Ekologia -zgodnie z intencja autora tej nazwy (E.Haeckel,1869) jest działem biologii ,który zajmuje się wyższymi stadiami organizacji materii organicznej -od organizmu do biosfery (organizm , populacja, biocenoza, ekosystem, biosfera )

Ekologia bada reakcje miedzy organizmami oraz ich zespołami a otaczającym je żywym i martwym środowiskiem

Biocenoza (gr. bios-życie +koinos-wspólny) ogół organizmów zwierzęcych i roślinnych żyjących na określonym obszarze,organizmy te są od siebie uzależnione i żyją w stanie równowagi dynamicznej dotąd aż nie ulegną zmianie warunki środowiskowe

Ekosystem fragment przyrody stanowiący funkcjonalną w której zachodzi wymiana między częścią żywą i nieożywioną(biotop) ekosystem to np. las ,rzeka

Biosfera strefa kuli ziemskiej zamieszkała przez żywe organizmy ,jest to tzw. system otwarty czerpie energie z zewnątrz (kosmosu) pewne jej ilości wypala ,jednocześnie biosfera to układ w znacznej mierze zamknięty -w jego obrębie odbywa się krążenie materii i energii

Ekologia w sensie klasycznym jako jeden z działów biologii

Ekologia rozumiana szeroko stanowiaca de facto słowo zastępcze dla dziedziny wiedzy dotyczącej „ochrony i kształtowania środowiska życia człowieka „(ekosozologii), oikos(eko)=środowisko,dom

Sozein(sozo) =chronie,ratuje

Logos=słowo,nauka

Ochrona środowiska jest nauką o przyczynach doraznych skutkach i dalszych następstwach przemiany środowiska w wyniku działania społeczeństwa i gospodarczej człowieka oraz o skutecznych sposobach zapobiegania ujemnym następstwom dla społeczeństwa bądź co najmniej maksymalnego ich złagodzenia

Wiatr ekoinżynieria teoretyczna i stosowana wiedza wielu dziedzin nauki i techniki stanowiąca podstawę racjonalnego użytkowania i ochrony środowiska przyrodniczego oraz naturalnych i antropogenicznych zasobów, służy ona ekologicznemu rozwojowi cywilizacji

Wiatr inżynieria ekologiczna jest nauka o technicznych i technologicznych podstawach, metodach i sposobach zabezpieczenia środowiska naturalnego rozważanego w oparciu o analizę doraznych skutków i przyszłych zmian wywołanych procesami geodynamicznymi wzbudzanymi przez czynniki naturalne i antropopresję

Środowisko przestrzeń nas otaczająca złożona zarówno z elementów naturalnych jak i sztucznych (antropogenicznych) łącznie z przebiegającymi w niej procesami

W ramach pojęcia środowisko można wyróżnić

Środowisko naturalne tzn. wytworzone przez siły natury, bez udziału człowieka

Środowisko sztuczne (antropogeniczne) wytworzone przez człowieka w wyniku przekształcenia środowiska naturalnego

Środowisko przyrodnicze całość środowiska naturalnego oraz ta część środowiska sztucznego w której dominują elementy i procesy naturalne (np. tereny użytkowane rolniczo, sztuczne zadrzewienia, sztuczne zbiorniki wodne)

Środowisko (zgodnie z ustawą o OiKŚ z 31.01.80) ogół elementów przyrodniczych tj. świat roślinny i zwierzęcy, woda, powietrze, powierzchnia ziemi wraz z glebą , kopaliny oraz krajobraz znajdujący się w stanie naturalnym jak też przekształconym w wyniku działalności człowieka

Ekoinżynieria (wykres)

1) Monitoring środowiska

-obserwacja i rejestracja

- opracowanie wyników (ocena dokładności)

-obrazowanie wyników

-sterowanie zmianami (?)

2)Profilaktyka

-prognoza zmian

zastosowanie profilaktyk specjalistycznych

-planityczna (planowanie gospodarcze i przestrzenne)

-prawna

-ekonomiczna

• techniczna(budowa urządzeń ochronnych oraz technologie proekologiczne)

• biologiczna

• -medyczna

3)Rekonstrukcja środowiska

-inwentaryzacja poszerzona

Rekonstrukcja szczegółowa

• restytucja

• restrukturyzacja

• rewaloryzacja

Efekt cieplarniany polega na naruszeniu naturalnego bilansu cieplnego atmosfery w kierunku zwiększenia ilości ciepła wypromieniowanego przez planetę (czyli podgrzewanie ziemi)

Przyczyny efektu

Efekt szklarniowy zatrzymywanie w atmosferze przez niektóre gazy (CO₂ ,CH₄, N₂O i freony)promieniowania podczerwonego wtórnie wypromieniowanego przez ziemie (promieniowanie to jest promieniowaniem o dłuższej fali w porównaniu do krótkofalowego promieniowania cieplnego (podczerwonego)dochodzącego ze słońca , szacunkowy procentowy udział w/w gazów wynosi CO₂ -50% ,CH₄ -20% ,freony-15% , N₂O-4%najsilniej pochłaniają ciepło freony potem CH₄ a następnie CO₂

Emisje ciepła odpadowego w wyniku przekształcenia się każdej energii w ciepło (spalanie paliw kopalnych,

energetyka jądrowa) Zmętnienie atmosfery wskutek emisji pyłów i pary wodnej co przyczynić się może do zwiększenia tzw. promieniowania zwrotnego atmosfery

Wpływ zjawiska inwersji temperatury w warunkach normalnych temperatura do 700 m. maleje z wysokością , na wysokości 750m. występuje warstwa powietrza która ma dodatni gradient temperatury (inwersja temperatury)a następnie powyżej 800m. następuje spadek temperatury .Zjawisko inwersji temperatury hamuje ruchy pionowe powietrza i ograniczenie wnikania zanieczyszczeń do warstw górnych tworzy się pewnego rodzaju sufit przez co wzrasta stężenie zanieczyszczeń w warstwie powietrza leżącego pod warstwą inwersyjną stwarza to zagrożenie dla życia ludzi i zwierząt

Odpylacze odśrodkowe -szerokie zastosowanie w przemyśle ze względu na zalety :-prosta konstrukcja pozbawiona elementów ruchowych, -niski koszt inwestycyjny i eksploatacyjny , -duża skuteczność odpylania pyłów powyżej 5μm ,-pewność pracy, łatwość montażu .Wady :- wzrost oporów przepływu ze zwiększeniem skuteczności działania , mała skuteczność dla drobnych frakcji pyłu <5μm , mała żywotność części stożkowych

Siły działające na ziarna pyłu w cyklonie 1) odśrodkowa wynikająca z doprowadzenia gazu do cyklonu , 2)dośrodkowa wynikająca z ruchu strumienia gazu od zewnętrznych ścianek cyklonu do wewnętrznej przestrzeni ,3)oporu aerodynamicznego (nadania określonej prędkości ziarnom pyłu) ,4)grawitacyjna i wyporu gazu (małe wielkości tych sił są pomojane przy obliczeniach

Największy wpływ na skuteczność odpylania :

Prędkość gazu na wlocie (η↑ gdy na wlocie ↑ do pewnej granicy ) , Średnica cyklonu (η↑ gdy D_z↓) , Rozmiar cząsteczki pyłu (η↑ stężenie pyłu na wlocie ↑)

Multicyklon szereg (kilkadziesiąt do kilkuset)małych cyklonów (średnica 10-300 mm)we wspólnych płytach sitowych .Przeciętna prędkość gazu w multicyklonie to 7,5 m/s. Baterie cyklonów umożliwiają odpylanie dużych objętości strumieni gazu (stosowane zwykle dla V>65 tyś.m³/h)

Odpylacze filtracyjne zasada działania polega na przepływie strumienia gazu przez zespół porowatych kolektorów (układ filtracyjny -przegrodę), pył osadza się na powierzchni kolektorów a z biegiem procesu odpylania(filtracji) na uprzednio wydzielonych już cząsteczkach. Cząstki te stanowią właściwą przegrodę filtracyjną która musi być okresowo usuwana ,proces odpylania jest cykliczny ,w który powtarzane są cykle odpylania i oczyszczania (regeneracji)przegrody filtracyjnej. Wyróżnia się 2 podstawowe typy filtrów uwzględniając rodzaje przegród: 1)filtry tkaninowe- przegrodę filtracyjna stanowią tkaniny tkane, plecione, włókna filcowane :materiały ; bawełna, wełna nylon, teflon, włókno szklane formowane w kształcie worków ,kieszeni lub rozpinane na płaskich ramach

2) filtry warstwowe włókniste - tworzą je mniej lub bardziej przypadkowo upakowane luzne lub sprasowane włókna(metalowe, mineralne, wata żużlowa i siatki metalowe- średnica włókien 0,5-150μm różna jest ich długść)stosowane są w zakresie temperatur do 1500K

ziarnowe tworzą je ziarna piasku, żwiru, koksu, kulek ceramicznych, szklanych i innych materiałów granulowanych , stosuje się je w temp. do 1100 K, ziarna mogą być w stanie

statycznym oparte lub ułożone pomiędzy przegrodami sitowymi lub perforowanymi ,ziarna znajdują się w stałym kontakcie i nie poruszają się względem siebie podczas procesu odpylania; najprostszym odpylaczem tego typu jest zbiornik cylindryczny z 1-ną lub kilkoma warstwami o wysokości 20-30mm spoczywających na przegrodach sitowych zanieczyszczony gaz przepływający od dołu do góry jest odpylany przy wykorzystaniu mechanizmów odpylania: inercyjnego, dyfuzyjnego i efektu zaczepienia .Na ogół filtry z nieruchomą warstwą wypełnienia projektuje się na prędkość wlotową gazu u=0,1- 1m/s , Δp=0.5-1.5 kPa , stężenie wlotowe cząstek C_i≤ 10 mg/m³ możliwe do uzyskania stężenie na odlocie 10-100mg/m³ , w celu zmniejszenia obciążenia warstwy pyłem filtry te pracują jako 2-gi stopień odpylana po cyklonach W przypadku gdy jest układ wielomodułowy (moduł do filtracji i regeneracji to cykl filtracji wynosi zwykle 2- 6 h regeneracji 15-60 min. Gdy jest moduł 1to filtr ziarnisty nieruchomy działa okresowo

w stanie dynamicznym gdy stanowią warstwy ruchome odpylanie gazu polega na przepływie zanieczyszczonego gazu przez poruszający się w sposób ciągły lub okresowo warstwę wypełnienia ;zastosowanie ich jest ze względu możliwość recyrkulacji granul porywanie cząstek pyłu, erozji granul oraz materiału konstrukcyjnego lub złoża fluidalne przy odpowiedniej prędkości strumienia gazu przez nieruchomą warstwę ziaren zostaje ona wprowadzona w stan zawieszenia połączony z mniej lub bardziej bezładnym ruchem ziaren w przestrzeni aparatu, stan fluidalny jest określony prędkością krytyczną v_mf która zależy od: średnicy ziaren (średnica ↑ v_mf ↑ ) , temperatury(v_mf↓ ze wzrostem temp. dla ziaren <2 mm , v_mf ↑ ze wzrostem temp. dla ziaren >2 mm) , ciśnienia (dla małych ziaren ciśnienie nie ma wpływu na v_mf , dla dużych ziaren ciśnienie ↑ v_mf ↓)

W odpylaczach warstwowych odpylanie odbywa się w całej warstwie, w odpylaczach filtracyjnych wykorzystuje się działanie mechanizmów inercyjnego, dyfuzyjnego, częściowo elektrostatycznego oraz efektu zaczepienia

Regeneracja filtrów tkaninowych regeneruje się wstrząsając je mechanicznie lub przedmuchując powietrzem w kierunku przeciwnym do procesu odpylania , warstwowych polega na ich myciu okresowym wstrząsaniu lub okresowej wymianie Odpylacze filtracyjne są zaliczane do najbardziej skutecznych; sprawność odpylania może dochodzić do 99,9% dla cząstek do 0,5μm a nawet 0,01μm standardowy wymiar worka D=0,3m długość 6m(6-10m)

Sprawność odpylania w odpylaczach filtracyjnych 99,9% dla cząstek do 0,5 μm. Działanie elektrofiltrów polega na ładowaniu elektrostatycznym cząstek pyłu, wydzielaniu naładowanych cząstek z pola elektrycznego , usuwaniu cząstek pyłu z powierzchni wydzielania .elektrofiltr jest zasilany napięciem 20-100kV9najczęściej (40-50kV) pojedynczy moduł elektrofiltru łączy się równolegle z wieloma innymi (do 100 lub więcej)we wspólnej obudowie Średnica pojedynczych rur 150-400mm długość 3-6m

Elektrofiltry płytowe długość 10-20m wysokość 10-15m odległość między płytami 200-400mm elektrofiltry o dużych wymiarach mogą odpylić 3-5 mln m³ gazu/h Sprawność odpylania w odpylaczach natryskowych zależy od stosunku strumienia cieczy i gazu i jest proporcjonalna do liczby kropel w jednostce objętości gazu (V_l /V_g=0,25-0,30 dm³/m³ )

Odpylacze mokre odśrodkowe sprawność odpylania η=ok.90% dla cząstek > 5μm

Odpylacze mokre uderzeniowo-inercyjne średnica graniczna wydzielanych cząstek od kilku μm przy małych prędkościach gazu do 0,01μm przy dużych prędkościach gazu

Skrubery z wypełnieniem η>95%dla ziaren o wielkości ok.1μm sprawność przy danej średnicy elementów wypełnienia zwiększa się ze wzrostem wysokości warstwy oraz wielkości strumienia gazu i cieczy w określonych granicach

Przemiany fizyko-chemiczne zanieczyszczeń w atmosferze

CO - 1)utlenianie w niższych warstwach atmosfery do CO₂ w wyniku reakcji

CO+1/2 O₂⇒CO₂ + O

CO+ H₂O⇒ CO₂+H₂

2CO+NO₂⇒2CO₂+1/2 N₂+ O

Reakcje w warunkach atmosferycznych przebiegają powoli

2)w wyższych warstwach atmosfery

- w wyniku promieniowania ultrafioletowego dysocjacja

CO₂⇒CO+O

-w obecności intensywnego promieniowania słonecznego

CO+ ½ O₂⇒CO₂

3)sorbowanie CO przez glebę gdzie -mikroorganizmy beztlenowe w obecności H₂O redukujące go do CH₄

- mikroorganizmy tlenowe utleniają go do CO₂

SO₂ 1)ulega utlenianiu do SO₃ w atmosferze w procesie fotochemicznym 2SO₂ +O₂⇒2SO₃ (szybkość reakcji w warunkach atmosferycznych ok.5% obj./h)

W powietrzu atmosferycznym następuje częściowa konwersja SO₂⇒SO₃ i w dalszej kolejności w obecności pary wodnej do H₂SO₄ proces ten przebiega przez reakcje fotochemiczne i katalityczne

SO₂⇒SO₂*

SO₂*+SO₂⇒SO₃+SO

SO₂*+O₂⇒SO₃+O

SO₂+O⇒SO₃

O₂+O⇒O₃

SO+O₂⇒SO₃

SO₃+H₂O⇒H₂SO₄

2)szybsze utlenianie SO₂ do So₃ w obecności NO₂ oraz węglowodorów i NO₂

SO₂+NO₂⇒SO₃+NO

3)ulega utlenianiu do SO₃ w atmosferze w procesie katalitycznym proces ten może przebiegać w alkalicznych kropelkach wody, w których absorbuje się SO₂ lub na cząstkach pyłu z zaadsorbowaną para wodną.

Reakcje te mogą być przyspieszone katalitycznie przez chrom żelazo mangan wanad obecne w cząstkach pyłów. Na przebieg procesu wpływa ph roztworu oraz obecność innych zanieczyszczeń np. amoniaku(zwiększa się rozpuszczalność SO₂

4)SO₂ może reagować z MgO CaO PbO₂ obecnymi w atmosferze co prowadzi do wytworzenia nietoksycznych siarczków.↔

Odpylacze grawitacyjne i uderzeniowo inercyjne

Jedna z najprostszych metod usuwania odpylania jest grawitacyjne wydzielenie cząstek aerozolowych ze strumienia gazu, jest to metoda skuteczna dla cząstek dużych rozmiarów ,stanowi ona wstępny etap oczyszczania gdy rozmiary cząstek zanieczyszczeń są duże a ponadto gdy duże jest ich stężenie odpylanie gazu przeprowadza się w komorach osadczych

(pyłowych) odpylanie grawitacyjne gazu w tej komorze zmniejsza zasadnicza masę cząstek aerozolowych odciążając końcowy stopień odpylania przed zablokowaniem W celu polepszenia sprawności odpylania w komorach osadczych są czynione różne zabiegi konstrukcyjne w celu zmienienia kierunku przepływu gazu i wzrostu prędkości liniowej- innym rozwiązaniem jest całkowita zmiana kierunku przepływu i przedłużenie czasu działania sił inercyjnych są to odpylacze uderzeniowo inercyjne - zaleta bardziej zwarta budowa można w nich usuwać cząstki zanieczyszczeń o rozmiarach pow. 20μm. By polepszyć sprawność odpylania stosuje się zakłócenie przepływu strumienia gazu przez stosowanie przegród kierujących lub perforowanych półek . Zastosowanie wielu pólek polepsza sprawność odpylania gdyż cząstki opadają z mniejszej wysokości lecz stosowanie ich utrudnia usuwanie wydzielonego pyłu. Prędkość gazu nie powinna być mniejsza niż 5m/s by zapobiec porywaniu wydzielonego pyłu

Sprawność tych odpylaczy można poprawić poprzez: zmianę gwałtowną kierunku przepływu gazu - gaz natrafia na przegrodę i zmienia się kierunek z dołu do góry

Odpylacze żaluzyjne - zasada działania - strumień zapylonego gazu jest rozdzielany na przegrodzie pułkowej w postaci żaluzji na dwie części większa część gazu w znacznym stopniu odpylona przepływa pomiędzy pułkami żaluzji , pozostała część strumienia o dużej zawartości pyłu jest skierowana do bardziej sprawnego odpylacza np. cyklonu s Sprawność odpylania zależy od konta zbieżności ramion żaluzji i konta nachylenia półek Są stosowane do odpylania spalin innych gazów technologicznych ,oraz do wstępnego odpylania gazów kierowanych do turbin gazowych

Odpylacze odśrodkowe - w odpylaczach tych stosuje się mechanizm odpylania polega na działaniu sił odśrodkowych na cząstki aerozolowe, znajdują one szerokie zastosowanie ze względu na prosta budowę i zwartą , brak ruchomych części i możliwość pracy w wysokich temp. i dużego ciśnienia. Zasada działania strumień gazu wprowadza się w ruch obrotowy (kilkoma sposobami) przez wprowadzenie stycznie do cylindrycznej części aparatu lub w skutek przepływu strumienia gazu przez nieruchomy wirnik którego łopatki maja zarys linii śrubowej lub wirowania wirnika, następnie gaz spiralnie spływa w dół do wierzchołka części stożkowej gdzie następuje zmiana kierunku na przeciwny, poruszając się dalej ruchem wirowym wzdłuż osi cyklonu do góry opuszcza cyklon centralnie umieszczona rura odlotową Sprawność odpylania w cyklonach zwiększa się ze zmniejszeniem jego średnicy, Multicyklony by zwiększyć sprawność odpylania stosuje się szereg małych cyklonów zamiast jednego dużego(multicyklon) Umieszcza się je we wspólnych płytach sitowych dolnej i górnej, zespół ten zamknięty jest w obudowie do której zbiorczym przewodem doprowadza się i odprowadza się strumień gazu. Odpylacz taki składa się z kilkudziesięciu pojedynczych cyklonów o średnicy 10-300mm, doprowadzony strumień gazu do obudowy rozdziela się na pojedyncze cyklony osiowym wlotem gdzie dzięki łopatkom kierujących jest wprowadzany w ruch wirowy .Po wykonaniu odpowiedniej liczby obiegów , w trakcie których pył osadza się na ściankach, gaz płynąc ruchem wirowym wtórnym opuszcza poszczególne cyklony przedłużonymi rurami odlotowymi a następnie przewodem odlotowym.

Wydzielony pył zsuwa się do wspólnego zbiornika Głównym problemem efektywnego odpylania w multicyklonach jest równomierny rozdział gazu na poszczególne cyklony, w przypadku nie spełnienia tego warunku jest przyczyną zwrotnego przepływu gazu przez jeden lub kilka pojedynczych cyklonów aby temu zapobiec stosuje się sekcjonowanie dolnej części aparatu na poziomie zbiornika pyłu za pomocą pionowych płyt co utrudnia cyrkulacje gazu

Baterie cyklonów w przepadku odpylania dużych objętości gazów powyżej 65-tyś. m³/h przeprowadza się w kilku cyklonach ustawionych względem siebie równolegle- baterie cyklonów Podobnie jak w multicyklonach równomierny rozdział gazu na poszczególne cyklony jest tu też ważnym problemem dlatego unika się łączenia w baterie więcej niż 6 cyklonów w jednym szeregu. Baterie maja wspólny przewód doprowadzający zanieczyszczony gaz jak również odprowadzający oraz wspólny zbiornik wydzielonego pyłu. Cyklony łączone w baterie mogą mieć wlot gazu styczny bądź ewolwentowy . Prędkość gazu w przewodzie wlotowym nie przekracza 15m/s a wewnątrz części cylindrycznej 5m/s . Pojedyncze cyklony mogą być tez łączone szeregowo lecz są rzadziej stosowane co wynika z ograniczonych możliwości poprawy sprawności odpylania przez następne cyklony w szeregu, sprawność odpylania drugiego cyklonu w szeregu przyjmuje się najczęściej jako 50% sprawności pierwszego.↔

Podstawowe procesy usuwania gazów z zanieczyszczeń gazowych

Do oczyszczania gazów z zanieczyszczeń gazowych wykorzystuje się następujące procesy wymiany (przenoszenia)masy:

Absorpcje, adsorpcje, procesy spalania- bezpośredniego i katalitycznego, kondensacje.

Pod pojęciem przenoszenia masy rozumie się przenoszenie cząsteczek gazowych wywołane różnicą stężeń w danym układzie różnica stężeń jest siłą napędową procesu wymiany masy.

Przenoszenie cząsteczek gazowych w płynie nieruchomym odbywa się wskutek dyfuzji cząsteczkowej natomiast w układzie przepływowym istotny udział ma dyfuzja burzliwa

Absorpcja polega na pochłanianiu zanieczyszczeń gazowych przez ciecz(absorbent)

Zasadniczy cel absorpcji usuwanie zanieczyszczeń gazowych wskutek ich fizycznego rozpuszczenia w cieczy lub w połączeniu z reakcja chemiczną Stosowana jest wówczas gdy stężenie zanieczyszczeń wynosi kilka % a w przypadku gazów rozcieńczonych gdy są one łatwo rozpuszczalne w absorbencie. Absorbenty : woda roztwory soli, kwasów zasad o właściwościach utleniających lub redukujących . Proces absorpcji w roztworach jest połączony zwykle z reakcją chemiczną

Zasadnicze etapy absorpcji:

-dyfuzyjne przenoszenie cząsteczek gazu do powierzchni cieczy

-rozpuszczenie w warstwie granicznej na powierzchni cieczy

-przenoszenie składnika zaabsorbowanego w głąb cieczy Absorpcja w układach trójfazowych gaz- ciecz- ciało stałe . Ciałem stałym może być :- pył gdy jednocześnie prowadzi się odpylanie gazu

-cząstki powstałe w układzie absorpcyjnym w wyniku reakcji chemicznych

-cząstki celowo wprowadzone do układu absorpcyjnego gaz- ciecz: 1)katalizatory , 2)substancje reaktywne chemicznie , 3)sorbenty naturalne i syntetyczne , 4)substancje biologicznie czynne

Te cząstki stałe są formowane w postaci warstw nieruchomych są rozpraszane w cieczy za pomocą strumieni gazu, gazu i cieczy lub mieszadeł mechanicznych bądź stanowią układ trój fazowy przepływowy

Reaktory z nieruchomą w-wą stosowane są gdy ziarna wypełnienia mają duże wymiary (rzędu kilku mm) Gdy cząstki wypełnienia są małe procesy prowadzi się w zawiesinach wykorzystując aparaty fluidyzacyjne, barbotażowe, z mieszadłem

Cząstki stałe reaktywne chemicznie- obok funkcji adsorbentu mogą spełniać rolę substratów wyjściowych do wytwarzania pożądanego produktu Przykładem takich procesów może być absorpcja SO₂ i CO₂ w zawiesinach CaCO₃ , Ca(OH)₂ Cząstki stałe sorpcyjne we wszystkich klasycznych metodach absorpcji fizycznej gazów siła napędowa wraz z biegiem procesu maleje Stabilizacje dużej siły napędowej i wysoka sprawność absorpcji uzyskać można przez umieszczanie w cieczy substancji mających zdolności sorpcyjne w stosunku do składnika gazowego rozpuszczonego w cieczy. Przykładem takiego układu jest zawiesina węgla aktywnego w wodzie Węgiel aktywny w zawiesinie wodnej ze względu na dużą aktywność elektrochemiczną może obok adsorbentu spełniać role elektrody na której następuje utlenianie np.zaadsorbowanego SO₂ do H₂SO₄ sorpcje H₂S w zawiesinie węgla i utlenianie do siarki elementarnej

Oczyszczanie biologiczne gazów stosowane do oczyszczania gazów szczególnie z zanieczyszczeń o przykrym zapachu (odorów)Gazy te są absorbowane łącznie z tlenem w zawiesinach aktywnych biologicznie substancji bakterii i przekształcanie w substancje mniej szkodliwe Stosowane do oczyszczania gazów odlotowych z zakładów rolno-spożywczych oraz gazów zawierających np.H₂S, NH₃, fenol, formaldehyd

Wymagania odnośnie absorpcji wiążą się m.in. z małym wydatkiem energii , długim czasem kontaktu gazu i cieczy ,dużą burzliwością przepływu, dużą powierzchnią kontaktu faz i dużą szybkością jej odnawiania

Projektowanie cyklu absorpcyjnego oczyszczania gazów 1) dobór rozpuszczalnika (absorbentu)

2) określenie danych równowagi , 3) określenie wielkości i parametrów przebiegu procesu(bilans materiałowy i energetyczny)

4) wybór konstrukcji skrubera ( dobór właściwego materiału konstrukcyjnego- materiał dobiera się w zależności od rodzaju zanieczyszczeń, stosowanej cieczy, temperatury i powstających produktów oczyszczania)

5)określenie wymiarów kolumny , 6)dobór elementów wyposażenia wnętrza i urządzeń pomocniczych np. dysze zraszające, rurociągi

Adsorpcja polega na wydzieleniu i zatrzymaniu składników płynu na powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej(w porach)ciała stałego- adsorbentu(sorbentu) Zatrzymywanie cząsteczek na powierzchni zachodzi w wyniku działania sił fizycznych i chemicznych bliskiego zasięgu Proces adsorpcji jest egzotermiczny

Proces odwrotny desorpcja (usuwanie cząstek zaadsorbowanego z powierzchni do przestrzeni otaczającego płynu) wymaga więc doprowadzenia ciepła

Efektywnej adsorpcji sprzyja duża powierzchnia adsorbentu i niska temperatura Adsorpcja jest selektywna i największą zdolność do adsorpcji wykazują cząsteczki o dużej masie i niskiej temp. wrzenia

Etapy procesu adsorpcyjnego oczyszczania gazu , 1)przeniesienie dyfuzyjne składnika gazowego do powierzchni zewnętrznej adsorbentu

2)dyfuzja w porach do powierzchni wewnętrznej

3) adsorpcja do powierzchni wewnętrznej , 4) regeneracja adsorbentu(desorpcja)- gdy zaadsorbowana masa substancji zbliżona jest do równowagowej

Desorpcja może być prowadzona poprzez - ogrzewanie adsorbentu do temp. wrzenia zaadsorbowanej substancji

- przepływ gazu obojętnego(np. powietrze, azot) przez w-wę nasyconego adsorbentu

-działanie para wodną - para wodna adsorbując się wypiera zaadsorbowane uprzednio substancje które kondensowane są w nadmiarze pary po regeneracji wodę z adsorbentu usuwa się strumieniem gorącego powietrza Adsorpcja fizyczna gdy cząsteczki gazu sa adsorbowane (wiązane) na powierzchni siłami Van der Vaalsa

Adsorpcja chemiczna gdy siły wiązania cząsteczek gazu na powierzchni adsorbentu są zbliżone do wiązania chemicznego siły te są tak duże że zaadsorbowana substancja może być zdesorbowana tylko w postaci związku chemicznego lub usunięta jako substancja stała

Adsorbenty węgiel aktywny wytwarzany przez ogrzewanie stałych substancji organicznych od temp.1200K w atmosferze redukującej.

Dyfuzyjne przenoszenie cząsteczek substancji wywołane różnicą stęrzeńw różnych punktach płynu opisywane jest przez prawo Ficka wg. tego prawa strumień dyfundującej masy składnika A w mieszaninie z B opisuje równanie

N_A=D
^A kmol/(m² s)

Gdzie D współczynnik dyfuzji składnika A, m²/s

C_A stężenie składnika A k mol/m³ , z droga dyfuzji-m

Przenikanie masy w celu przeniesienia określonej masy zanieczyszczeń z gazu do cieczy konieczne jest przeniknięcie cząstek przez strefę przyległą do granicy faz i przez granicę faz tzn. przez powierzchnię międzyfazową , przenikanie limitowane jest przez opory wnikania masy które istnieć mogą po obu stronach faz oraz na ich granicy

Dla efektywnego usuwania zanieczyszczeń gazowych należy zapewnić: odpowiednio długi czas kontaktu gazu z cieczą , dużą burzliwość przepływu gazu przez ciecz W procesie absorpcji dąży się do osiągnięcia stanu równowagi gaz- ciecz, proces ten jest na jednostkowych procesach inżynierii chemicznej, absorpcje prowadzi się w skruberach zwanych absorbentami jedno - lub wielostopniowymi

Jednostopniowe zachodzi ciągły proces absorpcji w wyniku bezpośredniego kontaktu strumieni gazu z cieczą które następnie są rozdzielane

Wielostopniowe w przypadku absorpcji gazów o małej rozpuszczalności w celu zbliżenia się do stanu równowagi konieczna jest większa niż jeden liczba kontaktu

Szlam wapniowy w większości instalacji utleniany jest zgodnie z reakcją CaSO₃ +1/2 O₂ + 2H₂O⇒CaSO₄ +2H₂O

---