Промышленная водоподготовка

Федеральное агентство по образованию

Тверской  государственный технический университет

Кафедра общей химической технологии 
 
 
 
 
 

Промышленная  водоподготовка

Реферат по общей химической технологии   
 

     Выполнила: студентка 3 курса

     Проверил: Смирнов Ю.Н.      
 
 
 
 
 
 

Тверь 2011

 

      СОДЕРЖАНИЕ 

Введение                                                                                                              с.3

1 Водоподготовка                                                                                               с.9

    1.1 Сорбция                                                                                                     с.11

    1.2 Экстракция                                                                                                с.12

    1.3 Эвапорация                                                                                               с.15

    1.4 Коагуляция                                                                                                с.16

    1.5 Флотация                                                                                                   с.18

    1.6 Ионный обмен                                                                                          с.19

    1.7 Кристаллизация                                                                                        с.24

    1.8 Диализ                                                                                                       с.27

Выводы                                                                                                                с.30

Список используемых источников                                                                   с.32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

     ВОДА (оксид водорода) НОН, мол. м. 18,016, простейшее устойчивое соединение водорода с кислородом. Жидкость без запаха, вкуса и цвета.

     Изотопный состав. Существует 9 устойчивых изотопных  разновидностей воды. Содержание их в  пресной воде в среднем следующее (мол. %): - 99,13; - 0,2; -0,04; -0,03; остальные пять изотопных разновидностей присутствуют в воде в ничтожных количествах (а именно: , , , , ). Кроме стабильных изотопных разновидностей, в воде содержится небольшое кол-во радиоактивного (или ). Изотопный состав природной воды разного происхождения несколько варьирует. Особенно непостоянно отношение 1Н/2Н: в пресных водах - в среднем 6900, в морской воде -5500, во льдах - 5500-9000. По физ. свойствам заметно отличается от обычной воды. Вода, содержащая , по свойствам ближе к воде с .

     Строение  молекулы и физические свойства. Атомы водорода и кислорода в молекуле воды расположены в углах равнобедренного треугольника с длиной связи О—Н 0,0957 нм; валентный угол Н—О—Н 104,5°; дипольный момент 6,17*10-30 Кл*м; поляризуемость молекулы 1,45*10-3 нм³; средний квадрупольный момент — 1,87*10-41 Кл*м², энергия ионизации 12,6 эВ, сродство к протону 7,1 эВ. При взаимод. молекулы воды с др. атомами, молекулами и ионами, в т.ч. с другими молекулами воды в конденсир. фазах, эти параметры изменяются.

     Объем потребляемой в мире воды достигает 4 трлн. м³ в год, а преобразованию со стороны человека подвергается практически вся гидросфера. Так при получении ядерной энергии в США вовлекается в использование почти половина всех водных ресурсов страны. Радиоактивное и тепловое загрязнение может поставить под угрозу их применение в хозяйственно-бытовых и промышленных целях.

     Химическая  и нефтехимическая отрасли промышленности способствуют проникновению в водную среду веществ, нормально отсутствующих  в ней, или превышению естественного уровня их концентрации, ухудшающим качество среды.

     За  время существования человечества в природную среду было введено  около миллиона новых веществ (всего  известно свыше 6 млн. химических соединений). Ежегодно в мире синтезируется около 250 тысяч новых химических соединений, многие из которых получают широкое применение и могут поступать в окружающую среду. В практике используется 500 тысяч химических соединений, из них по оценке международных экологических организаций, около 40 тысяч обладают вредными для человека свойствами, а 12 тысяч являются токсичными.

     Вредные химические элементы и вещества попадают в водоемы, ухудшая их санитарное состояние и вызывая необходимость  специальной глубокой очистки воды перед использованием ее для хозяйственно-питьевых и некоторых промышленных целей

     Различают природную, сточную и денатурированную воду. Природная вода - это вода, которая  качественно и количественно  формируется под влиянием естественных процессов при отсутствии антропогенного воздействия и качественные показатели которой находятся на естественном среднемноголетнем уровне. Сточная вода - это вода, бывшая в бытовом, производственном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшая через какую-либо загрязненную территорию, в том числе населенного пункта. Природная вода, подвергаемая антропогенному загрязнению, например, путем смешения со сточной водой, называется денатурированной или природно-антропогенной.

     Для очистки сточных вод используют очистные сооружения трех основных типов: локальные, общие и районные или городские.

     Очистные  сооружения локального типа предназначены  для обезвреживания сточных вод  непосредственно после технологических  цехов, имеющих вредные химические вещества, например, после резервуарного  парка технологических коммуникаций, насосных станций, хранящих и перекачивающих этилированные бензины. Применение таких установок дает возможность избежать необходимости пропускать сточные воды предприятия через установки для извлечения из воды определенных химических веществ.

     Очистные  сооружения общего типа предназначены для очистки всех нефтесодержащих вод нефтетранспортного предприятия. Обычно эти очистные сооружения включают механическую, физико-химическую и биологическую очистки. К сооружениям механической очистки относятся песколовки, нефтеловушки, отстойники, флотационные и фильтрационные установки и др. На этих сооружениях удаляют грубодисперсные примеси. К сооружениям физико-химической очистки относятся флотационные установки с применением химических реагентов, установки с применением коагулянтов для коллоидных примесей. К сооружениям биологической очистки относятся аэротенки, биофильтры, биологические пруды и др.

     Очистные  сооружения районного или городского типа предназначены в основном для  механической, физико-химической и  биологической очистки сточных вод. Если на эти очистные сооружения направляют производственные сточные воды, то в них не должно быть примесей, которые могут нарушить нормальный ритм работы канализации и очистных сооружений.

     С точки зрения водоподготовки, наиболее общие и характерные признаки загрязняющих воду веществ - формы нахождения их в воде. Исходя из этого, академиком АН УССР профессором Леонидом Адольфовичем Кульским была предложена классификация примесей воды, основанная на их фазовом состоянии и дисперсности. Эта классификация имеет широкое практическое применение, т.к. дает приемлемое обоснование технологическим приемам водообработки и преследует цель упорядочить выбор оптимальных методов очистки и технологических схем.

     Все примеси им были разделены на четыре группы.

     Примеси первой группы - нерастворимые в воде суспензии и эмульсии (а также планктон и бактерии), кинетически неустойчивые и находящиеся во взвешенном состоянии благодаря гидродинамическому воздействию водного потока. В состоянии покоя эти взвешенные вещества выпадают в осадок.

     Примеси второй группы - гидрофобные и гидрофильные органические и минеральные коллоидные частицы, а также нерастворимые и недиссоциированные формы гумусовых веществ, детергенты и вирусы, которые по своим размерам близки к коллоидным примесям.

     Примеси третьей группы - молекулярно-растворимые вещества (органические соединения, растворимые газы и т.п.).

     Примеси четвертой группы - вещества, диссоциированные на ионы.

     Жесткостью  называется свойство воды, обусловленное  содержанием в ней ионов кальция Са²⁺и магния Mg²⁺. Жесткость определяют по специальной методике, описанной в ГОСТах на питьевую воду, единицы ее измерения — моль на кубический метр (моль/м3) или миллимоль на литр (ммоль/л).

     Различаются несколько видов жесткости —  общая, карбонатная, некарбонатная, устранимая и неустранимая; но чаще всего говорят об общей жесткости, связанной с суммой концентраций ионов кальция и магния.

     Тяжёлая вода, как, известно кристаллизуется  при более высокой температуре +3,8 ⁰C, чем чистая.

     Очистка сточных вод обычно включает три последовательных стадии, называемые первичной, вторичной и третичной обработкой. Приблизительно 10% сточных вод вообще не получают обработки, около 30% получают только первичную обработку и около 60% подвергаются еще вторичной обработке. Третичная обработка в настоящее время применяется редко, но, по-видимому, она станет более распространенной, когда для этого появятся материальные возможности, что позволит приблизить качество обработки к более высоким стандартам.

     Первичная очистка по существу представляет собой отфильтровывание твердых примесей, песка и ила и хлорирование воды для обезвреживания находящихся в ней инфекционных бактерий.

     Вторичная очистка включает медленную фильтрацию либо аэрацию. На стадии медленного фильтрования сточные воды просачиваются через слой гравия, в котором находятся бактерии, разлагающие 75% содержащихся в воде органических веществ. При аэробной биологической очистке сточные воды обезвреживают, пропуская их сквозь слой бактерий, окисляющих и минерализующих органические вещества, а затем обогащают воздухом и дают отстояться, чтобы удалить осаждающиеся примеси. Этот метод обладает 90%-ной эффективностью.

     Третичная очистка воды связана с удалением  из нее растворимых ионных веществ  и остатков органических веществ, не извлеченных при вторичной очистке. Третичная очистка проводится не всегда одинаково, а зависит от конкретного характера сточных вод и самого метода очистки. В некоторых случаях для её проведения используются фильтры из активированного древесного угля, в других случаях для осаждения фосфат-иона PO проводится обработка воды гидроксидом кальция Са(ОН)₂. Возможно также применение электродиализа, хотя этот метод сопряжен с большими расходами.

     Мембранные  методы очистки отличаются типами используемых мембран, движущими силами, поддерживающими процессы разделения, а также областями их применения.

     Существуют  мембранные методы шести типов:

     микрофильтрация - процесс мембранного разделения коллоидных растворов и взвесей  под действием давления;

     ультрафильтрация - процесс мембранного разделения жидких смесей под действием давления, основанный на различии молекулярных масс или молекулярных размеров компонентов  разделяемой смеси;

     обратный  осмос - процесс мембранного разделения жидких растворов путем проникновения через полупроницаемую мембрану растворителя под действием приложенного раствору давления, превышающего его осмотическое давление;

     диализ - процесс мембранного разделения за счет различия скоростей диффузии веществ через мембрану, проходящий при наличии градиента концентрации;

     электродиализ - процесс прохождения ионов растворенного  вещества через мембрану под действием  электрического поля в виде градиента  электрического потенциала;