Теоретические основы процессов защиты среды обитания: Учебное пособие. 1-е изд.

Производитель: Издательство «Лань»
1500.00 руб.
  • Характеристики
  • Автор:
  • Переплет: Твердый
  • Формат: 84x108/32 (130x200)
  • Кол-во страниц: 576
  • Кол-во томов: 1
  • Язык: русский
  • Дата выпуска:
  • Плотность бумаги: 80 г/м2
  • Вес: 750 грамм

В основу учебного пособия положена классификация защитных процессов, базирующаяся на их закономерностях и способах осуществления вне зависимости от вида среды (атмосфера, гидросфера, литосфера). Впервые на единой методологической основе рассмотрены процессы защиты среды обитания человека от загрязняющих веществ различной природы и энергетических воздействий.

Большое внимание уделено термодинамике, кинетике и равновесию защитных процессов. Приведены примеры решения задач, позволяющих глубже разобраться в теории процессов. Расширены критерии оценки эффективности защитных процессов и теоретические принципы их организации.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям «Защита окружающей среды» и «Техносферная безопасность».

 

Описание товара

Учебное пособие "Теоретические основы процессов защиты среды обитания" - Сотникова Е. В., Дмитренко В. П., Сотников В. С.

 

Предисловие

 

Проблема защиты среды обитания с каждым годом становится для человечества одной из главнейших, а ее всестороннее изучение приобретает все большее значение на всех стадиях и во всех формах системы образования. По словам российского академика Н. Н. Моисеева, «...человечество подошло к такому пределу в своем историческом развитии, который может обозначить некоторый рубеж, отделяющий более или менее благополучную историю рода человеческого от неизвестного и, вероятнее всего, очень опасного будущего».

 

Население Земли к 2013 г. приблизилось к семимиллиардной отметке. Человеческая деятельность (промышленное производство, строительство жилья, дорог, добыча полезных ископаемых), направленная на достижение определенного благосостояния, создает новую, чуждую человеку среду обитания, которая называется техносферой. Согласно Н. Ф. Реймерсу, техносфера — часть среды обитания, коренным образом преобразованная человеком в технические и техногенные объекты. Границы техносферы неуклонно расширяются: вниз — по мере углубления и увеличения количества шахт, скважин, тоннелей, строительства метрополитенов и вверх — по мере освоения воздушного и околоземного космического пространства.

 

Одним из основных факторов формирования техносферы является загрязнение окружающей природной среды. Под загрязнением понимается привнесение в среду обитания новых, обычно не характерных для нее физических, химических и биологических агентов (веществ, факторов) или превышение среднемноголетнего уровня концентрации данных агентов в среде, нередко приводящее к негативным последствиям для человека и других живых существ.

 

Наибольший вред здоровью человека и других живых организмов наносит химическое загрязнение среды их обитания, на долю которого приходится более 90% негативных последствий. На втором месте по нанесенному вреду — шумовое (акустическое) загрязнение. Помимо шума, к акустической форме загрязнения относятся инфразвук и ультразвук, не воспринимаемые человеком с нормальным слухом, но являющиеся стрессовыми факторами для организма.

 

Не менее опасно для здоровья человека и электромагнитное загрязнение. Возникающие в городах зоны с кольцевыми электрическими токами и полями приводят к увеличению напряженности электромагнитного поля в десятки, сотни и даже тысячи раз по сравнению с естественным электромагнитным фоном.

 

Несколько поколений людей живут в трансформированной природной среде, пытаясь приспособиться к ней. Раньше, когда уровень антропогенной нагрузки был незначителен, это влияние компенсировалось адаптационными возможностями живых организмов. В настоящее время ситуация изменилась. Экспериментально подтверждены необратимые изменения параметров окружающей среды, что все чаще приводит к экологическим кризисам и катастрофам на локальном уровне (фотохимический смог, кислотные осадки, загрязнение водоемов) и в глобальном масштабе (парниковый эффект, разрушение озонового слоя и др.). Кроме того, накоплены данные, подтверждающие нарушения генетических структур человека.

 

Наиболее мощными источниками загрязнения являются промышленность и транспорт. Максимальную опасность представляют промышленные отходы и загрязнения, выделяющиеся в технологических циклах предприятий и при очистке производственных сточных вод. В связи с этим весьма актуальным является внедрение технологических процессов с минимальными выбросами, при которых самоочищающая способность природы будет препятствовать возникновению необратимых экологических изменений.

 

Идеальной моделью производства является безотходная технология, исключающая выбросы в окружающую среду за счет максимально возможной утилизации образующихся отходов. Однако в большинстве случаев безотходная технология не может быть реализована. Ее промежуточной ступенью является малоотходная технология, отличающаяся от нее тем, что обеспечивает получение готового продукта с неполностью утилизируемыми отходами.

 

При создании и реализации малоотходной и безотходной технологий используются различные методы и процессы инженерной экологии: механические, физико-химические, химические, биологические и др., углубленному рассмотрению которых посвящено данное учебное пособие. В нем отражены основные принципы создания малоотходных технологических процессов и вопросы защиты среды обитания как важнейшие компоненты комплексного подхода к проектированию, созданию и управлению промышленным производством.

 

Основной базовой составляющей изучения проблем безопасности в техносфере являются дисциплины: «Теоретические основы защиты окружающей среды» и «Промышленная экология».

Данное учебное пособие издается в нашей стране впервые. Наряду с информацией, дающей базовые знания в области безопасности в техносфере, оно содержит обширный материал по теоретическим основам экологически безопасных технологических процессов. Большинство защитных процессов основывается на законах неорганической, органической и физической химии, в частности на термодинамике и кинетике химических реакций, поэтому этим вопросам в пособии уделено особое внимание.

 

К сожалению, остались недостаточно освещенными вопросы, разрабатываемые специалистами в области физической экологии и математического моделирования защитных процессов. Однако, на наш взгляд, совмещение столь разных по используемому научному аппарату, методам и подходам научных направлений снизило бы целостность изложения и нарушило бы единую методологическую концепцию учебного пособия.

 

По мнению авторов, учебное пособие поможет студентам высших учебных заведений в решении достаточно сложных, многофакторных задач, которые возникают при создании систем защиты среды обитания.

 

Авторы надеются, что учебное пособие будет полезно для слушателей систем производственного обучения, повышения квалификации и переподготовки, а также в практической деятельности специалистов по техносферной безопасности, и выражают искреннюю благодарность глубокоуважаемым коллегам из других высших учебных заведений за содействие в подборе материала и высоко профессиональные советы.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Предисловие……………5

 

Глава 1. Защита среды обитания как основа техносферной безопасности. Термины и принципы классификации защитных процессов……………9

 

1.1. Основные принципы защиты среды обитания……………9

1.2. Выбор классификации……………10

1.3. Особенности защитных процессов……………12

1.4. Факторы, влияющие на выбор защитного процесса……………15

1.4.1. Экологические принципы выбора защитного процесса……………16

1.5. Критерии оценки эффективности защитных процессов……………17

1.6. Технологические принципы организации защитных процессов……………20

1.7. Разработка технологической схемы защитного процесса……………23

1.8. Защита атмосферы……………24

1.9. Защита гидросферы……………31

1.10. Защита литосферы……………37

1.11. Защита от энергетических воздействий……………42

Контрольные вопросы и задания……………45

 

Глава 2. Физико-химические свойства техносферных загрязнений и воздействий……………46

 

2.1. Основные источники загрязнений ……………46

2.2. Физико-химические свойства пылегазовых выбросов……………54

2.2.1. Свойства аэродисперсных систем……………54

2.2.2. Физические характеристики пыли ……………58

2.2.3. Газо- и парообразные загрязнители воздуха……………69

2.2.4. Классификация выбросов……………78

2.3. Физико-химические свойства водных систем……………79

2.4. Физико-химические характеристики промышленных и бытовых отходов……………83

2.5. Классификация и свойства осадков сточных вод……………93

2.5.1. Химический и гранулометрический состав осадков……………96

2.5.2. Количество и влажность осадков……………98

2.5.3. Удельное сопротивление осадков……………98

2.5.4. Формы связи воды с частицами твердой фазы……………99

2.5.5. Теплофизические свойства осадков……………100

2.6. Физические свойства энергетических воздействий……………101

2.6.1. Акустические воздействия……………101

2.6.2. Вибрационные воздействия……………110

2.6.3. Воздействие электромагнитных полей……………114

2.6.4. Низкочастотные магнитные и электростатические поля……………121

2.6.5. Ионизирующее излучение……………123

Виды ионизирующих излучений……………126

Характеристики радионуклидов……………128

Естественные и техногенные радионуклиды ……………134

Контрольные вопросы и задания……………137

 

Глава 3. Термодинамика, кинетика и равновесие защитных процессов……………139

 

3.1. Термодинамика защитных процессов……………139

3.1.1. Основные понятия и определения химической термодинамики……………139

3.1.2. Энтальпия как мера теплоты защитного процесса……………142

3.1.3. Энтропия как критерий самопроизвольности защитного процесса……………148

3.1.4. Энергия Гиббса как критерий направленности защитного процесса……………154

3.2. Химическое равновесие в защитных процессах……………157

3.2.1. Понятие о химическом равновесии и обратимости процесса……………157

3.2.2. Закон действующих масс……………160

3.2.3. Уравнения «изотермы» и «изобары» Вант-Гоффа……………162

3.2.4. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье……………165

3.3. Кинетика защитных процессов……………166

3.3.1. Основные понятия химической кинетики……………166

3.3.2. Основной закон кинетики……………168

3.3.3. Кинетические уравнения для реакций различных порядков……………171

Реакции нулевого порядка……………171

Реакции первого порядка……………172

Реакции второго порядка……………173

Реакции третьего порядка……………174

3.3.4. Влияние температуры на скорость реакции……………176

3.3.5. Кинетика гетерогенных реакций ……………178

3.3.6. Основные закономерности каталитических процессов……………181

3.3.7. Оптимизация параметров защитных процессов с помощью термодинамических и кинетических факторов……………186

Контрольные вопросы и задания……………188

 

Глава 4. Теоретические основы физических защитных процессов……………190

 

4.1. Процессы очистки аэрозолей ……………190

4.1.1. Основные закономерности движения и осаждения частиц аэрозолей……………190

4.1.2. Гравитационное осаждение частиц аэрозолей……………191

4.1.3. Инерционное осаждение аэрозольных частиц……………195

4.1.4. Инерционное центробежное осаждение аэрозольных частиц……………198

4.1.5. Осаждение при касании……………199

4.1.6. Диффузионное осаждение……………201

4.1.7. Осаждение аэрозольных частиц в электрическом поле……………202

4.1.8. Параметры, влияющие на эффективность процессов осаждения аэрозолей……………204

4.1.9. Очистка аэрозолей фильтрованием……………208

4.1.10. Гидромеханические процессы очистки аэрозолей…………… 211

4.2. Механические процессы очистки воды……………214

4.2.1. Классификация гидромеханических процессов……………214

4.2.2. Отстаивание сточных вод……………215

4.2.3. Центробежное осаждение примесей сточных вод……………219

4.2.4. Фильтрование сточных вод……………220

4.2.5. Фильтрующие материалы……………223

4.3. Механические процессы обработки осадков сточных вод……………224

4.3.1. Уплотнение осадков……………224

4.3.2. Обезвоживание осадков ……………227

4.4. Физические процессы переработки твердых отходов……………229

4.4.1. Механические процессы……………229

Дробление и измельчение……………231

Грохочение……………234

Гранулирование и брикетирование……………235

4.4.2. Магнитные процессы……………237

4.4.3. Электрические процессы……………242

Контрольные вопросы и задания……………248

 

Глава 5. Теоретические основы физико-химических защитных процессов……………249

 

5.1. Сорбционные процессы ……………249

5.1.1. Общие закономерности сорбционных процессов……………249

5.1.2. Изотермы адсорбции……………252

5.1.3. Теории адсорбции……………254

5.1.4. Термодинамика адсорбционных процессов……………263

5.1.5. Кинетика адсорбционных процессов……………265

5.1.6. Свойства адсорбентов……………267

5.1.7. Основные типы адсорбентов, процессы их регенерации……………272

5.1.8. Процессы абсорбционной очистки отходящих газов……………276

Очистка газов от диоксида серы……………276

Процессы очистки с регенерацией хемосорбентов……………279

Очистка газов от оксидов азота……………282

Очистка газов от оксида углерода……………285

5.1.9. Процессы адсорбционной очистки газов……………286

Адсорбция паров летучих растворителей……………286

Адсорбция оксидов азота……………287

Адсорбция диоксида серы……………288

5.1.10. Процессы адсорбционной очистки воды……………290

Углеродные сорбенты из природных материалов ……………290

Минеральные сорбенты……………291

Сорбенты из отходов производства……………293

Био- и фитосорбенты……………294

Сорбенты на основе полимерных материалов……………295

5.2. Процессы ионообменной сорбции……………297

5.2.1. Физико-химические основы процесса……………297

5.2.2. Иониты, процессы их регенерации……………303

5.2.3. Процессы очистки воды ионообменной сорбцией…………… 310

5.3. Процессы коагуляции и флокуляции ……………314

5.3.1. Закономерности коагуляции коллоидных примесей, содержащихся в сточных водах……………314

5.3.2. Физико-химические основы флокуляции……………325

5.4. Процессы экстракции……………328

5.4.1. Физико-химические основы процесса……………328

5.4.2. Процессы экстракционной очистки воды……………338

5.5. Процессы флотации ……………341

5.5.1. Физико-химические основы процесса флотации……………341

5.5.2. Процессы флотационной очистки воды……………345

5.6. Мембранные процессы ……………347

5.6.1. Физико-химические основы мембранных процессов……………347

5.6.2. Обратный осмос и ультрафильтрация ……………349

5.6.3. Механизм разделения на мембранах……………352

5.6.4. Основные виды мембран ……………355

5.7. Электрохимические процессы……………356

5.7.1. Основы электрохимических процессов……………356

Двойной слой электрических зарядов……………357

Уравнение Нернста……………361

Кинетика электрохимических процессов……………363

5.7.2. Электродные процессы при очистке сточных вод……………367

5.7.3. Электрохимические процессы окисления и восстановления……………371

5.7.4. Электро- и гальванокоагуляция……………373

5.7.5. Электрофлотация……………379

5.7.6. Электродиализ и электрофорез……………383

5.8. Каталитические процессы……………387

5.8.1. Основы каталитических процессов……………387

5.8.2. Общие сведения о катализаторах……………393

5.8.3. Процессы каталитической очистки газовых выбросов……………398

Каталитическая очистка газов от оксидов азота……………398

Каталитическая очистка газов от оксида серы……………402

Каталитическая очистка газов от органических веществ……………403

Каталитическая очистка от оксида углерода……………404

5.9. Термические процессы…………… 404

5.9.1. Термическая обработка сточных вод……………404

5.9.2. Термохимическое обезвреживание газовых выбросов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407

5.9.3. Высокотемпературное обезвреживание твердых отходов……………409

5.9.4. Термические методы обезвреживания осадков сточных вод……………416

Контрольные вопросы……………418

 

Глава 6. Теоретические основы химических защитных процессов……………421

 

6.1. Закономерности процессов нейтрализации……………421

6.1.1. рН среды в водных растворах……………421

6.1.2. Нейтрализация кислых и щелочных сточных вод……………424

6.2. Закономерности процессов окисления и восстановления ……………426

6.2.1. Понятие об окислительно-восстановительных процессах……………426

6.2.2. Процессы очистки сточных вод окислением загрязнений……………435

Окисление хлором……………437

Окисление пероксидом водорода……………439

Окисление кислородом воздуха……………440

Озонирование……………441

Окисление перманганатом калия……………443

Окисление пиролюзитом……………443

6.2.3. Процессы очистки сточных вод восстановлением загрязнений……………444

Восстановление ртути……………446

Восстановление мышьяка……………447

6.2.4. Химические процессы обеззараживания воды……………447

Хлорирование воды……………449

Озонирование воды……………453

6.3. Процессы выделения загрязнений в виде малорастворимых соединений……………455

6.3.1. Условие выпадения осадков из растворов электролитов……………455

6.3.2. Процессы очистки сточных вод реагентным методом……………457

Осаждение ионов металлов в виде гидроксидов и карбонатов……………458

Осаждение ионов металлов в виде сульфидов……………460

Контрольные вопросы и задания……………462

 

Глава 7. Теоретические основы биохимических защитных процессов……………463

 

7.1. Закономерности процессов биохимического окисления……………463

7.1.1. Роль ферментов в процессах очистки ……………466

7.1.2. Факторы, влияющие на эффективность процессов биохимической очистки сточных вод……………468

7.2. Очистка сточных вод в аэробных условиях……………470

7.2.1. Аэробные процессы в природных условиях……………476

7.2.2. Аэробные процессы в искусственных условиях ……………479

7.3. Очистка сточных вод в анаэробных условиях……………481

7.4. Процессы обезвреживания осадков сточных вод……………483

7.4.1. Анаэробное сбраживание ……………484

7.5. Биотермическая переработка твердых бытовых отходов……………487

7.5.1. Аэробная ферментация……………488

7.5.2. Анаэробная ферментация ……………492

Контрольные вопросы и задания……………493

 

Глава 8. Теоретические основы процессов защиты от энергетических воздействий……………494

 

8.1. Основные принципы защиты от энергетических воздействий……………494

8.2. Процессы защиты от акустических и механических колебаний …………… 498

8.2.1. Защита от шума……………498

8.2.2. Защита от инфразвука……………514

8.2.3. Защита от ультразвука……………516

8.2.4. Защита от вибрационных колебаний……………517

8.3. Процессы защиты от неионизирующих, электромагнитных полей и излучений……………521

8.4. Защита от ионизирующих излучений……………529

Контрольные вопросы и задания……………533

Приложение

Примеры решения задач……………534

К главе 3……………534

К главе 5……………559

К главе 6……………562

Литература……………564

Оплата и доставка

Пн-Пт, с 9:00-18:00 по адресу: Москва, ул.Минская, д.1Г, корп.1, офис 19 — бесплатно.
Наш человек сам привезет товар. 350 руб.
Данная стоимость услуг будет расчитана согласно действующим тарифам Почты России.
Вы можете встретить курьера в метро или возле него. 300 руб.

Комментарии (0)

Популярные товары
Цены указаны с учетом доставки до почтового отделения или склада транспортной компании
690.00 руб.
Артохин К.С., Игнатова П.К.
3500.00 руб.
Юрген Ротенберг
950.00 руб.
Цены указаны с учетом доставки до почтового отделения или склада транспортной компании
690.00 руб.

X
Свежий выпуск газеты
Газета «Защита растений»
№ 12 / 2017 г.
Читать