 |
Описание экспериментальной установки
|
|
|
|
Экспериментальная установка (см. рис.1) состоит из мембранного компрессора (1), контактора (2), приемника пенопродукта (3), водоструйного вакуумного насоса (4), газового счетчика (5) и системы кранов (6-10), обеспечивающих слив растворов из аппаратов, регулировку расхода воздуха через контактор и выравнивание давления в системе.
Контактор (2) представляет собой цилиндрическую емкость, в нижней части которой установлен распылитель воздуха из пористого алюминия. В верхней части аппарата имеется крышка, через которую аппарат соединяется с мембранным компрессором (1), подающим в него воздух, и с приемником пенного продукта(3), в котором происходит процесс пеногашения. С помощью крана (6) производится слив очищенного раствора из контактора и отбор проб раствора на анализ. С помощью крана (7) перекрывают подачу воздуха в контактор. Кран (8), установленный между контактором и пеноприемником, служит для регулировки расхода воздуха. Приоткрывая его и, тем самым, соединяя контактор с атмосферой, можно уменьшить подачу в него воздуха.
Расход воздуха через контактор измеряют с помощью газового счетчика (5), установленного на всасывающем патрубке мембранного компрессора (1).
Для обеспечения в пеноприемнике слабого разряжения, необходимого для удаления образующейся в контакторе пены и преодоления высокого гидравлического сопротивления пены, служит водоструйный вакуум-насос (4). Перед ним установлены переходная склянка (11)(во избежание попадания пенного продукта из приемника пенного продукта в вакуум-насос) и кран (9), предназнеченный для быстрого перекрывания вакуум-насоса в случае необходимости.
Приемник пенного продукта(2) в нижней части имеет кран (10), через который производится слив пенокопродукта после окончания опыта. Для приведения давления в установке к атмосферному во время отбора проб раствора на анализ перекрывают кран (9) и открывают кран (6).
|
|
|
Ход работы
1 вариант - Определение основных параметров процесса пенной сепарации
Пуск установки
При закрытых кранах (6) и (10) и открытом кране (8) в контактор через крышку заливают заданный объем сточной воды, содержащей ПАВ. При этом кран (7) находится в открытом положении. При закрытом кране (9) и полностью открытом кране (8) включают компрессор (1), записывают показания газового счетчика(5). Затем включают секундомер и вакуум-насос (4) и полностью открывают кран (9), после чего, прикрывая кран (8), по газовому счетчику устанавливают необходимый расход воздуха через контактор. Для устойчивой работы установки он должен составлять 0,6-0,7 л/мин.
Через заданный промежуток времени, не прекращаяпродувку раствора воздухом, перекрывают кран (9), отсекая вакуум-насос от контактора, только после этого выключаюткомпрессор и прекращают подачу воды в водоструйный насос.
По показаниям секундомера определяют полное время опыта, записывают показания газового счетчика, сливают пенопродукт и очищенную сточную воду в отдельные емкости. Замеряют высоту пенного слоя в контакторе и с помощью секундомера определяют скорость ее разрушения (см/мин). Пену, оставшуюся в контакторе и в пеноприемнике, смывают пенным продуктом, с помощью мерных цилиндров измеряют объем очищенной сточной воды и пенного продукта.
Затем по одной из описанных выше методик определяют содержание ПАВ в исходной и очищенной воде, а также в пенопродукте. Для этого перед определением отобранные пипеткой аликвоты растворов предварительно разбавляют в 10-20 раз в мерных колбах емкостью 50 мл.
По разнице в показаниях газового счетчика до и после пенной сепарации определяют объем пропущенного воздуха и рассчитывают среднюю интенсивность его подачи в контактор в течение опыта.
|
|
|
Затем по приведенным ранее соотношениям рассчитывают основные показатели процесса пенной сепарации: степень извлечения ПАВ в пенный продукт SП; коэффициент распределения e; фактор интенсивности процесса Фи; соотношение объемов пенного продукта и очищенной воды ФV; коэффициент устойчивости пены a.
II вариант - Измерение кинетики процесса пенной сепарации ПАВ
Заполнение контактора и пуск установки проводят аналогично тому, как указано в 1 варианте работы. Через определенные промежутки времени (0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 и 3,0 часа) от начала опыта из нижней части контактора через кран (6) быстро отбирают в мерные пробирки по 3-5 мл жидкости для проведения анализа либо на спектрофотометре либо с использованием Хромазурола S по приведенным выше методикам. По соответствующим калибровочным зависимостям для конкретных ПАВ определяют их концентрации в каждой из отобранных проб.
После отбора и анализа последней пробы установку выключают (см. 1 вариант). Результаты анализов заносят в таблицу. Затем по результатам анализа строят кинетическую кривую процесса в виде зависимости степени извлечения (%) от времени сепарации (час). Из зависимости, построенной в координатах 
), определяют константу скорости процесса пенной сепарации К.
Таблица. Результаты опытов по кинетике пенной сепарации
| № п/п | Время, t мин | Оптическая. плотность Дочищенного раствора при l= 276 нм | Концентрация ПАВ в очищенном растворе, мг/л | Степень извлечения ПАВ,% отн. | |||
Контрольные вопросы:
1. Сравните различные способы удаления ПАВ из воды по их эффективности. Обоснуйте выбор способа очистки для конкретных случаев.
2.Каковы преимущества и недостатки метода пенной сепарации по сравнению с другими методами очистки СВ от ПАВ? Какими основными показателями определяется эффективность процесса?
|
|
|
3. От каких технологических факторов зависят эти показатели?
4. Существует ли связь между ККМ того или иного вида ПАВ и условиями проведения процесса пенной сепарации?
5. Почему в присутствии электролита повышается степень извлечения ПАВ? Как влияет природа электролита на степень извлечения?
6. Оказывает ли влияние на эффективность пенной сепарации степень диспергирования пузырьков воздуха в сточной воде?
Варианты выполнения работы
Для первого варианта эксперимента
1. Снач = Var (500; 250; 100 мг/л)
2. Снач =Const (200 мг/л), рН = Var (3, 5, 8, 10)
Для второго варианта экспенримента
1. Cнач = Const (200 мг/л). рН = Const, t = Var (0,5; 1,0; 1,5;2,0)
2. Cнач = Const (200 мг/л), объем раствора (высота слоя жидкости) = Var (0,2; 0,3; 0,4 л)
Литература
В.В.Пушкарев, Ф.И. Трофимов. Физико-химические особенности очистки сточных вод от ПАВ.-М.:Химия-1975.
|
|
|
