घुलित गैसें। भौतिक गुण। घनत्व

हाइड्रोजन सल्फाइड और मीथेन के साथ विषाक्तता का निदान।

एन.पी. वार्शवेट्स, एस.एन. अब्रामोवा, ए.जी. कारचेनोव
क्रास्नोडार शहर

जनवरी 1997 में, सीवरेज स्टेशन पर मरम्मत कार्य के दौरान, मौजूदा नियमों का उल्लंघन करते हुए, मल अपशिष्ट को पाइपलाइन से मशीन कक्ष में छोड़ दिया गया था।
पांच श्रमिकों के शव मल के पानी में पाए गए, जिनकी मशीन कक्ष के निचले भाग की ऊंचाई 0.7 मीटर से अधिक नहीं थी। उसी कमरे में सीढ़ियों की उड़ान पर दो और श्रमिक बेहोश पाए गए। बाद वाले को हटाते समय, फिल्टर गैस मास्क का उपयोग करने वाले दो बचावकर्मियों को अस्वस्थता, कमजोरी, चक्कर आना, सांस लेने में तकलीफ, क्षीण चेतना महसूस हुई। ये घटनाएँ तेज़ हो गईं और बचावकर्मियों और निकाले गए पीड़ितों दोनों को अस्पताल ले जाया गया, जहाँ एक दबाव कक्ष में हाइपरबेरिक ऑक्सीजन के साथ उनका इलाज किया गया।
5 मृतकों की लाशों को अन्य बचावकर्मियों द्वारा हटाया गया जो पहले से ही इंसुलेटिंग गैस मास्क का उपयोग कर रहे थे। स्वच्छता और महामारी विज्ञान पर्यवेक्षण सेवा द्वारा किए गए कार्य कक्ष की हवा का अध्ययन, जहां पीड़ितों को मीथेन सहित गैसों की उपस्थिति के लिए पाया गया था, ने नकारात्मक परिणाम दिया।
अगले दिन लाशों की जांच से नाक और मुंह के उद्घाटन पर लगातार महीन बुलबुले फोम की एक टोपी की उपस्थिति का पता चला, आंत के फुस्फुस के नीचे रस्काज़ोव-लुकोम्स्की धब्बे, फुफ्फुसीय एडिमा और तीव्र संचार विकार। पूर्वगामी ने यह विश्वास करने का आधार दिया कि सभी पीड़ितों की मृत्यु डूबने से हुई थी।
फोरेंसिक रासायनिक अनुसंधान के लिए सामग्री ली गई: मस्तिष्क के पदार्थ का हिस्सा, फेफड़े, सामग्री के साथ पेट, गुर्दे, कमरे से पानी का नमूना। डायटम प्लैंकटन के वाल्व मलीय अपशिष्टों या मृतकों के आंतरिक अंगों में नहीं पाए गए। इससे पहले, हाइड्रोजन सल्फाइड स्रोतों में डूबने से संबंधित अन्य फोरेंसिक परीक्षाओं के दौरान भी हमें डायटम प्लैंकटन का पता नहीं चला था। इससे यह विश्वास करने का कारण मिलता है कि प्लवक हाइड्रोजन सल्फाइड युक्त पानी में नहीं रहता है।
प्रभावी चिकित्सा देखभाल प्राप्त करने वाले जीवित बचे लोगों पर उपलब्ध आंकड़ों के आधार पर, रिपोर्ट में कहा गया है कि पीड़ितों को निकालने की कोशिश करते समय, लोगों को सांस लेने में तकलीफ, कमजोरी और बिगड़ा हुआ चेतना महसूस हुआ, यह सुझाव दिया गया था कि अज्ञात गैसों के मिश्रण से जहर दिया गया था, संभवतः मीथेन का मिश्रण और हाइड्रोजन सल्फाइड, जो असहाय लोगों को सीवेज में जाने का कारण बन सकता है।
इंजन कक्ष से लिया गया पानी, जहां लाशें पाई गईं, का रासायनिक अध्ययन किया गया। पानी से हाइड्रोजन सल्फाइड की तेज़ गंध आ रही थी, जिसकी उपस्थिति की पुष्टि रासायनिक प्रतिक्रियाओं से हुई थी। फेफड़े और पेट की दीवार की फोरेंसिक रासायनिक जांच के दौरान सभी शवों से हाइड्रोजन सल्फाइड पाया गया। शव के आंतरिक अंगों में हाइड्रोजन सल्फाइड का रासायनिक पता लगाना, जो विषाक्तता का कारण बना, प्रोटीन के अपघटन के दौरान इसके गठन के कारण इसका आकलन करना मुश्किल है। ताजा मामलों में (अमोनिया की अनुपस्थिति), बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन सल्फाइड की उपस्थिति एक विशिष्ट संकेत है जो इसके द्वारा विषाक्तता की संभावना को दर्शाता है।
हमारे मामले में, आंतरिक अंगों में अमोनिया अनुपस्थित था और एम.डी. का उपयोग करके पेट और फेफड़ों में हाइड्रोजन सल्फाइड का निर्धारण करने का एक दुर्लभ अवसर सामने आया। श्वैकोवा (1975)। किण्वन के परिणामस्वरूप, विभिन्न गैसें बनती हैं, जिनमें से मुख्य मीथेन है। पानी में मीथेन की घुलनशीलता 100 मिली पानी में 3.3 मिली है। कार्बनिक निलंबन की उपस्थिति से घुली हुई मीथेन की सांद्रता बढ़ जाती है।
मीथेन सामग्री के लिए सीवेज जल और आंतरिक अंगों का अध्ययन दो तरीकों से किया गया था: गैस-तरल और गैस-अवशोषण। पहले मामले में, अध्ययन एक लौ आयनीकरण डिटेक्टर के साथ Tsvet-4 क्रोमैटोग्राफ पर किया गया था। निम्नलिखित स्थितियाँ चुनी गईं: 200 x 0.3 सेमी कॉलम, एन-एडब्ल्यू क्रोमेट्रॉन पर 25% डायनोनील फ़ेथलेट पैकिंग। कॉलम का तापमान 75°C, इंजेक्टर 130°C। वाहक गैस की खपत - नाइट्रोजन 40 मिली/मिनट, हाइड्रोजन 30 मिली/मिनट, वायु 300 मिली/मिनट। दूसरे मामले में, अध्ययन निम्नलिखित शर्तों के तहत डीआईपी के साथ "त्सवेट-100" क्रोमैटोग्राफ पर किया गया था: कॉलम 100x0.3 सेमी, नोजल - सेपरॉन बीडी। कॉलम का तापमान 50°C, इंजेक्टर 90°C। वाहक गैस की खपत - नाइट्रोजन 30 मिली/मिनट, वायु 300 मिली/मिनट। IMT-0.5 डिवाइस की माप सीमा 2x10A है। पंजीकरण ITs-26 इंटीग्रेटर का उपयोग करके किया गया था। अनुसंधान पद्धति: जांच किए गए पानी का 5 मिलीलीटर, साथ ही 5 ग्राम। कटे हुए आंतरिक अंगों को पेनिसिलिन की शीशियों में रखा गया, भली भांति बंद करके सील किया गया और उबलते पानी के स्नान में 10 मिनट तक गर्म किया गया। फ्लास्क से 2 मिलीलीटर वाष्पशील नमूने लिए गए और उन्हें क्रोमैटोग्राफ के इंजेक्टरों में इंजेक्ट किया गया। नियंत्रण के लिए 94% मीथेन युक्त घरेलू गैस का उपयोग किया गया। सभी वस्तुओं (पानी, फेफड़े, पेट) में क्रोमैटोग्राम पर मीथेन के शिखर के साथ अवधारण समय में मेल खाने वाले शिखर थे। पहले मामले में मीथेन का अवधारण समय 31 सेकंड है, दूसरे में - 22 सेकंड। इस प्रकार, मीथेन सीवेज के पानी में, साथ ही रासायनिक अनुसंधान के लिए प्रस्तुत किए गए प्रत्येक शव के फेफड़े और पेट में पाया गया था।
हमारे निष्कर्षों ने दुर्घटना के विभागीय सत्यापन का आधार बनाया और बाद में प्रारंभिक जांच की सामग्रियों से इसकी पुष्टि की गई।

प्राकृतिक जल में, हाइड्रोजन सल्फाइड और मीथेन मुख्य रूप से कार्बनिक पदार्थों के अपघटन के दौरान बनते हैं। हाइड्रोजन सल्फाइड, तालाबों की निचली परतों में जमा होकर, तेजी से ऑक्सीकरण करता है और उनमें ऑक्सीजन मुक्त क्षेत्र बनाता है, और मछली के लिए एक अत्यधिक जहरीला पदार्थ भी है। मीथेन, हालांकि कम विषाक्त है, फाइबर के साथ जलाशय के बढ़ते प्रदूषण का भी संकेत देता है और इसके सड़ने पर प्रकट होता है।

जलाशयों में जहां हाइड्रोजन सल्फाइड और मीथेन का निर्माण होता है, गर्मियों और विशेष रूप से सर्दियों में मछलियों की मौत अक्सर देखी जाती है। हाइड्रोजन सल्फाइड के अंशों की भी उपस्थिति मछली तालाबों और अन्य कंटेनरों की अस्वच्छ स्थिति को इंगित करती है। इसलिए, मत्स्य जलाशयों में हाइड्रोजन सल्फाइड अनुपस्थित होना चाहिए। हाइड्रोजन सल्फाइड और मीथेन को आंशिक रूप से हटाने के लिए, जल वातन प्रभावी है, और उनकी घटना को रोकने के लिए, जल निकायों को प्रदूषण (गाद जमा, कार्बनिक पदार्थ, आदि) से साफ करना आवश्यक है। (आई. आई. कोचिश, 2008)

विषाक्त पदार्थ (с1, Zn, Cu, Hg, आदि)

उनके लिए एमपीसी 0.01 मिलीग्राम/लीटर है। कॉपर सल्फेट (CuSO 4) पहले से ही 5 मिलीग्राम/लीटर पर गिल क्षति और हाइपरमिया का कारण बनता है। यह ज़ोप्लांकटन, अकशेरुकी, कवक, शैवाल और प्रोटोजोआ को मारता है।

तेल के पदार्थ

मछली टैंकों में अनुमति नहीं है. यदि इनका मछली या अन्य जलीय जीवों पर सीधा प्रभाव नहीं पड़ता है तो ये उनके मांस को एक विशिष्ट गंध देते हैं। 0.01-0.02 मिलीग्राम/लीटर की सांद्रता पर तेल और मिट्टी के तेल की मात्रा से स्वाद का पता पहले ही चल जाता है।

खनिज तेल.

डीजल, इंजन और अन्य तेल एक फिल्म बनाते हैं और नीचे तक जम जाते हैं। जीवाणुओं द्वारा इनका विनाश बहुत धीमी गति से होता है। फिल्म ऑक्सीजन की खपत में बाधा डालती है, त्वचा को प्रदूषित करती है, गलफड़ों को बंद कर देती है। अंतर्ग्रहण होने पर, खनिज तेल इसके कामकाज में बाधा डालते हैं। तेलों का अप्रिय स्वाद सुगंधित हाइड्रोकार्बन द्वारा निर्मित होता है जो इन तेलों का हिस्सा होते हैं। स्वाद खत्म करने के लिए मछली को कम से कम दो दिन तक बहते पानी में रखना जरूरी है.

सिंथेटिक सर्फेक्टेंट (सर्फेक्टेंट)

घरेलू औद्योगिक और कृषि सीवेज के साथ प्राप्त करें। वे मछली के गलफड़ों की श्लेष्मा झिल्ली को बाधित करते हैं, जो रोगजनक जीवों के विकास और मछली के प्रतिरोध में कमी में योगदान देता है, साथ ही संतुलन और गंध की भावना को भी बाधित करता है। मछलियाँ उनकी तरफ तैरने लगती हैं।

1.3 कृत्रिम परिस्थितियों में मछली उगाते समय प्रकाश व्यवस्था

रेनबो ट्राउट की खेती करते समय उन सभी कारकों को ध्यान में रखना आवश्यक है जो मछली के विकास और अस्तित्व को प्रभावित करते हैं। इन कारकों में से एक प्रकाश व्यवस्था है, जिसका मछली के विकास पर प्रभाव पूरी तरह से उपयोग नहीं किया जा सका है। पूर्ण अंधेरे में, मछली की वृद्धि बाधित होती है, और चौबीसों घंटे रोशनी के साथ, विकास दर इष्टतम फोटोपीरियड की तुलना में कुछ कम होती है। यह स्थापित किया गया है कि बढ़ने के 50वें दिन, अंधेरे में उगाए गए रेनबो ट्राउट के वार्षिक बच्चे प्राकृतिक प्रकाश में उगाए गए वार्षिक बच्चों की तुलना में विकास दर में पिछड़ने लगते हैं; 105वें दिन, यह अंतर कम हो जाता है (इसके अलावा, मोटापा गुणांक और गोनाडोसोमैटिक अंधेरे में मछली में सूचकांक अधिक होता है)। दिन के उजाले घंटों को कृत्रिम रूप से बढ़ाकर किशोर रेनबो ट्राउट की खेती से कम से कम 10% अतिरिक्त मछली उत्पादन मिलता है। नॉर्वेजियन मछली किसान गर्मियों में जब समुद्र में सैल्मन और रेनबो ट्राउट की खेती की जाती है, तो वे लगभग चौबीसों घंटे मछलियों को खाना खिलाते हैं।

किशोरों के बढ़ते समय, पूल के लिए विभिन्न कोटिंग्स का उपयोग किया जाता है। ऊपर से, एक गोल या चौकोर पूल एक अपारदर्शी आवरण से ढका होता है, जिसे नायलॉन के खिंचाव के निशान द्वारा घूमने से बचाया जाता है। ढक्कन पूल की दीवारों तक नहीं पहुंचता है और पानी की सतह का लगभग 70% हिस्सा ढक लेता है। इसे एक अंगूठी के रूप में बनाया जा सकता है, जिसके किनारे मुड़े हुए होते हैं और पानी में चले जाते हैं, कभी-कभी छेद वाले अतिरिक्त क्षैतिज विभाजन वाले एक ठोस आवरण का उपयोग किया जाता है। विभाजन दो स्तरों पर स्थित हैं। उचित नियंत्रण के साथ, परिधि के चारों ओर और ढाल के केंद्र में एक प्रबुद्ध क्षेत्र बनता है, जिसमें भोजन के कण पानी के साथ एक सर्कल में घूमते हैं।

हालाँकि, जैसा कि अभ्यास से पता चलता है, पूल की छायांकन इंद्रधनुष ट्राउट के विकास को प्रभावित नहीं करती है, पूल के ऊपर छतरी की अनुपस्थिति में, कवर सकारात्मक भूमिका निभाते हैं। मछली को छिपकर रहने और लगातार गोधूलि में खाने की आदत हो जाती है, जिससे तनाव से बचने में मदद मिलती है और उसकी आक्रामकता कम हो जाती है।

जब अग्नि पेशेवर दहन करते हैं तो दहन रसायन विज्ञान के कई पहलुओं को ध्यान में रखा जाता है विस्फोट के खतरे के आधार पर परिसर का वर्गीकरण. सबसे पहले, इस प्रक्रिया में दहनशील गैसों की प्रकृति को जानना आवश्यक है जो विस्फोट का खतरा पैदा करती हैं। हम सहकर्मियों के ध्यान में दहन प्रक्रियाओं के विज्ञान के संस्थापकों - बोरिस जेनरिकोविच टिडेमैन और दिमित्री बोरिसोविच स्टसिबोर्स्की द्वारा दहन की पाठ्यपुस्तक रसायन विज्ञान का एक अंश लाते हैं।

हाइड्रोजन सल्फाइड और मीथेन।

हाइड्रोजन सल्फाइड(एच 2 एस) हवा से कुछ हद तक भारी। इसका घनत्व 1.192 है। अन्य गैसों की तुलना में, हाइड्रोजन सल्फाइड कम खतरनाक है, क्योंकि हवा में इसकी उपस्थिति इसकी गंध के कारण नोटिस करना आसान है (इसमें सड़े अंडे जैसी गंध आती है), और यह उतना विस्फोट नहीं करता है।

हाइड्रोजन सल्फाइड कई कार्बनिक पदार्थों के क्षय के दौरान बनता है, विशेष रूप से सीवर, सेसपूल में, यह सल्फ्यूरस धातुओं के प्रसंस्करण के दौरान, सोडा अवशेषों और गैस सफाई द्रव्यमान के भंडारण के दौरान जारी किया जाता है; यह प्राकृतिक रूप से ज्वालामुखीय गैसों और खनिज झरनों में होता है।

लाफ़िट और बेयर (199) ने हवा के साथ हाइड्रोजन सल्फाइड के मिश्रण के स्व-प्रज्वलन तापमान का निर्धारण करते हुए पाया कि सबसे कम तापमान, अर्थात् 292°, हवा में लगभग 13-14% की एच 2 एस सांद्रता पर देखा जाता है। किसी दिए गए तापमान पर, लौ तुरंत प्रकट नहीं होती है, बल्कि कुछ देरी से प्रकट होती है, और लौ प्रकट होने से पहले ही पूरा मिश्रण चमकने लगता है। उच्च तापमान पर, चमक गायब हो जाती है, क्योंकि बढ़ते तापमान के साथ मिश्रण की चमक और प्रज्वलन के बीच का अंतराल कम हो जाता है।

यह कार्य साइट की टीम द्वारा आपके ध्यान में प्रस्तुत किया गया है "विस्फोट के खतरे के आधार पर परिसर का वर्गीकरण"

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मीथेन(सीएच 4) हवा से हल्का; इसका घनत्व 0.559 है। इसे कभी-कभी गलत तरीके से मार्श या फ़ायरडैम्प कहा जाता है। सच है, इन गैसों में मुख्य रूप से मीथेन होती है, लेकिन ये पूरी तरह से रासायनिक यौगिक नहीं हैं, बल्कि विभिन्न गैसों का मिश्रण हैं। आइए हम बाकू और ग्रोज़नी क्षेत्रों में प्राकृतिक गैस की अनुमानित संरचना, साथ ही खदान गैस की संरचना (तालिका 2) दें।

तालिका 2

मेरा गैस ……………… सुरखानी ……………….. शुबन्स - "अनन्त रोशनी" ... स्टारोग्रोज़न्स्की IV…….	सीएच 4	लगभग 2	वायु	सीओ 2		सी 2 एच 6	सी 3 एच 8	उच्च कार्बोहाइड्रेट.
	प्रतिशत में
	76,2 76,3 92,9 57,6			19,5	19,7	16,8		10,2

ऑक्सीजन और हवा के साथ मीथेन विस्फोटक मिश्रण बनाता है जो 650-750 डिग्री के तापमान पर, साथ ही आग की लपटों, चिंगारी और विभिन्न उत्प्रेरकों के प्रभाव में प्रज्वलित होता है। खदानों में विस्फोट के दौरान, कभी-कभी सल्फर पाइराइट (FeS 2), जो लगातार जीवाश्म कोयले के साथ आता है, उत्प्रेरक की भूमिका निभाता है।

सबसे मजबूत विस्फोटक मिश्रण में एक मात्रा मीथेन और दो मात्रा ऑक्सीजन या 9.6 मात्रा हवा होती है। प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार होती है:

सीएच 4 + 2ओ 2 = सीओ 2 + 2एच 2 ओ + 192 कैलोरी।

मीथेन हवा के साथ निम्नलिखित ज्वलनशील मिश्रण बनाती है (41)

0 से 4% मीथेन तक ……………………………….. कोई विस्फोट नहीं

» 4 » 6 % » …………………………… कमजोर विस्फोट

» 6 » 9 % » ……………………………… जोरदार विस्फोट

» 9 » 10 % » ……………………………… बहुत जोरदार विस्फोट

» 10 » 13 % » ……………………………… जोरदार विस्फोट

» 13 » 16 % » …………………………… कमजोर विस्फोट

16% से ऊपर » ……………………………… दहनशील मिश्रण

यह कार्य आपके ध्यान में साइट की टीम द्वारा प्रस्तुत किया गया है" विस्फोट के खतरे के आधार पर परिसर का वर्गीकरण»

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कार्बन डाइऑक्साइड की उपस्थिति में इन मिश्रणों के विस्फोटक गुण कम हो जाते हैं; इसके विपरीत, वे कोयले की धूल की उपस्थिति से उठते हैं। इग्निशन तापमान अपेक्षाकृत अधिक है; मीथेन को प्रज्वलित करना कठिन है, इसलिए डेवी सिद्धांत के अनुसार व्यवस्थित सुरक्षा बल्ब, मिश्रण को विस्फोट से अच्छी तरह बचाते हैं।

मीथेन के स्व-प्रज्वलन के मामले हैं, जिन्हें कार्बनिक पदार्थों के क्षय के परिणामस्वरूप हाइड्रोजन फॉस्फाइड के निशान की उपस्थिति से समझाया गया है। क्लोरीन के साथ, मीथेन एक मिश्रण देता है जो प्रकाश से फट जाता है।

मीथेन कोयला खदानों, कोयला डिपो, जहाजों के कोयला गड्ढों में कोयले के धीमे अपघटन से, स्थिर पानी, नहरों, नालों, दलदलों, तालाबों में, कार्बनिक पदार्थों के क्षय के कारण बनता है। जलाशयों में, यह बर्फ के नीचे बुलबुले बनाता है, जो कभी-कभी बर्फ से टूटते समय स्वयं प्रज्वलित हो जाते हैं। यह प्राकृतिक दहनशील गैसों का मुख्य भाग है। मिट्टी से निकलने वाली मीथेन के तहखानों और तहखानों में विस्फोट के मामले सामने आए हैं।

मीथेन के निष्कर्षण के साथ हाइड्रोजन सल्फाइड और अन्य अशुद्धियों से बायोगैस के शुद्धिकरण के तरीके

30-40 0 C की किण्वन प्रक्रिया के तापमान पर, बायोगैस रिएक्टर को जल-संतृप्त अवस्था में छोड़ देती है। इसे देखते हुए, कच्चा बायोगैस जल वाष्प से संतृप्त होता है और इसमें मीथेन (सीएच 4) और कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) के साथ-साथ महत्वपूर्ण मात्रा में हाइड्रोजन सल्फाइड (एच 2 एस) भी होता है। गैस उपचार इकाइयों को भारी टूट-फूट से बचाने के लिए और बाद के शुद्धिकरण चरणों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, बायोगैस से जल वाष्प, हाइड्रोजन सल्फाइड और कार्बन डाइऑक्साइड को हटाया जाना चाहिए।

आज तक, बायोगैस शुद्धिकरण की तीन मुख्य विधियाँ हैं: तरल (गीली) और ठोस (सूखी) अशुद्धियों के रासायनिक अवशोषण (अवशोषण और सोखना) की विधि, झिल्ली पृथक्करण और ठंड की विधि (क्रायोजेनिक विधि)।

बायोगैस का सबसे हानिकारक घटक हाइड्रोजन सल्फाइड है। यह विषैला होता है, इसमें एक अप्रिय गंध होती है, नमी की उपस्थिति में और, विशेष रूप से कार्बन डाइऑक्साइड के साथ संयोजन में, धातु उपकरणों के क्षरण का कारण बनता है; जब जलाया जाता है, तो यह ऑक्साइड और सल्फर डाइऑक्साइड बनाता है, जो जल वाष्प के साथ बातचीत करके, सल्फरस में बदल जाता है और सल्फ्यूरिक एसिड, जिनमें उच्च संक्षारक गतिविधि होती है।बायोगैस में हाइड्रोजन सल्फाइड की मात्रा 3% तक पहुँच सकती है। हाइड्रोजन सल्फाइड, जल वाष्प के साथ और विशेष रूप से कार्बन डाइऑक्साइड के संयोजन में, गैस उपकरण की धातु सतहों पर संक्षारक प्रभाव डालता है, और संक्षारण दर प्रति वर्ष 0.5-1 मिमी तक पहुंच सकती है। जब बायोगैस को जलाया जाता है, तो हाइड्रोजन सल्फाइड सल्फर ऑक्साइड में बदल जाता है। वे जलवाष्प के साथ क्रिया करके सल्फ्यूरिक और सल्फ्यूरस एसिड बनाते हैं, जो संक्षारक भी होते हैं। इसके अलावा, एच 2 एस, एसओ 2 और एसओ 3 अत्यधिक जहरीली गैसें हैं.

क्लोरीन - और फ्लोरीन युक्त हाइड्रोकार्बन इकाई में दहन उत्पादों के संघनन के दौरान हाइड्रोक्लोरिक और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के निर्माण के कारण संक्षारक खतरा पैदा करते हैं।

हाइड्रोजन सल्फाइड और हैलोजेनेटेड हाइड्रोकार्बन से शुद्धिकरण ऑपरेटिंग संयंत्रों में विभिन्न तरीकों से किया जाता है: सक्रिय कार्बन पर सोखना या धोने के घोल में अवशोषण।

सोखने के दौरान, बायोगैस पहले विशेष रूप से उपचारित सक्रिय कार्बन से गुजरती है, जहां एच 2 एस को सल्फर में ऑक्सीकृत किया जाता है, जिसे कोयले के छिद्रों द्वारा अवशोषित किया जाता है (प्रति 1 किलोग्राम सक्रिय कार्बन में 0.3 किलोग्राम सल्फर)। बायोगैस में निहित जलवाष्प सक्रिय कार्बन पर सोख लिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप हैलोजेनेटेड हाइड्रोकार्बन के संबंध में कोयले की गतिविधि कम हो जाती है। इसलिए, बायोगैस शुद्धिकरण के अगले चरण से पहले, सुखाने का कार्य किया जाता है। इसके बाद, गैस को सक्रिय कार्बन के साथ एक अन्य नोजल के माध्यम से पारित किया जाता है, जिस पर हैलोजन युक्त हाइड्रोकार्बन सोख लिया जाता है।

हाइड्रोजन सल्फाइड से बायोगैस का शुद्धिकरण विभिन्न तरीकों से किया जाता है। छोटी क्षमता (सैकड़ों एम 3 / दिन) के बायोगैस संयंत्रों में, आयरन ऑक्साइड (फेरोक्साइड फिल्टर) के साथ बातचीत करते समय सल्फाइड के गठन के कारण एच 2 एस को हटाने की एक सोखना ("सूखी") विधि का उपयोग किया जाता है:

Fe2O3 ˙ 3H 2 O + 3H 2 S → Fe 2 S 3 + 6H 2 O

अधिशोषक की इष्टतम नमी सामग्री (5-20%) बायोगैस में मौजूद जल वाष्प द्वारा बनाए रखी जाती है। 1 किलोग्राम आयरन ऑक्साइड लगभग 250 ग्राम H2S को सोख लेता है। अधिशोषक को हवा के साथ उड़ाने पर पुनर्जीवित किया जाता है। इस मामले में, मौलिक सल्फर बनता है, जो आयरन ऑक्साइड की सतह पर जमा हो जाता है:

Fe 2 S 3 + - O 2 + 3H 2 O → Fe 2 O 3 ˙ 3H2O+3S

प्रत्येक पुनर्जनन के बाद, आयरन ऑक्साइड की सोखने की क्षमता औसतन 15% कम हो जाती है, जिससे खर्च किए गए सोर्बेंट के नियमित प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है।

बायोगैस के निरंतर डिसल्फराइजेशन के लिए, स्तंभों के संचालन के एक चर मोड के साथ दो-स्तंभ स्थापना का उपयोग किया जाता है: एक स्तंभ में, हाइड्रोजन सल्फाइड के अवशोषण की प्रक्रिया होती है, और दूसरे में, हवा बहने से शर्बत का पुनर्जनन होता है ( चित्र .1)।

चावल। 1 - हाइड्रोजन सल्फाइड से बायोगैस शुद्धिकरण के लिए दो-स्तंभ संयंत्र

1-ब्लोअर, 2-वायुमंडल से वायु, 3-रिएक्टर से बायोगैस, 4-डिसल्फराइजर, 5-कंडेनसेट, 6-शुद्ध बायोगैस, 7-वायु से वायुमण्डल

हाइड्रोजन सल्फाइड अवशोषक के रूप में, आयरन हाइड्रॉक्साइड (Fe (OH) 3) का उपयोग 10-20 मिमी के कण आकार वाले भार के रूप में किया जा सकता है, जिसे एक कॉलम (1.0-1.2 मीटर व्यास, 2-3 मीटर) में रखा जाता है उच्च) कम हाइड्रोलिक प्रतिरोध वाली परतों में। 0.35% एच2एस युक्त 100 मीटर 3 बायोगैस को साफ करने के लिए लगभग 2 किलोग्राम Fe(OH)3 की आवश्यकता होती है। स्टोइकोमेट्रिक अनुपात के अनुसार Fe(OH) 3 की खपत निकाले गए H 2 S के प्रति 1 किग्रा में 2.1 किग्रा है।

हाइड्रोजन सल्फाइड से गैसों का शुद्धिकरण। एच 2 एस से गैसों की गहरी शुद्धि आयरन हाइड्रॉक्साइड, सक्रिय कार्बन, जिओलाइट्स और अन्य अवशोषक का उपयोग करके सोखने की विधियों द्वारा प्रदान की जाती है।

एच 2 एस का एक प्रभावी अवशोषक सक्रिय कार्बन है। अधिशोषक में एच 2 एस ऑक्सीकरण की प्रक्रियाओं की उच्च ऊष्माक्षेपीता से अवशोषक परत का तीव्र ताप होता है और कोयले के प्रज्वलन का खतरा होता है। इस संबंध में, सक्रिय कार्बन के साथ एच 2 एस से गैस शुद्धिकरण 5 ग्राम/एम 3 तक की प्रदूषक सांद्रता पर किया जाता है। एच 2 एस सक्रिय कार्बन से गैसों की सफाई के लिए उपयोग की जाने वाली सल्फर क्षमता 200...520 किग्रा/मीटर 3 है। जब कोयले की परत की ऊंचाई 1 मीटर से अधिक होती है, तो अवशोषक की संतृप्ति की प्राप्त डिग्री 90% से अधिक हो जाती है।

संतृप्त कोयले का पुनर्जनन अमोनियम सल्फाइड (एनएच 4) 2 एस के घोल से किया जाता है। निकाले गए कोयले को पानी से धोकर सल्फाइड सल्फर से मुक्त किया जाता है, अमोनियम लवण को हटाने के लिए साफ किया जाता है और सुखाया जाता है।

परिवर्तनीय दबाव विधि का उपयोग करते समय, हम कार्बन डाइऑक्साइड को अलग करने की "सोखना" या तथाकथित "सूखी विधि" के बारे में बात कर रहे हैं। बायोगैस को एक कंप्रेसर (लगभग 8-10 बार) का उपयोग करके एक सोखना टैंक में संपीड़ित किया जाता है। इसमें कार्बन डाइऑक्साइड सक्रिय कार्बन या छलनी (कार्बन पर आधारित आणविक छलनी) पर रहता है और इस प्रकार अलग हो जाता है।

बायोगैस डीसल्फराइजेशन की "सूखी" विधि का मुख्य नुकसान महत्वपूर्ण मात्रा में जारी गर्मी के कारण पुनर्जनन के दौरान सामग्री के सहज दहन का जोखिम है।

भारी और हैलोजेनेटेड हाइड्रोकार्बन को अलग करने का दूसरा तरीका पानी या विभिन्न रासायनिक यौगिकों के जलीय घोल में गैस घटकों की अलग-अलग घुलनशीलता के आधार पर अवशोषण शुद्धिकरण है। इस तकनीक के साथ, हैलोजन युक्त यौगिकों को कार्बनिक सॉल्वैंट्स (धोया हुआ) के मिश्रण से युक्त एक धुलाई समाधान द्वारा अवशोषित किया जाता है। इस मामले में प्राप्त क्लोरीन यौगिकों से शुद्धिकरण की दक्षता 95% से अधिक है।

एच 2 एस की उच्च सामग्री के साथ बायोगैस (हजारों एम 3 / दिन) की उच्च लागत पर, लौह लवण के समाधान का उपयोग करके अवशोषण ("गीली") विधि द्वारा सफाई की जाती है।

रिकवरी कॉलम (अवशोषक) में, बायोगैस के ऊपरी प्रवाह को Fe +3 (Fe (OH) 3 का निलंबन) के घोल से धोया जाता है:

एच 2 एस + 2एफई +3 → एस + 2एफई +2 + 2एच +

मौलिक सल्फर को एक नाबदान में धोने के घोल से अलग किया जाता है। वायु शोधन द्वारा ऑक्सीकरण स्तंभ में घोल को पुनर्जीवित किया जाता है:

4Fe +2 + O 2 + 2H 2 O → 4Fe +3 + 4OH -

कुछ रासायनिक यौगिकों के जलीय घोल का उपयोग करके, एच ​​2 एस और सीओ 2 से बायोगैस का एक साथ शुद्धिकरण प्रदान करना संभव है। उदाहरण के लिए, मोनोएथेनॉलमाइन, एक कमजोर आधार होने के कारण, एच 2 एस और सीओ 2 के साथ विपरीत रूप से इंटरैक्ट करता है:

20 0 -25 0 HOCH 2 CH 2 NH 2 + H 2 S HOCH 2 CH 2 NH 3 + HS -

100 0 -110 0 HOCH 2 CH 2 NH 2 + H 2 O + CO 2 HOCH 2 CH 2 NH 3 + HCO 3 -

तापमान में परिवर्तन से प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं का संतुलन आसानी से बदल जाता है। मोनोएथेनॉलमाइन शुद्धिकरण की विधि बायोगैस से सीओ 2 को पूरी तरह से हटाने और एच 2 एस की एकाग्रता में 0.001% वॉल्यूम तक की कमी प्रदान करती है।

एच 2 एस के आंशिक निष्कासन के साथ सीओ 2 से बायोगैस को साफ करने का एक सरल और सस्ता तरीका लगभग 0.1 एमपीए के दबाव पर एक अवशोषक में पानी से धोना है। कार्बन डाइऑक्साइड से संतृप्त पानी वायुमंडलीय दबाव पर हवा बहने से पुनर्जीवित होता है। कच्चे बायोगैस के पूर्व-संपीड़न के लिए ऊर्जा लागत की भरपाई शुद्ध गैस में मीथेन की उच्च सामग्री से की जाती है। डीसल्फराइजेशन के बाद बायोगैस शुद्धिकरण के दूसरे चरण के रूप में जल दबाव धुलाई का उपयोग व्यवहार में किया जाता है।

पहली विधि में अक्सर CO2 के तरल रासायनिक अवशोषक - मोनो- और डायथेनॉलमाइन का उपयोग किया जाता है। वे मीथेन के साथ बातचीत किए बिना कार्बन डाइऑक्साइड को कसकर "पकड़" लेते हैं। यह वास्तव में शुद्ध मीथेन निकलता है, लेकिन तरल चरण को बदलना होगा। इसे अवशोषित कार्बन डाइऑक्साइड से मुक्त करने के लिए इसे गर्म करना होगा। और इसका मतलब यह है कि यह तकनीक ऊर्जावान रूप से खोने लगती है। समान रूप से महत्वपूर्ण ऊर्जा हानि क्रायोजेनिक विधि की विशेषता है - कार्बन डाइऑक्साइड को स्थिर करने के लिए, आपको स्थापना द्वारा उत्पादित ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खर्च करने की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है कि इसकी समग्र दक्षता कम हो जाती है।

बायोगैस उपचार के क्षेत्र में झिल्ली प्रौद्योगिकी एक अपेक्षाकृत नवीनता है। झिल्ली प्रौद्योगिकियों का उपयोग करते समय, विभिन्न गैस अणुओं की अलग-अलग प्रसार दर के कारण मीथेन और अन्य गैस घटकों का पृथक्करण सुनिश्चित किया जाता है। मीथेन, जिसका अणु अपेक्षाकृत छोटा होता है, अधिकांश झिल्लियों से तेजी से गुजरता है, उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड या हाइड्रोकार्बन की तुलना में। इस मामले में, गैस की शुद्धता को झिल्ली के प्रकार, झिल्ली की सतह, प्रवाह दर और पृथक्करण चरणों की संख्या द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है।

झिल्ली पृथक्करण विधि एक कंप्रेसर द्वारा संपीड़ित बायोगैस को झिल्ली के माध्यम से पारित करने पर आधारित है, बायोगैस दबाव को कंप्रेसर के माध्यम से 10 या अधिक वायुमंडल तक बढ़ाया जाता है और झिल्ली मॉड्यूल में खिलाया जाता है। शुद्धिकरण के पहले चरण के बाद, मीथेन की सांद्रता 80-85 प्रतिशत तक बढ़ जाती है। यह फिट नहीं बैठता. इसे दूसरे स्तर पर ले जाया जाता है. परिणामस्वरूप, ऐसी स्थापना की आत्मनिर्भरता की लागत उत्पन्न ऊर्जा के 30 प्रतिशत तक पहुँच जाती है।

बायोगैस पृथक्करण की एक विधि है - झिल्ली अवशोषण। यह तकनीक अवशोषण और झिल्ली पृथक्करण विधियों के लाभों को जोड़ती है। क्लासिक रासायनिक अवशोषण विधि की तरह, कार्बन डाइऑक्साइड को तरल अवशोषक में "कब्जा" कर लिया जाता है। हालाँकि, यहाँ कोई सीधा चरण संपर्क नहीं है - तरल और गैस को एक झिल्ली द्वारा अलग किया जाता है। इस तकनीक के लिए धन्यवाद, झिल्ली को आपूर्ति करने के लिए बायोगैस के दबाव को बढ़ाना आवश्यक नहीं है - गैस बायोरिएक्टर से वायुमंडलीय से थोड़ा ऊपर दबाव पर गुरुत्वाकर्षण द्वारा आती है।

चावल। 2 पॉलिमर झिल्ली

झिल्ली के साथ बायोगैस प्रवाह की गति के दौरान, कार्बन डाइऑक्साइड को झिल्ली के माध्यम से अवशोषक के मोबाइल तरल चरण में हटा दिया जाता है, और बायोगैस में "गैर-मर्मज्ञ" मीथेन की एकाग्रता नाटकीय रूप से बढ़ जाती है। झिल्ली मॉड्यूल को एक शेल्फ - तरल / गैस / तरल / गैस - के रूप में व्यवस्थित किया जाता है और एक सीलबंद मैनिफोल्ड में इकट्ठा किया जाता है। यदि बायोरिएक्टर के आउटलेट पर एक झिल्ली प्रणाली रखी जाती है, तो CO 2 हटा दिया जाएगा, और आवश्यक शुद्धता की मीथेन पुनर्प्राप्ति प्राप्त की जा सकती है। कार्बन डाइऑक्साइड को उड़ाकर हटा दिया जाता है और पाइपों के माध्यम से ग्रीनहाउस में भेज दिया जाता है।

बायोगैस शुद्धिकरण की ऐसी संयुक्त विधि अतिरिक्त ऊर्जा लागत से बचने में मदद करती है, जो पारंपरिक कंडीशनिंग विधियों में रासायनिक शर्बत को गर्म करने, गैस मिश्रण को ठंडा करने (क्रायोजेनिक शुद्धिकरण विधि में) या बायोगैस दबाव बढ़ाने (झिल्ली शुद्धिकरण विधि में) पर खर्च की जाती है। . आत्मनिर्भरता की कुल लागत संयंत्र द्वारा उत्पन्न कुल ऊर्जा के 10 प्रतिशत से अधिक नहीं होती है।

प्राकृतिक गैस की गुणवत्ता के लिए गैस शोधन की लाभप्रदता केवल उच्च ईंधन खपत पर ही उचित है। ऐसा माना जाता है कि शुद्धिकरण प्रणाली 250 m³/h से गैस का उत्पादन करने वाले प्रतिष्ठानों के लिए खुद को उचित ठहराती है।

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पानी में मौजूद व्यक्तिगत गैसों की मात्रा उनकी प्रकृति, वायुमंडल में आंशिक दबाव और पानी की स्थिति, विशेष रूप से उसके तापमान और लवणता पर निर्भर करती है। दी गई परिस्थितियों में पानी में घुलने वाली गैस की मात्रा को सामान्य कहा जाता है। गैसों की घुलनशीलता हाइड्रोस्टेटिक दबाव पर निर्भर नहीं करती है, यानी उनकी सामान्य सामग्री सभी गहराई पर समान होती है। जलीय आबादी के लिए ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन सल्फाइड और मीथेन सबसे महत्वपूर्ण हैं।

ऑक्सीजन।ऑक्सीजन के साथ पानी का संवर्धन मुख्य रूप से वायुमंडल से इसके आक्रमण (आक्रमण) और प्रकाश संश्लेषक पौधों द्वारा जारी होने के कारण होता है। गैस का नुकसान वायुमंडल में पानी से इसके उत्सर्जन (मुक्ति) और ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं, विशेष रूप से श्वसन के लिए खपत के परिणामस्वरूप देखा जाता है।

ऑक्सीजन के संबंध में, जीवों को यूरी- और स्टेनॉक्साइड रूपों (यूरी- और स्टेनॉक्सीबियोन्ट्स) में विभाजित किया जाता है, जो विचाराधीन कारक के व्यापक और संकीर्ण उतार-चढ़ाव की सीमा के भीतर क्रमशः जीवित रहने में सक्षम हैं। यूरीऑक्साइड रूपों में क्रस्टेशियंस साइक्लोप्स स्ट्रेनुस, कीड़े ट्यूबीफेक्स ट्यूबीफेक्स, मोलस्क विविपेरस विविपेरस और कई अन्य जीव शामिल हैं जो लगभग पूर्ण अनुपस्थिति या उच्च ऑक्सीजन सामग्री की स्थिति में रहने में सक्षम हैं। स्टेनोक्सीबियोन्ट्स में सिलिअरी कीड़े प्लैनेरिया अल्पाइना, क्रस्टेशियंस माइसिस रिलीक्टा, बायथोट्रेफ्स, लॉटरबोर्निया मच्छरों के लार्वा और अन्य जानवर शामिल हैं जो 3-4 मिली/लीटर से नीचे ऑक्सीजन सांद्रता में गिरावट का सामना नहीं कर सकते हैं।

कार्बन डाईऑक्साइड। CO2 के साथ पानी का संवर्धन जलीय जीवों की श्वसन के परिणामस्वरूप होता है, वायुमंडल से आक्रमण और विभिन्न यौगिकों, मुख्य रूप से कार्बोनिक एसिड लवणों की रिहाई के कारण होता है। पानी में CO2 की सांद्रता में कमी मुख्य रूप से प्रकाश संश्लेषक जीवों द्वारा इसके सेवन और कार्बोनिक एसिड लवण के बंधन के कारण होती है।

उच्च सांद्रता में, CO2 जानवरों के लिए जहरीला होता है, और इस कारण से वे अक्सर कार्बन डाइऑक्साइड से संतृप्त पानी वाले कई झरनों से अनुपस्थित होते हैं। छोटी सांद्रता में, जानवरों को चयापचय के नियमन और विभिन्न कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए CO2 की आवश्यकता होती है।

कार्बनिक यौगिकों के निर्माण के लिए कार्बन परमाणुओं के दाता के रूप में कार्य करते हुए, कार्बन डाइऑक्साइड एक ही समय में चयापचय प्रक्रियाओं के नियमन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। इस प्रकार, पानी में CO2 की सांद्रता 60 mg/l तक बढ़ने के साथ, माइनो के आहार का आकार बढ़ जाता है, रैखिक विकास तेजी से धीमा हो जाता है, और ऊतकों में प्रगतिशील पानी के कारण शरीर का वजन बढ़ जाता है। 510 मिलीग्राम/लीटर की बाइकार्बोनेट सांद्रता वाले पानी में किशोर स्टेलेट स्टर्जन की वृद्धि दर नियंत्रण की तुलना में 29% बढ़ गई, लेकिन जब उनकी सामग्री 1022 मिलीग्राम/लीटर तक बढ़ गई तो 10% कम हो गई। यहां तक ​​कि शाकाहारी मछली के किशोरों को 1% बाइकार्बोनेट घोल में 20 मिनट तक नहलाने से भी उनकी वृद्धि में 10% की तेजी आई और किशोरों की व्यवहार्यता में वृद्धि हुई (रोमनेंको, 1980)।

हाइड्रोजन सल्फाइड।जल निकायों में, यह विभिन्न जीवाणुओं की गतिविधि के कारण लगभग विशेष रूप से बायोजेनिक तरीकों से बनता है। जलीय आबादी के लिए, यह अप्रत्यक्ष रूप से हानिकारक है - S2- से S के ऑक्सीकरण के लिए उपयोग की जाने वाली ऑक्सीजन की सांद्रता में कमी के माध्यम से, और सीधे तौर पर। कई जलीय जीवों के लिए, यह सबसे छोटी सांद्रता में भी घातक है। साफ पानी में रहने वाले पॉलीचैटेस नेरीस जोनाटा, क्रस्टेशियंस डफटिया लोंगिस्पिना और कई अन्य जीव हाइड्रोजन सल्फाइड के निशान भी बर्दाश्त नहीं करते हैं।

हाइड्रोजन सल्फाइड से पानी का निकलना ऑक्सीकरण के कारण होता है, जो बैक्टीरिया, मुख्य रूप से सल्फ्यूरिक, की महत्वपूर्ण गतिविधि के परिणामस्वरूप, एबोजेनिक और बायोजेनिक दोनों तरह से होता है। जैसा कि यू. आई. सोरोकिन के अध्ययन से पता चला है, पानी की सतह परतों में, जहां बहुत अधिक ऑक्सीजन होती है, हाइड्रोजन सल्फाइड (सल्फेट और थायोसल्फेट में) का ऑक्सीकरण एबोजेनिक रूप से किया जाता है। हाइड्रोजन सल्फाइड क्षेत्र की ऊपरी सीमा पर, S2~ का लगभग एक तिहाई जैविक रूप से ऑक्सीकरण होता है, और गहराई में, सल्फर बैक्टीरिया की गतिविधि दबा दी जाती है। सल्फर बैक्टीरिया के अलावा, H2S को प्रकाश संश्लेषक बैंगनी और कुछ हरे बैक्टीरिया द्वारा ऑक्सीकरण किया जाता है जो हाइड्रोजन दाता के रूप में हाइड्रोजन सल्फाइड का उपयोग करते हैं।

मीथेन.हाइड्रोजन सल्फाइड की तरह, यह अधिकांश जलीय जीवों के लिए जहरीला है। यह फाइबर और अन्य कार्बनिक पदार्थों के माइक्रोबियल अपघटन के दौरान बनता है। आमतौर पर इसकी मात्रा पानी में निचली तलछटों द्वारा उत्सर्जित सभी गैसों का लगभग 30-50% होती है। मीथेन निर्माण की दर मुख्य रूप से विघटित सब्सट्रेट की मात्रा और तापमान पर निर्भर करती है।