицированных адсорбентов имеют одинаковую активность.

Адсорбент [молекулярный]

Самый распространенный молекулярный адсорбент - активированный уголь - используется в процессах выделения, очистки и разделения почти всех основных антибиотиков. Среди большого количества марок активных углей различают мелкий угольный порошок (например, весьма распространенный в процессах сорбции антибиотиков и пигментов в растворах антибиотиков уголь ОУ марки А) и уголь-крупку. Ввиду малой специфичности активированного угля как адсорбента его применение для выделения и очистки антибиотиков в одноактовом процессе не приводит к заметной очистке веществ. В колоночных хроматографических процессах угольный порошок используется лишь в лабораторных установках, в которых слой угля не превосходит нескольких сантиметров. Иначе возникают затруднения с прохождением раствора через колонку.

Адсорбент [неоднородно-пористый]

Неоднородно-пористые адсорбенты, в частности снликагели, содержащие как широкие, так и узкие поры. Естественно, что они не могут быть успешно использованы в хроматографии без соответствующего модифицирования.

Адсорбент [неоднороднопористый]

Неоднороднопористые адсорбенты (например, неоднородно-пористые силикагели) при адсорбции проявляют черты, свойственные второму и третьему типам адсорбентов.

Адсорбент [неорганический]

Из неорганических адсорбентов наиболее употребительны окись алюминия, карбонат кальция, окись кальция, силикагель, окись цинка, окись магния, активированный уголь, а также некоторые природные минералы, главным образом различные сорта глины.

Адсорбент [неполярный]

Неполярные адсорбенты - активные угли - неспецифически взаимодействуют с разделяемыми компонентами.

Адсорбент [непористый]

Непористые адсорбенты, получаемые в результате химических реакций в растворе и последующего осаждения ( например, сульфат бария), а также путем размельчения твердых тел, обладают обычно сравнительно небольшой удельной поверхностью ( 1 - 10 м2 / г) и поэтому имеют довольно ограниченное применение. Получаемые порошки с удельной поверхностью порядка сотен м2 / г применяют в качестве наполнителей полимеров, лаков и смазок.

Адсорбент [неспецифический]

Неспецифические адсорбенты, такие, как неспецифические и слабоспецифические пористые полимеры, графитированные сажи, карбохромы, молекулярно-ситовые угли

Адсорбент [однороднопористый]

Однороднопористые адсорбенты, размеры пор которых близки друг другу и составляют около 50 А. Первичный адсорбционный процесс в этих порах близок к таковому на непористых адсорбентах той же природы, но при достаточно высоком давлении пара он сопровождается капиллярной конденсацией, приводящей к заполнению пор жидкостью. ...

Адсорбент [окисный]

Окисные адсорбенты с одинаковой или близкой пористой структурой обладают общими адсорбционными свойствами по нефтяным компонентам. Заметного влияния химии поверхности на адсорбцию этих компонентов не обнаружено, так как разнообразные пo химическому составу адсорбенты - силикагели, глинозем, природные и синтетические алюмосиликаты, активированные угли, пористые стекла - адсорбируют такие соединения в том или ином количестве.

Адсорбент [окрашенный]

Окрашенные адсорбенты переносят на фильтры воронок и промывают дистиллированной водой. Окраска их в результате промывки не изменяется.

Адсорбент [основной]

Основным адсорбентом для молекулярной ВЭЖХ является сили-кагель. Этот материал представляет собой почти чистый диоксид кремния 8Ю2, однако технические его сорта включают в свой состав тс или иные примеси. Кроме того, технический силикагель содержит другие оксиды, прежде всего оксид алюминия, также железа, который придаст техническому силикагелю желтоватый или даже коричневый цвет. Силикагель имеет разную поверхность, составляющую обычно 100 - 600 м2 / г, и значительный объем пор ( 0.5 - 1.2 см7г) с преобладанием пор диаметром от 5 до 15 нм.

Адсорбент [поверхностно-пористый]

Поверхностно-пористые адсорбенты обладают большой механической прочностью и поэтому особенно удобны для работы при высоких давлениях, тогда как многие объемно-пористые адсорбенты не выдерживают высоких давлений.

Адсорбент [полимерный]

Применение полимерных адсорбентов в настоящее время весьма ограничено. Тем не менее, потребность в таких материалах очень велика.

Адсорбент [полимерный пористый]

Производство пористых полимерных адсорбентов на основе стирола и дивинилбензола начато в России с 90 - х годов.

Адсорбент [полярный]

Полярные адсорбенты лучше адсорбируют полярные вещества и ионы, и наоборот, неполярные адсорбенты лучше адсорбируют неполярные вещества.

Адсорбент [пористый]

Пористые адсорбенты различаются структурой. Корпускулярные структуры образуются путем сращивания частиц.

Адсорбент [пористый кристаллический]

Кристаллические пористые адсорбенты характеризуются наличием дальнего порядка в решетке.

Адсорбент [порошковый]

Активация порошковых адсорбентов производится в адсорбере, снабженном перфорированными стальными опорными дисками с положенными на них стальными сетками. Такой адсорбер должен иметь откидное днище или люк для спуска активированного адсорбента в мешалку для контактной обработки масла.

Заключение

Ухудшение здоровья населения, связано с экологическим неблагополучием: распространение аллергических заболеваний, ослабление иммунитета, накопление генетического груза популяций, и снижающаяся сопротивляемость организма к вредным факторам среды (химическим, биологическим, радиационным и т.д.) усугубляет и другие социальные проблемы:

-во-первых, ухудшение здоровья осложняет решение социально-демографических задач: падение рождаемости, увеличение смертности. По оценке экспертов ЮНЕСКО и ВОЗ, «выживаемость русских достигла критической отметки». Этот вывод основан на коэффициенте «жизнеспособности народов» в зависимости от социально-экономической политики, экологической ситуации и политической власти в той или иной стране. Коэффициент жизнеспособности измеряется по пятибалльной шкале и характеризует сохранение генофонда, физиологического и социального развития наций в условиях продолжения социально-экономической политики, реальной экологической обстановки. Россия получила в 1995 г. коэффициент жизнеспособности в 1,4 балла, а балл от 1 до 1,4. - по существу смертный приговор нации, так как этот диапазон означает, что население обречено либо на постепенное вымирание, либо на деградацию - “воспроизводимые” поколения будут отличаться физической и интеллектуальной неполноценностью, не смогут аналитически мыслить, будут более восприимчивы к болезням, менее трудоспособны;

- во-вторых, ухудшение здоровья населения России снижает качество социально-трудового потенциала, ведет к увеличению числа нетрудоспособных. Особенно пагубны последствия загрязнения окружающей среды, падение уровня жизни для молодежи. Дело в том, что молодежь «наследует» негативные изменения в состоянии здоровья, происшедшие под влиянием экологической обстановки и других факторов в детстве и отрочестве. Загрязнение окружающей среды наносит серьезный ущерб легко уязвимому - детскому организму, здоровью подростков. Так, в центрах черной металлургии (Магнитогорск, Новокузнецк, Нижний тагил, Липецк и т.д.) дети в 1,2-1,4 раза чаще страдают болезнями органов дыхания, кожи, глаз. В городах с предприятиями нефтяными и органического синтеза (Стерлитамак, Уфа и др.) увеличение заболеваний у детей бронхиальной астмой в 2 - 3 раза и аллергией - в 1,5-2 раза. Острие проблемы здоровья перемещается от старшего поколения к младшему, в сферу детства. “История болезни” подрастающего поколения объясняет состояние здоровья молодежи в настоящем. Большинство юношей и девушек вступают в самостоятельную жизнь с ослабленным здоровьем, и у многих защитные силы организма не могут противостоять экологически вредным воздействиям окружающей среды. «Пик» индивидуального потенциала здоровья в 1980 г. приходился на 25 лет, сейчас лишь на 16, после чего начинается спад. Для многих молодых людей неблагоприятная экологическая обстановка в районе проживания отягощается условиями производственной деятельности. На рабочих местах, не отвечающих санитарно-гигиеническим нормативам, заняты более 4 млн. человек.

Именно молодежь пополняет работниками все отрасли производства, включая загрязняющие (их доля составляет 30%). Негативные социальные воздействия на здоровье молодежи в настоящее время снижают его уровень, повышая риск заболеваемости в будущем. Таким образом, у подрастающего поколения наблюдается снижение иммунного статуса, аллергизация, увеличение числа мутаций и т.д., развитие онкологических заболеваний из-за влияния химических загрязнений и радиации. Медики, экологи прогнозируют снижение уровня здоровья молодежи, населения в целом. Воздействие вредных факторов окружающей среды на здоровье омрачает будущее и потому, что несет угрозу потомству. Накапливается генетический груз - различные нарушения в генетической информации людей, подрывающие наследственное здоровье населения. Молодежь передает по наследству пагубные последствия генетического груза. В наши дни 10% детей рождаются с психическими и физическими дефектами.

Урон, наносимый здоровью горожан состоянием урбоэкологии, промышленными загрязнениями и другими факторами окружающей среды, в том числе и социальной, тем более ощутим, что значительно уменьшились возможности отдыха жителей города на природе, к основным функциям относятся восстановление и повышение работоспособности.

Неблагополучие экологии городской среды, во многом обусловленное тяжелым положением в социальной сфере, оборачивается новыми потерями для этой сферы, оказывает на нее дестабизирующее воздействие.

Недооценка возможных токсических эффектов антропогенных воздействий на иммунную систему может проявиться в виде тяжелых форм иммунопатологии: иммунодефицитов и заболеваний, обусловленных избыточным реагированием иммунной системы (аутоиммунных и аллергических). Состояние иммунной системы, выражающееся в повышении иммунологических показателей можно рассматривать как реакцию на чужеродные химические вещества, проникающие в организм из загрязненной окружающей среды.

Да, как надо прожить, знают все. И каждый живет по-своему. Но почему-то мы меньше задумываемся над тем, что жизнь надо прожить. Это происходит потому, что государственные интересы у нас выше личных, человеческих. Мы должны понять, что не человек для государства, а государство для человека, только тогда мы не будем хронически больными в хронически больной стране при несметных богатствах. Оздоравливать страну надо через оздоровление каждого.

Размещено на Allbest.ru