КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ - Микрогетерогенные системы. Суспензии и пасты

При рассмотрении проблем охраны атмосферы от загрязнений встречаем следующие коллоидно-химичесие процессы:

    1) конденсационное формирование частиц твердой (дымы, аэрозоли) и жидкой дисперсной фазы (туманы, капли жидкости) и совместного формирования частиц, насыщенных жидкой фазой (смог); 2) агрегативную и кинетическую устойчивость аэродисперсных систем (осаждение облаков дисперсиями галогенидов серебра или твердой углекислоты, частые дожди в загрязненной атмосфере больших городов, очистка отходящих газов от твердых частиц методом нарушения устойчивости при электрокоагуляции); 3) диспергационные загрязнения атмосферы твердыми загрязнениями ( пыльные бури, эрозия почвы); 4) коллоидные свойства твердых и жидких загрязнителей атмосферы - аэрозолей (диффузия, броуновское движение, светорассеяние в аэродисперсных системах, загрязняющих атмосферу); особая опасность коллоидно-дисперсных аэрозолей - взрывоопасность аэрозолей (муки, сахара, угля и др.); высокая кинетическая устойчивость аэрозоля ртути способствует длительному времени сохранения способности отравлять людей; 5) пылеподавление на угольных шахтах и предприятиях, перерабатывающих минеральное сырье - избирательное смачивание, регулируемое с помощью поверхностно-активных веществ; 6) снижение токсичности выхлопных газов - каталитическое дожигание загрязняющих остатков топлива на специальных катализаторах, процесс связанный с адсорбцией и кинетикой геторогенных процессов на специальных катализаторах; 7) Образование окислов азота и серы при сжигании различных видов топлива приводит к возникновению кислотных дождей (для снижения вероятности образования таких осадков, оказывающих вредное влияние на биосферу, в первую очередь на растительный мир, проводят очистку отходящих газов от оксидов серы и азота сорбционными методами).

Большая проблема в общей системе охранных мероприятий - защита подземных вод от загрязнений, выбрасываемых промышленными предприятиями. Очень часто промышленные загрязнения из прохудившихся подземных или заглубленных резервуаров или трубопроводов поступают через фильтрующий слой почвы в подземные водоемы.

Проблема защиты окружающей среды от протечки из емкостей сточных вод и попадания их в подземные природные резервуары чистой пресной воды заставляет искать эффективные антифильтрационные материалы. Большой урон природе наносят также протечки из ирригационных и магистральных каналов, приводящие к заболачиванию и засолению почвы вблизи них.

На магистральных каналах чаще всего применяют монолитные и сборные железобетонные лотки, изготовленные заводским способом или выполненные путем пневмонанесения бетона непосредственно на русло каналов. Железобетонные защитные покрытия обычно укладывают в местах проведения каналов через грунты с высокой фильтрующей способностью. Толщина таких покрытий составляет от 8 до 20 см и зависит от условий работы каналов, поэтому стоимость этого вида защиты от фильтрации высока и не всегда оправдывает себя в связи с несовершенством гидроизоляции швов на стыках железобетонных конструкций. Через возникающие трещины фильтрация воды достигает значительных размеров, сводя на нет эффект от применения железобетонных защитных противофильтрационных покрытий.

Экономически целесообразны и технически легко выполнимы коллоидно-химические методы обработки грунтов и использование некоторых природных высокодисперсных глин, поверхностно-активных веществ и водорастворимых полимерных соединений для механической и физико-химической кольматации почвы в руслах каналов и в прудах, куда сбрасываются сточные воды. Под термином "кольматация" понимается такая обработка грунта, в результате которой происходит потеря фильтрующей способности при набухании глинистых частиц.

Тонкодисперсные частицы глинистых материалов способны проникать в поры между крупными частицами грунта, где возможна их коагуляция, в результате чего резко понижается водопроницаемость грунта. В поровом пространстве формируется внутригрунтовой противофильтрационный слой мощностью 20-30 см в песчаных грунтах и до 10 см - в суглинках. Такой способ кольматации позволяет снизить на 95-98% фильтрационные потери на гидротехнических земляных сооружениях - прудах, водоемах сельскохозяйственного и промышленного назначения. Способность гидрофильных частиц глин к набуханию при смачивании водой приводит к снижению эффективного пористого пространства между частицами и подавляет фильтрацию воды через почву, кольматированную таким способом.

Глобальная проблема - загрязнение водного бассейна (морей, океанов, озер и рек) нефтью и нефтепродуктами - стоит на одном из первых мест в негативном воздействии промышленной деятельности человека на гидросферу. Ежегодно в воду попадает несколько миллионов тонн нефти и продуктов ее переработки. Это происходит в результате катастроф нефтеналивных судов, перевозящих нефть из районов нефтедобычи в районы потребления, при аварийных ситуациях на морских нефтепромыслах, при нарушении целостности нефтепроводов и при сливе балластных и промывочных вод танкерами.

Вероятность загрязнения водного бассейна постоянно растет в связи с развитием нефтепромыслов на шельфе и повышением грузоподъемности и скорости нефтеналивных судов.

Коллоидная химия позволяет решить две из возможных проблем глобального загрязнения водного бассейна нефтепродуктами.

Таким образом, даже при кратком рассмотрении экологических проблем гидросферы и охраны водного бассейна можно отметить их тесную связь с коллоидно-химическими процессами:

    - седиментация осадков естественного происхождения (минеральных и органических взвесей) и искусственных (производственные загрязнения различной химической природы, весьма разнообразной формы и размеров); следовательно, надо знать закономерности седиментации; - коагуляция и флокуляция частиц или капель дисперсной фазы с целью их укрупнения и облегчения седиментации (поскольку речь идет о коагуляции, то возникает связь с нарушением агрегативной и кинетической устойчивости дисперсных систем и необходимо знать теорию стабилизации и коагуляции); - удаление растворенных веществ осуществляется методом адсорбции на различных адсорбентах или пузырьках воздуха (здесь проявляется связь с теорией адсорбции из растворов на твердых адсорбентах и на поверхности раствора с воздухом или с другой жидкостью, а также с теорией и практикой эмульгирования, пенообразования и пенной сепарации).

Структура почвы считается оптимальной, если в ней преобладают водопрочные частицы размером 0,25-10 мм у чернозема и 0,25-3 мм у подзолистых почв. В природных условиях чаще всего встречаются агрегаты тонкодисперсных частиц различной степени агрегирования и распределения по размерам. Это приводит к тому, что при высыхании грунтов агрегаты частиц распадаются на единичные частицы и при воздействии ветра происходит эрозия почвы. Орошаемое земледелие также имеет свои недостатки - излишняя вода, попадая на поля, может приводить к их заболачиванию. В связи с этим возникает проблема структурирования почвы и изменения фильтрационных свойств и эта проблема теснейшим образом связана с разделом коллоидной химии, называемым физико-химическая механика и реология дисперсных систем.

При рассмотрении проблем защиты литосферы можно отметить связь со следующими коллоидно-химическими процессами:

    - образовании коагуляционной структуры в почвах с целью снижения содержания тонкодисперсной фракции (менее 0,05-0,1 мм); при этом проявляются все закономерности структурообразования в дисперсных системах; - создании антифильтрационных дамб из структурированных солеустойчивых глинистых систем с добавками водорастворимых адсорбированных полимеров для предотвращения заболачивания почвы вдоль оросительных каналов и полей вблизи прудов-испарителей сточной воды; - укреплении прочности структуры грунта при бурении скважин с целью предотвращения проникновения (фильтрации) воды из водоносных горизонтов в нефтеносные; - снижении прочности структуры и накопления внутренних напряжений при наложении механических полей на пласты угля и пустой породы при подземных разработках полезных ископаемых.

Похожие статьи




КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ - Микрогетерогенные системы. Суспензии и пасты

Предыдущая | Следующая