Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Об экологических последствиях каталитического взаимодействия техногенных пылеуносов и атмосферного воздуха

О процессах, происходящих в системе, судили по изменениям концентрации и состава компонентов газовоздушной смеси на выходе из колонки (конверсии SO2®SO3), а также фазового состава минеральной пыли. Анализ газовой фазы выполняли на газовом хроматографе ЛХМ-8МД, с использованием дохроматографического превращения SO3 в менее реакционно-способные газы. С этой целью смесь газов после ее контакта с минеральной фазой непрерывно пропускали через реактор с щавелевой кислотой, а затем через колонку с 40% фенилокситолом на силоцеле, после чего SO2 задерживался в короткой колонке с силикагелем, а продукты реакции (СО и СО2) разделялись на 6-метровой колонке с фенилокситолом и служили эквивалентом исходного количества SO3. Одновременно, для проверки достоверности используемой хроматографической методики, концентрацию SO3 определяли весовым методом по количеству BaSO4, выделяющемуся из раствора BaCl2 при барбатировании его газовоздушной смесью.

Изменение физико-химических параметров тонкодисперсной минеральной фазы исследовали комплексом физико-химических измерений. Изучали изменение фазового состава с помощью ИК-спектроскопии и порошковой дифрактометрией, определяли удельную поверхность до и после контакта. О характере взаимодействия структурообразующих элементов пылеуноса с компонентами газовоздушной смеси судили по растворимости продуктов реакции в воде. Навеска минеральной фазы обрабатывалась в течение 3 минут водой при перемешивании и Т:Ж=1:100, после чего контактирующие фазы разделялись центрифугированием. Раствор и осадок анализировали на основные элементы, входящие в состав исходной твердой фазы.

Проведенные исследования показали, что нефелиновая пыль активно взаимодействует с компонентами воздуха: наблюдается опережающий выход катионов щелочных металлов из кристаллохимического каркаса минерала и обогащение твердой фазы оксидами алюминия и кремния, что свидетельствует об инконгруентном характере растворимости нефелина в данных условиях. Выход катионов щелочных металлов по отношению к их исходному содержанию за 6 часов обработки газовоздушной смесью при Т=20оС, содержащей 1.5мг/м3 SO2, составляет 15-20%.

Эти изменения подтверждаются рентгенофазовыми и ИК-спектроскопическими исследованиями. На дифрактограммах образцов нефелина, обработанного в течение 12 часов газовоздушной смесью, фиксируются основные рефлексы Nа2SO4 и K2SO4, а также широкая диффузная полоса, принадлежащая аморфному кремнезему. На ИК-спектрах помимо полос, принадлежащих исходному нефелину, проявляются полосы валентных колебаний чистых SiO- и AlO-связей (в нефелине реализуются в основном Si-O-Al-cвязь). Кроме того, наблюдается интенсивное поглощение вследствие образования AlOH- и SiOH-связей, которые исчезают при прокаливании.

Помимо увеличения растворимости нефелина под воздействием SO2, наблюдается его диспергация. Удельная поверхность нефелина после 6 часов обработки возрастает на 10-20%. Электронно-микроскопические исследования показали, что поверхность частицы после взаимодействия с SO2 покрыта рыхлыми продуктами реакции. Эти наблюдения также подтверждают первоначальный вывод о характере растворимости нефелиновых пылеуносов под воздействием агрессивных компонентов атмосферного воздуха.

Наблюдаемые изменения в свойствах тонкодисперсного нефелина отражаются также на компонентном составе газовоздушной смеси: происходит окисление SO2 до SO3. Степень конверсии достигает 98% и зависит от величины удельной поверхности: чем выше удельная поверхность нефелиновой пыли, тем выше степень конверсии. Это явление показывает, как велика роль минеральных алюмосиликатных пылеуносов, в процессах, происходящих в нижних слоях атмосферы. Тонкодисперсные алюмосиликаты выполняют функцию катализаторов, на которых происходит окисление газообразных компонентов воздуха, что существенно увеличивает их негативные воздействие на окружающую среду.

В целом, резюмируя выше изложенное, можно сделать следующие выводы. При оценке негативных последствий на локальные экосистемы в результате функционирования какого-либо производства необходимо учитывать процессы, которые могут протекать между выбросами в атмосферу от различных технологических переделов. Кроме того, при градации пылеуносов по степени негативного влияния на биоту следует учитывать кристаллохимические особенности структуры минералов, входящих в состав пыли, источник их образования. Пыление поверхности хвостохранилищ в данном случае является наиболее опасным фактором воздействия на окружающую среду. Это обусловлено:

1 2 3