Очистка вентиляционных газов от паров n-метилформамида методом адсорбции
Курсовой проект - Экология
Другие курсовые по предмету Экология
етры состояния, выраженные, соответственно, в Па, м3, К.
Выражая n через массу вещества m (г) и молекулярную массу
,(1.3) из уравнения (1.2) следует способ определения молекулярной массы вещества в виде пара или газа
.(1.4)
Например, требуется идентифицировать вещество, находящееся в жидком состоянии, которое может быть переведено в газообразное состояние путем испарения. Для анализа навеску жидкого вещества m =0,5 г переводят в газовую (паровую) фазу в сосуде объемом V=1 л при заданной температуре t=47оС. Измерение давления в сосуде показало, что P=22,6 кПа. Эти данные позволяют определить (в приближении идеальных газов) молекулярную массу вещества по уравнению (0.4), в которое подставим P и V в единицах СИ:
M = (0,58,314(273 + 47))/(22,6103110-3) = 58,9
Близкую молекулярную массу (приложение 1) имеет N-метилформамид.
Уточнить структурную формулу вещества можно, измерив и рассчитав его молекулярную рефракцию. Измерения показали, что R=15,05. Методом аддитивности (приложение 2) рассчитываем молекулярную рефракцию, очевидно, что для этих соединений она одинакова
R=2Rc+5Rн+Ro+RN=22,418+51,1+2,211+2,502=15,049
Расчет и экспериментальные определения совпадают.
1.1 Расчет некоторых свойств компонента газо-воздушных выбросов
Уравнение (1.2) позволяет определить некоторые свойства изучаемого вещества в составе газовоздушных выбросов (ГВВ):
объем пробы при нормальных условиях: для анализа ГВВ обычно отбирают пробу газа при рабочих условиях (P, V, T), далее объем пробы необходимо привести к нормальным условиям (P0, V0, T0). Например, для условий идентификации вещества переводим систему из состояния пара, при котором его исследовали, в состояние при нормальных условиях:
P=22,6 кПа T=(273+47) K V=110-3 м3P0=101,3 кПа T0=273 К V0Рис. 1.2.1 Переход к нормальным условиям
Запишем уравнение (1.2) для I и II состояния и разделим их друг на друга
;
- плотность пара при нормальных условиях
,
- проверяем расчет m=0,5 г; V0=1,9010-4, тогда
;
- расчет мольно-объемной концентрации; например, пусть задано, что в воздухе рабочей зоны парциальное давление N-метилформамида равно Рраб=99 Па. Уравнение (1.2) позволяет вычислить мольно-объемную концентрацию (С, моль/м3), например, при Т=298К:
.
В частности, для N-метилформамида ПДК в воздухе 10 мг/м3=10/59 ммоль/м3=0,169 ммоль/м3=169 мкмоль/м3; ПДК в воде 10 мг/л.
Вышеприведенный расчет показал, что концентрация N-метилформамида в воздухе рабочей зоны больше ПДК, поэтому воздух необходимо очистить до допустимой концентрации.
Исходные данные для выбора метода очистки воздуха:
- в воздухе рабочей зоны находятся пары N-метилформамида;
- молекулярная масса - 59;
- молекулярная рефракция - 15,05;
- концентрация С=40 ммоль/м3, Рраб=99 Па.
2. Токсикологическая характеристика n-метилформамида
(Метиламид муравьиной кислоты, формилметиламин)
Описан случай острого отравления человека при приеме внутрь 50 мл М. Преимущественно действие яда сказалось на печени. Клиническая картина выражалась в расстройстве пищеворения, болях и желтухе (Васильева, Сухаревская). Выявлено эмбриотоксическое действие в опытах на крысах. Доза 1 г/кг, введенная на 7 день беременности, губила 90% плодов; доза 0,4 г/кг в те же сроки беременности также вызвала частичную гибель плодов и развитие злокачественных опухолей у выжевшего потомства (Заева и др.).
3. Характеристика процесса адсорбции
Адсорбцией называют концентрирование веществ на поверхности раздела фаз или в объеме пор твердого тела. Различают физическую адсорбцию, основанную на силах межмолекулярного взаимодействия поверхности адсорбента и поглощаемого вещества, и хемосорбцию - поглощение, сопровождаемое химической реакцией на поверхности адсорбента.
В процессе адсорбции участвуют, как минимум два агента: тело, на поверхности или в объеме пор которого происходит концентрирование поглощаемого вещества (адсорбент), и поглощаемое вещество. Последнее, если оно находится в газовой или жидкой объемной фазе, т.е. в неадсорбированном состоянии называется адсорбтивом, а после того как оно перешло в адсорбированное состояние - адсорбатом. Любое твердое вещество обладает поверхностью и, следовательно, потенциально является адсорбентом. Однако в технике используют твердые адсорбенты с сильно развитой внутренней поверхностью (объемом пор).
В зависимости от агрегатного состояния смежных фаз, которое придает определенную специфику явлению адсорбции, различают адсорбцию газов на твердых адсорбентах, адсорбцию растворенных веществ на границах твердое тело - жидкость и жидкость - жидкость, а также адсорбцию на границе жидкий раствор - газ.
По типу сил, обусловливающих адсорбцию все адсорбционные явления можно разбить на две основные группы: физическую адсорбцию, и сорбцию, основанную на силах химического взаимодействия, или хемосорбцию.
Физическая адсорбция вызывается силами молекулярного взаимодействия. Универсальными силами молекулярного взаимодействия являются дисперсионные силы. При сближении молекул адсорбтива с атомами или молекулами адсорбента движение флуктуирующих диполей приобретает упорядоченный характ?/p>