Жердің озонды қалқаны

    Мал шаруашылығы комплекстерінің  үлкен құрылыстарын салу жаңа  проблемалар әкеледі. Қоршаған ортаның әртүрлі шығу тегі бар заттары бар сарқынды сулармен ластануы еді. Олар көптеген аурулардың қоздырғыштары бар, химиялық заттар бар сулар жағымсыз иісі бар және алдын ала өңдеуден өтпесе су қоймаларына жіберілмейді. Осындай суларды озондау нәтижесінде оларды су қоймаларына жібереді.

    Озон тек қана су  бассейнін тазарту үшін емес, сонымен бірге ауа бассейнін тазарту үшін қолданылады. Ауа бассейнін зиянды газдар, әсіресе күкіртті қосылыстар, азот тотықтары, көмірсутектер бүлдіреді.

    Күкіртті газ отынды  өңдеу тотығу процестері кезінде түзіледі. Атмосфераның ластануының негізгі көзі болып күкіртті ангидрид, жылу электрстансаларынан, түсті металлургия, химиялық өндірістерінен шығарылады.

Сонымен қатар бұл қатарға күкірт қышқылы өндірісі, элементарлы күкірт, мұнайлы шикізаттың каталитикалық кренкингісі, титанның қос тотығы өндірісі жатқызылады.

    Күкіртті газ- өте токсинді газ, өсімдіктер мен тірі ағзаларға зиянды әсер

-53-

етеді.

    Әсіресе, соңғы кезде  газдарды күкірттің қос тотығынан  тазартудың тиімді әдісі ерітіндіде  тотығудың каталикалық әдісі  қолданылады. Бұдан түзілген күкірт  қышқылы кәдімгі күкіртқышқылды зауыттардан алынатын күкіртқышқылынан арзан болады.

   Органикалық синтез зауыттарда озон дезинфекция және дезодорация үшін қолданылады.

   Тұрғын үй мен жабық  бөлмелердің ауасын желдету үшін  қолданылады.

   Озон күшті тотықтырғыш  ретінде тігін өндірісінде ағарқыш ретінде және бояу үшін қолданады.

   Металургия өндірісінде перспективті озонды қолданады.

   Озондаудың жоғары жылдамдығы  мен селективтігіне қарай органикалық және неорганикалық синтезде қолданылады.

    Озондаумен  әртүрлі май қышқылдарын алады. Оған деген қажеттілік өте жоғары. Сондықтан ауыл шаруашылығының әртүрлі салаларында қолданылады. Парафилдерді озон көмегімен тотықтырып алады. Алғашқыда олефиндердің озонидтері түзіледі. 70-900С температурада тез бұзылып, эквивалентті мөлшерде қышқылдар мен альдегидтер алынады.

    Синтезделген қышқылдарда  қосымша өнімдер болмайды, бұл жағдайда зиянды лақтырулар мен ластанған сарқынды сулар түзілмейді.

    Әртүрлі циклолефиндер, олейнқышқылын озондауда қолданып дикарбон қышқылдарын алуға болады. Дикарбон қышқылдары С6 және одан жоғары барынша өнімдер алынады, олар  өндіріске қолданылды.

   Озонды қолданып биологиялық  активті  заттар синтездеуге болады, мысалы глутамин қышқылы, әртүрлі  гармондар, дикарбон қышқылдар,және т.б  синтездеп алуға болады,

   Барынша маңызды болып  неорганикалық синтезде озонды  қолданады, Сілтілік металдардың  озонидтері түзіледі,Әсіресе озон  құрғақ  күйдіргіш сілтілермен әрекеттеседі.Қазіргі кезде жаңа реакция ашылды.Онда натрий калий,рубидий және цезий осы элементтердің асқын тотықтары озонмен әрекеттеседі. Осылайша озон халық шаруашылығының әртүрлі салаларында

-54-

қолданылып, әр жылда көптеген мүмкіндіктер мен жаңа процестер ашылуда оның бәрі жемісті қолданылады.

   Озонды өндірістік қолдану оның қалдықтарын тиімді жоюға мүмкіндік береді.

   Озонның термиялық ыдырауы  өте жай өтеді, сондықтан әртүрлі  катализаторлар: сілтілік металдардың гидроксидтері, активтік көмір, никель – күмісті қоспалар, металдардың тотықтары және т.б. қолданылады.

   Активті көмір тазалауды 95-98% дәрежеге жеткізеді.

   Тағы бір тиімді катализатор  болып никель – күмісті қоспа (98%) саналады, олар өте активті тұрақты және механикалық мықты болып саналады.

 

3.3. Озонның өнеркәсіптік өндірісі

  

   Өндірістік мақсатқа озонды қалай алады. Атмосферада озон фотохимиялық реакциялардың нәтижесінде алынады. Алайда өндірістік мақсатта озонды фотохимиялық әдіспен синтездеу рентабельді болмайды: фотохимиялық реакциялар нәтижесінде жоғары концентрациядағы озонды алу мүмкін емес.

Одан басқа энергия шығыны 600кВт с.1кг өнімге есептеледі.

   Озонды электрсинтез (жәй) разряд  көмегімен арнайы генератор озонаторда  жүзеге асырады.

   Озонатор – екі электродтан тұрады. Оның бірі немесе екеуі де диэлектрлі жабылған. Схематикалық электродтар мен диэлектриттердің әрттүрлі орналасуы 8-суретте көрсетілген. Диэлектриттер арасына ауа газдар П(разрядты аралық) 1-3мм болады. Ауаны үрлегенде немесе таза оттегін разрядты аралықтан үрлегенде және электроттарға жоғары кернеулі тоқ жібергенде (10-20кВ) разрядты аралықта разряд пайда болып озон синтезі болады.

    Басында тоқ озонатордың берілген кернеуі және аппараттың жоғарғы электрлі сиымдылығына тура пропорционалды өседі, бұдан озонатор және конденсатор болып табылады. Кернеуді белгілі бір мәнге дейін ұлғайтқанда тоқ күші кенет артып, газды аралықта разряд пайда болады.

-55-

    Одан әрі кернеуді ұлғайтқанда ток озонаторда кернеу мен длэлектрлік кедергі сыйымдылығына тура пропорционалды болады, кернеу және фиэлектрит сыйымдылығы маңызды фактор болып саналады. Көп жағдайда диэлектрит ретінде кәдімгі және борсиликатты шыны пайдаланылады.

   Озонатордың өнімділігі көп факторларға: кернеу, тоқ жиілігі диэлектрит материалы, ылғалдылық, ауа мен оттектің берілу жылдамдылығы, электроттардың салқындауына байланысты.

   Негізгі фактор болып, энергия  және газ шығынына разрядтың  активті күшінің қатынасы болып  табылады.

   Разряд күші берілген  кернеу, диэлектрлік барьер сыйымдылығы, ток жиілігіне байланысты. Алайда кернеуді аз шекте (10-20кВ) өзгертуге болады, одан әрі көбейту диэлектриттің бұрылуына әкеледі. Озонатордың өнімділігі диэлектриттің материалы мен қалдығына байланысты. Осылайша озонатор күшін арттырып – қоректенетін ток жиілігін арттыруға болады.

   Озонды өндірісте кеңінен  пайдалану проблемасын шешуде жоғарғы жиіліктегі озонаторды қолдану маңызды. Өндірістік жиіліктері өту 2000-3000 Гц.жоғарғы жиіліктегі озонаторды шамамен 60 анологиялық төменгі жиіліктегі озонатормен алмастырады.

   Озонды синтездеу процесімен  ыдырауы өңделетін газды беру  жылдамдығын арттыру ондағы озон шығынын арттырып, оның газды қоспадағы мөлшерін азайтады.

   Бұл процестер бір-бірімен  тығыз байланысты. Егер жоғарғы  концентрлі озон қажет болса, оның қоспадағы мөлшері бастапқы  газды беру жылдамдығы төмендету  арқылы арттырады.

   Егер озонның аз концентрациясы қажет болса, оның жоғарғы өнімділігі, өңделетін газ жылдамдығы арттырылады.

   «Жәй»  электр разряды  жылу бөлінумен сипатталады, озон  тұрақсыз өнім температураны  жоғарылатқанда тез ыдырайды. Электрод  температурасын арттыру оның концентрациясы мен энергетикалық шығымын төмендетеді. Озонатор өнімділігін арттыру үшін электродтарды интенсивті салқындатып

отырады.

-56-

   Озонды электрсинтездеуде газдардың әртүрлі қоспасы әсер етеді.

   Азотты аздап қосу арқылы  озон синтезін арттыруға болады, ол таза оттекті қосқаннан көп болады.

   Сонымен қатар ауаға 10-20% оттегін қосу озон концентрациясын арттырады.

   Озон синтезіне су буын қосуда кәдімгідей әсер береді. Мысалы, аз ғана  ылғалдылық озонатор өнімділігін төмендетеді. Сондықтан, озонатор өнімділігі мен сенімділігін арттыру үшін бастапқы газды мұқият кептіру қажет.

   Қазіргі кезде озонатордың 2 типі бар пластинкалы және түтікті.

   СНГ, Франция, ФРГ, АҚШ, Жапонияда негізінен түтін типтеріндегі, генераторлар қолданылады. Түтікті элементтер саны түрлінше (100-500) берілетін кернеу мен өнімділікке байланысты.

  Төменгі кернеулі электрод болып таттанбайтын болаттан жасалған цилиндр, ол сумен жуылады. Әрбір металл цилиндрлі күйінде диаметрі кіші шыны түтік болатын, ол диэлектрит қызметін атқарады.

    Оның ішкі бетіне графит  немесе алюминий қапталып, жоғары кернеулі электрот болып қызмет жасайды, өндірісте түтікті озонаторлар «Венсвах» (АҚШ), «рейлигаз» (Фрация), «Гебриэл - Герман» (ГФР) СНГ-да «ПО - 3», «ПО - 121», «ОПТ - 315» және т.б. бар.

   Қазіргі кезде өндірістік  мақсатта жоғарғы өнімділікті  яғни сағатына ондаған және  жүздеген кг озон синтездейтін  құрылғылар қолданылады.

   Бұл проблеманы жоғары  өнімді, жоғары жиілікті озонаторларды  пайдалану арқылы шектейді.

   Жоғарыда айтылғандай озонатордың күшін және өнімділігін арттыру үшін жоғары жиіліктегі тоқпен қоректендіру және қос электродтарды салқындату маңызды.

   ММУ-нің химия факультетінде  жоғары жиіліктегі озонатор жасалады. Оның ерекшелігі электродтар  металл эмальданған электродтардан тұрады.

   20ºС температурада 3000Гц тоқ жиілігінде, озонның меншікті шығымы 50г/сағ электрод бетінің 1дм2 есептеліп, томенгі жиілікті озонатордың

-58-

өнімділігіне 100 есе жоғары болады, энергия шығымы тек кВт сағ/кг есептеледі. Бұнымен қатар металл эмальданған электродтар аппаратының жоғары конструктивті элементтері болып саналады.

   Тағы бір ерекшелігі аз  габаритті мөлшері минимальды  сыйымдылығы болып саналады.    

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-59-

 

Қорытынды.

     Бұл дипломдық жұмыста озонның атмосферада пайда болуы, таралуы және қасиеттері жайында айтылған, оның атмосферадағы мөлшеріне кейбір табиғи және антропогенді қоспалардың әсері және озонның қоршаған ортаны қорғаудағы ролі жайында айтылған.

Өндірістік мақсатқа озонды қалай алады. Атмосферада озон фотохимиялық реакциялардың нәтижесінде алынады. Алайда өндірістік мақсатта озонды фотохимиялық әдіспен синтездеу рентабельді болмайды: фотохимиялық реакциялар нәтижесінде жоғары концентрациядағы озонды алу мүмкін емес.

Озонды өндірістік қолдану қалдықтарын тиімді жоюға мүмкіндік береді.

Озонның термиялық ыдырауы өте жай өтеді, сондықтан әртүрлі катализаторлар: сілтілік металдардың гидроксидтері, активтік көмір, никель – күмісті қоспалар, металдардың тотықтары және т.б. қолданылады.

    Сонымен қатар, бұл жұмыста мынадай сұрақтарға жауап беруге болады: біздің планетадағы озон қабатының жағдайы, Жердегі өмірді қорғаушы, бұл қабатқа ауадағы антропогенді қоспалар қалай әсер етеді және т.б.

    Қазіргі кезде антропогенді  шығу тегі бар қоспалар озон  концентрациясына мардымсыз әсер етеді. Соңғы кезде озон мөлшерінде айтарлықтай өзгерістер байқалған жоқ. Сондықтан осы қоспалардың озонды қабатқа әсерін зерттеп оқу өте маңызды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-60-

 

Пайдаланған әдебиеттер.

 

1. Прокофьева И.А. «Атмосфералық озон». М.-Л., АН СССР,1951.
2. Гушшин Г.П. «Атмосфералық озонды зерттеу». Л.,

                                                                     Гидрометеоиздат, 1963.

3. Гргиан А.И. «Атмосфералық азонның физикасы». Л.,

                                                                     Гидрометеоиздат, 1973.

4. Александров Э.Л. 

    Седунов Ю.С. «Адам және стратосфералық озон». Л.,

                                                                     Гидрометеоиздад, 1979.

5. Разумовский С.Д.

Заиков Г.Е. «Озон және оның оганикалық байланыстармен реакциясы». 

                                                                   М., Ғылым. 1974.

6. Кожинов В.Ф.

Кожинов И.В. «Суды озондау».              М.,Стройиздат. 1974. 

7. Фрусов В.И. «Экологические изоблемы окружающей среды» ,

                                                                        Алма-Ата ,1991.     

8. Фрусов В.И., Ергалиев Т. «Общая экология» Алматы Білім,1996.
9. Павлов Б.А,Терентьев А.П. «Курс органический химии,

                                                                        М.,«Химия»,1972.

10. Сгадницкий Г.В., Радионов А.И. «Экология», М.,1988.
11. Охрана природы, М.,изд.Просвещения, 1987.
12. Никаноров А.М. «Гидрохимия», Ленинград, 1989.
13. Степановский А.С. «Охрана окружающей среды» М., 2001.
14. Константинов В.М., Челизде Ю.Б.

             «Экологические основы преродопользование» М.,2002.

15. Куанышкалиев К.А., «Табиғи сулардың химиясы», 2005.

 

 

-61-

 

 

16. «Химия окружающей среды» М.,изд.Просвещение, 2003.
17. Мамбетказиев Е., Сыбанбеков К.. «Табиғатты қорғау» Алматы       

                                                                                           «Қайнар» 1990.