Очистка воздуха от формальдегида, фенола и паров формалина CH2O и C6H5OH на производстве
Очистка воздуха от формальдегида. Формальдегид, как и большая часть летучих органических соединений, представляет собой бесцветный газ с отчетливым неприятным запахом. Водный раствор этого вещества называется формалином и имеет широкое применение в производстве клея, текстиля. А также резинотехнических изделий, пластика, одежды и целлюлозно-бумажной промышленности, и т.д.
Формальдегид является крайне токсичным и имеет 2 класс опасности. При воздействии на организм человека может вызывать сбой работы дыхательных путей. А также ярко выраженное раздражение кожи, осложнения в работе нервной системы.
Максимальный допустимый предел концентрации вещества в воздухе составляет 0,5 мг/м3. Смертельная доза 40% раствора формалина составляет 50 г.
Также Формальдегид является взрывоопасным при концентрациях 7% — 73% в воздухе.
Очистка воздуха от формальдегида на предприятиях
Высокие концентрации паров формальдегида образуются на следующих производственных предприятиях:
- Предприятия деревообработки;
- Фирмы, производящие металлические изделия;
- Компании, работающие с пластиком;
- Предприятия пищевой промышленности;
- Фирмы, изготавливающие линолеум;
- Компании, производящие мебель;
- Производства кабельной продукции;
- Заводы микроэлектроники;
- Лаборатории химической и нефтехимической направленности, и т.д.
Опасность и необходимость фильтрации воздуха от фенола, формальдегида и паров формалина
Для большей наглядности представим в таблице базовые свойства соединений. И укажем на очевидные негативные импакты, оказываемые ими на человека и иные системы.
Соединение | Опасные проявления |
Формальдегид | Газ. Едкий неприятный запах, (похожий на сильный запах линолеума, столярного клея), слизисто-раздражающее действие, химические ожоги. Высокая биологическая активность с внедрением в клеточный метаболизм, онкостимулятор, общее токсическое действие. Летальный исход – от вдыхания 1 грамма чистого вещества. Огнеопасность |
Класс опасности II | |
Фенол (карболовая кислота) | Жидкость / Аэрозоль / Пар. Нервно-паралитический яд, химические ожоги слизистых оболочек, легочного сурфактанта и кожи, судороги, кома. Быстро всасывается в организм даже через неповрежденный кожный покров. Смертельная доза карболки – от 1 грамма. Огнеопасен |
Класс опасности II | |
Фенолформальдегид | Смола / Аэрозоль / Пар. Являясь химическим конденсатом фенола и формальдегида, ФФ-смолы сочетают в себе все негативные эффекты родительских соединений. Ключевой фактор отравления – поражение мозга и ЦНС. Незастывшие смолы содержат до 10% чистого C6H5OH. При хроническом соприкосновении с кожей – экземы, дерматиты |
Класс опасности II | |
Формалин (метаналь) | ≈ 40% раствор формальдегида (с небольшими включениями метилового спирта) в воде. Вдыхание паров вызывает химическую астму, некроз легких, нарушение нервных и когнитивных функций |
Класс опасности III |
Уфимская фенольная трагедия 1989 года
В 1989 году в результате аварии на крупном промышленном предприятии «УфаХимПром» произошел выброс критического объема фенола – несколько десятков тонн. Химикалии через ливневую канализацию были сброшены в речку Чернушку, оттуда – в Шугуровку, а вскоре попали в более полноводную Уфимку, из которой проводился (и в настоящее время проводится) забор воды хозяйственно-питьевого назначения.
Прореагировав с хлором на очистных сооружениях, фенол образовал хлорфенолы и диоксины, (опасность которых превышает таковую у C6H5OH до 250 раз), и попал в городской водопровод.
Техногенная катастрофа 1989-1990 годов поставила удар более 670 000 тысяч уфимцев, которые вынуждены были пить привозную воду в течение долгих месяцев.
Промышленные применения формальдегида, метаналя, карболовой кислоты и PF-смол
Несмотря на множественные угрозы здоровью, использование этих соединений является критически важным во множестве современных технологических процессов. Будучи близкими по свойствам, формальдегид, формалин и фенол широко применяются в нижеследующих отраслях, (разумеется, при установке надлежащих систем промышленной очистки воздуха – внутреннего и отходящего).
- Формальдегид: деревообработка, мебельное производство (ДВП, ДСП), клеи, смолы, катализация процессов при получении вспененных полимеров, пластмасс, гальваника, кожевенная индустрия.
- Фенол: нефтепереработка (селективная очистка / улавливание масел, тяжелых углеводородов, сероочистка газов), производство капрона, нейлона, вискозы, минеральной ваты, поликарбонатов, эпоксидки, пищевых антиоксидантов, медикаментов.
- Формалин: медицинская консервация (антисептик, дезинфектор), кожевенная, бумажная промышленность, аграрная промышленность (протравливание семян, инсектицидная обработка почв).
- Фенолформальдегид: корпуса и элементы электротоваров и изделий бытового назначения, текстолит, фанера, ДВП, ДСП, OSB, ручки, выключатели, салазки, фурнитура, клеи, лаки.
Очистка воздуха от формальдегида и фенола – принципы, методы и оборудование. Нейтрализации и утилизации CH2O, C6H5OH и их производных.
В зависимости от состояния, в котором находится обрабатываемая среда, высокую эффективность в очистке воздуха от паров фенола, формалина, фенолформальдегида и газообразного формальдегида могут демонстрировать как сухие адсорбционные установки, так и мокрые газопромыватели – скрубберы и абсорберы. Коснемся подробнее этих технологических подходов.
Сухая каталитическая адсорбция муравьиного альдегида
Адсорбционные модули показывают ≈100% КПД в улавливании множества газообразных соединений и паров, имеющих низкую влажность и не загрязненных механическим веществом. В отношении формальдегида высокую результативность показывают искусственные фильтры-сорбенты, активированные магнитным полем, а также – более недорогие и доступные к приобретению – натуральные минеральные алюминий содержащие наполнители группы природных цеолитов.
Принцип работы адсорбционного блока заключается в пропускании загрязненного воздуха через плотный слой микропористого адсорбирующего вещества в форме гранул или таблеток, которыми заполнена рабочая камера адсорбера.
Важным преимуществом сухой каталитической очистки является ее регенеративность, что подразумевает возможность последующей экстракции (десорбции) захваченных компонентов из адсорбционного субстрата. Пожалуйста, познакомьтесь ближе с промышленными газовыми адсорберами, их принципами и особенностями работы.
Очистка воздуха от формальдегида. Метод мокрой физической сорбции.
Муравьиный альдегид, пары и туманы фенола и формалиновые смеси, в силу хорошей растворимости в воде, можно эффективно улавливать в водяных газопромывателях пенного, стационарно-насадочного и псевдокипящего действия. Аппараты этих типов, демонстрируют такие показатели контакта сред, при которых продуктивная физиосорбция поллютантов достигается даже при использовании обычной технической воды.
Взаимодействие формальдегида с водой (гидратация) приводит к образованию метастабильного метандиола:
CH2O + H2O → CH4O2
Что касается водяных скрубберов, то их установка особенно рациональна в том случае, когда формальдегид, фенол и другие загрязнители идут в комплексной фазе с другими газами и пылевыми (механическими) взвесями.
Это могут быть дымовые газы (с микро дисперсным веществом, золой, пеплом и копотью) или иные сложносоставные выбросы предприятий, в особенности, – высокотемпературные. Принцип водной нейтрализации также лежит в основе ликвидации аварийных выбросов жидкой фазы муравьиного альдегида (распыление через мотопомпы или гидранты 3-х объемов воды на каждый объем формальдегида).
Щелочная хемосорбция с примерами реакций
Достаточная химическая активность рассматриваемых органосоединений позволяет с высокой эффективностью осуществлять их щелочную нейтрализацию в мокрых хемосорбционных установках химического типа. Химически стойкие агрегаты, изготавливаются из инертного полипропилена, стеклопластика, нержавеющей стали или титана.
Абсолютная результативность формальдегидной (и, соответственно, формалиновой) очистки достигается использованием в качестве абсорбентов водных растворов едкого натра, кальцинированной соды и некоторых других агентов, проявляющих основные свойства. В некоторых случаях, перед вводом потока в абсорбер, среда может проходить дополнительное озонирование.
Очистка воздуха от формальдегида. Реакции взаимодействия, протекающие в хемосорбционных очистителях, идут по следующим путям:
Na2CO3 + CH2O → 2CO2 + H2 + Na2 (результанты – углекислый газ, водород и динатрий ETDA);
2NaOH + 3CH2O → CH3OH + 2HCOOH + 2Na (продукты – метанол, муравьиная кислота, элементарный натрий).
Не менее продуктивно проведение щелочных реакций Бутлерова – синтез углеводов из водного раствора формальдегида.
Например, если позволяют технологические аспекты промучастка, муравьиный альдегид можно трансформировать в чистую глюкозу через реакцию с гидроксидом кальция (известковым молоком):
6CH2O + водный раствор Ca(OH)2 → C6H12O6 (глюкоза / декстроза)
Преимущества индустриальных фенольных и формальдегидных фильтров
- КПД обеззараживания воздуха от формальдегида, фенола и их производных ≈ 100%. Комплексное поглощение любых других поллютантов – кислот, щелочей, эфиров, кетонов, спиртов, галогенов, альдегидов (в любых соотношениях и концентрациях).
- Возможность нейтрализации (и одновременного охлаждения) механически загрязненных дымовых выбросов с температурой до 900 градусов Цельсия.
- Любые размеры и пространственные ориентации, производительность по потоку от десятков до десятков тысяч м3 / час.
- Низкое пневмогидравлическое сопротивление, простота имплементации аппаратов в любой цикл.
- Полная комплектация каждой установки всей сопутствующей оснасткой. Современные системы контроля и автоматизации.
- Экономическая доступность одинарных агрегатов и многоступенчатых систем, абсолютная безотказность и долговечность.
Все оборудование для очистки воздуха входит в справочник наилучших доступных технологий (НДТ (22 раздел) Очистка вредных выбросов).