 |
Адсорбция, ионный обмен, экстракция, обратный осмос и ультрафильтрация
|
|
|
|
Адсорбция - увеличение концентрации растворенного вещества у поверхности раздела двух фаз (твердая фаза — жидкость, конденсированная фаза — газ) вследствие нескомпенсированности сил межмолекулярного взаимодействия на разделе фаз. Адсорбция является частным случаем сорбции, процесс, обратный адсорбции — десорбция
Ионный обмен — это обратимая химическая реакция, при которой происходит обмен ионами между твердым веществом (ионитом) и раствором электролита. Ионный обмен может происходить как в гомогенной среде (истинный раствор нескольких электролитов), так и в гетерогенной, в которой один из электролитов является твёрдым (при контакте раствора электролита с осадком, ионитом и др.).
Экстракция — метод извлечения вещества из раствора или сухой смеси с помощью подходящего растворителя (экстраге́нта). Для извлечения из смеси применяются растворители, не смешивающиеся с этой смесью.
Экстракция может быть разовой (однократной или многократной) или непрерывной (перколя́ция).
Простейший способ экстракции из раствора — однократная или многократная промывка экстрагентом в делительной воронке. Делительная воронка представляет собой сосуд с пробкой и краном для слива нижнего слоя жидкости. Для непрерывной экстракции используются специальные аппараты — экстракторы, или перколяторы.
Обратный осмос процесс, в котором с помощью давления принуждают растворитель (обычно вода)проходить через полупроницаемую мембрану из более концентрированного в менее концентрированныйраствор, то есть в обратном для осмоса направлении. При этомембрана пропускает растворитель, но непропускает некоторые растворённые в нём вещества
|
|
|
Ультрафильтрация — это мембранный процесс, по своей природе занимающий промежуточное положение между обратным осмосом и микрофильтрацией. Размеры пор ультрафильтрационных мембран варьируются от 0,05 мкм (граница минимальных размеров пор в микрофильтрационных мембранах) до 1 нм (граница пор максимального размера в обратноосмотических мембранах). Типичное применение ультрафильтрации — отделение макромолекулярных компонентов от раствора, причём нижний предел отделяемых растворенных веществ соответствует молекулярным массам в несколько тысяч.
Электрохимические методы. Конструкции сооружений, область применения методов и сооружений
Химические и электрохимические методы применяются для очистки СВ предприятий от токсичных веществ (на локальных очистных и общезаводских сооружениях) (возможно в совокупности с другими методами) например, перед сбросом в канализацию (т.е. дальше вместе с бытовыми СВ на городские очистные сооружения). Также эти методы могут использоваться на городских очистных сооружениях после биологической очистки (т.е. как доочистка) перед сбросом воды в поверхностные водоёмы. Несмотря на то, что эти методы эффективны при обезвреживании токсичных соединений, обеззараживании, доочистке от УВ, ПАВ и т.д., их целесообразно применять с другими методами (механическими, физико-химическими) из-за высокой стоимости, а также для достижения высокой степени очистки. Ещё химические методы используются для обеззараживания воды, например, при заборе воды из водохранилищ для коммунально-бытовых нужд (водопроводная вода).
К данным методам относятся:
· Окисление
· Восстановление
· Нейтрализация
· Электроокисление
· Электровосстановление
· Электродиализ
Тот или иной метод применяется в зависимости от состава СВ, объёма, а также стоимости очистки.
Классификация методов химической очистки. Окисление, Нейтрализация, Восстановление
|
|
|
Окисление.
Очистка производственных СВ. Метод применяют для окисления HCN,цианидов, H2 S, HS- метилмеркаптана, хлорпроизводных органических в-в, фенолов, ПАВ, нефти.
Хлорирование.
Для обезвреживания цианидов согласно СНиП 2.04.03-85 применяют окисление реагентами, содержащими активный хлор:
Cl2 + H2 O=>HCl + HClO
HClO = H+ + ClO-
К таким реагентам относятся жидкий хлор, хлорная известь, гипохлориты Са и Na. Чаще всего используют NaClO, обеспечивающий наибольшую технологическую безопасность процесса. Водный р-р NaClO выпускают в промышленном масштабе С=180-200 г/л. Вследствие гидролиза раствор имеет щелочную реакцию:
Окисление О2 воздуха под давлением.
Крупнотоннажным отходом нефтеперерабатывающей и химической промышленности являются сернисто-щелочные стоки. Они содержат сульфиды, гидросуьфиды, меркаптаны, фенолы и т.д. Их обезвреживают методом карбонизации и окисления О2воздуха. При наличии в таких СВ заметного количества нафтеновых кислот их целесообразно выделять с последующей переработкой в мылонафт. Если количество СЩС невелико, то их можно подвергать биологической очистке. Сточные воды с высоким содержанием H2 S поступают в основном с установок первичной переработки, кат. крекинга, замедленного коксования, гидроочистки, гидрокрекинга. Наибольшее распространение в промышленности получил способ окисления в жидкой фазе кислородом под давлением.
Озонирование.
При озонировании окисляются как растворенные, так и взвешенные органические вещества. Так как взвешенные вещества можно удалить более дешёвыми способами (механической очисткой, флотация…) для снижения расхода О3 озонирование применяют на завершающей стадии очистки СВ. Озон можно получать непосредственно на очистных сооружениях. Среди преимуществ также можно отметить высокую реакционною способность, бактерицидное действие (обеззараживающее) отсутствие в воде остатков озона. Поэтому О3 является перспективным методом.
Нейтрализация.
Этот метод позволяет предотвратить коррозию водоотводящих сетей и очистных сооружений, нарушение биохимических процессов в биологических окислителях и водоёмах.
Для нейтрализации кислых сточных вод применяют взаимную нейтрализацию кислых и щелочных сточных вод, обработку известковым молоком. При небольших объёмах кислой воды эффективно фильтрование через фильтрующие материалы (известняк, мел, доломит, магнезит и т.п.). В результате нейтрализации СВ образуются нерастворимые и плохо растворимые соли Са, которые могут отложиться на стенках оборудования. Поэтому необходима периодическая очистка открытых желобов и кратковременная промывка трубопроводов чистой водой.
|
|
|
Восстановление.
Данный метод используется для очистки СВ от тяжёлых металлов (катионов, которые токсичней, чем комплексные формы и гидратированные ионы).
Полноценное извлечение ионов тяжёлых металлов из сточных вод и отработанных технологических растворов объясняется не только необходимостью защиты ОС, но и ценностью самих металлов.
|
|
|
