Принципи інтенсифікації процесів захисту навколишнього середовища
Загальні принципи інтенсифікації технологічних процесів захисту навколишнього середовища зводяться до використання кінетичних та термодинамічних факторів, які ефективно впливають на швидкість процесу та вихід продуктів взаємодії.
Для інтенсифікації процесів у кінетичному режимі доцільно змінювати температуру, тиск, концентрації реагуючих речовин, використовувати каталізатори, збільшувати поверхню взаємодіючих речовин.
Підвищення температури призводить до значного зростання константи швидкості реакції і використовується як потужний фактор інтенсифікації багатьох процесів. Підвищення концентрації взаємодіючих компонентів сприяє збагаченню вихідних продуктів процесу. Таку саму роль виконує підвищення тиску газоподібних вихідних продуктів реакції, збагачення киснем у процесах горіння. Якщо при цьому одночасно здійснюється відведення продуктів взаємодії від зони реакції, то тим самим знижуються їх концентрація, а отже, і швидкість зворотних процесів, що додатково підвищує загальну швидкість процесу.
Потужним інтенсифікуючим фактором гетерогенних реакцій, що перебігають у кінетичній області, є підвищення питомої поверхні (дисперсності) вихідних речовин. Загальна швидкість реакції у цьому випадку пропорційна площі поверхні, на якій відбувається взаємодія. Така сама мета досягається при збільшенні ступеня однорідності розподілу речовин.
Прискорення реакцій за рахунок використання каталізаторів широко застосовується у хімічній промисловості і обумовлене зниженням енергії активації.
Процеси у дифузійній області інтенсифікують перемішуванням взаємодіючих фаз, турбулізацією їх потоків, що сприяє прискореному перебігу найбільш повільних стадій. Цього самого досягають зниженням в'язкості і густини середовища, у якому здійснюється дифузія.
Для інтенсифікації процесів у перехідній області необхідно використовувати як кінетичні, так і дифузійні фактори.
У відповідності з принципом Ле-Шательє вихід продуктів реакції у ендотермічних процесах буде збільшуватися при підвищенні температури, а також при зростанні тиску, якщо об’єм газоподібних продуктів реакції менше, ніж об’єм вихідних речовин, і при підвищенні концентрації однієї або декількох вихідних речовин. У всіх випадках час досягнення рівноважного стану (максимального виходу продуктів реакції) скорочується зі зростанням температури.