 |
10. Свойства водных дисперсных систем
|
|
|
|
10. Свойства водных дисперсных систем
Промышленные и бытовые сточные воды содержат взвешенные частицы растворимых и нерастворимых веществ. Взвешенные примеси подразделяются на твердые и жидкие, образуют с водой дисперсную неоднородную систему. Под неоднородной системой понимают систему, состоящую из двух или нескольких фаз, каждая из которых имеет свою поверхность раздела и может быть механически отделена от другой фазы. Система, в которой внешней фазой является жидкость, называется жидкой неоднородной системой.
Сточные воды кроме растворимых неорганических и органических веществ могут содержат коллоидные примеси, а также взвешенные грубо- и мелкодисперсные примеси, плотность которых может быть больше или меньше плотности воды.
Классификация примесей по их фазово-дисперсному состоянию:
гетерогенные системы:
- I - взвеси, размер частиц 10-1 мкм (суспензии, эмульсии, микроорганизмы и планктон);
- II - коллоидные растворы, размер частиц 10-1... 10-2 мкм (золи и растворы высокомолекулярных соединений).
гомогенные системы:
- III - молекулярные растворы, размер частиц 10-2... 10-3 мкм (газы, растворимые в воде, органические вещества);
- IV - ионные растворы, размер частиц 10-3 мкм (соли, основания, кислоты).
В зависимости от физического состояния фаз различают следующие жидкие неоднородные системы: суспензии, эмульсии и пены.
Суспензия состоит из жидкости и взвешенных в ней твердых частиц. В зависимости от размеров частиц различают суспензии:
- грубые с частицами размером > 100 мкм;
- тонкие - 0, 5... 100 мкм;
- мути - 0, 1... 0, 5 мкм.
Промежуточное положение между суспензиями и истинными растворами занимают коллоидные растворы с частицами размером менее 0, 1 мкм.
|
|
|
Эмульсия - состоит из двух несмешивающихся или частично смешивающихся жидкостей, одна из которых распределена в другой в виде жидких капель. Величина частиц дисперсной фазы в эмульсиях колеблется в довольно широких пределах.
Пена - система, состоящая из жидкости и распределенных в ней пузырьков газа.
Неоднородные системы характеризуются массовым или объемным соотношением фаз и размерами частиц дисперсной фазы. Дисперсную фазу, состоящую из частиц неодинакового размера, принято характеризовать фракционным или дисперсным составом, т. е. процентным содержанием частиц различного размера.
Сточные воды - полидисперсные гетерогенные (неоднородные) агрегативно-неустойчивые системы. В процессе осаждения размер, плотность, форма, а также физические свойства частиц системы изменяются.
Плотность чистой воды при 15 °С и атмосферном давлении - 999 кг/м3. С увеличением концентрации примесей плотность воды возрастает. Теплоемкость воды при 0°С составляет 4180 Дж/(кг·°С). Теплота парообразования при атмосферном давлении и температуре 100°С равна 2250 кДж/кг.
Вода - слабый проводник электрического тока: удельная электрическая проводимость при 18 °С равна 4, 41·10-8 Ом·см.
Свойства сточных вод отличаются от свойств чистой воды. Они имеют более высокую плотность и вязкость.
Средняя плотность суспензий и эмульсий определяется объемным соотношением фаз:
где ρ с, ρ д - плотность сточной воды, дисперсной фазы (твердой или жидкой), кг/м3;
ρ 0 - плотность чистой воды, кг/м3;
φ - объемная доля дисперсной фазы.
Вязкость суспензии зависит от объемной концентрации (объемной доли) твердой фазы и при φ ≤ 10% определяется по зависимости:
где μ 0 - динамическая вязкость чистой воды, Па·сс.
11. Источники загрязнения литосферы
В процессе производства и потребления образуется большое количество отходов.
|
|
|
Накопление значительных масс твердых отходов в промышленности обусловлено существующим уровнем технологии переработки сырья и недостаточностью его комплексного использования (рис. 1). В то же время значительная часть отходов промышленных предприятий может быть эффективно использована в народном хозяйстве.
Проблема отходов особенно актуальна для крупных городов, в которых сосредоточены многие промышленные предприятия, предприятия сферы услуг, на сравнительно небольших площадях сконцентрированы большие массы людей. Функционирование любого крупного города связано с ежедневным потреблением различных видов сырья и энергии и, как следствие, с образованием материальных и энергетических отходов. Экологическое благополучие таких городов зависит от многих факторов: загрязнение атмосферного воздуха выхлопными газами автомобилей, топочными газами котельных и тепловых станций, выбросами предприятий, а также загрязнение природных водоемов сбрасываемыми в них жидкими отходами.
Общая масса вещества, перемещаемого человеком на поверхности планеты, достигла 4 трлн. т/год. Из 120 Гт ископаемых материалов и биомассы, мобилизуемых в год мировой экономикой, только 9 Гт (7, 5%) преобразуется в материальную продукцию в процессе производства.
Отходы возникают как в результате производственной деятельности, так и при потреблении. В соответствии с этим они подразделяются на отходы производства и отходы потребления.
Рис. 1. Источники возникновения твердых отходов в материальном производстве
|
|
|
