Н.С. Ахметов - Общая и неорганическая химия (1109650), страница 125
Текст из файла (страница 125)
Одним из кардинальных решений проблемы защиты окружающей среды является использование водорода в качестве топлива, а также применение электрохимических топливных элементов. Быстрыми темпами развивается атомная энергетика. 7 2. ОХРАНА ГИДРОСФЕРЫ Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло сравниться с ией по влиянию яа ход основных, самых грандиоз- ных. геохи мических процессов. В.И. Вернадский Вода распространена на нашей планете повсеместно (общий запас воды около 1,4 10м т).
Основная масса воды сосредоточена в морях и океанах. На дшпо пресной воды приходится только 2Ус, причем боль- 720 шая часть ее находится в основном в ледяных массах на,. р на Севе ном и Южном полюсах. Большое количество ее содержится в атмосфер .
ф е. природных условиях осуществляется постоянный круговорот воды, сопровождающийся процессами ее очистки. За счет солнечной энергии вода испаряется с поверхности водоемов, переходя в атмосферу, а при конденсации выпадает в виде дождя и снега. Вода вносит огромные массы растворенных веществ в моря и океаны, где происходят сложные химические и биохимические процессы, способствующие самоочищению водоемов. Вода применяется во всех областях народного хозяйства и в быту. В связи с развитием промышленности, ростом городов расход воды все увеличивается. Одновременно усиливается загрязнение воды промышленными и бытовыми отходами. Это приводит к нарушению естественных процессов самоочищения водоемов, наносит ущерб их обитателям.
Поэтому сегодня первостепенное значение приобретают вопросы охраны водных источников от истощения, а также от загрязнений сточными водами. Важным показателем качества воды является количество растворенного в ней кислорода. Кислород необходим для жизни обитателей водоемов. За счет деятельности аэробных бактерий кислород используется для окисления органических веществ останков животных и с 'ъэ- юиэ растительных организмов с образованием СОш НэО, ЧОэ, БОя, РОя . Тем самым осуществляется самоочищение воды. При избытке органических веществ растворенного кислорода оказывается уже недостаточно для существования аэробных бактерий.
В этих условиях процесс разложения органических веществ выполняют анаэробные бактерии с образованием СНя, ь1Нэ, НэБ, РНэ. Вода приобретает гнилостный запах. гибнет рыба и другие обитатели водоемов. Большой вред природным водам наносят растворенные в сточных водах минеральные удобрения, смываемые с поверхности почвы. Удобрения (в особенности нитраты, фосфаты) вызывают бурное разрастание сорной травы и водорослей. Это приводит к засорению водоемов и их гибели.
Огромный урон живым организмам в водоемах наносят промышленные сточные воды, содержащие ядовитые вещества, в частности соединения токсичных металлов. Способы очистки сточных вод зависят от характера содержащихся в них загрязнений. Бытовые сточные воды в основном содержат органические вещества. Поэтому они после обеззараживания хлором или озоном подвергаются биологической очистке. При биохимическом окислении органических веществ образуется биомасса, которую ис- 721 пользуют для получения белково-витаминного концентрата для подкормки животных. Биологически очищенную воду можно сбрасывать в естественные водоемЫ, где осуществляется дальнейшая естественно- биологическая очистка.
Д,пя очистки сточных вод от органических веществ применяются радиационные методы (например, 7-излучение). Радиационное излучение аналогично действию сильных окислителей, так как продукты радиолиза воды НтОм НзОв и др, по окислительным свойствам близки к хлору и озону. Применение 7-радиации позволяет не только уничтожить вредные микроорганизмы, но и ядовитые вещества (красители, пестициды, поверхностно-активные вещества, фенолы).
Очистка промышленных сточных вод весьма сложна. Они содержат вещества, которые являются ядами для микроорганизмов и не могут быть очищены биологическими методами, Удаление металлов может быть осуществлено осаждением их в виде нерастворимых веществ— НяБ, НязС!ж РЪБ, а также путем ионного обмена — удаление РЪз', Снз', Хпт', Нйы и др. и экстракции органическими растворителями.
Для очистки воды от неорганических солей применяются дистилляция, вымораживание и другие методы (электродиализ, обратный осмос). Наиболее надежный способ защиты водоемов основан на создании экономически рациональных замкнутых систем, обеспечивающих многократное использование воды в производстве. Г Л А В А 2. БЕЗОТХОДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ Главная цель передовой технологии — отыскание способов производства полезного нз бросового, бесполезного. Д.И. Менделеев з 1. КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЫРЬЯ Химическая промышленность нашей страны выпускает 70 тыс.
химических веществ, и их число продолжает расти по мере возрастания потребностей народного хозяйства. Большие задачи стоят перед химиками н технологами по созданию новых технологий и производству новых химических матерналов. Велика роль химической технологии в решении проблемы использования отходов не только химических предприятий, но и в особен- 722 ности тепловых электростанций, горнодобывающей промышленности, металлургии и т. д.
Д.И. Менделеев считал, что в химии нет отходов. Действительно, любые отходы могут быть использованы как сырье для получения других химических продуктов. Но пока отходы имеются почти в любом производстве. К тому же выбрасываются не только соединения ядовитые, загрязняющие атмосферу, воду и почву, но и содержащие ценные вещества. Таким образом, важнейшей задачей химической технологии является комплексное использование сырья, создание производств без отходов. Сущность безотходной технологии передает следующая схема: Потребление Сырьевые ресурсы — Ь Производство вв Отходы — В Вторичное сырье Примером комплексного использования сырья может служить переработка апатито-нефелиновой руды.
Эту руду флотацией разделяют на апатит и нефелин. Из апатита Сае(РО»)»Р разложением серной кислотой получают фосфорную кислоту, фосфорные удобрения, производные фтора, гипс. При переработке нефелина Ха»К!А1тБ!зО»] получают глинозем, поташ, кальцинированную соду, портландцемент, а также галлий. По безотходной технологии перерабатывают ильменит РеТ»О». Для этого его спекают с коксом: 2РеТ10» + ЗС = 2Ре + 2Т!Оз + ЗСОз Из оксида титана (1У) получают хлорид титана (1Ч): Т»02 + С + 2С1т = Т1С1» + СОз а из последнего магнийтермическим методом — металлический титан; Ме + Т»С!4 Т» + МеС!т Образующийся при этом хлорид магния подвергают электролизу: МяС1т л Мй + С!з Магний и хлор возвращают в производство.
Разработаны комплексные методы переработки мирабилита ХазБО» ° 10НзО. При обменном разложении Ха»БО» и (ХН»)»СОе образуются сода и сульфат аммония (минеральное удобрение). По другому способу при восстановлении ХазБО» углем и последующей карбонизации раствора (действием СОз) образуются ХатСО» и Н»Б: 723 Хаг504 + 2С = ХазБ + 2СОг На!Б + СОг + НгО = ХазСОз + НзБ Сероводород переводят в серу. Взаимодействием сильвинита КС1 ХаС! с оксидом углерода (1У) и аммиаком можно получить соду и азотно-калиевое удобрение (КС1 + + ХИ~С!), Комплексное использование карналлита КС1 МяС1э 6НзО позволяет получить КС1, МяС!п МяО, С!з, КС!Оз, а также магнезиальный цемент для изготовления огнеупорных изделий и строительных материалов (ксилолит и пр.).
Важнейшей народнохозяйственной проблемой является переработка шлаков пиромоталлургических производств. Н1лаки содержат оксиды кремния, алюминия, кальция, магния, железа, марганца, меди, никеля, кобальта, свинца, кадмия, редких металлов и других элементов. Состав шлаков зависит от вида сырья металлургического процесса.
Для выделения металлов 1М) из шлаков предложен метод восстановления расплавленного шлака в электропечах коксом в присутствии извести: 2МзОз Б10з + 2С + СаСОз — в 4М + ЗСОз + СаБ10з Образующийся силикат кальция — исходное вещество для производства строительных материалов. Ставится задача создания территориально-промышленных комплексов с предприятиями, взаимосвязанными принципами безотходной технологии в масштабах всего экономического района. Для кардинального решения проблем охраны окружающей среды необходимо международное сотрудничество.
1 2. НООСФЕРА — СФЕРА РАЗУМА Ноосфера — состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. С развитием науки и техники создаются новые возможности охраны окружающей среды, Академик В.И. Вернадский еще в начале века отмечал, что наступит время, когда человек сделается основным фактором эволюции биосферы.
Биосфера сформировалась и функционирует за счет деятельности растений, животных, микроорганизмов. Сегодня в биосфере доминирующую роль играет человек. Его трудом выведены новые сорта расте- 724 ний и породы животных, появились бескрайние поля культурных растений, создаются каналы и новые моря, исчезают болота и пустыни, перемещаются огромные массы ископаемых пород, синтезируются новые материалы и химические элементы.
Преобразующая деяткаьность человека сегодня распространяется на дно океана и космическое пространство. Все возрастающее влияние человека на окружающую среду порождает сложные проблемы во взаимоотношениях человека с природой. Человек — часть природы, поэтому и производительную деятельность человека надо рассматривать в рамках природы и ее возможностей. В.И. Вернадский полагал, что человечеству предстоит научиться планомерно развивать биосферу, научиться такому образу поведения, который стимулировал бы дальнейший прогресс.
В будущем средой обитания человечества станет так называемая ноосфера (ноо — по- гречески разум), где разумно и рационально организованные производство и потребление станут основой полной гармонии между человеческим обществом и природой. В.И. Вернадский писал, что в геологической истории биосферы перед человеком открывается огромное будущее, если он поймет это и не будет употреблять свой разум и свой труд на самоистребление. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В системе подготовки инженеров химико-технологов, кроме курса общей и неорганической химии, предусмотрено изучение курсов аналитической, органической, физической, коллоидной химии, а также ряда дисциплин по профилю будущей специальности (биохимия, электрохимия, плазмохимия, ядерная химия и др.). В курсе общей и неорганической химии осуществляется первоначальное знакомство с основными теоретическими положениями химической науки. В других дисциплинах продолжается изучение строения вещества, химической термодинамики, химической кинетики, методов исследования и химического анализа, реакционной способности веществ и др.
Все это необходимо знать, чтобы цепенаправлено управлять химическим процессом для получения веществ с заранее задан— ными свойствами. Сведенил о свойствах веществ и закономерностях химических реакций составляют научную основу химического производства, фундамент химической технологии. Химическая технология — это наука, разрабатывающая промышленные методы превращения исходных веществ (сырье) в новые вещества (продукты).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
