CC BY
16
УДК 628.53:[614.72:615.778.43
ИЗЫСКАНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО ПОГЛОТИТЕЛЯ ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ФОРМАЛЬДЕГИДА ИЗ ВОЗДУХА
Р. Г. Галимуллин, Ф. Ф. Зигмунд Казанский химико-технологический институт им. С. М. Кирова
Исследования по улавливанию формальдегида из выбросных газов водой в пенном режиме показали, что степень очистки в однополочном аппарате не превышает 60—70% .
В последние годы для обработки газов стали применять прямоточные режимы течения взаимодействующих потоков. В большинстве случаев это оказалось более эффективным по сравнению с аппаратами, работающими в других режимах.
Перед нами была поставлена задача изыскания более активного поглотителя и изучения возможности использования пленочного режима течения (нисходящего прямотока) для улавливания формальдегида из газо-воздуш-ной смеси.
В настоящем сообщении приводятся результаты наших исследований по поглощению формальдегида низкой концентрации (от 0,1 до 10 г/ж3 в смеси) пленкой жидкости, стекающей вертикально по внутренней поверхности стеклянной трубки высотой 60 см и внутренним диаметром 0,78 см. Опыты мы проводили при 19—22°. В качестве поглотителей изучали дистиллированную воду и водные растворы аммиака, щелочи (ЫаОН), аммиака с добавкой щелочи (ЫаОН), мочевины, мочевины с добавкой ЫаОН, фенола, фенола с добавкой ЙаОН.
При выборе поглотителей руководствовались следующими соображениями. В производствах феноло-формальдегидных, мочевино-формальдегид-ных смол и уротропина эти вещества содержатся в сточных жидкостях, которые можно использовать в качестве абсорбентов. При этом в какой-то мере достигается нейтрализация сточных вод. Используемые хемосорбенты дешевы и доступны. ЫаОН добавлялся к растворам в связи с указателями литературы относительно каталитического влияния щелочей на реакции формальдегида с фенолом, мочевиной и аммиаком.
Формальдегид в газе анализировали фотоэлектроколориметрическим методом с хромотроповой кислотой.
В результате исследований были установлены зависимости коэффициента массопередачи /Сг и степени поглощения г) от скорости газовой фазы Уг, плотности орошения qЛÍ, концентрации газовой и жидкой фаз.
Коэффициент массопередачи определяли по известной формуле:
О
*г=д7р, (I)
где б — количество поглощенного формальдегида (в кгмоль/час)\ — поверхность контакта фаз (в л«2); А — средняя движущая сила абсорбции
(в атм.), вычисленная по формуле:
' (2)
2,з18тг
' к
где Рн и Рк— парциальные давления формальдегида в газе на входе и выходе из трубки.
Степень очистки воздуха от формальдегида рассчитывали по формуле:
«
где Ун, Ук — начальные и конечные концентрации формальдегида в газе. 3* 67
Рис. 1 и 2 представляют собой графики изменения коэффициента мас-сопередачи и степени поглощения в зависимости от скорости газа, полученные при начальной концентрации газа ун =0,6 г/м3 и при плотности ороше-
1 2 3 4 5 Б 7 U~r (в /и/сек) 0-1. <*-2, \3-3, Л- т-г
Рис. I. Зависимость КТ от скорости газа.
I — вода; 2 — 0,002 н. раствор NН3; 3 — 0,005 н. раствор NH3; 4 — 0.01 н. раствор NН,; 5 — 0.05 н. раствор NH,.
80 -1-1-1-1_I_I_I
> 2 3 4 5 6 7 lfr (в м/сеи) о-/} Л -2; а-з, А-4; f
Рис. 2. Зависимость ц от скорости газа.
Обозначения те же, что и на рис. 1.
ния жидкости <7Ж =0,813 м3/м-сек для случая абсорбции водой и аммиачными растворами. Графики свидетельствуют о значительном росте коэффициента массопередачи и степени поглощения с увеличением концентрации аммиака в воде.
Интересен тот факт, что коэффициент массопередачи растет с увеличением скорости газа лишь до известного значения, а затем в определенном диапазоне его изменения остается постоянным. Последующее же повышение скорости газа в пределах исследованных нами скоростей газа обнаруживает тенденцию к увеличению коэффициента массопередачи. Аналогичные зависимости были найдены нами и при абсорбции другими поглотителями.
Вероятно, с увеличением скорости газа число молекул формальдегида, подходящих в единицу времени к поверхности раздела фаз, увеличивается и поэтому коэффициент массопередачи возрастает. Однако этот рост продолжается лишь до тех пор, пока жидкая поверхность в состоянии поглощать большее число молекул, равное поглощающей способности жидкой поверхности. Дальнейший рост скорости газа не приводит к росту скорости процесса, т. е. число атакующих молекул оказывается в избытке. Этот избыток не поглощается жидкостью, пока газовая фаза не оказывает перемешивающего влияния на жидкость. Такое влияние наступает при скорости газа 5—6 м/сек.
Опыты показали, что степень очистки газа и коэффициент массопередачи в изученном интервале изменения скорости газа не зависят от концентрации газа и плотности орошения.
gÜk о о. о и
Поглотитель я S. S * s <u 3 £
цн ¡¿si? х а О) •— 5* и ж О =г
0,002 и. раствор КаОН 3,59 77,1
0,052 и. раствор N143 7,25 96,0
0,002 н. раствор ЫН3+
+0,002 н. N8014 5,60 90,0
0,002 н. раствор мочеви-
ны ......... 2,065 57,7
0,01 н. раствор мочеви-
ны+0,01 и. №ОН 5,98 91,0
0,002 н. раствор фено- 90,0
ла+0,01 и. ЫаОН 5,53
Дистиллированная вода 2,0 53,0
Наиболее высокие значения /Сг и т] для исследованных нами поглотителей, полученные при скорости газа Уг=6,63 м/сек, сведены в таблицу.
Зависимость Кг и т) для различных абсорбентов при скорости газа V, =6,63 м/сек.
Найдено, что высокая степень очистки достигается аммиачным раствором и аммиачным раствором с добавкой щелочи (ЫаОН).
Таким образом, исследования ряда абсорбентов для очистки газо-воз-душной смеси от формальдегида в аппарате с пленочным режимом течения жидкости показали, что наиболее эффективным поглотителем является водно-аммиачный раствор. Степень извлечения заметно повышается при небольших добавках щелочи (ЫаОН).
Поступила 14/1У 1969 г.
УДК 628.31:543.5
ОБ ИОНИЗАЦИОННО-ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОМ ОПРЕДЕЛЕНИИ НЕКОТОРЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Кандидаты хим. наук М. Т. Дмитриев и Н. А. Китросский
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Одним из наиболее чувствительных методов физико-химического анализа являются ионизационные с применением хроматографии и масс-спект-рометрии. Ранее нами было рассмотрено применение ионизационных методов для определения атмосферных загрязнений (М. Т. Дмитриев и Н. А. Китросский). В настоящем сообщении рассматриваются возможности использования ионизационно-хроматографического метода для анализа сточных вод. Экспериментальная часть работы выполнена на примере раздельного исследования в одной пробе компонентов, относящихся к разным классам химических соединений,— ацетальдегида, ацетона, изопропанола, акрило-нитрила, диоксана и тетрагидрофурана.
Сущность метода, основанного на применении газового хроматографа, состоит в прямом впуске загрязненной воды через резиновую мембрану при помощи микрошприца в подогреваемую камеру-дозатор, температура которой составляет 130—150°. При этом введенный в хроматограф водный раствор, содержащий изучаемые загрязнения, испаряется, после чего вещества в газообразном состоянии вместе с газом-носителем (азотом) поступают в хроматографическую колонку. В случае определения загрязнений сточных вод целесообразно использовать детектор, не реагирующий на пары воды, которые в исследуемой пробе находятся всегда в избытке. Таким детектором является прежде всего пламенно-ионизационный прибор, ранее использованный для определения различных органических веществ (М. Т. Дмитриев с соавторами).
Наличие паров воды в газе-носителе несколько осложняет определение веществ с помощью ионизационного детектора. Основным фактором при этом является снижение скорости горения в водородном пламени в результате затраты энергии на диссоциацию молекул паров воды. С уменьшением скорости химической реакции горения температура пламени понижается, что приводит к снижению степени ионизации исследуемых веществ в детекторе. Кроме того, молекулы воды захватывают свободные электроны, образующиеся при ионизации изучаемых веществ. Подвижность отрицательных ионов значительно меньше подвижности свободных электронов, в результате чего попадание ионов на собирающий электрод происходит медленнее (М. Т. Дмитриев). В конечном итоге присутствие паров воды
