Предложен и научно обоснован новый подход к проблеме приготовления поглотителей фтористых газов промышленных производств, базирующийся на рациональном использовании механохимических методов воздействия на формующуюся систему и позволяющий получать дешевые, высокоактивные сорбенты для санитарной очистки отходящих газов.
Эффективность мер по защите воздушной среды от загрязнений примесями техногенного характера, определяется надежностью средств экологического мониторинга. Характер взаимодействия общества с окружающей средой в последнее время вызывает беспокойство в широких кругах общественности. Среда обитания человека становится все более загрязненной, а ее способность к саморегулированию катастрофически падает. Широко распространяются такие болезни, которые раньше или не наблюдались вовсе, или носили локальный характер. Они получили название «болезни цивилизации».
В охране и улучшении нуждаются как природная, так и социальная среда. Человек испытывает чувство дискомфорта и заболевает как от нарушения экологического равновесия в природе, так и от засорения социальной среды.
Экологическое состояние Республики Узбекистан вызывает крайнее беспокойство. Загрязнены почва, воздух и вода. Нерационально ведется добыча полезных ископаемых, скудеет природа. Страдает природа и от интенсивного сбора кормовых, лекарственных, пищевых трав и кустарников. Интенсивный сбор сырья, нерегулируемый выпас скота, рекреационная нагрузка на ландшафты приводят к сокращению запаса биомассы страны.
Для сохранения природной среды и решения экологических проблем немаловажную роль играет уровень экологической культуры всего общества. Для формирования и развития у населения экологической культуры необходимо создать специальную методологию экологического воспитания, опираясь на которую и с помощью которой люди смогли бы контролировать свои действия и активно формировать экологическую культуру.
Узбекистан всегда выражал свое беспокойство последствиями воздействия выбросов алюминиевого производства, как на окружающую среду, так и на здоровье и генофонд населения. Еще 17 ноября 1994 года в г.Ташкенте между Узбекистаном и Таджикистаном было подписано соглашение о сотрудничестве по улучшению экологической обстановки на территориях, находящихся под влиянием деятельности алюминиевого завода в г.Турсунзаде. К сожалению, ряд мероприятий договора так и не был выполнен именно таджикской стороной.
Представители ЮНЕП, наряду с другими международными экспертами, на месте лично ознакомились с конкретными фактами и своими глазами увидели последствия промышленной деятельности алюминиевого завода.А факты говорят о следующем: предприятие выбрасывает в атмосферу около 22 тыс. тонн загрязняющих веществ, в том числе 120 тонн наиболее опасного и вредного для здоровья людей и окружающей среды фтористого водорода. [1]
Значительная доля этих выбросов уносится воздушным потоком в течении 18–19 часов в сутки в сторону Сариасийкого, Узунского, Денауского, Алтынсайского, Шурчинского, Кумкурганского районов Сурхандарьинской области Узбекистана, где проживает более 600 тысяч человек.
В настоящее время при производстве фосфорных удобрений, фтористого водорода, фтора, фосфорной кислоты и других фтористых соединений выделяются большие количества различных фторсодержащих газов, загрязняющих окружающую среду. Еще 20–25 лет назад при сравнительно небольших фтористых выбросах была возможность снизить содержание фтора в отходящих газах до необходимого уровня при помощи любых устройств для промывки газа. То с каждым годом расширяется область применения фосфорных удобрений, и возрастают масштабы производства, количество, выделяющихся в газовую фазу фтористого водорода, четырехфтористого кремния, элементарного фтора и других фторсодержащих соединений в газообразном виде, или в виде аэрозолей, или пыли ежегодно возрастает. Необходимость их улавливания диктуется как экономическими соображениями, в частности, острым дефицитом фтора и его соединений, так и весьма вредным их воздействием на окружающую живую природу.
Улавливание фтористого водорода из технических газов обусловлено высокой стоимостью и вредным воздействием его на окружающую среду. Источники выбросов фторсодержащих газов можно разделить на два основных типа: технологические газы предприятий, перерабатывающих фторсодержащее сырье и технологические газы предприятий, использующих фтористые соединения в качестве реагентов, добавок и катализаторов. Необходимо отметить, что при широко распространенном на практике сернокислотном способе получения фосфорных удобрений удается извлекать лишь половину фтора, находящегося в сырье. Остальное его количество (19–25 %) уходит с удобрениями, фосфогипсом, отходящими газами и сточными водами, остальная его часть удаляется в газовую фазу. При переработке шлака из фосфорной печи в воздух выделяются растворившиеся в шлаке компоненты печного газа. Качественно установлено наличие в газовой фазе соединений фтора, фосфора, серы. Например, содержание соединений фтора в газах на стадии грануляции составляет 10–20 мг/нм3, а при получении шлаковой пемзы в опытной установке — 52–188 мг/нм3. В связи этим все более ужесточаются требования по предельно допустимой концентрации соединений фтора в газовой фазе.
На данном этапе развития в промышленности существует достаточно много методов для улавливания фторсодержащих соединений. Исследования, направленные на глубокое извлечение фтора из газовой фазы путем водной абсорбции, в большинстве случаев не дали положительных результатов. Объясняется это, во-первых, довольно значительной равновесной концентрацией фтора в газовой фазе над растворами кислоты (12–15 кг/м3 при 50°С), во-вторых, часть фтористых соединений присутствует в виде аэрозоля, улавливание которого не подчиняется закономерностям обычной абсорбции.
Одним из наиболее перспективных является метод адсорбционной очистки на твердом сорбенте, преимущество которого заключается в значительном уменьшении или полной ликвидации вредных сбросов. В качестве поглотителей для сорбции фтористых соединений могут быть использованы фториды, оксиды, гидроокиси, карбонаты, хлориды, сульфаты и другие неорганические соединения металлов. Наибольшее распространение получили поглотители, взаимодействие с которыми сопровождается образованием газов и паров (О2, Н2О и др.), не вызывающих загрязнение атмосферы. Применение адсорбционной очистки отходящих газов позволяет решить две задачи — санитарная очистка отходящих газов и регенерация фтора с целью возвращения его в технологический цикл для производства фтор содержащих продуктов, что позволяет значительно снизить себестоимость последних. В настоящее время продолжается разработка новых и модернизация уже существующих технологий по созданию сорбентов очистки отходящих газов промышленных производств от соединений фтора.
Учеными экологами и специалистами доказано, что накопление фторидов в окружающей среде этого региона вызывает деградацию флоры и фауны, нарушает сбалансированность процессов синтеза и минерализации, способствует возникновению мутационных процессов. Фтористые соединения вызывают распространение флюороза, аномалий развития костно-мышечной, дыхательной, эндокринной систем. Рождение детей с врожденными дефектами стало здесь обычным явлением. Вызывает особую тревогу то, что из года в год в зоне воздействия предприятия, растёт заболеваемость, возрастает количество преждевременных родов и выкидышей, врожденных уродств и мертворождений.
В связи с вышеизложенным становится актуальным контроль макро- и микроконцентраций фтористого водорода, представляющим одну из важнейших задач техники безопасности при его производстве и охране объектов окружающей среды. Решение перечисленных задач быстрого установления степени опасности и вредности фтористого водорода в воздушных смесях, возможно лишь с помощью разработки новых экспрессных методов, обладающих необходимыми динамическими параметрами и метрологическими характеристиками.
Наиболее правильным и корректным решением поставленных задач экспрессного и точного определения фтористого водорода в воздухе является создание и применение простых высокодоступных и дешевых сенсоров. В связи с этим, задача разработки эффективных методов, основанных на полупроводниковых эффектах и создание на их основе приборов для мониторинга фтористого водорода является актуальной проблемой современной аналитической химии и экологии.
Для обнаружения фтористого водорода в воздухе используются различные методы, выбор которых обусловлен теми примесями, которые сопутствуют фтористому водороду в воздухе и воздушных смесях [2].
Образование промышленных газов и вентиляционных выбросов, содержащих фторид водорода, хлор, хлорид водорода, фтор и хлоро-рганические вещества, характерно для многих производств (получение хлора, получение металлического магния, переработка цветных металлов и т. д. [3].
Для абсорбции хлора и хлорсодержащих веществ используют воду, водные растворы щелочей и органических веществ. Ряд достоинств имеет известковый метод: небольшая стоимость, доступность реагента, не требуется тщательной защиты оборудования от коррозии т. к. среда щелочная. Недостатками способа является невысокая степень очистки, недостаточная степень использования абсорбента.
Газообразный хлор и фтор хорошо поглощается такими твердыми органическими соединениями, как лигнин и лигносульфанат кальция. Однако более эффективно использование этих поглотителей в идее водных растворов и пульп. В качестве твердых поглотителей хлорида водорода из отходящих газов промышленности м. б. использованы хлор оксид железа и хлорид закисной меди, свинца, кадмия, некоторые органические полимерные материалы. Абсорбционная очистка — непрерывный и, как правило, циклический процесс, так как поглощение примесей обычно сопровождается регенерацией поглотительного раствора и его возвращением в начале цикла очистки. При физической абсорбции регенерацию абсорбента проводят нагреванием и снижением давления, в результате чего происходит десорбция поглощенной газовой примеси и ее концентрированно.
Разработка готова к внедрению: имеются акты лабораторных и опытно — промышленных испытаний, имеются опытно-лабораторные образцы, технологический регламент и технические условия, обладают лучшими метрологическими характеристиками и эксплуатационными параметрами, отвечающие требованиям соответствующих ГОСТов 52033–2003, на приборы аналогичных классов.
Литература:
1. «Трансграничное влияние загрязняющих веществ, выбрасываемых ГУП ТАЛКО на население и окружающую среду отдельных районов Сурхандарьинской области Узбекистана», «Forum International». Ташкент, 2010
2. Наркевич Н. П., Печковский В. В. Утилизация технологических фторсодержащих газов за рубежом // Химическая промышленность за рубежом: Обзор, инфор-ция. М.: НИИТЭХИМ, 1989, № 7.
3. Галкин Н. П., Зайцев В. А., Серегин М. Б. Улавливание и переработка фторсодержащих газов. М.: Атомиздат, 1975. — 240 с.
