Ультразвук удешевил очистку воздуха на производствах на 20 процентов

Загрязнение атмосферы промышленными выбросами – одна из ключевых экологических проблем современности. По данным Всемирной организации здравоохранения за последние годы, 99% мирового населения дышит воздухом, качество которого не соответствует санитарным нормам. Особую опасность представляют токсичные газы, такие как аммиак (NH₃) и сероводород (H₂S). Они в больших концентрациях выделяются на предприятиях агропромышленного комплекса, металлургии, нефтегазопереработки и коммунального хозяйства. Эти вещества опасны для здоровья человека, так как вызывают отравления и хронические заболевания, а также наносят вред окружающей среде.

Эффективная и экономичная очистка воздуха на таких производствах – это острая необходимость. Ученые Пермского Политеха усовершенствовали технологию создания углеродного  поглотителя, который одновременно улавливает из воздуха два этих  токсичных газа. Они впервые применили ультразвук для его изготовления, что позволило повысить эффективность процесса получения и качество готового продукта. Его себестоимость при этом снизилась на 20%.

На промышленных, пищевых производствах, животноводческих комплексах и городских станциях водоочистки в воздух выделяются токсичные вещества — аммиак и сероводород – чрезвычайно опасные для человека и окружающей среды производственные загрязнители. Систематическое воздействие этих газов нарушает работу нервной системы и органов дыхания. Например, аммиак вызывает ожоги дыхательных путей, отек легких, поражение глаз и кожи. Сероводород даже в низких концентрациях приводит к головной боли, тошноте, а при высоких концентрациях – к потере сознания, параличу дыхания и летальному исходу.

Для решения проблемы очистки воздуха и отходящих промышленных газов от аммиака и сероводорода в последнее время широко используют химические поглотители на основе гранулированных активированных углей с нанесенной на поверхность активной химической добавкой – сульфатом меди (II). Технология их приготовления включает стадии получение горячего раствора сульфата меди, пропитку им угля, вылеживание и сушку гранул во вращающейся печи при температуре 140-160 ͦ С. Для очистки загрязненного воздуха поглотитель помещают в фильтрующие установки (адсорберы) и подсоединяют к системе вентиляции или выхода отходящих газов. Активная добавка на поверхности продукта связывает аммиак и сероводород за счет химической реакции. Загрязненный воздух, проходя через адсорбер, попадает в атмосферу уже в очищенном виде.

Ученые Пермского Политеха предложили усовершенствованную технологию, где традиционный способ получения пропиточного раствора заменяется более удобным и эффективным – с применением ультразвукового излучателя.  

– По предлагаемому нами методу раствор сульфата меди готовится следующим образом: необходимая масса соли загружается в реактор и заливается расчетным объемом холодной воды. Затем туда помещается ультразвуковой излучатель с частотой 22-24 кГц. Кристаллы интенсивно измельчаются и одновременно с этим разогревается раствор, благодаря чему растет скорость растворения соли. Для насыщения гранул раствором мы использовали вибрационный смеситель. В сочетании с новой технологией это позволило получить поглотитель всего в одну стадию пропитки и равномерно распределить активную добавку на поверхности. Благодаря однородной локализации кристаллов соли возросла эффективность поглотителя по отношению к аммиаку и сероводороду, – комментирует Елена Фарберова, доцент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ, кандидат химических наук.

Эффективность разработки подтверждена лабораторными испытаниями. Ученые определяли время защитного действия по аммиаку и сероводороду — то есть период от начала процесса поглощения до появления первых порций извлекаемого вещества из загрязненного воздуха. Образцы, полученные по новой технологии, продемонстрировали, что время защитного действия составило 57 минут для аммиака и 47 – для сероводорода. Эти показатели примерно в 1,5 раза превышают эффективность существующих аналогов.

Благодаря отказу от многоэтапной обработки технология становится более экономичной и экологичной. В результате время производственного цикла значительно сокращается, а себестоимость конечного продукта снижается примерно на 20 %.

Внедрение этой разработки позволит повысить безопасность на производствах и рабочих местах и снизить риски профессиональных заболеваний. Для жителей промышленных городов это означает потенциальное улучшение экологической обстановки. Для бизнеса внедрение новой технологии обеспечит снижение эксплуатационных расходов за счет более дешевого изготовления поглотителя и возможность нарастить объемы производства за счет уменьшения производственного цикла.

Разработанная технология защищена патентом. Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030». Результатами исследования уже заинтересовались российские промышленные предприятия химической отрасли.

ПНИПУ

1276 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram