Проблемы очистки и утилизации отходов электронной промышленности

Очистка и утилизация выбросов

Наибольший удельный вес загрязнений атмосферного воздуха городов приходится на долю оксидов углерода, серы, азота и пыли. Виды и количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу промышленными предприятиями, зависят от технологических процессов различных производств. Рассмотрим загрязнение атмосферы предприятиями электронной промышленности на примере г. Зеленограда как одного из ведущих центров микроэлектроники России.

По данным Зеленоградского отдела экологического контроля при исследовании атмосферного воздуха на границах санитарно-защитных зон промплощадок регулярно обнаруживаются такие вещества, как хлористый и фтористый водород, гидроксид натрия, ацетон, формальдегид, уксусная кислота, хром шестивалентный, свинец и его соединения.

В табл. 9.6 приведены значения валовых выбросов данных загрязняющих веществ от пяти наиболее крупных предприятий микроэлектроники (МЭ), а также по всей территории города.

Из сравнительного анализа данных, приведенных в табл. 9.6, очевидно, что большая часть исследуемых веществ привносится в атмосферу города предприятиями электронной промышленности.

По данным исследований атмосферного воздуха лабораторией ЦГСЭН, регулярно обнаруживаются значения концентраций формальдегида, ацетона, уксусной кислоты в жилой застройке в переделах 0,6−0,8 ПДКмр.

Также, но данным исследований качества атмосферного воздуха на границах санитарно-защитных зон промышленных площадок, которые одновременно являются границами жилой застройки, наблюдаются значения концентраций хлороводорода, фтороводорода, гидрооксида натрия, близкие к 1,0 ПДКмр.

Все эти вещества вредно действуют на человека: — хлор хорошо растворяется в воде и тканевых жидкостях организма, прежде всего поражает слизистые оболочки верхних дыхательных путей, трахеи, бронхов, вызывает их раздражение и удушье. При воздействии высоких концентраций и длительной экспозиции поражение захватывает и глубокие отделы дыхательных путей, возможно развитие токсического отека легких;

— воздействие фтора на организм приводит к нарушению обменных процессов и дисфункции его органов и систем. В наибольшей степени при интоксикации фтором страдают твердые ткани (кости и зубы). Чрезмерное поглощение фторидов приводит к фторозу. Фтороз приводит к нарушениям в работе щитовидной железы, угнетению роста и поражению почек. Длительное воздействие фтора на организм приводит к минерализации тела, в итоге деформируются кости;

вдыхание паров гидроксида натрия вызывает раздражение слизистых оболочек, ожоги верхних дыхательных путей. При длительном воздействии возникают хронические заболевания бронхов, пищеварительного тракта;

отравление формальдегидом приводит к раздражению слизистой оболочки глаз, дерматитам, ожогам пищеварительного тракта, психомоторному возбуждению, поражению печени, почек, коме, токсическому шоку;

• — пары уксусной кислоты раздражают кожу и слизистые оболочки верхних дыхательных путей. При длительном вдыхании пары способны вызывать хронические заболевания нервной системы, дыхательных путей, пищеварительной системы и др.;
• — вдыхание паров ацетона вызывает состояние опьянения, головокружение, слабость, боли в животе, коматозное состояние;

токсичность хрома зависит от валентности и возрастает с ее ростом. Возможны острые и хронические поражения органов дыхания, кожи, глаз и полости рта;

— свинец является сильным ядом, действует на все органы и системы человека, нарушает большинство процессов.

В связи с этим для снижения общего уровня загрязненности атмосферного воздуха такими веществами необходимо обезвреживать выбросы с максимальной эффективностью.

Исходя из физико-химических свойств исследуемых загрязняющих веществ, а именно высокой растворимости загрязнителей в воде и взрывоопасности при высоких рабочих температурах, а также учитывая экологические фак;

Таблица 9.6. Значения валовых выбросов загрязняющих веществ от ведущих предприятий МЭ г. Зеленограда

торы, целесообразно использовать абсорбционные методы очистки.

Очистка от хлора и его соединений

Одним из основных загрязняющих веществ промышленных отходящих газов предприятий МЭ является хлористый водород, очистку от которого проводят методом абсорбции.

Для абсорбции хлора и хлорсодержащих веществ используют воду, водные растворы щелочей и органических веществ, водные суспензии и органические растворители. Наибольшее практическое значение имеют раствор NaOH (100−150 г/л) и водная суспензия Са (ОН)2(100−150 г/л). При абсорбции хлора гидроксидом кальция (известковым молоком) при 80−95 °С в основном образуются хлорид и хлорат кальция. В дальнейшем хлораты могут быть использованы для обеззараживания сточных вод или подвергаться термокаталитическому разложению под действием острого пара. Процесс можно проводить в абсорберах любой конструкции. Степень очистки газов достигает 70−90%.

Известковый метод имеет ряд достоинств: невысокая стоимость и доступность реагента, не требуется тщательной защиты оборудования от коррозии, так как среда щелочная. Недостатками способа являются низкая степень очистки, недостаточная степень использования абсорбента, так как часть сто расходуется на поддержание необходимой щелочности раствора. При использовании растворов NaOH и Na2C03 эффективность очистки повышается до 90−98%.

Эффективными абсорбентами хлора являются тетрахлориды углерода и титана, хлориды серы. Очищенный газ выбрасывают в атмосферу или направляют на доочистку, а отработанный поглотительный раствор поступает на регенерацию.

Предложен способ поглощения хлора водными растворами лигносульфоната концентрацией от 6 до 25%. Отработанный раствор перерабатывают в ионообменный сорбент. Недостаток процесса — более высокая агрессивность раствора по сравнению с абсорбцией известковым молоком.

На некоторых предприятиях для очистки газов от хлора используют раствор хлорида железа, который получают растворением железной стружки в соляной кислоте. При абсорбции хлора FeCl2 переходит в FeCl3, который является товарным продуктом.

Хлорид водорода очень хорошо поглощается водой, поэтому ее, как правило, используют в качестве абсорбента в производстве соляной кислоты. Основным недостатком процесса очистки водой является образование тумана капельно-жидкой соляной кислоты, улавливание которого при прочих равных условиях происходит менее интенсивно.

Применение водных растворов NаОН, Са (ОН)2 или Nа2С03 для абсорбции хлорида водорода позволяет повысить эффективность очистки и одновременно нейтрализовать образующиеся стоки. Этот способ позволяет рекуперировать хлорид водорода с получением хлоридов некоторых металлов: СаС12, РеС13, ВаС12, №С1. Наиболее дешевым из этих абсорбентов является гидроксид кальция (известковое молоко). После абсорбции раствор хлорида кальция упаривают, например, в аппаратах с горелками погружного горения. Для обезвоживания раствора можно использовать также распылительную сушилку.