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关键词:可挥发性有机化合物废气;治理技术;发展现状;分析影响
可挥发性气体无序排放,对于环境造成的污染现状较为严重。部分有毒性可挥发气体的排放,更是对生物的生长,乃至人类的生存造成了严重的影响。因此当前关于可挥发性有机化合物废气的治理现状,也引起了较多人群的关注。如何以高效的办法进行废气的处理,成为研究人员长期研究的课题。针对此类现状,笔者针对可挥发性有机化合物废气治理技术的发展现状,进行简要的剖析研究以盼能为我国此类技术的发展提供参考。
1.可挥发性有机化合物废气
挥发性有机物,英语单词为Volatile Organic Compounds,一般简称为VOCs。可挥发性有机化合物废气,为多类有机化合物的总称[1]。当前在实践研究的过程中,大气中能够辨别的可挥发性有机化合物废气类型有:异构烷烃、多h芳烃、芳香多元酸等。其中烃类有机化合物,对于人类的生存产生了致命的影响,为引发癌症的主要因素之一。
1.1可挥发性有机化合物废气排放造成的影响
当前在经济快速发展的背景下,巨量的能源被消耗。但也因此产生了大量的挥发性废气,此类气体在挥发的过程中,对环境以及人类生存造成了巨大的影响。例如汽车尾气、工厂废气排放造成的环境污染,使得空气中的有害物质剧增。并且极易产生光化学污染,最终造成污染物之间的相互反应对人体造成巨大的伤害。
例如1952年世界著名的环境污染事件“伦敦雾都事件”,此事件累积造成8000人死亡。至此环境污染问题的致命性危害,也对工业的畸形发展敲响了警钟。
1.2可挥发性有机化合物废气的主要来源
当前在环境变化的过程中,关于可挥发性有机化合物废气,主要的来源为:工业排放、汽车尾气等。具体为:化工厂、炼钢厂、炼油厂、制药厂,以及生活中产生的生活废气。此类废气通过空气的流动,进入到人们的生活环境中。
随着当前城市的快速发展,常驻人口剧增。因此大量的建筑开始修建,逐渐城市中的“热岛效应”愈发严重。例如当前城市建筑密度过大,导致空气流通缓慢。一旦出现污染现状,无法进行快速的流通,最终出现了严重的环境污染现状,例如近年来最为突出的环境问题:雾霾现象。
2.当前我国针对可挥发性有机化合物废气的处理现状
由于历史等方面的原因,我国工业的整体发展较为缓慢。因此关于工厂废气排放,前期并没有进行较多的处理,直接进行对外排放。前期由于我国经济发展较慢,各类工业基础的发展都较为薄弱[2]。因此关于废气的整体排放量还较少,并没有引起较为严重的环境污染事件。此后随着我国政策的改变,开始实施对外开放政策,并加入了WTO组织。此后受国际社会影响,我国对于此类废气的排放,也开展了一系列的治理工作。但由于技术等方面的原因,我国对于此类现状的改善并不明显。因此在未来的发展中,我国针对此类技术还应进行更为深入的研究和实践。
3.当前关于可挥发性有机化合物废气的常规处理方法
针对当前关于可挥发性有机化合物废气的治理现状,笔者综合分析案例,将此类治理技术总结如下:吸附法、化学处理法、生物处理法、冷凝回收法。针对此类治理办法,笔者进行简要的分析介绍。
3.1吸附法
当前关于可挥发性有机化合物废气的治理,最为常见的方法之一为:吸附法。吸附法在应用的过程中,其主要的应用材料为活性炭。活性炭具有良好的吸附能力,生活中关于活性炭吸附能力的应用也较多。例如装修之后在室内布置的活性炭、鱼缸内放置的活性炭都能够有效的进行污染物的吸附。活性炭在吸收的过程中,具有吸附快、吸收能力强、容量大等特点。
3.2燃烧处理法
可挥发性有机化合物废气,其具体成分有一定的化学特性。当前关于此类废气的治理办法之一为:化学处理法。化学处理法主要结合燃烧作业进行处理,首先将废气排入特殊管道或容器内。之后对容器中的废气加入特殊催化剂,然后进行燃烧作业。但由于废气排入的过程中,也参杂了较多的空气,因此燃烧的效果、效率都较低。并且由于催化剂无法催化所有的有机物,导致最终的燃烧不彻底,因此化学处理法在实际应用的过程中,整体的效率性较低。
3.3生物处理法
可挥发性有机化合物废气在治理的过程中,由于其成分较为复杂,因此单一的治理方法往往效果较差。一般情况下需进行多类治理方法的综合运用,例如当前治理效果较好的生物处理法。生物处理法在实际运用的过程中,首先将废气进行一次处理。化验废气主要成分,并针对其中颗粒物进行过滤。之后根据其废气成分,将微生物植入废气环境中,通过微生物进行废气的降解和处理。
3.4冷凝回收法
可挥发性有机化合物废气,一般由两种及以上的废气成分组成。因此其中部分的废气还具有可利用性,冷凝回收法则是针对此类特性的一种治理办法。其治理的原理为将废气冷凝降温,使得废气与其中颗粒物形成结晶体[3]。之后通过回收装置进行回收,并加以利用。此类方法在当前诸多治理方法中,整体的应用效果较为良好,也受到了广泛的认可。
结束语
随着当前经济的快速发展,工业的发展速度也不断加快。在此过程中关于可挥发性有机化合物废气的治理现状,也引起了广泛的关注。此后为了有效的改善此类现状,当前关于可挥发性有机化合物废气的治理办法主要有:吸附法、化学处理法、生物处理法、冷凝回收法。几类治理办法中,吸附法对复杂性废气的治理现状较好。其余方法针对单一性废气的治理效果较好,因此未来关于可挥发性有机化合物废气的治理,还应朝着综合性治理方法的方向进行发展。
参考文献
[1]王广喜,孙晓兵,张竣尧等.有机废气中挥发性有机化合物的净化技术[J].中国资源综合利用,2013,(8):50-51.
据悉,PPG重型机械涂料车间年产量为9000吨,生产的工业涂料产品将主要供应中国地区的重型机械设备厂商,用于农用机械、建筑机械、矿山机械等重型机械的机身防护。
据PPG中国区涂料运营总监倪亚威介绍,这套新型VOC废气处理设备投资3000万元。设备首先在300摄氏度的条件下将生产中的有机废气浓缩,然后通过高温燃烧将有机废气转化为二氧化碳和水蒸气,经烟囱排放。燃烧过程产生的多余热量会回到预热环节,估计可节约25%的能耗。“燃烧空气中的微量有机物非常困难,如果处理不好就会造成能耗很大的问题,这对企业运行是一个负担,但我们认为这也是企业履行社会责任的内容之一。”倪亚威表示。
传统的VOC处理方法是活性炭吸附法。由于气体通过活性炭床的过程不受控制,气体排放量不能保证,另外活性炭吸附过程放热,存在火灾隐患。而PPG工厂的这套新型VOC废气处理设备在火灾隐患和排放效率方面都得到了有效控制。
哈工大研发石墨烯复合膜“试纸” 王舒
近日,哈尔滨工业大学基础交叉科研院微纳米技术研究中心研发出一种新技术,一张试纸就可测试生活环境中的气态有机污染物。这张纸是以石墨烯为载体的复合薄膜,室内被污染时就会变色。日前,国际著名学术刊物《先进功能材料》发表了该课题组的研究成果。
随着人们生活、经济的发展,人们越来越不重视保护环境,随地扔垃圾、浪费水、随便砍伐树木,在人们的眼里已经是很平常的事,每天不知有多少绿洲变成了沙漠。难道人们的眼里就只有钱、钱、钱吗?我虽是个小学生,但也懂得保护环境,人人有责。面对这些破坏环境的人,我感到非常痛恨。之后,我查阅了许多关于保护环境的资料,冥思苦想,终于想出了几个保护环境的方法。
大家都知道,空气污染是保护环境的大敌。废气中的二氧化硫等有毒物体能使树木、农作物的叶变黄、枯萎、脱落。二氧化硫与云中的雨滴结合,形成酸雨降落,会使大片的森林、农作物死亡。可见,空气污染是一大要害。于是,我利用吸尘器的原理,想出了“废气处理机”。废气处理机外形跟吸尘器差不多,只不过比吸尘器大好多,而且不用插电,只要放上几节电池就行了。这种废气处理机一打开开关,强大的风力就会把工厂等排出来的废气吸进去,到了废气处理机的尾端,会有空气清新剂把废气变为新鲜的空气,供人呼吸。
水,是人们的生命之泉,人们少不了它。可是近几年,水污染非常严重,就拿我家附近的一条小池说吧,刚开始,人们都很爱护它,所以里面的水非常清澈,一眼望去,水底的石头都看得清清楚楚。可是,慢慢的,人们对它的热乎劲没有了,开始往里倒垃圾,污染水源,甚至在里面洗脚、小便。于是,这条清澈见底的水池,变成了浑浊不清的垃圾箱。所以,保护水源也是很重要的。于是,我想出了“吸水机”。它跟油烟机很相似,只是前面是吸尘器似的大口。只要你一打开开关,吸水机就会把废水吸到里面,然后通过吸水机的末端的细长水管排成到“废水池”里,然后经过沉淀、清除等工作使废水变成自来水,送到千家万户,供人们饮用。
生活中处处都有垃圾,垃圾不但占地,而且臭气熏天,严重危害人民的身心健康。虽然路旁都有垃圾箱,但是大多数人都不愿意去那么臭的地方去倒垃圾,于是人们都把垃圾扔到了河边、小树旁,使河水变浑浊,小树叶子枯萎。因而,我动脑筋,想出了一种新型垃圾箱,这种垃圾箱是令人愉快的淡粉色的,盖子是天蓝色的拉动式盖,这个垃圾箱分两层,左边一层很小,厚只有1厘米,是放上空气清新剂用的,垃圾箱底下连着垃圾厂,只要垃圾箱一满,那么里面的垃圾会通过地下送到垃圾厂,综合处理。这样,就不用工人开着车去倒垃圾,既不臭也不污染环境,多妙啊。
环氧乙烷的生产方式是:使用银催化乙烯,并通过氧分子进行部分气相氧化而成。热气体反应器废气中的环氧乙烷含量极低。使用贫吸收剂吸收废气,产生浓度很低的 EO 溶液(富吸收剂),从而从废气中提取出来。这种富吸收剂在 EO 气提气提塔中气提解析,以产生富含 EO 的蒸汽。
使用艾斯本技术公司的Aspen Plus 过程模拟器对EO 吸收塔建模。本文介绍了开发仿真模型的步骤,最开始是选择合适的方法,输入塔板塔板详细信息,最后调节模型以匹配操作数据。需要执行灵敏度分析以了解在不影响产品规格范围的情况下某些变量的影响,如贫吸收剂温度和流量。从仿真研究得出的结论是,在不影响产品质量的情况下,可以将贫吸收剂流量减少 8%。通过逐步减少流向 EO 吸收塔的贫吸收剂流量,从而在生产工厂中采用了这一建议。而且,泵消耗的功率也相应减少了 39 kW,流向 EO 气提气提塔再沸器的低压蒸汽 (3.0 barg) 流速也减少了大约 1000 kg/hour。这就转化为节约了大量的能源,每年的经济效益可达 950 万印度卢比(20 万美元),而且无需任何资本投入。
除了节能之外,还可使用相同的仿真模型来评估设备生产能力提高会产生液泛液泛的可能性。塔板几何尺寸塔板指定现有塔板的几何尺寸完成塔板校核,然后分别评估当前运行条件下以及降低吸收液体流量的液泛液泛趋势。
一、节能需求
除了原材料之外,能源是大多数化学过程中第二大的开支。因此必须在化工过程中降低能耗,以在不断变化的市场环境中维持成本有效的生产和管理生产能力。它可以工厂盈利最大化。
二、流程
在 EOEG 工厂中,在有氧环境中,乙烯通过基于银的催化剂进行气相氧化,以形成环氧乙烷 (EO)。EO 从 进入EO 吸收塔的反应器循环气体中提取出来,经过进一步处理而产生纯 EO 和乙二醇 (EG)。参见图2。
EO 吸收塔的作用是将 EO 从循环气体中分离出来。冷却的循环气体从底部进入 EO 吸收塔,并在顶部逆流与贫吸收剂接触,吸收环氧乙烷。 从EO 吸收塔底部流出的带有环氧乙烷的富吸收剂流向 EO 气提气提塔,以提取 EO。可以通过调节贫吸收剂流量来维持吸收塔顶部循环气体产品中的 EO 浓度。必须将这一浓度保持在某一个上限值之下,以避免下游流程中出现问题。
三、仿真研究
仿真建模研究的主要目的是评估在不进行任何资本投入的情况下, EO 吸收塔节能的可能性,并检查 EO 吸收塔在更高负荷下工作时的性能(产量)。
四、采用方法
1.选择合适的方法并开发仿真模型
2.根据工艺流程图 (PFD) 设计数据验证物性方法和仿真模型。
3.根据当前操作参数微调仿真模型
4.对贫吸收剂流量和温度进行模型灵敏度分析
5.进行工厂试运行,采用建模研究建议参数
6.分析和总结,包括优势
Aspen Plus 是一款仿真软件,用于稳态仿真(图 3)。为了进行优化研究,选择了 Radfrac 严格的设备模型。
SR-Polar 极性状态方程 (EOS) 被选为合适的预测方法。首先通过比较模型预测结果与许可方提供的实际 PFD 数据来进行验证。然后使用操作数据在项目的整个操作范围中进一步验证,经证实是此模拟模型的最佳方法。
最开始,PFD 数据被用于进料组成,并将模型预测与设计数据物料平衡塔顶和底部产品的物流组成进行比较。之后,从在线分析仪获得实际进料组成,并再次评估模型预测。通过调节吸收塔Murphree塔板效率对模型进行微调,塔板将以下参数与实际工厂数据相匹配:
设备温度曲线
顶部和底部产品组成
调节完模型之后,模型将被用于进行以下方面的灵敏度分析:
贫吸收剂流量变化
贫吸收剂温度变化
灵敏度分析的目标是深入了解在不影响 EO 吸收塔性能的前提下,实现优化操作。
从仿真研究和灵敏度分析得出的结论是,在不影响产品质量的情况下,可以将贫吸收剂流量减少 8%。通过逐步减少工厂中的贫吸收剂流量,从而在生产工厂中采用这一建议值。
对贫吸收剂温度进行灵敏度分析,以了解夏天的影响。这最终会改变供给的冷却水温度,并影响贫吸收剂回路中的冷却器。贫吸收剂温度的任何改变都会影响从循环气体中吸收纯 EO。这项分析也是必需的,因为目的是减少贫吸收剂流量,这会导致贫吸收剂温度变化从而影响吸收。从研究中我们得出结论,贫吸收剂温度变化 +2℃以内不会对吸收塔性能产生大的影响。
除了节能之外,还使用相同的仿真模型来评估设备产量增加后的液泛可能性液泛。设备运行时的贫吸收剂流量比设计值要大。指定现有塔板的几何尺寸来对塔板进行核算,然后分别评估当前运行条件下,减少吸收剂流量后的液泛趋势。由仿真水力学研究得出结论,设备在液泛限制附近运行,减少贫吸收剂循环水流将减少塔板液泛并提高 EO 吸收塔的效率。
五、优化的操作窗口
根据仿真研究的结果,制定了试验计划来逐步减少贫吸收剂流量,同时使用在线分析仪和分析方法来持续监视吸收塔性能。预计会实现以下好处:
1.减少流向 EO 吸收塔的贫吸收剂流量会降低下游负荷,提高 EO 气提气提塔的性能,降低从富吸收剂气提 EO 所消耗的流体。
2.减少流向 EO 吸收塔的贫吸收剂流量会降低贫吸收剂水冷却器的负荷,使贫吸收剂供给温度降低,提高 EO 吸收塔的 EO 吸收效率。
3.减少流向 EO 吸收塔的贫吸收剂流量会降低吸收塔中的压降,因此能提高 EO 吸收塔的 EO 吸收效率。
4.该试验还能确定工厂高负荷运转期间,系统在贫吸收剂流量和温度方面的瓶颈。
5.降低贫吸收剂流量还能直接降低泵的能耗。
六、结论
仿真模型预测很准确,并且十分接近实际情况。减少 EO 富吸收剂流量被证明对气提 EO更加有益 – 极大减少了 EO 气提塔中气提 EO 所需的能耗。因此也成功地优化了EO 回收流程。EO 吸收塔贫吸收剂流量减少了 8%,泵的功率也相应减少了 39 kW,EO 气提气提塔再沸器中的低压蒸汽 (3.0 barg) 流速也减少了大约 1000 kg/hour。节约的这些能源每年总共带来了 950 万印度卢比(20 万美元)的经济效益,而无需任何资本投入。此研究充分证实了过程模拟技术可实现运营优化和装置能效提高。
参考文献
[1]工程数据手册,Tenth Ed.,卷 1 和卷 2,气体处理器供应商协会,Tulsa,Oklahoma,1987 年.
关键词:金属收得率;能源化处理;循环利用;节约能源;余热利用中图分类号:G648文献标识码:B文章编号:1672-1578(2014)12-0018-011.绿色冶金新模式
冶金工程是我国国名经济的支柱产业之一,为社会的发展做出了重要贡献。然而冶金企业造成的环境污染与资源浪费也是相当严重的。由于冶金工业产生的污染物数量大、毒性强、品种多,造成的环境问题极为严重,因此对冶金工业污染的处理和对能源的合理化利用有着巨大的环境价值、经济价值和社会价值。
绿色冶金正是关于钢铁行业耗能大、能源浪费严重、污染环境严重这一事态而提出的新型的工业生产模式。汲取目前冶金行业生产钢铁时产生的弊端,我们应当改善现有的钢铁生产模式,调整生产体系,一方面,从对排放物质及能源在能源化处理、在资源化循环使用,再进一步做到尽可能小的无害化处理。另一方面,从对钢铁工业节能降耗与余热利用做起,争取走上优化结构、转变产能增长方式的科学的发展道路,向资源节约型、环境友好型的方式前进。
2.冶金工业对环境的污染及其治理措施
2.1大气污染物及其治理措施。钢铁冶炼业在其生产过程中需要消耗大量的能源,并排放大量的污染物,钢铁工业废气排放量大、污染面广,每生产1t钢要产生废气10000m?,粉尘100kg,废气中含有二氧化碳、二氧化硫及氧化铁粉尘等有害物质。排放的烟尘颗粒细,比表面积大,吸附力强,易成为吸附有害气体的载体。并且废气温度高,治理难度大。钢铁生产排出的废气虽然对环境有害,但高温烟气中的余热可通过热能回收装置转换为蒸汽或电能,可燃成分如煤气可作为燃料,净化过程收集的尘泥多数富含氧化铁,可以回收利用。
2.2水污染及其治理措施。钢厂工业用水量很大,每生产1吨钢的总耗水量为100~300t。虽然水的循环利用率已大大提高,但每吨钢需要处理的废水一般仍达50t左右,废水中带有大量有害的悬浮泥渣及溶解物质,而且温度较高,直接外排会造成热污染。废水成分较复杂、污染物多,废水水质变化大,造成废水处理难度大。水中含有酚、氰等要有毒有害物质,这种水不允许直接排放。因此必须进行处理,一般可采用石灰碳化法和石灰药剂法治理高炉煤气洗涤水,可以做到洗涤水的循环使用。高炉炼铁生产中产生大量的炉渣,处理方法通常是利用水将炽热的炉渣急冷水淬,粒化成水渣,以便作为水泥的原料加以利用。因此,采用这种节水和治理措施后可以减少炼铁厂用水量,提高废水的重复利用率,做到少排或不排废水,对于节约水资源保护环境具有重大意义。
2.3固体废物污染及其治理措施。钢铁工业固体废物是指钢铁生产过程中产生的固体、半固体或泥浆废弃物。生产消耗的原材料和燃料多,所以80%以上的消耗又以各种形式的废物排出,而且种类繁多。由于原料多为各种元素共生矿物。废物中蕴含着各种不同的有价元素,如:铁、锰、钒、铬、钼、铝等金属元素和钙、硅、硫等非金属元素。因此钢铁工业固体废物是一项可再利用的二次资源。有些固体废物稍加处理即可成为其他生产部门的宝贵原料,如高炉渣经水淬处理成为粒化高炉矿渣,是生产矿渣水泥的重要原料。尤其,含铁固体废物即是钢铁厂内部循环利用的金属资源,不仅综合利用价值高,而且减少废物外排,有利于减少污染。钢铁工业除金属铬与五氧化二钒生产过程产生的水浸出铬渣和钒渣、特殊钢厂铬合金钢生产过程中产生的电炉粉以及碳素制品厂产生的焦油、轧钢过程废水治理产生的含铬污泥等少量有毒有害废物外,其他固体废物,如尾矿、钢铁渣、含铁尘泥等,虽然量大,但基本属于一般工业固体废物。因而,比起易燃、易爆、有腐蚀性、有毒等危险固体废物更易于收集、输送、加工、处理,也便于作为二次资源加以利用。
3.节能与余热利用
3.1提高二次能源利用,实现负能炼钢。自21世纪以来,我国钢铁企业通过"三干"(干熄焦、高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘)、"系统节水"、"发电"等措施,逐步进入到全面深入地充分开发钢铁制造流程的"能源转换功能"时期。同时,要积极开发新型节能技术,努力将现有技术条件下无法回收利用的二次能源运用新技术加以回收利用,实现负能炼钢。
3.2装备的大型化,减少总体节能差距。在钢铁企业中,长期存在着大型装备与小型设备节能减排效果的巨大差异。小型设备环保设施缺乏,导致粉尘、二氧化硫等污染物排放量大,环境污染严重;一次能源消耗量大,而且二次能源回收利用率低;由于小型设备工艺落后、装备水品差,现有的成熟节能技术基本上无法应用,这也正是现在存在高耗能的一个主要原因。
3.3发展能源转化功能建立资源节约型环境友好型企业。如高炉炉顶煤气余压发电,不消耗任何燃料,就可转化回收很多电力,即降低噪音,又保护环境;利用干法熄焦的余热发电,可回收红焦显热,还起到节水、改善环境、提高焦炭质量的作用;利用燃气-蒸汽联合发电,可大量减少煤气的放散,并起到提高热电转换效率、减少环境污染的作用;利用焦炉煤气作燃料,可生产高纯度氢气,可用于冷轧生产过程中保护气体处理,可进一步加工成二甲醚,作液态能源、氢电池等新一代电源;利用焦炉、高炉处理城市废塑料和城市生活垃圾,既节约能源又为社会处理大宗废弃物,向清洁生产、绿色钢铁厂,直至成为资源节约型环境友好型的循环经济社会的重要成员转变。参考文献:
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[4]郭斌,庄源益等.清洁生产工艺. 北京:化学工业出版社,2003.
[5]童志权.工业废气净化与利用. 北京:化学工业出版社,2001.
关键词:大气污染;节能减排;原因;措施
中图分类号:R122文献标识码: A
大气污染,即在干洁的大气中,痕量气体的组成是微不足道的。但是在一定的大气质量范围之中,出现了原来没有的微量物质,它们的数量和存在时间都有可能对人、植物及物品、动物、材料造成极其不利的影响和危害。当大气中污染物质的浓度达到有害程度,最终会破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件,对任何物体造成可视的危害。
一、我国的大气污染现状
1、近年来,大气污染物排放总量呈逐年降低态势。二氧化硫排放量,从1998年的2091万吨减少到2001年的1948万吨,减排143万吨,减幅6.8%,其中生活污染源减少116万吨,高于工业污染源,减幅达23.3%;烟尘排放量,从1998年的1445万吨减少到2001年的1070万吨,减排385万吨,减幅26.5%,其中工业污染源减少326万吨,高于生活污染源,减幅达27.7%;工业粉尘排放量从1998年的1321万吨减少到2001年的991万吨,减排330万吨,减幅达25%。
虽然近年来污染物排放有所降低,但大气污染仍然很严重。据专家分析,二氧化硫排放量水平仍高于环境承受能力的60%左右。
2、环境质量总体上有好转趋势,但许多城市和地区环境污染依然严重。城市空气质量总体上呈现出良好趋势,但是城市空气污染仍较严重,污染类型以煤烟型污染为主,颗粒物仍是影响中国城市空气质量的主要污染物,其中人口在100万~200万的特大城市最重。酸雨分布面积变化不大:1995~2000年降水平均PH值5.6的城市比例呈逐年下降趋势,近三年有所回升,总体变化不大。两控区酸雨和二氧化硫控制初见成效。近年来,酸雨控制区降水平均PH值小于5.6的城市比例呈减少趋势。但是,在全国可监测的600多座城市中,大气环境质量符合国家一级标准的还不到1%。
3、老的问题还没有解决,新的问题却又接踵而来。20多年来,中国对大气污染的控制是十分有限的,主要针对一些常规污染物,如二氧化硫、烟尘、工业粉尘等。“十一五”期间,减排工作中,实施排放总量控制的大气主要污染物仅有二氧化硫一项,进入“十二五”才增加了另一项减排控制指标氮氧化物。虽然通过努力这些污染物排放量有所减少,但是环境污染的严峻形势并没有得到扭转,大气污染程度已经呈现出明显的恶化趋势,近期多个城市和地区出现的雾霾天气给了我们强有力的一记重锤。氮氧化物污染急剧加重,有些城市已出现光化学烟雾现象。大气污染治理迫在眉睫。
二、我国大气污染产生的原因
1、生活污染源:城市居民、机关和服务性行业,由于烧饭、取暖、沐浴等生活上的需要,燃烧矿物燃料,向大气排放煤烟、油烟、废气等造成大气污染;城市生活垃圾在堆放过程中厌氧分解排出的二次污染物和垃圾焚烧过程产生的废气。
2、工业污染源:随着经济的迅猛发展,各类工厂迅速增加,而大气污染的来源也迅速增多,成了我国大气污染的重要来源。主要包括燃料燃烧排放的污染物以及工艺生产过程中排放的废气(如化工厂向大气排放的具有刺激性、腐蚀性、异味和恶臭的有机和无机气体;炼焦厂排放的酚、苯、烃类和化纤厂排放的氨、二硫化碳、甲醇、丙酮等有毒有害物质)以及生产过程中排放的各类金属和非金属粉尘。由于工业企业的性质、规模、工艺过程、原料和产品等种类不同,对大气污染的程度也不同。如:由发电厂、钢铁厂、化工厂及农药厂、造纸厂等各种工矿企业在生产过程中排放出来的烟气,含有烟尘、硫氧化物、氮氧化物、二氧化碳及碳黑、卤素化合物等有害物质。
3、交通污染源:经济发展离不开交通,交通业的迅猛发展带来的大气污染也是主要来源之一。飞机、汽车、船舶排出的尾气中含NO、NO2、二氧化硫、碳氢化合物(HC)、CO2、铅氧化物、苯并芘、多环芳烃等大气污染物。而且由于汽车汽缸结构不好,燃烧不完全,以及使用汽油抗爆剂四乙基铅等,在燃烧排放的尾气中,还含有大量污染气体。
三、大气污染的对策:节能减排
节能减排有广义和狭义定义之分。广义上来说,节能减排是指节约物质资源和能量资源,减少废弃物和环境有害物(包括三废和噪声等)排放;狭义上来说,节能减排是指节约能源和减少环境有害物排放。
1、正确评估大气环境容量
1.1、科学利用大气环境容量:就是根据大气的自净规律定量定时的向大气中排放污染物,保证大气中的污染物浓度在大气环境容量的限度中,合理的利用大气环境容量。在控制大气污染综合整治中,合理的利用大气容量是可行的。治理时,应优先考虑这一可行性措施。
1.2、以集中控制为主,降低大气污染物的排放量。多年的实践证明,集中控制是防治污染、改善环境质量,实现“三个效益”统一的最有效措施。在我国,我国以煤烟型的污染物为主,大气的污染物主要是烟尘和二氧化硫。因而,我们实行集中控制是一个很有效的举措。而对于局部污染物则采取因地制宜,采取分散防治措施。
2、废气的控制与治理
废气治理的方法多种多样,按照废气的物理状态的不同,可以分为颗粒状污染物的治理和气态污染物的治理。
2.1、利用各种除尘设备去除烟尘和各种工业粉尘。颗粒状污染物的治理技术有:重力除尘技术、惯性力除尘技术、离心力除尘技术、湿式除尘技术、袋式除尘技术、电除尘法等等。
2.2、采用气体吸收塔以及其他物理化学的方法处理气态的大气污染物。气态污染物的治理技术有:吸收法、吸附法、催化净化法、燃烧净化法,冷凝净化法等等。
2.3、基本原则:第一、城市建设和工厂选址,要做到统筹规划,合理布局。第二、改进燃烧方式,使用清洁能源。第三、植树造林,净化环境。第四、减少流动源的废气排放。第五、在城市逐步实行集中供热。第六、推广清洁化生产工艺。
3、废气的综合利用
废气中并不是所有的东西一定是不好的,废气中也会有一些有价值气体可以循环利用。废气中有一些是具有利用价值的,应集中回收,这样不仅可以减少污染,而且能够把资源有效利用,降低生产成本,从而真正做到节能减排。
4、大气污染的法制宣传与管理
污染的法制管理十分重要,要向群众做好广泛的宣传工作,如;每年进行一周的环境保护宣传,加强群众的环保意识,了解环保的法律知识。而且,对待各个企业工厂要坚持依法管理环境,对破坏环境的人和事要进行教育和加以处罚,以致拘役判刑。不段加强对环境保护的监察执法力度,保护好我们的环境,还给我们一个绿色的家园。
5、开发环保新能源,以代替化石燃料
我国幅员辽阔,可利用资源甚多,我们可以利用多种能源,例如:风能、太阳能、核能、水能等新的、可再生的、环保的能源。这些能源的利用,可以减少化石燃料的使用,这样可以减少大气的污染,尤其是在温室效应方面。
结语
在实现中华民族伟大复兴的今天,必须牢牢抓住中国梦这个主题。中国经济的发展不能以牺牲生态环境为代价,我们应该运用先进的科技手段,不断的进行创新,使不可再生能源具有长久的承受能力。整治环境污染,把废弃物转化成可利用的资源,特别是在节约能源上下功夫,控制能源消耗,提高能源的利用效率,真正实现节能减排。我们应担负起每个人的职责,为实现社会的可持续发展和人类社会与环境共存贡献自己的一份力量。
参考文献
[1]刘天齐等主编,环境保护概论[M], 北京:高等教育出版社,1982.7,1999重印(43~47)。
[2]张力军主编,环境保护知识读本[J],北京海洋出版社,2004.2(151~157)。
那么中国还有没有其他氟资源的来源?答案是完全肯定的。磷矿石中也蕴藏着大量的氟资源,世界磷矿石储量约600亿吨,磷矿石中的氟含量约2%~4%,磷矿石中伴生的氟占世界氟蕴藏量的87%以上,远比萤石的储量大。仅目前有实际开采价值的磷矿中就有8亿~14亿吨的氟资源,相当16亿~28亿吨萤石的含氟量。
可以预见,在将来萤石资源枯竭时,磷矿石中的氟将成为唯一的氟资源。但由于生产技术等原因,大多数工厂采用水来吸收含氟废气物,一方面吸收不完全,另一方面产生固体二氧化硅容易堵塞设备及管道,造成频繁停车,影响生产效率。因此,研究采用新型的工艺方法已迫在眉睫。
一、含氟废气用途广泛
经反复研究发现采用氟化铵溶液来吸收含氟废气,可取得良好效果,回收产物经合适处理可分别制成无机精细化工产品――优质白炭黑和高浓度吸收剂――氟化铵溶液。
前者可广泛应用于天然橡胶、合成橡胶、硅橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂、涂料和不饱和树脂增稠剂、涂料消光剂、塑料薄膜开口剂等;后者一部分可以循环利用于吸收含氟废气物,另一部分可以用于制备电子工业用的氟化物(无水氟化氢,氟化铵,氟化钠,氟化钙,三氟化铝等高附加值化合物),这样企业不仅可顺利地完成废气的有效处理,同时也将其中的氟、硅元素转化为有较高经济价值的氟盐、白炭黑等产品,从而将现有含氟废气的利用提高到一个新水平。
二、含氟废气的吸收
依据磷化工生产中含氟废气的不同存在形态采用氟化铵进行吸收,吸收后的尾气中氟含量应达到国家规定的排放标准。
对于磷化工生产中以SiF4为主体的废气, 用氟化铵溶液来吸收,生产稳定的氟硅酸溶液。其反应方程式如下: SiF4+2NH4F=(NH4)2SiF6、 H2SiF6+2NH3=(NH4)2SiF6。
吸收液的主要成分为氟硅酸铵,将其氨解,即可生成二氧化硅沉淀 (即白炭黑)和氟化铵溶液。二氧化硅经洗涤、干燥后即得到白炭黑产品;同时,可得到高浓度的氟化铵溶液,其反应化学方程式如下: (NH4)2SiF6+4NH3+2H2O=6NH4F+SiO2。
以高浓度的氟化铵溶液为起点,根据市场的需求,可以制取其他氟系列产品,如氟硅酸、氟化钠、氟化铵(氟化氢铵)、氟化钾、氢氟酸、无水氢氟酸、电子工业氢氟酸等。
三、白炭黑的制取工艺
当前,以氟硅酸为原料制备白炭黑的方法主要有以下几种工艺路线。
1、采用磷肥副产氟硅酸与纯碱反应制备氟化钠和白炭黑,分离出来的SiO2沉淀经硫酸酸化、陈化、洗涤、干燥得到白炭黑。该方法虽然得到氟化钠和白炭黑2种产品,但缺点是反应中产生大量的二氧化碳气体,生成的氟化钠与二氧化硅采用重力分离其分离效果有限,氟损失较高,同时在洗涤过程中产生大量的酸性废水,且生成的白炭黑产品质量不高,比表面积偏小。
2、采用氟硅酸与碳酸氢铵反应生成NH4F溶液和SiO2沉淀,将分离出来的SiO2沉淀经硫酸酸化、陈化、洗涤、干燥得到白炭黑。该方法的缺点是反应中产生大量的二氧化碳气体,同时由于酸化操作必然在洗涤过程中产生大量的酸性废水,污染环境,且所得白炭黑比表面积较低, 对橡胶的补强效果有限。
3、利用过磷酸钙厂副产氟硅酸和氨水、氯化钠及硅胶为原料,生产氟化钠和具有橡胶补强作用的白炭黑,产品质量符合国家有关标准。该方法的优点是氟硅酸与硅胶的混合浆料不需分离可直接作为反应原料,同时可实现氨的回收;但缺点是工艺路线较长,且助剂的加入是否会对后续工艺产生影响不确定。
四、氟产品经济优势明显
为防止和控制工业含氟废气的污染及危害,而氟又是重要的工业原料弃之可惜,因此选用合适的方法将含氟废气净化的同时对氟加以回收利用,延长产业链,开发氟产品,从源头上实现控制氟污染和利用氟资源双赢,是环境友好型、资源节约型现代企业的必然选择,也是实现循环经济、让氟造福人类的必然要求。
同时,利用磷肥工业副产的氟资源生产高附加值氟化工产品,经济上具有明显优势,若再进行硅系列产品的开发,效益更明显。
关键词: 中学化学教学 环境保护教育 环境保护意识
1.中学化学教育中进行环保教育应注意的问题
1.1调动学生的积极性。
如今的学生自主意识很强,所以中学化学教师在教育学生时要根据每个学生不同的特性制定引导方针,客观地为学生介绍现今世界的环境,当然不能过于片面,防止学生出现过激情绪,这对学生和社会而言都不是一件好事。老师要善于引导学生,把学生引导到正确方向上,学校教育的目标主要是增强学生的环保意识,让他们有意识地保护环境。
1.2结合所学课本对学生进行教育。
化学教师在引导学生时要注意将环境保护知识和课本上的内容有机结合起来,但是不能死板照搬,这样只会让学生厌倦学习,应让教学内容变得生动有趣。
1.3活动要有序且有教育意义。
在对学生进行环境保护教育时要制订周密详细的计划,可以利用课外时间进行教育活动。在活动中,化学教师要根据活动开展的具体情况随机应变,学生要注意自己的安全。环境保护面临严峻形势,学生是国家未来的希望,所以老师要注意培养学生的环保意识,从小事做起,主动保护环境。
2.中学化学教育中加强环保教育的方法和途径
2.1环保实践与教材相结合。
中学化学教育中有很多化合物有一些污染物成分,环境污染的很大一部分是化学物质在起作用,所以教师可以在课堂教学中教会学生利用化学知识对一些环境污染物进行净化,这样学生在上课时就不会因为单纯的化学知识而感到枯燥。如我们常说的光化学烟雾的组成和臭氧层的组成等。空调中挥发的氟利昂会破坏臭氧层,工厂排放的废气中含有硫元素会对人的呼吸道造成伤害。氯化物在空气中受到阳光照射会分解产生对臭氧层有危害的物质,导致臭氧层空洞。而光化学烟雾则是因为工厂排放的废气中含有的硫化合物因为分解产生的一种类似烟雾的东西。然后给学生普及解决这些问题的方法:第一,使用排放率比较低的燃料供给能源,减少硫化合物的排放;第二,使用清洁能源,如风能和太阳能等;第三,对排放废气的工厂要加以整治,对工业产业进行优化调整。开发太阳能、地热能、风能及潮汐能等对环境没有污染的清洁能源,同时教育学生爱护花草树木,敢于同破坏环境的行为作斗争。
2.2用化学实验加强教育。
化学作为中学学习阶段较为重要的学科,不仅是课内文字知识的教学,还有各式实验教学,老师要在做这些实验时注意环境保护,加强学生的环境保护意识从日常做起。在进行一些可能产生有毒或者对环境有危害的气体实验的时候,提醒同学们注意自身安全,可以用容器装载能吸收有毒气体的化合物进行净化。如有条件的话,老师要教育学生尽量在实验过程中就把排出的废气处理掉,这样不仅可以传授给学生化学知识,还能让学生明白环境保护的重要性。在进行化学实验时,学生应想办法在做实验时将废弃物转化为有用的物质,生成的废物可以通过实验转化为做实验用的原材料,既可以减少废物的排放,保护环境,又可以废物利用,节约实验用品,何乐而不为呢?当然对于不能再处理的废物,要按照规定排放在指定容器里面,切不可带出实验室或者随意丢弃,这样会造成危害。同时,老师可以借实验机会向学生传授一些环境保护的知识,让学生知道怎样用所学知识解决环境问题,寓教于乐。
2.3开展各式活动,寓教于乐。
带领学生进行实地考察,让学生亲身了解环境污染的程度,这对学生有深刻影响。可以在学校周边进行实地考察,检测河水的污染程度,调查工厂废水的排放情况等。调查之后,鼓励学生自主思考解决以上问题的办法。做好这些之后,教育学生在日常生活中树立环境保护意识,让环保概念在学生的脑海中占据重要位置,如垃圾分类处理、爱护花草树木等,让学生自觉爱护环境并影响身边的人爱护环境。
2.4结合法律法规学习,增强学生环保意识。
鼓励学生参加环境保护活动和节日,如植树节、世界无烟日和世界环保日等,让环境保护概念深入人心,学校可以与当地环保部门联手,借用专题讲座的机会在学校中宣传环境保护概念和环境保护方面的法律法规。化学教育大纲明确规定老师在进行教学时要将课本上的知识与社会实际生产实践相结合。所以老师在有限的化学知识范围内,应该多为学生讲解一些社会上的实事,可以在上好课堂内容之后,为学生补充环境保护、食品卫生安全等方面的例子,对拓宽学生视野有好处,知识和实践都是很重要的,只有知识和实践相结合才能对人类发展起到推进作用。我们在进行环境污染分析时,需要以所学理论知识为基础,按照物质和能量之间的转化关系,深入分析环境污染的原因,从根本上为学生讲解环境与人类之间的关系,另外向学生介绍环境污染现状,让他们对环境保护有理性认识,寓教于乐,让学生在学习中认识到环保的重要性,从身边事做起,从小事做起。
3.结语
当今中学化学教育不仅是传授学生化学知识这么简单,还要在教育中教会学生认识环境、保护环境,用课堂上所学的知识解决环境保护这一难题,并且让学生用实际行动感染他人加入到保护环境的行列中,让环保意识深入人心。
参考文献:
[1]展树中.试论中学化学教育与高等化学教育的衔接[J].化学教育,2012,33(8):2-3.
我可爱聪明的孩子们:
你们好!我是养育你们的母亲——地球。我无可奈何地写下了这封信给你们。
我以前是多么美丽漂亮,花草、树木、植被都是我的秀发。它们不仅为我遮风避雨,也为在我身上安家的你们奉献绿色、氧气,涵养水分,保护土壤。当然还有其它种类的儿子——动物在我的秀发从中安家生活。“人与天地相应,人与草木同归”。这是中国先民对人与自然关系的深层领悟。可如今,人们已经淡忘记了东方人的古老智慧,使我的秀发越来越了少。唉!
你们人类中一些人头发脱落,内心十分痛苦,想尽一切办法想让头发长出,于是体贴人心的科学家发明了各种各样的毛发再生药物。可我的头发快掉光了,有谁能理解我的痛苦呢?有谁能为我想办法呢?
头发的脱落已经令我痛苦不堪,祸不单行的是环绕在我身体周围的大气层也遭遇到严重的污染。我每天都要吸入大量的有毒物质,这让我喘不气来了。
我知道造成我呼吸困难的罪魁祸首是我聪明、活泼的孩子——你们人类。你们在工厂生产和日常生活中燃烧了大量石化燃料,向空气中排了大量废气以及悬浮颗粒。据我所知,你们每年向大气层排入的烟尘高达一亿多吨。那些毒气在大气层中变成酸雨,使我的处境更加恶劣,在我呼吸的同时还让我的皮肤溃烂了。更加糟糕的是这些废气还破坏了臭氧层,使紫外线直接射在我的皮肤上。
“解铃人还需系铃人”。污染是你们人类自己造成的,要想解决两袖清风要靠你们人类自己。使我得到了安慰的是为了能让我呼吸正常,为了你们自己自身的生存,你们已经做一些有利的事。
对了,还有件事,就是关于水资源的问题。我原来水资源多么丰富啊!——有烟波浩渺的海洋,奔流不息的江河,碧波荡漾的湖泊,涓涓流淌的小溪。可看现在,大江断流,水质污染,畜饮用缺水于是频繁发生,水生物大量死亡……所有的这一切让一贯温和伤透了我的心,让渴得苦命甚至连泪水都流不出了。瞧瞧,你们人类是怎样对你们的水资源的;工业废水,从工厂排放出来的废水,在工业废水中含有各种有毒污染物质;农业化学污染,在这类水中有氨、磷等污染物质含量超标,发生了水体的污染;生活污水,这类水含有大量的氮、磷等成份,是湖泊和海域成赤潮的原因;石油对水体的污染,这一种污染主要湖泊和近海域,主要是工业废水排放,石油运输船只的清洗或者意外事故,以及海上采油等引起的。
就像对待空气污染一样,你们仿佛已经注意到了水污染问题,已采取了不少节约水资源,防治水污染的措施。如果这样坚持下去,我身体的血液也许会通畅些,皮肤也就不会那么深、那么痛了。我身上的皮肤层更好看一些。你们的基本方法是:1、污水处理厂,将城市污水(部分工业废水和居民生活污水)用各种方式处理,将污水中的污染物质分离或转化成无害的物质,使得污水净化。2、生活用水再利,将洗脸、洗菜等产生的生活用用来冲厕所、洗车。
孩子们,你所做的一切我都知道。我希望你们能坚持好的方法,改掉那些不好的行为,这样我会有些改变。孩子们,请保护环境,让我身体更好,让你们的家园更美好。
愿你们天天快乐。