Для очистки воздуха и жидкостей от вредных примесей химики-технологи применяют абсорбционные, адсорбционные и каталитические методы при абсорбции вредных веществ происходит их растворение во всем объеме поглотителя или химическое взаимодействие в абсорбционной жидкости (чаще всего в воде) с реагентом. Процесс адсорбции основан на способности некоторых мелкопористых веществ (активированным уголь, силикагель, цеолиты1, пористое стекло и пр.) поглощать растворенные или газообразные вещества своей поверхностью. Например, если в камеру, где образуется нежелательный оксид серы (IV), ввести известняк, негашеную известь или доломит СаСОз - MgC03, то произойдет реакция: 2Ca0+2S02+02=2CaS04
Известняк, а вернее, раствор карбоната кальция для улавливания оксида серы (IV) применяется на ТЭС. К сожалению, это не решает экологической проблемы полностью, так как образуются отходы в виде сульфита кальция, идущего просто в отвал. Кроме того, затраты на строительство сера-улавливающих установок ныне действующих ТЭС составляют 50% стоимости всей станции.
Для защиты атмосферы от оксида серы (IV) ученые создали замкнутый цикл карбоната калия, который добавляют в качестве ионизирующей присадки к органическому топливу на магнитогидродинамических электростанциях. Карбонат калия в камере сгорания увеличивает число ионов, что повышает удельную проводимость плазмы. На выходе из камеры, в парогенераторе, температура отработанной и непрореагировавшей части присадки падает до 1600°С. Недогоревшие компоненты топлива удаляются в виде шлака. В парогенераторе соединения калия начинают взаимодействовать с соединениями серы, и при этом образуется сульфат калия, который постепенно затвердевает. Сульфат калия (ценное удобрение) и серу (сырье для производства серной кислоты) необходимо извлечь из отработанных газообразных и пылевидных частичек. Для этого смесь газов и твердых частиц поступает на электрофильтр, где воздух и дымовые газы очищаются и удаляются. Твердые вещества, в частности сульфат калия, сера, из электрофильтра поступают в шахтную печь для удаления серы. Печь называют аппаратом десульфуризации ионизирующейся присадки, т. е. аппаратом по удалению серы из присадки и восстановлению присадки до чистого карбоната калия. Поэтому в печи сульфат калия обрабатывают газообразными восстановителями — водородом, метаном, оксидом углерода (II) при температуре 900°С. При этом образуются: карбонат калия, возвращаемый снова в камеру сгорания; сероводород; сульфид калия, который, разлагаясь, дает сероводород. Сероводород и пары воды направляются на абсорбер, где вода поглощается, а газ поступает в регенератор. Тут его обрабатывают восстанавливающим (подготовительным) раствором и уже влажную восстановленную серу отжимают, доводя ее до товарного вида. Это один из примеров решения природоохранного вопроса методом замкнутого цикла.
Каталитические методы основаны на превращении вредных газообразных веществ в безвредные, которые или всасывают в атмосферу, или отправляют на другое предприятие в качестве средства, производимые в нашей стране, разрушаются биологическим путем до безвредных продуктов.
Экологической химией разрабатываются отдельные промышленные производства по схеме биоценозов, в которых виды живых организмов связаны между собой так, что не происходит «выпадения» из круговорота химических элементов или веществ: отходы одного предприятия служат сырьем для другого. Создаются системы комплексного производства путем территориального и функционального объединения производств, использующих разные стороны исходного сырья.
В решении экологической проблемы химики работают в тесном сотрудничестве с биологами, физиками, географами, применяя математическое моделирование и кибернетику.
|