трусики женские украина

На головну

 Дегазація води - Хімія

Дегазація води

1. Класифікація методів дегазації води, теоретичні основи процесу

Видалення з води розчинених у ній або утворюються в процесі її обробки газів називають її дегазацією. Зазвичай з води доводиться видаляти вуглекислоту, сірководень, кисень і рідше метан. Перші три корозійно-активних газу зумовлюють або каталізують процеси корозії металу, а діоксид вуглецю (IV) викликає корозію бетону. Метан, що виділяється з води в процесі її обробки, утворює з повітрям у приміщенні водоочисного комплексу вибухонебезпечну суміш, а сірководень надає воді неприємний запах. Крім того, при водень-катіонітових пом'якшенні і іонітових знесолюванні води, а також при знезалізненні і деманганации підземних бікарбонатних вод доводиться вирішувати завдання видалення вільної вуглекислоти. При підготовці живильної води, а також води теплоцентралей необхідно видаляти з неї кисень з метою запобігання корозії металу. Звідси стає очевидною необхідність можливо повного видалення з води розчинених у ній газів. Існуючі методи дегазації води поділяють на фізичні і хімічні. Сутність фізичних методів дегазації полягає в наступному: вода, що містить видаляється газ, наводиться в зіткнення з повітрям, якщо парціальний тиск цього газу в повітрі близько до нуля; створюються умови, за яких розчинність газу у воді стає мізерно малою. За допомогою першого прийому, аерації води, зазвичай видаляють вільну вуглекислоту і сірководень, оскільки парціальний тиск цих газів в атмосферному повітрі близько до нуля. До другого прийому зазвичай вдаються при знекиснення води. У цьому випадку зважаючи значітелнього парціального тиску кисню в атмосферному повітрі аерацією води кисень видалити не можна, тому воду доводять до кипіння, тоді розчинність всіх газів в ній падає до нуля. Для цього застосовують або нагрівання води, або пониження тиску до величини, при якій вода кипить без додаткового підігріву у вакуумних дегазатор. В даний час найбільш поширеною теорією, що пояснює механізм передачі речовини між рідкої і газоподібної фазами в процесі десорбції, є теорія двошарового поглинання, згідно з якою десорбція зводиться до послідовної дифузії видаляється газу через два прикордонних шару - рідинний та газовий. При дифузії газу з рідкої фази в газоподібну концентрація його і парціальний тиск змінюються в дифузійних плівках. Концентрація газу в рідкій фазі дорівнює концентрації його на кордоні між рідинної плівкою і основною масою рідини; в рідинної плівці відбувається зниження концентрації від величини С1до С2, що відповідає парціальному тиску р2діффундірующего газу на кордоні розділу фаз; в газовій плівці парціальний тиск диффундирующего газу змінюється від величини р2до величини р1імеющей місце на кордоні газової плівки і основної маси газу, в якій парціальний тиск діффундірующегго газу також дорівнює величині р1.

Рис. 19.1. Схема зміни тисків і концентрацій газу на кордоні розділу фаз: 1,4 - газоподібна і рідинна фази; 2, 3 - газова та рідинна дифузійна плівка

За теорією двошарового поглинання, загальний опір десорбції R дорівнює сумі опорів, що надаються прикордонними дифузійними шарами:

R = R1 + R2 (19.1)

де R1- опір рідинного прикордонного шару; R2- опір газового прикордонного шару.

Величини, зворотні опорам в прикордонних шарах, називають приватними або плівковими коефіцієнтами десорбции:

(19.2)

Чисельно приватний коефіцієнт десорбції дорівнює кількості видаляється (десорбіруемого) газу, що передається через одиницю площі зіткнення фаз в одиницю часу при рушійній силі в дифузійної плівці, що дорівнює одиниці.

Швидкість процесу десорбції розчиненого у воді газу в повітря визначається з виразу

(19.3)

де Т - час, год; А - площа зіткнення рідкої і газоподібної фаз, м2; G - кількість десорбіруемого газу, кг / год.

При малій концентрації десорбіруемого газу у воді швидкість процесу десорбції визначається середньою рушійною силою ?Ссрі опором процесу дифузії в плівці рідини Кж

(19.4)

Відповідно до теорії двошарового поглинання, кількість десорбіруемого газу

(19.5)

де Ко- загальний коефіцієнт десорбції, м / ч, який для випадку десорбції важкорозчинних газів може бути прирівняний до плівкового коефіцієнту в рідинної плівці ЯЖ, А - площа зіткнення рідкої і газоподібної фаз, м2; ?Сср- середня рушійна сила процесу десорбції, кг / м3, яку для випадків десорбції з малоконцентрованої розчинів газів підраховують за рівнянням

тут Свхі Свих- концентрації видаляється газу у воді відповідно на вході її в апарат і на виході з нього; Ср.Вхі Ср.вих- рівноважні концентрації видаляється газу у воді відповідно при вході її в апарат і на виході з нього.

Таким чином, величина ?Ссрзавісіт від різниці концентрацій видаляється газу у воді і повітрі.

Основне розрахункове рівняння апаратів для вилучення з води розчинених газів десорбцией записується в наступному вигляді:

(19.7)

де q - продуктивність апарату, м3 / год.

Коефіцієнт опору процесу дифузії в плівці рідини Km зростає із збільшенням відносної швидкості руху води і повітря в десорбері, з підвищенням температури і збільшенням коефіцієнта дифузії видаляється газу.

З величин, що входять в загальне рівняння десорбції, G і ?ССр, можуть бути підраховані за заданими умовами роботи дегазатора, величина Kmвичіслена дослідним шляхом або за допомогою теорії подібності. Це рівняння є основним для розрахунку десорбційних апаратів. З нього знаходять необхідну поверхню зіткнення рідкої і газоподібної фаз для забезпечення заданого ефекту дегазації, а, отже, і розмір проектованих апаратів.

Для видалення з води розчинених газів застосовують кілька типів дегазатором: плівкові з різного роду насадками, що працюють в умовах противотока дегазіруемой води і повітря, що подається вентилятором, барботажні, пінні, вакуумно-ежекційні, вакуумні.

2. Хімічні методи дегазації води

В основі хімічних методів видалення з води, розчинених газів лежить їх хімічне зв'язування, що досягається введенням реагентів або фільтруванням через спеціальні завантаження. Для видалення з води кисню застосовують її фільтрування через легко окислюються речовини, наприклад, через сталеві стружки, та обробку сульфитом натрію або оксидом сірки (1У).

При використанні сталевих стружок їх знежирюють і завантажують в спеціальний фільтр. Вміст марганцю в них не повинен перевищувати 0,3%.

У процесі фільтрування залізо, окислюючись, зв'язує кисень

4Fe + 302 = 2Fe303.

Оксид заліза (III) і гідроксид заліза (III), що утворилися в результаті корозії стружок, видаляють зворотним промиванням. Тривалість контакту води зі стружками залежить від температури і зменшується від 25 до 3 хв при збільшенні температури від 20 до 80 ° С.

Найчастіше застосовують обробку води сульфитом натрію

2Na2S03 + 02 = 2Na2S04, або оксидом сірки (IV)

S02 + H20 = H2S03,

Утвориться сірчиста кислота окислюється киснем, що містяться у воді, до сірчаної кислоти:

2H2S03 + 02 = 2H2S04.

В якості каталізатора застосовують солі міді (II) або кобальту (II) у вигляді 0,01% -ного розчину. Для видалення 1 мг кисню витрачається 4 мг оксиду сірки (IV) або 7,9 мг сульфіту натрію. Крім того, для видалення кисню воду обробляють також гидразином N2H4.

Гідразин є сильним обескіслорожівающім реагентом:

02+ N2H4 > N2 + 2Н20.

Ця реакція протікає значно швидше, ніж реакція окислення сульфіту натрію. Каталізаторами в даному випадку є металева мідь, скло і активоване вугілля. Реакція знекиснення води гидразином каталитически прискорюється матеріалом стінок котла.

Гідразин застосовують для обробки води, що йде на харчування прямоточних котлів, оскільки він не збільшує кількості сухого залишку живильної води і не утворює шкідливих летючих продуктів розкладання. Недоліком методу знекиснення води гидразином є його висока вартість.

Процес зв'язування кисню восстановителями йде швидко при температурі 95 ... 100 ° С і закінчується за 1 ... 2 хв, навіть при мінімальному проти, стехиометрического надлишку (5%) відновника.

Необхідну дозу сульфату натрію або оксиду сірки (IV), мг / л, розраховують за формулою

Д = 1,1? [02],

де [О2] - концентрація розчиненого кисню у воді, мг / л; Р - теоретичний витрата реагенту на зв'язування 1 мг розчиненого кисню, мг.

Видалення розчиненого кисню без підігріву води може бути досягнуто фільтруванням її через електронно-обмінні (ЕО) та електронно-іонообмінні смоли (продукти конденсації пірогалолу, гидрохинона або пірокатехіна з фенолом і формальдегідом). Відновлювальна здатність вітчизняних електрообменніков наступна: ЕО-6 - 450; ЕО-7 - 600 ... 800; ЕО-8 - 5000 г-екв / м3. При використанні ЕО смол для знекиснення води висота шару смоли у фільтрі приймається рівною 2 м, швидкість фільтрування -20 м / ч. Регенеруються фільтри 1 ... 2% -ним розчином сульфіту або тіосульфіта натрію.

Електронно-обмінні смоли являють собою катіоніти або аніоніти з наведеними в них залізом або міддю. Випускається промисловістю електронно-іонообмінна смола ЕІ-12 має обмінну здатність по кальцію 500 г-екв / м3і поглинальну здатність по кисню 45 кг О2 / м3. Регенерується смола ЕІ-12 так само, як і смоли ЕО.

На рис. 19.9 показана схема видалення кисню іонообмен- ніком, зарядженим паладієм, з використанням водню як каталізатора. Залишковий вміст кисню 20 ..., .. 30 мкг / л при вихідному 9,0 мг / л.

Рис. 19.9. Установка знекиснення води за допомогою іоіообменніка з паладієм. 1 - балон з воднем; 2, 3 - введення вихідної і відведення обескіслороженной води; 4 - ионообменник заряджений паладієм; 5 - шар інертної смоли; 6 - камера змішування

Ефективне знекиснення води може бути досягнуто в електролізерах з розчинними залізними або алюмінієвими електродами. Знекиснення відбувається за рахунок катодного і анодного деполяризації, а також хімічного окислення заліза або алюмінію розчиненим у воді киснем. Для видалення з води сірководню хімічними методами його окислюють киснем повітря або хлором, крім того, може бути використано взаємодія сірководню з гідрок- сідом заліза (III). Для більш повного видалення сірководню киснем повітря при аерації воду підкислюють сірчаною або соляною кислотою до рН = 5,5.

Дозу кислоти, мг / л, для зниження рН визначають за формулою

де Щ - лужність вихідної води, мг-екв / л; Е1- еквівалентна маса кислоти; С - концентрація сірчаної або соляної кислоти в технічному продукті,%.

Очищену воду необхідно стабілізувати подщелачіваніем для усунення корозійних властивостей.

Сірководень окислюють хлором до вільної сірки або до сірчаної кислоти (залежно від дози хлору). Малі дози хлору (2,1 мг на 1 мг вільного сірководню) окислюють сірководень до колоїдної сірки:

H2S + С12 = 2НС1 + S,

яку потім необхідно видаляти. У цьому полягає недолік методу. Великі дози хлору (8,4 мг / мг) окислюють сірководень до сірчаної кислоти:

H2S + 4С12 + 4Н20 = H2S04 + 8НС1.

Реакція протікає досить повільно і має практичне значення лише при окислюванні невеликих кількостей сірководню. Її використовують для видалення залишкового сірководню, наприклад, після аерірованія.

Д. П. Козирєв запропонував метод видалення сірководню гідроксидом заліза (III) з подальшою регенерацією утворюється сульфіду заліза (II). В основу цього способу покладено реакції:

в лужному середовищі

2Fe (ОН) 3 + 3H2S = Fe2S3 + 6Н20,

в нейтральному середовищі

2Fe (ОН) 2+ 3H2S = 2FeS + S + 6H2O.

Практика показала, що вільний сірководень віддаляється цим методом досить повно: вода втрачає запах сірководню, і корозійні властивості. Оброблена вода після 2 .... 3 ч відстоювання вважається придатною для технічних потреб. Воду для питних і господарсько-побутових потреб після попередньої обробки вапном (близько 60 мг / л у перерахунку на СаО) необхідно відфільтрувати.

Цей метод не новий, в ньому оригінально лише отримання гідроксиду заліза (III) електричним розчиненням металевого заліза і чавуну і регенерація сульфіду заліза (II), яка відбувається при наявності кисню і води по рівняннях:

2Fe2S3 + 6Н20 + 302 = 4Fe (ОН) 3 + 6S.

4FeS + 6Н20 + 302 = 4Fe (ОН) 3 + 4S.

Природна регенерація протікає повільно. Для прискорення процесу вдаються до штучної регенерації, яка досягається аерування або обробкою речовинами, швидко переводять сірчисті з'єднання в гідроксіди (сірчана або соляна кислота). Для окислення сульфідних сполук застосовують також перманганат калію:

4KMn04 + 3H2S -> 2H2S04 + 3Mn0 + Mn02 + S + 3H20.

С. Н. Ліневич запропонований метод видалення сірководень з води озонуванням. При витраті озону 0,5 мг на 1 мг видаляється сірководню утворюється колоїдна сірка:

3H2S + O2 = 3S + 3Н2О,

при витраті озону 1,87 мг на 1 мг сірководню образуютс сульфати:

3H2S + 403 = 3H2S04.

Для води, що містить 15 ... 20 мг / л сірководню, тривалість озонування становить 20 хв, розрахункова витрата озону - 30 мг / л.

Сірководень окислюється оксидом хлору (1У). Оптимальним умовами окислення сульфідів до сульфатів є: доза ClO23,5 мг на 1 мг S2 ~; рН = 10 ... 11, тривалість кін такту 10 хв.

На кафедрі "Водопостачання" МГСУ (Николадзе Г. І., Кочіашвілі Г. Г.) розроблена нова схема безвідходного глибокого видалення з води сірководню (рис. 19.10), що виключає викид в атмосферу видаляється газу, підвищуючи тим самим вирішення питання надійності охорони навколишнього середовища . Видалення сірководню з підземних вод фільтруванням через модифіковане завантаження полягає в адсорбції іонів сірководневих з'єднань на зернах фільтруючого завантаження. Модифікація піщаної завантаження полягає в тому, що її послідовно обробляють водними розчинами залізного купоросу і перманганату калію або сульфату натрію і калію перманганату, в результаті чого на поверхні зерен кварцев "го піску при рН середовища 6 ... 9 утворюється плівка, у складі якої гідроксид заліза і діоксид марганцю.

Модифікація піщаної завантаження описується наступним рівнянням:

3FeS04 + KMn04 + 2Н20 = Fe (0H) 3 + Mn02 + Fe2 (S04) 3 + K0H.

Рис. 19.10. Технологічна схема глибокого видалення з води сірководню фільтруванням через модифіковане завантаження.

1 і 5 - подача вихідної і відведення очищеної води; 2 - контактний освітлювач; 3 - скидання розчинів після модифікації завантаження; 4- переудів; 6 - подача промивної води від насоса 7; 8 - резервуар промивної води з тонкошаровими модулями 9; 10 - утилізація осаду; 11 і 14 - бак для приготування розчину КМn04і FeS04; 12 - насос-дозатор для подачі модифікуючих розчинів по реагентопроводів 13

В основі процесу видалення сірководню за допомогою фільтрування через модифіковане завантаження лежить явище Хе мосорбціі. При цьому гідроксид заліза і діоксид марганцю вступають у взаємодію з сірководнем і гідросульфід, переводячи їх в сульфід заліза і сірку. Прийнята схема очищення гарантує залишковий вміст сірководню у воді менше 0,05 мг / л, що задовольняє вимогам ГОСТ "Вода питна".

Крім хімічних способів окислення сірководню використовують і біохімічний метод. Відомо, що велику участь в окислюванні сульфідних вод приймають серобактерии, які зустрічаються в сірчаних джерелах, стоячих водах і взагалі широко поширені в природі. Для масового розвитку серобактерий необхідні сірководень і кисень. За даними Г. Ю. Асса, серобактерии окислюють сірководень до сірки, яка, в свою чергу, окислюється в сірчану кислоту:

2HaS + 02 = 2H20 + 2S +529,2 Дж;

2S + 302 + 2Н20 = 2H2S04 + 1234,8 Дж.

Для інтенсивної діяльності серобактерий необхідно забезпечити нейтралізацію утворюється H2S04. Ця умова здійснимо в тому випадку, якщо вода містить достатню кількість карбонатів. Описані вище явища лягли в основу використовуваного на практиці біохімічного методу видалення сірководню (рис. 19.11).

Рис. 19.11. Установка біохімічного вилучення сірководню і води.

1 - трубчастий колодязь з занурювальним насосом; 8 - відведення обробленої води; 2 - дозатор біогенних (азотних, фосфорних) з'єднань; 3 реактор біохімічного окислення; 7 - повітродувка; 6 - хлоратор; 4 дозатор сульфату алюмінію; 5 - швидкий фільтр.

Технологія вибухобезпечного видалення метану і його гомологів з підземних вод, що виключає викид в атмосферу видаляються з води газів, що дозволяє утилізувати їх і зберігати в чистоті довкілля, розроблена на кафедр "Водопостачання" МГСУ (Г. І. Николадзе, А. С. Сайфуллаев) Вакуум в дегазатор створюють за допомогою ежектора, а для продувки води використовують азот або вуглекислоту (рис. 19.12). Рис. 19.12. Технологічна схема видалення метану з підземних вод вакуумним способом з попередніми насиченням вихідної води повітрям (б) або інертним газом (а):

дегазація вода ионообменник вауукмний

1 - подача вихідної води зі свердловини, 2 - вакуумний дегазатор, 3 - ежектор, 4 - проміжна ємність з високомннер1алнзованной водою, 5 - циркуляційний насос, 6 - бак для розчину вапна, 7 - електропіч, 8 - насос для перекачування пульпи СаСОз, 9 - газгольдер для метану, 10 -Ступені подальшої обробки води, 11 - РЧВ, 12 - насосна станція II підйому, 13 - відведення води споживачеві, 14 - відведення дегазованої води

Література

Алексєєв Л. С., Гладков В. А. Поліпшення якості м'яких вод. М.,

Стройиздат, 1994

Алфьорова Л. А., Нечаєв А. П. Замкнені системи водного господарства промислових підприємств, комплексів та районів. М., 1984.

Аюка Р. І., Мельцер В. 3. Виробництво і застосування фільтруючих

матеріалів для очищення води. Л., 1985.

Вейцер Ю. М., Мііц Д. М. Високомолекулярні флокулянти в процесах очищення води. М., 1984.

Єгоров А. І. Гідравліка напірних трубчастих систем у водопровідних очисних спорудах. М., 1984.

Журба М. Г. Очищення води на зернистих фільтрах. Львів, 1980.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка