Химия как фактор оздоровления окружающей среды

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

НА ТЕМУ: « Химия как фактор оздоровления окружающей среды»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание :

Введение…………………………………………………………………………3

1.Химические методы обеззараживания воды………………………………...5

2.Катализаторы для очистки выбросов промышленных предприятий………6

3. Химические препараты для улучшения структуры почв и земель ……….12

4. Защита окружающей среды при химизации сельского хозяйства…………14

Заключение……………………………………………………………...............17

Список использованной литературы………………………………………...18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Химическая промышленность относится к числу отраслей, представляющих наибольшую опасность для окружающей природной среды, поскольку в результате функционирования ее предприятий в атмосферный воздух, поверхностные водоемы и почву попадает значительное количество разнообразных вредных веществ, а большие территории изымаются под различные объекты, в том числе для размещения жидких и твердых отходов, варьирующихся по степени опасности. Но при этом химические предприятия производят широкую номенклатуру продукции, без которой невозможно решить экологические проблемы, порождаемые не только ими самими, но и всеми другими отраслями экономики, в том числе коммунальным хозяйством, оборонной промышленностью, агропромышленным и топливно-энергетическим комплексами и др. Кроме того, химическая промышленность производит большое количество продукции, которая сама по себе направлена на решение глобальных экономических проблем, например, на сохранение и восстановление озонового слоя Земли, снижение парникового эффекта и др. К числу основных видов химической продукции, которая используется для защиты и оздоровления окружающей природной среды, а также снижения негативного антропогенного воздействия, относятся:

1)химические препараты, сорбенты, фильтры, мембраны для очистки и обеззараживания сточных вод и для водоподготовки;

2)катализаторы для очистки выбросов промышленных предприятий, а также дымовых и

3)выхлопных газов;

4)химические препараты для улучшения структуры почв и земель и их реабилитации, в том числе для очистки и реабилитации замазученных почв и земель,

5)сорбенты для сбора с водных поверхностей нефти и нефтепродуктов, а также разлитых других вредных веществ;

6)технические средства для предотвращения распространения нефтяных загрязнений по поверхности водоемов (боны, маты и др.);

7)пестициды для борьбы с вредителями лесных насаждений и других видов дикой флоры;

8)химические комплектующие для экоаналитического оборудования;

9)озонобезопасные хладоагенты, средства пожаротушения;

10)био- и фоторазлагаемая тара и упаковка;

11)экологически безопасные моющие средства;

12)экологически безопасные добавки и присадки к топливам и маслам;

13)Экологически безопасные химикаты для переработки бытовых отходов агропромышленного комплекса;

14)солнечные элементы и батареи и другие технические средства для экологически

15)безопасного производства и преобразования энергии;

катализаторы фиксации углекислого газа и др.

Несомненно,  эта  тема  актуальна именно в наше время. Так как мы должны видеть как отрицательные, так и положительные стороны использования химии в нашей жизни.

Целью исследования в данном реферате является рассмотрение продукции, которая используется для защиты и оздоровления окружающей природной среды.

Для достижения данной цели мной поставлены следующие задачи:

   1. изучить химические методы, которые используются для оздоровления окружающей среды;

   2. рассмотреть препараты, которые можно использовать в оздоровлении окружающей среды;

 

 

 

 

1. Химические методы обеззараживания воды

 

Всем хорошо знакомо традиционное обеззараживание воды хлором или хлорсодержащими соединениями - например, гипохлоритом натрия. Метод дешевый и достаточно эффективный. Однако, хлорирование имеет серьезные недостатки:

1)Не гарантируется полное уничтожение всех болезнетворных микроорганизмов; 

2Высокое  остаточное содержание хлора  после проведения обеззараживания.

В результате чего требуется дополнительная очистка воды от соединений хлора. Без доочистки длительное пользование хлорированной водой может нанести вред здоровью.

Развитие технологий очистки воды не стоит на месте. Сегодня промышленность, коммунальные службы и частный пользователь имеют возможность применять современные, более совершенные виды обеззараживания воды.

Обеззараживание озоном. Озон - это трехатомная модификация молекулы кислорода. Мощное бактерицидное действие озона объясняются его высокими окислительными свойствами. Параллельно с обеззараживанием озонирование может восстановить органолептические свойства воды - убрать цветность, запах, привкус. Недостаток метода - производство озона дорого. Требуются специальные коррозионно стойкие материалы, так как остаточный озон разрушает металлические трубы и оборудование. Кроме этого из-за высокой химической активности при взаимодействии озона с некоторыми веществами образуются вредные химические соединения.

Дезинфекция воды марганцовкой (перманганатом калия). Применение данного химического соединения в концентрации 0,01-0,1% для человека безопасно. Например, слабым раствором марганцовки полощут горло, промывают раны и желудок, обрабатывают семена растений. Туристы кипятят на костре воду, бросив в нее несколько кристалликов марганцовки (описанный способ дезинфекции рассчитан на очистку небольшого количества воды в полевых условиях). Бактерицидный эффект основан на высоких окислительных свойствах перманганата калия.

 

 

2. Катализаторы для очистки выбросов промышленных предприятий, а также дымовых и выхлопных газов

Каталитические методы очистки основаны на химических превращениях токсичных компонентов в нетоксичные на поверхности твердых катализаторов. Очистке подвергаются газы, не содержащие пыли и катализаторных ядов. Методы используются для очистки газов от оксидов азота, серы, углерода и от органических примесей. Их проводят в реакторах различной конструкции.

Каталитическая очистка газов основана на гетерогенном катализе и служит для превращения примесей либо в безвредные соединения, либо в соединения, легко удаляемые из газовой смеси.

Достоинства метода: высокая степень очистки, компактность, небольшая металлоемкость, высокая производительность, легкость автоматического управления.

Недостатки: образование новых веществ, которые часто надо удалять из газа, высокая стоимость катализаторов.

Особенность каталитической очистки газов состоит в том, что очищаются большие объемы отходящих газов с малым содержанием примеси. Кроме того, в газах могут содержаться не один, а несколько вредных компонентов.

Суть каталитических процессов газоочистки заключается в реализации химических взаимодействий, приводящих к конверсии подлежащих обезвреживанию примесей в другие продукты в присутствии специальных катализаторов. Последние не вызывают изменения энергетического уровня молекул взаимодействующих веществ и смещения равновесия простых реакций. Их роль сводится к увеличению скорости химических взаимодействий. Каталитические взаимодействия в гетерогенном катализе происходят на границе раздела фаз конвертируемой газовой смеси и катализатора. Последний обеспечивает взаимодействие на его поверхности конвертируемых веществ с образованием активированных комплексов в виде промежуточных поверхностных соединений катализатора и реагирующих веществ, формирующих затем продукты катализа, освобождающие (восстанавливающие) поверхность катализатора. Схема этого явления для газовой реакции А+В→С в присутствии катализатора К может быть представлена следующим образом:

А+В+К → К [АВ], К [АВ] → С+К,

где К [АВ] - активированное промежуточное соединение на поверхности канализатора.

В ряде случаев функции поверхности катализатора заключаются в зарождении реакционных цепей, развивающихся затем в объеме конвертируемой газовой фазы, где осуществляется дальнейшая конверсия целевого компонента по гетерогенно-гомогенному механизму.

Изменение реакционного пути химического взаимодействия в присутствии катализатора в соответствии с указанными механизмами приводит к понижению его энергии активации.

Активность катализатора обычно определяется совокупностью физико-химических свойств как самого катализатора, так и конвертируемого газового потока. В наибольшей степени она зависит от температуры каталитического превращения, структуры катализатора, содержания в нем промоторов, давления, объемного расхода, концентрации и молекулярных масс исходных реагентов и продуктов конверсии в газовой смеси.

Активность различных катализаторов при заданных условиях конвертирования определенной газовой смеси наиболее просто можно сопоставить по степени превращения исходных регентов. Оценка активности одного катализатора в различны условиях проведения определенного каталитического превращения может быть выражена, например, отношением количества образующихся в единицу времени продуктов GП к объему V, массе GK , работающей Sили удельной SУД поверхности катализатора:

А=GП /V; А= GП /GК ; А= GП /S; АУД = GП /SУД •V.

Гетерогенное каталитическое превращение является сложным многоступенчатым процессом, включающим в качестве основных стадий диффузию исходных реагентов из ядра газового потока к поверхности гранул (зерен) катализатора (внешняя диффузия), проникание этих веществ в порах катализатора к активным центрам его внутренней поверхности (внутренняя диффузия), активированную адсорбцию продиффундировавших реагентов поверхностью катализатора с образованием поверхностных химических соединений, химическое взаимодействие адсорбированных веществ с образованием продуктов, десорбцию продуктов и их перенос к наружной поверхности гранул катализатора (внутренняя диффузии) и затем от этой поверхности в ядро газового потока (внешняя диффузия).

Наблюдаемая скорость такого комплексного процесса определяется скоростью наиболее медленной, лимитирующей его стадии при условии практически мгновенного достижения равновесия в других стадиях. В случае примерного равенства скоростей каждой стадии процесса говорят о протекании каталитического превращения в смешанной области.

Катализаторы для очистки газов.Катализаторы должны обладать следующими свойствами: активностью и селективностью к извлекаемому компоненту; пористой структурой; стойкостью к катализаторным ядам; механической прочностью; низкой температурой зажигания; большим температурным интервалом работы; термостойкостью; низким гидравлическим сопротивлением; иметь небольшую стоимость.

Обычно катализатор представляет собой смесь нескольких веществ (контактная масса): каталитически активного вещества, активатора и носителя.

Каталитически активное вещество - основа катализатора. Именно оно вступают в реакцию обменного действия. В настоящее время накоплен достаточно большой опыт выбора каталитически активных веществ для проведения различных процессов. В качестве каталитически активного вещества используются чистые металлы, оксиды металлов, а также большое количество химических соединений. Основные материалы, используемые в качестве каталитически активных веществ, применяемых при очистке газов: платиновые металлы, палладий, рутений, родий, сплавы, содержащие никель, хром, медь, цинк, ванадий.

Активаторы - вещества, которые повышают активность катализаторов. При этом сами активаторы обычно не обладают каталитическими свойствами, но способны усиливать действие каталитически активных веществ. Активаторы могут усиливать действие каталитически активных веществ в сотни и тысячи раз. Их действие до конца не изучено, предполагают, что они вступают в реакцию с каталитически активным веществом. В качестве активатора могут использоваться самые разнообразные вещества, выбор которых осуществляется чаще всего эмпирическим путем.

Носители - основание, на которое наносится катализатор. В ряде случаев они могут оказывать влияние на активность и селективность катализаторов. В качестве носителей чаще всего используют инертные пористые вещества, обладающие развитой поверхностью: силикагели, алюмосиликаты, цеолиты и т.д.

В качестве контактной массы чаще всего используют:

1. Активный  металлический катализатор на  металлическом носителе. Например, катализатор - платина или другой  благородный металл - вместе с  активаторами наносят на стружку  из никелевого сплава. Разработаны  специальные катализаторы для  селективных реакций. Обычная каталитическая  установка представляет собой  неглубокую матрицу, хотя для  некоторых операций используются  цилиндрические патроны.

2. Активный  металлический катализатор на  носителе из оксида металла. Например, тонкий слой металла платиновой  группы наносят на носитель - обожженный  α-оксид алюминия либо фосфор (свечного типа). Носитель изготавливают  в виде цилиндрических гранул, расположенных рядами, смещенными  по отношению друг к другу.

Катализатором может быть также γ-оксид алюминия с большой удельной поверхностью и платиновым покрытием. К этой же группе относится палладиевый катализатор на носителе из оксида алюминия.