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
-
АЭРОЗОЛИ, ПЕНЫ И ПЕННЫЕ ПЛЕНКИ - Микрогетерогенные системы. Суспензии и пасты
Аэрозоли - микрогетерогенные системы, в которых частицы твердого вещества или капельки жидкости взвешены в газе или дисперсные системы с газовой...
-
ПОНЯТИЕ МИКРОГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ - Микрогетерогенные системы. Суспензии и пасты
Коллоидный эмульсия аэрозоль пленка Микрогетерогенные или грубодисперсные системы - системы с размером частиц от 1 до 10-5 см (> 100 нм) в соответствие с...
-
МИКРОГЕТЕРОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ. ЭМУЛЬСИИ - Микрогетерогенные системы. Суспензии и пасты
Эмульсии - системы образованные смешиванием двух взаимонерастворимых жидкостей, т. е. это лиофобные дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой и...
-
Дисперсной называется система, состоящая из двух или более веществ, причем одно из них в виде очень маленьких частиц равномерно распределено в объеме...
-
Способы получения коллоидных систем - Общая характеристика дисперсных систем и методы их получения
Коллоидные системы по степени дисперсности занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами. Поэтому коллоидные...
-
1) рассеяние света 2) флотация-всплывание каллоидных частиц на поверхность 3) сидиментация - выпадение в осадок коллоидных частиц 4)коагуляция-уменьшение...
-
Способы очистки коллоидных систем - Общая характеристика дисперсных систем и методы их получения
Некоторые молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем используют для очистки золей от электролитов и молекулярных примесей, которыми полученные...
-
Коллоидная система молока - Химия и физика молока
1). Характеристика дисперсной фазы. 2). Структура мицелл казеина. 3). Коагуляция. В коллоидно-дисперсном состоянии в молоке находятся сывороточные белки,...
-
Диспергированием называют тонкое измельчение твердых мате-риалов или жидкостей и распределение их частиц в жидкой или газообразной среде, в результате...
-
Неоднородными, или гетерогенными, системами называют системы, состоящие из двух или нескольких фаз. Фазы, составляющие систему, могут быть, в принципе,...
-
Классификация дисперсных систем - Общая характеристика дисперсных систем и методы их получения
Рассматривается классификация именно дисперсных систем, т. к. коллоидные растворы являются видом дисперсных систем. Следует отметить, что коллоидная...
-
Самоорганизация сложных систем - Основы естественно-научных знаний
Синергетика - теория самоорганизации. Она возникла на основе современных глобальных тенденций объединении всех естественнонаучных дисциплин и занимается...
-
Конденсационные методы получения коллоидных систем - Методы очистки и получения коллоидных растворов
Из классификации дисперсных систем по размеру частиц следует, что коллоидные растворы (золи) занимают промежуточное положе-ние между молекулярными и...
-
Взаимосвязи случайных событий - Основы теории систем и системного анализа
Вернемся теперь к вопросу о случайных событиях. Здесь методически удобнее рассматривать вначале простые события (может произойти или не произойти)....
-
Грубодисперсные системы, Эмульсии - Эмульсии и эмульгаторы
Эмульсии - это один из видов грубодисперсных систем. Помимо эмульсий к грубодисперсным системам относятся суспензии, пены, порошки и пр. Грубодисперсные...
-
Основные понятия и определения Истинные растворы являются гомогенными смесями веществ, в которых составные части нельзя обнаружить ни визуально, ни с...
-
Требования, предъявляемые к суспензиям Суспензии -- жидкая лекарственная форма, содержащая в качестве дисперсной фазы одно или несколько измельченных...
-
Суспензионные лекарственные формы в дисперсологической классификации лекарственных форм относят к свободнодисперсным системам с жидкой дисперсионной...
-
Моделирование системы в условиях неопределенности - Основы теории систем и системного анализа
Как уже отмечалось в первой части нашего курса, в большинстве реальных больших систем не обойтись без учета "состояний природы" -- воздействий...
-
Основы построения колориметрических систем - Основные колориметрические системы
До начала 30-х годов XX века все, кто занимался воспроизведением цвета, выбирали основные цвета по своему усмотрению. При этом чаще всего выбор был...
-
Задачи, решаемые на основе нейронных сетей - Прогнозирующие системы
В литературе [33, 41, 43] встречается значительное число признаков, которыми должна обладать задача, чтобы применение НС было оправдано и НС могла бы ее...
-
Геометрический объект любой сложности можно рассматривать как геометрическое место точек, по взаимному расположению, которых можно составить...
-
Разработка алгоритма нахождения входного потока заявок в имитационной модели контрольно-пропускной системы на основе статистических данных В наши дни...
-
Система национальных счетов (СНС) представляет собой систему взаимосвязанных статистических показателей, характеризующих макроэкономические процессы....
-
В состав системы эконометрических уравнений входят множество зависимых или эндогенных переменных и множество предопределенных переменных (лаговые и...
-
КОЛЛОИДНЫЕ ВЕЩЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД И ИХ УДАЛЕНИЕ - Химические свойства и строение воды
Очистка сточных вод -- лишь одно из направлений защиты гидросферы, прежде всего, поверхностных вод от антропогенных загрязнений. Главный путь защиты...
-
Суспензии - жидкая лекарственная форма, содержащая в качестве дисперсной фазы одно или несколько измельченных порошкообразных ЛВ, распределенных в жидкой...
-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ - Понятие и виды логистической системы
Информационные системы обеспечивают подготовку, ввод, хранение, обработку, контроль и передачу данных. Они представляют собой соответствующие...
-
Одним из наиболее важных аспектов построения систем моделирования является проблема цели. Любую модель строят в зависимости от цели, которую ставит перед...
-
Методы очистки коллоидных растворов - Методы очистки и получения коллоидных растворов
При получении коллоидных растворов тем или иным методом, особенно с помощью химических реакций, практически невозможно точно предусмотреть необходимое...
-
В технике в большинстве случаев инженер имеет дело с дисперсными системами, которые состоят из дисперсной фазы и дисперсионной среды. Дисперсная фаза -...
-
Методы непараметрической статистики - Основы теории систем и системного анализа
Использование классических распределений случайных величин обычно называют "параметрической статистикой" - мы делаем предположение о том, что...
-
Показатели результатов любого вида деятельности занимают особое место в ее характеристике, так как отражают степень достижения цели этой деятельности....
-
Программное управление является приемлемым подходом во многих прикладных ситуациях. На этом принципе основаны, например, простые металлорежущие станки...
-
Системы эконометрических уравнений - Основы эконометрики
При использовании отдельных уравнений регрессии, например для экономических расчетов, в большинстве случаев предполагается, что аргументы (факторы) можно...
-
В практике изображения различных геометрических объектов, чтобы сделать проекционный чертеж более ясным, возникает необходимость использовать третью -...
-
Порядок и беспорядок в природе - Основы естественно-научных знаний
Все материальные объекты во Вселенной подчиняются каким-либо законам. Такое положение вещей определяет порядок в природе, но невозможно свести все только...
-
В данной главе описан способ прогнозирования с помощью НС, основанный на методе окон. Также приведен обзор применения НС в финансовой сфере. Общий подход...
-
Строение Солнечной системы. Солнечно-Земные связи - Основы естественно-научных знаний
Вселенная -- это весь окружающий нас мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает вечно движущаяся...
-
Моделирование в условиях противодействия, игровые модели - Основы теории систем и системного анализа
Как уже неоднократно отмечалось, системный анализ невозможен без учета взаимодействий данной системы с внешней средой. Ранее упоминалась необходимость...
КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ - Микрогетерогенные системы. Суспензии и пасты