Környezettechnológia kémiai módszerei

Átírás

1 Környezettechnológia kémiai módszerei Környezetmérnök MSc, levelező képzés, 2018 Tolner László ny. egyetemi docens Tárgyfelelős: Czinkota Imre egyetemi docens Környezettudományi Intézet Tananyag: Barótfi: Környezettechnika (Mezőgazda kiadó 2000)

2 Környezettechnológia kémiai módszerei A tantárgy rövid leírása: A tantárgy a levegőtisztaság-védelem, szennyvízkezelés, talajtisztaság-védelem, hulladék kezelés és sugárvédelem területén alkalmazható környezetvédelmi technológiák alapját képező kémiai folyamatokat ismerteti. (sav-bázis, redox, csapadékképződési, szorpciós, ioncsere, kémiai lebontási átalakítási folyamatok, stb.)

3 Anyagáramlás az emberi tevékenység hatására Természet Ártalmatlanítás Ipar Közlekedés Mezőgazdaság Szennyezés Átalakítás Elválasztás Hasznosítás

4 Környezetvédelmi projekt Szennyezés Problémafelismerés Elhivatottság Megoldás Szaktudás Eszközök Pénz Pályázat Hatóság Kapcsolat

5 Mit védünk? Gázok, gőzök, porok Égéstermékek, füst, por, oldószer, szaghatás Levegő Oldott anyagok, lebegő anyagok Víz Toxikus anyagok, biológiai hatások Oxigén, és tápanyagforgalom Szilárd, folyékony, légnemű szennyezés Hulladék, szennyvíz, Légköri ülepedés Talaj Földtani közeg Felszín alatti víz

6 Szennyező anyag Mesterséges források Hatás Por Szennyező gázok (CO 2, CO, NO x SO 2, F, CH 4, ) Fémvegyületek (nehézfémek) Savak/bázisok Erőművek, bányászat, magas hőmérsékletű folyamatok, közlekedés. Erőművek, fűtés, közlekedés, anyagátalakító iparágak. Erőművek, fűtés közlekedés, fémkohászat, felületkezelés. Anyagátalakító iparágak. Az albedo megnövelése, szennyeződés, ködképződés, káros hatás az élőlényekre. Üvegházhatás, ózonfogyasztás, füstköd, savas ülepedés, toxikus hatás. Akut és krónikus mérgezés, bioakkumuláció. ph-változás.

7 Szennyező anyag Források Hatás Növényi tápanyagok Sók Peszticidek Műtrágyaipar, mezőgazdaság, háztartások. Sóbányászat, felszín alatti vizek, kémiai iparok. Kémiai iparok, mezőgazdaság. Eutrofizáció, oxigénfogyasztás. Felszíni édesvizek elsózása. Talajok szikesedése Toxikus hatás, perzisztens vegyületek akkumulációja. Tenzidek Ipar, háztartások. Oxigénfogyasztás, habképződés, felszíni vizek terhelése.

8 Szennyező anyag Források Hatás Mesterséges szerves vegyületek, színezékek, műanyagok Biológiai eredetű szerves anyagok Olajok Anyagátalakító iparágak. Háztartások, mezőgazdaság, faipar, papíripar Ásványolajkitermelés, -szállítás, és feldolgozás, petrolkémia, közlekedés. Közvetlen toxikus hatás, vagy lassú lebomlás. Oxigénfogyasztás, felszíni vizek szennyezése. Feldúsulás a vizek felszíni rétegében, gázcserélődés akadályozása.

9 Szennyező anyag Források Hatás Oldószerek Radionuklidok Hulladék Inaktív hulladék - Meddő Feldolgozó ipar, háztartások. Atomtechnika, atomfegyverek. Ipar, bányászat, háztartás, szennyvíziszap. Bányászat, érckitermelés. Oxigénfogyasztás, habképződés, felszíni vizek terhelése. α-, β-, γ-sugárzás, a bio-makromolekulák elbontása, az élőlények károsítása. Területek elfoglalása, kultúrtájak károsítása, talajszennyezés, felszín alatti vizek szennyezése Kultúrtájak károsítása, erózió, víz-, talajszennyezés

10 Követelmények Alapkövetelmény: kémiai alapismeretek (Függetlenül attól, hogy a félév során említésre került, vagy nem.) Számítási feladat 50 pont (min 51% teljesítmény) Szóbeli vizsga a következő tételek alapján 50 pont

11 Szóbeli vizsgatételek 1. A periódusos rendszer felépítése, fontosabb elemcsoportok jellemzése 2. Vegyületek, kötéstípusok. 3. Oxidációs szám (oxidációs szám a fontosabb elemek vegyületeiben) 4. Reakció sebesség, katalízis. 5. Kémiai egyensúlyok. 6. Sav bázis reakciók, ph. 7. Puffer rendszerek. 8. Oldódás, oldhatóság. 9. Komplex vegyületek és alkalmazásaik. 10. Homogén és heterogén rendszerek. 11. Az abszorpció. 12. Az adszorpció. 13. Kolloid rendszerek és tulajdonságaik. 14. Felületaktív anyagok és alkalmazásuk. 15. Hőbontás, oxidáció 16. Füstgáz-tisztás kémiai folyamatai 17. Kipufogógáz-tisztás kémiai folyamatai 18. Víz és szennyvíztisztítás kémiai folyamatai 19. Szennyezések csapadékképzésen alapuló elválasztása

12 Szóbeli vizsgatételek kapcsolódásai az összefoglaló tételekhez Füstgáz- és kipufogógáz-tisztás kémiai folyamatai Oxidációs szám (oxidációs szám a fontosabb elemek vegyületeiben) Kémiai egyensúlyok. Víz és szennyvíztisztítás kémiai folyamatai Sav bázis reakciók, ph. Puffer rendszerek. Oldódás, oldhatóság. Komplex vegyületek és alkalmazásaik Kolloid rendszerek és tulajdonságaik Homogén és heterogén rendszerek. Felületaktív anyagok és alkalmazásuk. Kipufogógáz-tisztás kémiai folyamatai Reakció sebesség, katalízis. Alapismeretek része A periódusos rendszer felépítése, fontosabb elemcsoportok jellemzése. Vegyületek, kötéstípusok.

13 A szóbeli vizsgatételek kapcsolódásai Záróvizsga tételekhez/1 1. Mutassa be a levegő védelmét szolgáló műszaki megoldásokat technológiákban, példákon keresztül! Füstgáz-tisztás kémiai folyamatai Kipufogógáz-tisztás kémiai folyamatai 2. Mutassa be a vizek védelmét szolgáló műszaki megoldásokat technológiákban, példákon keresztül! Víz és szennyvíztisztítás kémiai folyamatai 3. Mutassa be a talajok védelmét szolgáló műszaki megoldásokat technológiákban, példákon keresztül! Kolloid rendszerek és tulajdonságaik. 17. Kolloid rendszerek, felületi jelenségek az ipari technológiákban. Kolloid rendszerek és tulajdonságaik. Felületaktív anyagok és alkalmazásuk. Az adszorpció.

14 A szóbeli vizsgatételek kapcsolódásai Záróvizsga tételekhez/2 16. Kémiai ipari technológiai megoldások a környezet védelmében. Az abszorpció. Az adszorpció. Szennyezések csapadékképzésen alapuló elválasztása Hőbontás, oxidáció + az 1., 2., 3. tételnél megadottak

15 Felmérő/1 1. Melyik elem oxidálódott az alábbi reakcióban? 4.FeS + 7.O 2 = 2.Fe 2 O SO 2 a) a vas és a kén b) a vas és az oxigén c) a kén és az oxigén d) csak a kén e) csak a vas

16 Felmérő/2 2. A 26-os rendszámú, 56-os tömegszámú elem milyen mennyisége tartalmaz 30*10 23 db neutront? a) 1 g-ja b) 1 mólja c) 6*10 23 db atomja d) db atomja e) 5 mólja

17 Felmérő/3 3. A 2 mólos NaOH-oldat a) 4 vegyes %-os b) 8 vegyes %-os c) 8 térfogat %-os d) 80 vegyes %-os e) 1 normál oldat Atomtömegek: Na-23, O-16, H-1

18 Felmérő/4 4. Melyik az a kristály, amelyet lokalizált, irányított kovalens kötés létesít? a) atomrács b) ionrács c) molekularács d) fémrács e) valamennyi elsőrendű kötéssel összekapcsolt kristály

19 Felmérő/5 5. Mennyi a kénatom oxidációs száma a kénhidrogén molekulában? a) -2 b) -4 c) -6 d) +2 e) +4

20 Felmérő/6 6. Az oxidációs számok változása alapján állapítsuk meg a I - ion és a I 2 molekula együtthatóját a következő reakcióegyenletben! Cr 2 O x.i H + = 2.Cr 3+ + y.i H 2 O a) x = 2, y = 1 b) x = 6, y = 3 c) x = 4, y = 2 d) x = 10, y = 5 e) x = 8, y = 4

21 Felmérő/7 7. Az AgCl oldhatósági szorzata L AgCl = Mennyi az AgCl oldhatósága mol/literben kifejezve? a) 10-3 b) 1,0 c) 10-1 d) 10-5 e) egyik sem

22 Felmérő/8 8. Egy órán keresztül cinklemezt merítünk cinkszulfát-oldatba. A cinklemez kivétele után a következő átalakulás eredménye mérhető: a) Zn + SO 4 = Zn ++ + SO - 4 b) Zn - 2.e = Zn ++ c) Zn - e = Zn + d) Zn e = Zn e) egyik sem

23 9. Melyik adat mérhető? Felmérő/9 a) cink elektródpotenciálja b) a Cu ++ /Cu - Zn/Zn ++ elem elektromotoros ereje c) réz elektródpotenciálja d) az előző mindhárom e) egyik sem

24 Felmérő/ Melyik állítás nem igaz? a) oldata és olvadéka szabadon mozgó ionokat tartalmaz b) ionkristálya vízben jól oldódik c) a kristályban elektromos egyenfeszültség hatására az ionok az ellentétes pólusok felé vándorolnak d) elektrolitos disszociációja olvadt állapotban és már tömény oldatban is gyakorlatilag 100 %-os e) ionkristálya vízben jól oldódik

25 Felmérő/ A jódkristályban másodlagos kötés tartja együtt a) a jódmolekula atomjait b) a jódkristály molekuláit c) az a) és b) válasz mindegyike igaz d) az a) és b) válasz egyike sem igaz e) a jódatom protonjait és elektronjait

26 Felmérő/ Az elektrolitos disszociáció a) kristályok oldódása vízben b) vegyületek szétbomlása ionokra elektromos erőtér hatására c) ionok vándorlása elektromos erőtérben d) pozitív és negatív ionok képződése atomokból e) szabadon mozgó ionok képződése vegyületek vízben való oldásakor, vagy olvasztáskor

27 Felmérő/ Mennyi a metán égésének reakcióhője az alábbi egyenlet, illetve adatok alapján? CH O 2 = CO H 2 O Képződéshők: DH CO2 = -394 kj/mol DH H2O = -286 kj/mol DH CH4 = -75 kj/mol a) -891 kj b) -572 kj c) -75 kj d) +572 kj e) +891 kj

28 Felmérő/ Mennyi a ph-ja a 0,05 mólos Ca(OH) 2 oldatnak? a) 1,5 b) 8,4 c) 1 d) 13 e) egyik sem

29 Felmérő/ cm 3 1 mol/dm 3 -es HCl oldatot 6,54 g Zn-kel reagáltatjuk. Hány dm 3 normál állaptú H 2 -gáz fejlődik? M Zn =65,4 24,5 dm 3 /mol a) 3,59 dm 3 b) 2,45 dm 3 c) 3,92 dm 3 d) 2,241 dm 3 e) 1,225 dm 3

30 Felmérő/ Melyik vegyület oldódik a legjobban vízben? a) CCl 4 b) CH 3 OH c) C 6 H 6 d) C 6 H 12 e) CH 4

31 Felmérő/ Miért nő meg az ecetsav vezetőképessége, ha vízzel felhígítjuk? a) megnő a disszociáció mértéke b) megnő a disszociáció sebessége c) a vízmolekulák is vezetik az áramot d) 100 %-os lesz a disszociáció e) vizes közegben az ecetsav molekulák is vezetik az áramot

32 Felmérő/ A következő vegyületek közül melyik bázikus oxid? a) CO b) CaO c) P 2 O 5 d) NO 2 e) Al 2 O 3

33 Felmérő/ A vinil-klorid előállítható a) acetilénből klóraddicióval b) eténből sósavaddicióval c) eténből polimerizációval d) etánból klórszubsztitúcióval e) acetilénből sósavaddicióval

34 Felmérő/ Az alkoholok és a nátrium a) molekulavegyületet alkotnak egymással b) nem lépnek reakcióba c) nátrium-hidroxidot képeznek d) hidrogénfejlődés közben reagálnak egymással e) reakciója során az alkoholok protont vesznek fel

35 Felmérő/ A zsírsavak nátriumhidroxiddal következőképpen reagálnak: C n H 2n+1 COOH + Na + + OH - = C n H 2n+1 COO - + H 2 O + Na + Ez a folyamat a) addició b) szubsztitúció c) polimerizáció d) redoxireakció e) sav-bázis reakció

36 Felmérő/ Milyen vegyületek oxidációs származékainak tekinthetők a szénhidrátok? a) szénsav b) víz c) karbonsavak d) többértékű alkoholok e) egyik sem

37 Felmérő/ Milyen funkciós csoportot tartalmaznak a szénhidrátok? a) alkoholos OH-csoportot b) ketoncsoportot c) aldehidcsoportot d) karboxilcsoportot e) alkoholos OH- és aldehid- vagy ketoncsoportot

38 Felmérő/ Melyik állítás helyes? A glicin a) amino-ecetsav b) a-aminosav c) monoamino-monokarbonsav d) mindhárom (a, b, c) állitás helyes e) egyik sem helyes

39 Felmérő/ A térhálós szerkezetű polimerekre jellemző, hogy a) jellemzően hőre keményedve alakulnak ki b) mindhárom dimenzióban tartalmaznak kémiai kötéseket. c) jellemzően polikondenzációval képződésnek d) az a), b) és c) megállapítások egyaránt jellemzőek e) jellemzően polimerizációval jönnek létre