Metode de Combatere a Surselor de Poluare a Aerului

Introducere

Eliminarea prin procese chimice a poluanţilor din gazele reziduale presupune modificarea acestora prin reacţii chimice, astfel încât producţii de reacţie să fie mai puţin poluanţi sau mai uşor de separat prin alte procese. Ca şi în cazul altor procese de separare a poluanţilor gazoşi, simultan cu desfăşurarea unor procese de natură fizică pot avea loc şi procese chimice de tip chemosorbţie.În cadrul acestor tipuri de procese, cele mai multe procedee de separare a poluanţilor gazoşi se bazează pe absorbţia sau adsorbţia însoţită de reacţii chimice, când se formează produşi intermediari. Aceşti produşi se pot separa cu uşurinţă din sistem sau, de cele mai multe ori, sunt supuşi unor tratamente specifice pentru regenerarea absorbantului sau adsorbantului şi recuperarea poluanţilor, fie sub forma compuşilor iniţiali (în cazul proceselor reversibile), fie sub forma altor compuşi (în cazul proceselor ireversibile).

Din acest punct de vedere, procedeele de depoluare a gazelor pot fi regenerative sau neregenerative atunci când se face referire la agentul poluant şi respectiv recuperative sau nerecuperative atunci când se face referire Ia poluanţii gazoşi.

Procesele chimice care stau la baza unor procedee de depoluare a gazelor pot fi diverse, funcţie de mai mulţi factori cum ar fi natura şi proprietăţile poluantului gazos, natura şi proprietăţile reactanţilor şi condiţiile specifice de lucru (temperatură, presiune, catalizatori etc.)

Cele mai întâlnite procese chimice de depoluare a gazelor sunt procesele de:

- Neutralizare - pentru poluanţii cu caracter acid şi cei cu caracter bazic;

- Oxidare - pentru poluanţii cu caracter reducător şi reactanţi cu caracter oxidant;

- Reducere - pentru poluanţii cu caracter oxidant şi reactanţi cu caracter reducător;

- Descompunere termică - pentru poluanţii instabili termic, care la temperaturi ridicate se descompun cu formare de produşi nepoluanţi.

În funcţie de modul de realizare a unor viteze de reacţie cu valori ridicate, procesele chimice pot fi controlate termic şi / sau catalitic.

Procesele chimice catalitice pot fi selective sau neselective, după cum mărirea vitezei de reacţie prin intermediul catalizatorilor are loc selectiv (pentru o anumită reacţie chimică din multitudinea de reacţii posibile) sau global (pentru toate reacţiile chimice termodinamic posibile în condiţiile specifice de lucru).

I. Procese de neutralizare

Procesele chimice de depoluare a gazelor care implică reacţii de neutralizare smt specifice pentru eliminarea poluanţilor gazoşi cu caracter acid, cum ar fi: HCl, H2S, HCN, SO2, SO3, NO2 etc. În cazul acestor procese se pot utiliza agenţi de depoluare cu caracter bazic, ca:

- Soluţii de NaOH, Na2CO3, K2CO3, Na3PO4, K3PO4, NH4OH, Ca(OH)2, baze organice de tip etanolamine etc.

- Suspensii apoase de Ca(OH)2, Mg(OH)2, CaCO3, MgCO3, dolomitâ etc.

- Oxizi metalici şi carbonaţi: CaO, MgO, ZnO, CuO, Fe2O3, MnO2, CaCO3, MgCO3 etc.

Procesele de neutralizare pot fi atât regenerative sau neregenerative, cât şi recuperative sau nerecuperative.

II. Procese de oxidare

Procesele chimice de oxidare se aplică în general în cazul unor poluanţi cu caracter reducător, ca: CO, H2S, SO2, hidrocarburi şi alţi compuşi organici volatili. În aceste procese, agentul oxidant care se utilizează în mod uzual este oxigenul din aer. Oxidarea se poate realiza în mai multe variante:

- Incinerare (combustie în flacără) - atunci când procesul de oxidare are loc la temperaturi ridicate, în arzătoare cu flacără, înainte ca gazele reziduale să fie eliminate în atmosferă. Această variantă este aplicată în mod special în cazul gazelor reziduale cu conţinut important de hidrocarburi şi alţi compuşi organici volatili;

- Oxidare termică - atunci când procesul de oxidare cu aer are lor în reactoare de tip cameră de combustie. Această variantă se aplică în mod special pentru gazele reziduale cu conţinut ridicat de CO, hidrocarburi şi alţi compuşi organici volatili;

- Oxidare catalitică - atunci când procesul de oxidare are loc în reactoare catalitice, la temperaturi joase. Varianta se aplică în cazul gazelor reziduale cu conţinut de CO, H2S, SO2, hidrocarburi şi alţi compuşi organici volatili şi utilizează o serie de catalizatori specifici de oxidare.

Din punct de vedere energetic, procesele de oxidare sunt exoterme şi căldura de reacţie degajată în cursul acestor procese se poate recupera sub formă de abur, sau poate servi la preîncălzirea gazelor reziduale sau a agentului de oxidare. În urma procesului de oxidare se formează compuşi nepoluanţi în cazul gazelor reziduale cu CO, hidrocarburi şi alţi compuşi organici volatili (H2O şi CO2) sau valorificabili - în cazul gazelor reziduale cu compuşi cu sulf (ca S, SO2, SO3 sau H2SO4).

III. Procese de reducere

Procesele chimice de reducere pot fi utilizate în cazul gazelor reziduale ce conţin ca agent poluant principal un compus cu caracter oxidant, ca oxizii de azot NOx sau SO2. Ca agenţi reducători se pot utiliza în cazul gazelor reziduale cu oxizi de azot NH3, H2, CH4 sau alte hidrocarburi inferioare.în cazul gazelor reziduale cu SO2 se utilizează ca agent reducător H2S, СО, amestecuri СО - H2 sau chiar CH4. Procesele de reducere sunt, în general, procese catalitice selective, însă pot fi şi neselective, cum sunt cele ce au loc în cursul depoluării gazelor reziduale cu oxizi de azot.