Экономика энергетики

ПРИМЕНЕНИЕ СОРБЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЭНЕРГЕТИКЕ
 
Яруллина А.А.
1
, Кадыров А.М.
1
,к.т.н. Долгова А.Н.
1 
1
Казанский государственный
энергетический
университет
 
Выработка электроэнергии сопряжена с отрицательными воздействиями 
на окружающую среду. Объекты энергетики, прежде всего ТЭС, воздействуют 
на атмосферный воздух выбросами загрязняющих веществ, на природные воды 
— 
сбросами в водные объекты загрязненных сточных вод, используют 
значительное количество водных и земельных ресурсов, загрязняют 
окружающие территории золошлаковыми отходами. 
Существует множество способов очистки промышленных сточных вод. 
Метод сорбционной очистки получил достаточно широкое распространение 
вследствие высокой эффективности и отсутствия вторичных загрязнений [1
-3].
В энергетике широко применяются адсорбенты для очистки от различных 
примесей жидких сред, в частности используются активированный уголь, 
силикагель, оксид алюминия, диоксид кремния, различные ионообменные 
смолы, дибутилфталат и другие.
 
В зависимости от механизма взаимодействия сорбента с сорбатом 
сорбционные процессы можно условно разделить на следующие типы: ионный 
обмен, экстракция, адсорбция. Последний процесс 
– 
это явление 
концентрирования компонентов на поверхности химического инертного 
сорбента вследствие межмолекулярного взаимодействия. 
При адсорбции загрязнений, содержащихся в сточных водах объектов 
энергетики, протекают несколько основных процессов. Вначале это процесс 
внешней диффузии молекул из жидкой фазы к поверхности адсорбента, 
осуществляемая за счет броуновской диффузии или перемешивании жидкости за 
счет турбулентной диффузии. Далее происходит внутренняя диффузия молекул 
по макропорам к поверхности микропор, чья скорость определяется строением 
адсорбента и размером молекул сорбируемого вещества. Затем следует 
собственно процесс адсорбции молекул растворенного вещества.
Для улавливания газовых выбросов и очистки воздуха на ТЭЦ и ДЭС 
перспективно использование сорбционных установок газоразделения, кроме 
того 
они 
потребляют 
малое 
количество 
энергии 
(являются 
малоэнергозатратными), компактными.

---

215 
В качестве преимуществ использования сорбционных технологий для 
очистки газовых выбросов можно выделить:
эксплуатация возможна в 
автоматическом режиме или одним работником; высокоэффективный 
способ
очистки дымовых газов (СО, СО2, SOx, NOx, СН4), до 90
-99%; 
технологичность процессов очистки газов; эффективный способ выделения 
водорода из попутных коксовых и нефтяных газов, продуктов газификации углей 
и конверсии метана; возможность дальнейшего использования выделяемых 
компонентов; эффективный способ очистки воздуха с низкой концентрацией 
загрязнений; отсутствие побочных химических продуктов, в отличие от 
аналогов; возможна очистка больших объемов дымовых газов (до 260 тысяч 
м
3
/час).
В качестве сорбента для очистки газов может использоваться шлам, 
образующийся при совместной коагуляции и известковании сырой воды на 
водоподготовительной установке тепловых электрических станций. Он 
используется для очистки от оксидов азота и серы. 
Для очистки водных сред в энергетике достаточно широко применяется 
ионный обмен. Гетерогенный ионный обмен, или ионообменная сорбция, 
– 
процесс обмена между ионами, находящимися в растворе, и ионами, 
присутствующими на поверхности твердой фазы 
– 
ионита. Очистка воды 
методом ионного обмена в последнее время получает все большее 
распространение, так как этот метод позволяет утилизировать ценные примеси, 
очищать воду до предельно допустимых концентраций и обеспечивает 
возможность использования очищенных сточных вод в производственных 
процессах или в системах оборотного водоснабжения предприятий.
Наиболее распространенным катионитом в энергетике является КУ
-2-
8. В 
таблице 1 показаны экспериментальные данные по определению статической 
обменной емкости катионита КУ
-2-
8 по техногенному иону С
u
2+
(табл.1). С 
увеличением объема раствора остается концентрация иона в растворе 
увеличивается. 
Для очистки воды достаточно широкое применение получил 
активированный уголь (АУ) [1]. Используют гранулированные (ГАУ) и 
порошкообразные (ПАУ) угли, а также углеродные волокна. В отличие от 
ионитов диапазон применения пористых сорбционных материалов, основными 
представителями которых являются активированные угли и силикагель, 
значительно шире. Они могут использоваться для очистки как растворов, так и 
паровоздушных смесей. Сфера применения определяется структурой 
используемого материала. 

---

216