Какие газы содержатся в воде
Если налить в стакан холодную воду из-под крана и поставить в тёплое место, на стенках появятся пузырьки газа. Газы были растворены в холодной воде и выделились при нагревании (поскольку растворимость газов при нагревании уменьшается). Это кислород, азот и углекислый газ. Растворимость газа в воде обычно падает с повышением температуры, что связано с повышением кинетической энергии молекул газа, способствующей преодолению сил притяжения молекул воды. Все природные воды представляют газовые растворы. Наиболее широко распространены в поверхностных водах кислород O2 и двуокись углерода CO2, а в подземных – сероводород H2S и метан CH4. Иногда CO2 в значительных количествах может насыщать также воды глубоких горизонтов. Кроме того, во всех природных водах постоянно присутствует азот N2.
Кислород (O2) находится в природной воде в виде растворенных молекул. Кислород, являясь мощным окислителем, играет особую роль в формировании химического состава природных вод. Кислород поступает в воду в результате происходящих в природе процессов фотосинтеза и из атмосферы. Расходуется кислород на окисление органических веществ, а также в процессе дыхания организмов. Концентрация растворенного кислорода в природных водах колеблется в ограниченных пределах (от 0 до 14 мг/л, при интенсивном фотосинтезе, в полдень, возможна и более высокая концентрация). Вследствие зависимости концентрации кислорода в поверхностных водах от целого ряда факторов его концентрация значительно меняется в течение суток, сезона и года. Так как потребление кислорода сравнительно мало зависит от суточных изменений солнечной радиации, а фотосинтез всецело определяется ею, то в течение дня происходит накопление кислорода, а в темное время суток расходование его. Кислород необходим для существования большинства организмов, населяющих водоемы. Как сильный окислитель кислород играет важную санитарно-гигиеническую роль, способствуя быстрой минерализации органических остатков.
Диоксид углерода (CO2) находится в воде главным образом в виде растворенных молекул газа CO2. Однако часть их (около 1 %) вступает во взаимодействие с водой, образуя угольную кислоту:
CO2 + H2O – H2CO3
Обычно же не разделяют CO2 и H2CO3 и под диоксидом углерода подразумевают их сумму (CO2 + H2CO3). В природных водах источником диоксида углерода являются прежде всего процессы окисления органических веществ, происходящие с выделением CO2 как непосредственно в воде, так и в почвах и илах, с которыми соприкасается вода. К ним относятся дыхание водных организмов и различные виды биохимического распада и окисления органических остатков. В некоторых подземных водах важным источником диоксида углерода являются вулканические газы, выделяющие из недр земли, происхождение которых связано с дегазацией мантии и со сложными процессами метаморфизации осадочных пород, протекающими в глубинах под влиянием высокой температуры. Поэтому часто в подземных водах и источниках глубинного происхождения наблюдается высокое содержание диоксида углерода. Поглощение водой диоксида углерода из атмосферы имеет более важное значение для воды морей и океана и менее значимо для вод суши. Уменьшение содержания диоксида углерода прежде всего происходит при фотосинтезе. При очень интенсивном фотосинтезе, когда отмечается полное потребление газообразного CO2, последний может быть выделен из ионов HCO3-:
HCO3- – CO32- + CO2
Диоксид углерода расходуется также на растворение карбонатов:
CaCO3 + CO2 + H2O – Ca(HCO3)2
Также расходуется на химическое выветривание алюмосиликатов. Уменьшение содержания CO2 в воде, особенно в поверхностных водах суши, происходит также при выделении его в атмосферу. Вообще CO2 атмосферы имеет большое значение для CO2содержащегося в поверхностных водах, регулируя его содержание там. Между CO2атмосферы и CO2 поверхностных вод существует непрерывный обмен, направленный на установление между ними равновесия, согласно закону Генри-Дальтона. Поскольку парциальное давление диоксида углерода в атмосфере очень невелико (33 Па), то, несмотря на большую растворимость его (при давлении 1013 гПа и температуре 12 °С до 2166 мг/л), равновесие между водой и атмосферой достигается при очень малом содержании CO2 в воде. При парциальном давлении CO2 в атмосфере 33 Па растворимость его в воде будет 2166*0,00033=0,715 мг/л (при 12 °С). Обычно же поверхностные воды суши, в которых протекают различные процессы разложения органического вещества и которые связаны с почвами, имеют большее содержание CO2 и поэтому выделяют его в атмосферу. Лишь при очень сильном фотосинтезе, когда CO2 практически исчезает, может происходить поглощение CO2 из атмосферы. Содержание диоксида углерода в природных водах чрезвычайно разнообразно – от нескольких десятых долей до 3000-4000 мг/л. Наименьшая концентрация CO2наблюдается в поверхностных водах, особенно минерализованных (моря, соленые озера), наибольшая – в подземных и загрязненных сточных водах. В реках и озерах концентрация CO2 редко превышает 20-30 мг/л.
Растворенный молекулярный азот (N2) – наиболее постоянный газ в природных водах. В высшей степени химически устойчивый и биологически трудно усвояемый, азот, будучи занесен в глубинные слои океана или подземные воды, меняется главным образом лишь под влиянием физических условий (температура и давление). Растворенный в поверхностных водах азот имеет преимущественно воздушное происхождение. Наряду с этим в природе широко распространен азот биогенного происхождения, возникающий в результате денитрификации.
Газ метан (CH4) относится к числу наиболее распространенных газов и подземных водах. В газовой фазе подземных вод почти всегда количественно преобладает азот, двуокись углерода или метан. Основным источником образования метана служат дисперсные органические вещества в породах. Метан и тяжелые углеводороды, нередко встречаются в значительных концентрациях в глубинных подземных водах закрытых структур, связанных с нефтеносными месторождениями. В небольшой концентрации метан наблюдается в природных слоях озер, где он выделяется из ила при разложении растительных остатков, а также в океанических донных отложениях в районах высокой биологической продуктивности.
Газ сероводород (H2S) является одним из продуктов распада белкового вещества, содержащего в своем составе серу, и поэтому скопление его часто наблюдается в придонных слоях водоемов вследствие гниения различных органических остатков.
В нижних частях глубоких озер и морей, где отсутствует водообмен, часто образуется сероводородная зона. При парциальном давлении сероводорода в атмосфере, равном нулю, длительное присутствие его в поверхностных водах невозможно. Кроме того, он окисляется кислородом, растворенным в воде.
В реках сероводород наблюдается лишь в придонных слоях, главным образом в зимний период, когда затруднена аэрация водной толщи. Присутствие сероводорода в природных незагрязненных поверхностных водах – сравнительно редкое явление.
Гораздо чаще сероводород присутствует в подземных водах, изолированных от поверхности и в сильно загрязненных поверхностных водах, в которых он служит показателем сильного загрязнения и анаэробных условии.
Источник
КАТЕГОРИИ:
Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)
Газы являются одной из ведущих составляющих подземной гидросферы. По В.И. Вернадскому, они определяют всю химию воды и находятся в динамическом равновесии: подземные воды – природные газы. Между свободными и растворенными газами также существует динамическое равновесие, определяемое температурой, давлением и соленостью воды. Основными газами подземной гидросферы являются О2, N2, СО2, Н2S, СН4, С nН2n+2 , Н2 , NН3 , Не, Rn и другие. В осадочных породах, по В.А. Соколову, содержится 2,14·1014т газов, среди которых преобладают СН4 (39%), СО2 (27%),N2(26%), тяжелые УВ (6,4%), Н2S (0,3%) и Н2 (0,2%). В газах магматических пород преобладает СО2 (83,8%).
Содержание газа в воде определяется газонасыщенностью, под которой понимается объем газа, растворенный при 00С и нормальном давлении в 1 л воды. Газонасыщенность обычно выражается в объемах (мл/л) или весовых (мг/л) единицах. Объем растворенного газа в воде характеризуется также давлением насыщения или упругостью газа, т.е. величиной давления, которая удерживает газ в водорастворенном состоянии. В единицах СИ давление насыщения выражается в мегапаскалях (МПа). 1 атм = 0,1 МПа.
Способность к растворению газов в воде определяется коэффициентом растворимости каждого газа, т.е. количеством газа, насыщающего 1 л воды при 00С и нормальном давлении. С ростом температуры коэффициент растворимости газов, а значит, и их растворимость вначале понижаются (табл. 8), но при температуре выше 80-900С растут. С повышением давления растворимость газов растет значительно быстрее. Например, растворимость метана в дистиллированной воде при Т=700С с повышением давления увеличивается следующим образом: при 7 МПа оно составляет 1175,5, а при 28 МПа – 3129,9 см3/л.
При одновременном увеличении давления и температуры свыше 1000С растворимость газа растет особенно резко. Поэтому на глубине 2-3 км воды содержат значительно больше газов, чем у дневной поверхности. Так, в водах океанов и морей содержится лишь 13 см3/л азота и 30 см3 /л кислорода. В подземных водах на глубине 3-4 км в среднем растворено примерно 500 см3/л газов, а в нефтегазоносных бассейнах, по данным А.А. Карцева, даже 1000-1500 см3/л, из которых основную часть составляет метан.
Таблица 8
Растворимость газов в воде, мл/л (по Ф.Ф. Лаптеву, И.Ю. Соколову)
| Газ | Температура, 0С | |||||
| Азот(N) | 23,5 | 18,6 | 15,5 | 13,4 | 11,8 | 10,9 |
| Водород (Н2) | 21,7 | 19,8 | 18,2 | 17,2 | 16,6 | 16,3 |
| Кислород (О2) | 48,9 | 38,0 | 31,0 | 26,1 | 23,1 | 20,9 |
| Метан (СН4) | 55,6 | 41,8 | 33,1 | 27,6 | 23,7 | 21,3 |
| Сероводород (Н2S) | ||||||
| Диоксид углерода (СО2) |
Максимально достоверные концентрации газов в воде установлены следующие: кислород – 20 мг/л, сероводород – 37 г/л, диоксид углерода – 40 г/л, метан +ТУ – 13000 см3/л, азот – 1200 мл/л, водород – 1500 мл/л и т.д. Общее же количество растворенных в подземной гидросфере газов, по данным В.Н. Корценштейна, достигает 10 млрд. км3, в том числе в свободных подземных водах верхнего 5- километрового слоя-0,15 млрд. км3, или 1,5·1017 м3.
Рост минерализации воды оказывает обратное влияние на растворимость газа, так как сказывается так называемый эффект высаливания. Например, растворимость метана при 200С и Р = 5 Мпа в водах с минерализацией 20 г/л составляет 1,23, а в воде с минерализацией 200 г/л – только 0,43 см3/л.
По генезису газы в подземных водах делятся на четыре основные группы:
1) газы атмосферного происхождения (О2, СО2, N2, Аr, Кr, Nе), которые проникают в подземную гидросферу из воздуха;
2) газы биохимического происхождения (СН4, Н2S, СО2, N2, тяжелые углеводороды), образующиеся при разложении микроорганизмами органических и минеральных веществ;
3) газы метаморфического и магматического происхождения (СО2, Н2, СО, N2, реже НСl, НF, SО2, NН3, Не – из мантии), образующиеся при повышенных температурах и давлениях в результате преобразования карбонатных и глинистых минералов и воздействия магматических расплавов;
4) газы радиоактивного происхождения (Не, Rn, Аr, 3Н), образующиеся в результате радиоактивного распада.
Газы атмосферного происхождения распространены преимущественно в инфильтрационных водах, развитых в зоне активного водообмена; биохимического генезиса – в седиментационных водах зоны весьма затрудненного водообмена; метаморфического генезиса – в глубинных водах, включая районы древнего и современного магматизма, альпийской складчатости; магматического генезиса – в зонах спрединга и рифта; радиоактивного генезиса – в породах с наибольшей радиоактивностью.
По данным А.М. Овчинникова, А.В. Щербакова, Л.М. Зорькина и др., с глубиной резко меняется газовый состав и газонасыщенность подземных вод. Если в неглубоких водах зоны активного водообмена преобладают кислород и азот при газонасыщенности не более 100 мл/л, то в глубоких водах зоны затрудненного водообмена преобладающим газом становится метан, а газонасыщенность вод достигает 10 000 мл/л и более. С глубиной уменьшается роль азота и возрастает роль СО2, Н2S, и Н2 (при преобладающем значении СН4 + ТУ).
Вертикальная зональность газового состава подземных вод связана в основном с их генезисом в различных гидрогеологических и геохимических условиях. Зональность может нарушаться в связи с проявлением азональных явлений. Так, в зоне развития кислородно-азотных газов могут проявляться наложенные зоны радоновых, углекислых, азотных и других газов.
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 2130; Нарушение авторских прав?
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Рекомендуемые страницы:
Читайте также:
Источник
Растворенные в воде газы: источники, свойства, вред, способы очистки
Аммиак
Химическая формула: NH4+, имеет обозначение R717.
Источником загрязнения вод могут являться: сточные воды различных отраслей промышленности (химической и нефтехимической, микробиологической, медицинской, коксохимической, металлургической, пищевой), хозяйственно-бытовые и навозные стоки, сточные воды с сельскохозяйственных полей, в результате разложения белковых веществ и мочевины, при анаэробном восстановлении нитратов и нитритов.
Физические и химические свойства: безцветный газ, имеет резкий запах нашатырного спирта. Вдвое легче воздуха, плотность 20мг/м3. Температура кипения -33,35°С, плавления -77,7°С. Молекула высокополярна, следовательно, аммиак хорошо водорастворим. При образовании ковалентной связи с ионом водорода образуется ион аммония.
NH3 + H+ → NH4+
Водный раствор дает щелочную реакцию
NH3+Н2О→ NH4++OH-
С кислотами образует соли аммония
NH3+Н2SО4→ (NH4)2SО4
Взаимодействуя с металлами (без присутствия воды), образует соли (амиды)
2NH3+2Na→ 2NaNH2+H2
В воде соли подвергаются гидролизу
NaNH2+H2О→NaOH+ NH3
При повышении температуры до 1200°÷1300°С аммиак разлагается (горит в атмосфере кислорода)
2NH3→2N2+3H2
В реакции с метаном аммиак образует синильную кислоту
2CH4+2NH3+3O2→2HCN+6H2O
Молекулы аммиака могут образовывать комплексные соединения металлов, образуя лиганды.
CuSО4+4NH3→[ Cu(NH3)4]SО4
Ni(NO3)3+6NH3→[ Ni(NH3)6](NO3)3
При горении на воздухе аммиак образует свободный азот
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
Восстанавливает металлы из оксидов
2NH3 + 3CuO → 3Cu + N2 + H2O
Взрывчатые соединения могут образовываться в случае контактирования с хлором, бромом, кальцием, ртутью, окисидом серебра и др.
В присутствии воды вступает в реакцию с цинком, медью и их сплавами, обычную резину растворяет.
Стали подвергаются коррозионному растрескиванию в жидком аммиаке с содержанием воды меньше 0,2% веса в присутствии кислорода при температуре до минус 20°C.
Предел воспламеняемости газовоздушной смеси, об.%: 15,0÷28,0.
Растворимость в воде, л/м3: При 0°С – 1300000, при 20°С – 710000, при 30°С – 595000, при 40°С – 0, при 100°С – 0.
Отрицательное воздействие на организм: Производит нейротропное и удушающее действие, может вызвать отек легких. Пары аммиака могут вызвать химические ожоги и обморожения, потерю зрения. Аммиак (NH3) вступает в реакцию с белками, что приводит к их денатурации, нарушает дыхание клеток и тканей организма. Поражается центральная нервная система, печень, органы дыхания, наблюдаются сосудистые нарушения. Регулярное использование воды с содержанием аммония более 1,5-2мг/л приводит к ацидозу, нарушению кислотно-щелочного баланса из-за нарушения выделения органических кислот из организма. ПДКрыбхоз – 0,05мг/л, ПДКсан-быт – 2мг/л.
Способы дегазации: Биологическая фильтрация, окисление озоном, хлором, гипохлоритами щелочных и щелочноземельных металлов, аэрация, сорбция с использованием цеолитов натриевой формы, ионообменные смолы, обработка сильной щелочью, флотация, восстановление аммония металлическим магнием, добавлением растворов хлорида магния и тринатрийфосфата.
Сероводород
Химическая формула: H2S
Источником загрязнения вод могут являться: В природе часто встречается в артезианских и минеральных водах, в поверхностных водах, если они проходят через месторождения сульфидных руд, имеется в нефтяных месторождениях и месторождениях природного газа, в газах вулканов. Может скапливаться в глубоких ямах и колодцах. Образуется при гниении животных белков с содержанием серы.
Промышленные выбросы наблюдаются в шахтах, на предприятиях текстильной, кожевенной, нефтяной, химической промышленности, коксовых, целлюлозно-бумажных, сахарных заводах, заводах по производству синтетических волокон, целлофана, серосодержащих пигментов и красок, солей бария, фабрик по изготовлению фотогравюр и литографий, при производстве асфальта. Выделяется в канализационных сетях, очистных сооружениях хозяйственно-бытовых сточных вод, свалках.
Физические и химические свойства: представляет собой безцветный газ, имеющий запах тухлых яиц. Несколько тяжелее воздуха – плотность 1,538 г/л (25 °С). Молекулярная масса 34,082. При 0°С и давлении 1,02 МПа сжижается. Температура плавления: −86 °C (187 K), температура кипения: −60 °C (213 K).
В воде растворим плохо, при растворении происходит диссоциация. При повышении концентрации водородных ионов в растворе диссоциация сероводорода подавляется.
H2S = Н+ + HS- = 2Н+ + S2-
В одном объеме воды может растворяться 2,91 (20 °С) объема сероводорода. Хорошо растворим в спирте.
При взаимодействии с воздухом сероводородная вода мутнеет из-за выделения серы вследствие окисления сероводорода кислородом воздуха.
На воздухе горит синим пламенем. Температура воспламенения ~250°С.
2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2 (при избытке кислорода),
2H2S + O2 = 2H2O + 2S (при недостатке кислорода).
При концентрациях в пределах от 4,3% до 45,5% по объему газовоздушная смесь взрывоопасна. При нагреве свыше 400°С разлагается на Н2 и S. Водный раствор – слабая кислота, которая взаимодействует с металлами и их окислами. В воде легко окисляется галогенами и кислородом.
Вступает в реакцию со щелочами
H2S + 2NaOH = Na2S + H2O (обычная соль, при избытке NaOH)
H2S + NaOH = NaHS + H2O (кислая соль, при отношении 1:1)
Является сильным восстановителем.
H2SO4 + H2S = 2H2O +SO2+S
2H2S + SO2 = 2Н2О + 3S
H2S + I2 = 2HI + S
В реакциях с другими окислителями, образуется сера или SO42−
2H2S + SO2 = 2Н2О + 3S
3H2S + 4HCIO3 = 3Н2SО4 + 4HCI
в зависимости от условий: температуры, pH раствора, концентрации окислителя.
При взаимодействиями с солями тяжелых металлов образует слаборастворимые сульфиды. Например, сернистое железо FeS, которое можно наблюдать в виде черного осадка.
Предел воспламеняемости газовоздушной смеси, об.%: 4,3÷45,5.
Растворимость в воде, л/м3: При 0°С – 4670, при 20°С – 2582, при 100°С – 810.
Отрицательное воздействие на организм: Ядовит, по шкале опасности он отнесён к 3 классу. ПДК в воздухе производственных помещений 0,01 мг/л. При концентрациях 0,2—0,3 мг/л, возникают острые отравления хронические — при 0,02 мг/л; концентрация выше 1 мг/л вызывает летальный исход.
При попадании в кровь разрушает гемоглобин с образованием сульфата (сульфид) железа.
При легком отравлении наблюдается усталость, светобоязнь, слезотечение, боль и резь в гла¬зах, конъюнктивит, раздражение в носу и горле, кашель, боль за грудиной, головокружение, головная боль, тошнота, сухие хрипы в легких, снижение артериального давления, повышение температуры тела.
При тяжелом отравлении потеря сознания, угнетение рефлексов, су¬дороги, галлюцинации, поражение дыхания и деятельности сердечнососудистой системы, паралич нервов, отек легких, кома, смерть.
Уровень смертельной концентрации в воздухе – 0,1%, этого количества хватает, чтобы человек погиб после 10 минут. При очень высоких концентрациях (от 1000 мг/м3) возможна мгновенная смерть в результате паралича дыхательного центра и сердца.
Сероводород вызывает паралич дыхательного нерва, что приводит к тому, что человек не ощущает его запаха.
При хроническом воздействии наблюдаются малокровие, упадок питания, функциональные нарушения нервной системы, дрожание век и пальцев, боли в мышцах, бронхит, хронические заболевания глаз и верхних дыхательных путей, желудочно-кишечные расстройства, брадикардия, артериальная гипотония, дерматиты, экземы.
Последствия перенесенного отравления: озноб, повышение температуры, головные боли, бронхопневмония, желудочно-кишечные заболевания, органические заболевания центральной нервной системы, миокардиодистрофия, инфаркт миокарда.
Сероводород накапливается в организме.
Особенно опасно воздействие сероводорода на людей, больных хроническими респираторными заболеваниями, анемией, атеросклерозом сосудов головного мозга и коронарных артерий, кератоконъюнктивитом.
Согласно нормам СанПиНа 2.1.4.559-96 и СанПиНа 2.1.4.1074-01 в питьевой воде допускается содержание сероводорода до 0,03 мг/л.
Способы дегазации: аэрация (отдувка с одновременным окислением), окисление озоном, перекисью водорода, гипохлоритом натрия, сочетанием аэрации с окислением.
Радон
Химическая формула: Rn (Radon)
Источником загрязнения вод могут являться: В природе образуется непрерывно при распаде урана, радия, тория, актиния и др. Распространен в подземных водах и природных газах, часто встречается в воздухе (особенно в подземных полостях, пещерах, подвалах). Значительными источниками образования радона являются граниты, шлаки. Повышенной содержание наблюдается в зонах геологических разломов. В помещения поступает, в основном, из строительных материалов.
Физические и химические свойства: Тяжелее воздуха в 7,6 раз (плотность 9,73г/л). Радиоактивен, не имеет запаха и цвета. В воде растворимость 460мл/л (понижается при повышении температуры), в жирах и органических растворителях растворимость выше в десятки раз. Подвержен адсорбции силикагелем, активированным углем. Флюоресцирует (голубым цветом), выделяет тепло. Изотопы нестабильны (период полураспада не выше 92 часов). Наиболее активный благородный газ. Может вступать в реакцию с фтором. ПДК в питьевой воде – 60Бк/кг.
Растворимость в воде, л/м3: При 0°С – 510, при 20°С – 224, при 50°С – 130, при 100°С – 0.
Отрицательное воздействие на организм: Провоцирует рак легких. Повышает дозу поглощенной радиации. Способствует появлению учащенного сердцебиения, одышки, бессоннице, мигрени. При вдыхании больших количеств вызывает наркотическое опьянение.
Способы дегазации: аэрация- дегазация, адсорбция, мембранная фильтрация.
Метан
Химическая формула: СН4
Источником загрязнения вод могут являться: Содержится в больших концентрациях в рудничном и природном газе, в попутном газе при добыче нефти. Выделяется в трещинах земной коры на дне океана, при лесных пожарах. В основном образуется в результате анаэробного брожения, как результат выделяется на болотах (болотный газ) и при биологическом и термокаталитическом разложении растительных остатков (биогаз). Входит в состав коксового газа, образуется при гидрировании каменного угля, переработке нефти, каталитическом риформинге углеводородов. В растворенном виде встречается в поверхностных (морях, озерах) и пластовых водах. Общее содержание растворенного метана в мировом океане – 14*1012 м3, в пластовых водах в несколько раз выше промышленных запасов. Применяют в качестве топлива и промышленного сырья.
Физические и химические свойства: Нетоксичен. Легче воздуха (0,555 от плотности воздуха при 20°С). Газовоздушная смесь взрывоопасна. Горит голубоватям пламенем с образованием 39МДж на 1 куб.м. Метан окисляется с образованием муравьиной кислоты при давлении 30÷90атм и температуре 150÷200°С.
СН4 + 3[O] → HCOOH + H2O
Активно провоцирует парниковый эффект. Реагирует с парами воды (в присутствии катализатора NiAl2O3 при температуре 800—900 °C или без него при температуре 1400—1600 °C) с образованием синтез-газа:
CH4 + H2O → CO + 3H2
С галогенами вступает в реакции замещения:
СН4 + CI2 → CH3CI + HCI
CH3CI + CI2 → CH2CI2 + HCI
CH2CI2 + CI2 → CHCI3 + HCI
CHCI3 + CI2 → CCI4 + HCI
Предел воспламеняемости газовоздушной смеси, об.%: 4,4÷17.
Растворимость в воде, л/м3: При 0°С – 56, при 20°С – 33, при 100°С – 17. При увеличении давления растворимость растет.
Отрицательное воздействие на организм: Большие концентрации метана в воздухе (свыше 25÷30%) приводят к удушью. Незначительно воздействует на центральную нервную систему, вызывая наркотическое отравление. Четвертый класс опасности.
Способы дегазации: аэрация-дегазация, адсорбция, мембранная фильтрация.
Источник