Реферат: Адсорбенты и ионные обменники в процессах очистки природных и сточных вод - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Адсорбенты и ионные обменники в процессах очистки природных и сточных вод

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 179 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Адсорбенты и ионные обменники в процессах очист ки природных и сточных вод СОДЕ РЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ОСНОВНЫЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ ВОДНЫХ СРЕД ПОВЕДЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ В ВОДЕ ИЗМЕНЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД ВСЛЕДСТВИЕ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВ ИЯ ПРИМЕНЕНИЕ СОРБЦИОННЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД АКТИВНЫЕ УГЛИ В ПРОЦЕССАХ ВОДОПОДГОТОВКИ НЕУГЛЕРОДНЫЕ СОРБЕНТЫ В ПРОЦЕССАХ ВОДООЧИСТКИ ОРГАНИЧЕСКИЕ ИОНИТЫ МЕТОДЫ РЕГЕНЕРАЦИИ СОРБЕНТОВ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ВВЕДЕНИЕ Объем потребляемой в мире воды достигает 4 трлн. м 3 в год, а преобразованию с о стороны человека подвергается практически вся гидросфера. Так при пол учении ядерной энергии в США вовлекается в использование почти половин а всех водных ресурсов страны. Радиоактивное и тепловое загрязнение мож ет поставить под угрозу их применение в хозяйственно-бытовых и промышле нных целях. Химическая и нефтехимическая отрасли промышленности способствуют про никновению в водную среду веществ, нормально отсутствующих в ней, или пр евышению естественного уровня их концентрации, ухудшающим качество ср еды. Миллиарды тонн полезных ископаемых, отчужденных от живой природы, извле каются ежегодно на поверхность Земли и как в нативном состоянии, так и по сле всевозможных превращений рассеиваются в окружающей среде. За время существования человечества в природную среду было введено око ло миллиона новых веществ (всего известно свыше 6 млн. химических соедине ний) . Ежегодно в мире синтезируется около 250 тысяч новых химических соеди нений, многие из которых получают широкое применение и могут поступать в окружающую среду. В практике используется 500 тысяч химических соединени й, из них по оценке международных экологических организаций, около 40 тыся ч обладают вредными для человека свойствами, а 12 тысяч являются токсичны ми. Вредные химические элементы и вещества попадают в водоемы, ухудшая их са нитарное состояние и вызывая необходимость специальной глубокой очист ки воды перед использованием ее для хозяйственно-питьевых и некоторых п ромышленных целей Многие примеси не извлекаются из воды механически, не нейтрализуются пр и биологической очистке, не удаляются такими традиционными методами во доочистки, как отстаивание, коагуляция и флотация. Это обуславливает вве дение в комплексную технологическую схему водоподготовки стадии сорбц ионной доочистки. Как правило, эта стадия является заключительным этапо м в технологическом процессе очистки воды. Сорбционный метод является хорошо управляемым процессом. Он позволяет удалять загрязнения чрезвычайно широкой природы практически до любой остаточной концентрации независимо от их химической устойчивости. При этом отсутствуют вторичные загрязнения. Отсюда перспективной является тенденция развития фильтрующе-сорбирующих устройств, предназначенных для локальной доочистки питьевой воды ОСНОВНЫЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ ВОДНЫХ СРЕД Различают природную, сточную и денатурированную воду. Природная вода - это вода, которая качественно и количественно форм ируется под влиянием естественных процессов при отсутствии антропоген ного воздействия и качественные показатели которой находятся на естес твенном среднемноголетнем уровне. Сточная вода - это вода, бывшая в бытов ом, производственном или сельскохозяйственном употреблении, а также пр ошедшая через какую-либо загрязненную территорию, в том числе населенно го пункта. Природная вода, подвергаемая антропогенному загрязнению, нап ример, путем смешения со сточной водой, называется денатурированной или природно-антропогенной. Так, например, возросшее число тепловых и атомных электростанций, исполь зующих морскую воду для конденсации отработанного в турбинах пара, обус лавливают радиоактивное и тепловое загрязнение воды. Это ставит под угр озу использование водных ресурсов для хозяйственных нужд. Кроме того те мпература морской воды в районах сброса повышается на 6-8 о С, что приводит к повышению чувст вительности морских организмов к химическому загрязнению воды. Радиоактивные изотопы химических элементов могут попадать в окружающу ю среду, прежде всего в водоемы, с неочищенными и недоочищенными радиоак тивными сточными водами, при ненадежном захоронении жидких и твердых от ходов атомных электростанций и химических предприятий по переработке ядерного топлива, а также вследствие выпадения радиоактивных частиц из атмосферы на поверхность Земли вместе с дождем и снегом. При употреблении загрязненных воды, молока и пищи радиоизотопы легко пр оникают в клетки организма, накапливаются в нем и, излучая мощные a -, b - или g - лучи, поражают организм, вызывают лейкемию, рак, генетические повреждени я клеток. Например, радиоактивные уран, торий и радий, излучающие тяжелые a -частицы, очень легко разрушают молекулы ДНК в ядрах клеток и поэтому сч итаются наиболее токсичными из всех радиоактивных элементов. Изотоп 131 I концентрирует ся в щитовидной железе и, излучая b -лучи, поражает ее. Изотоп 90 Sr и его дочерний радиоактивный про дукт 90 Y накапливаются в к летках костного мозга и разрушают их, 137 Cs легко проникает в клетки тела, приводя к довольно равно мерному облучению всего организма. К содержанию радиоизотопов в воде водоемов предъявляются чрезвычайно жесткие требования. Например, для 90 Sr в воде ПДК=3Ч 10 -11 Ки/л, или в пересчете на массовые единицы 1.5Ч 10 -10 мг/л. ПДК других радиоактивных изо топов находятся в пределах 10 -8 -10 -11 Ки/л. Сброс в водоемы сточных вод, содержащих радиоактивные вещества, соверше нно не допустим. Радиоактивное загрязнение среды обуславливается по сути дела химическ им загрязнением, т.е. проникновением в среду продуктов деления атомного ядра. Кроме радиоактивного загрязнения выделяют следующие виды химиче ских загрязнителей воды: 1) биологически нестойкие органические соедине ния; 2) малотоксичные неорганические соли; 3) нефтепродукты; 4) биогенные сое динения; 5) вещества со специфическими токсическими свойствами, в том чис ле тяжелые металлы, биологически жесткие (неразлагающиеся) органически е синтетические соединения. Очистка воды от этих загрязнителей невозможна без знания их поведения в водной среде. ПОВЕДЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ В ВОДЕ Органические загрязнители Десятки миллионов тонн органических соединений, в том числе миллионы то нн ПАВ, ежегодно поступают в атмосферу и водоемы из многочисленных и раз нообразных источников (испарение, потери и неполное сгорание химическо го органического топлива, городские и промышленные жидкие, твердые и газ ообразные отходы и т.д.) . В окружающей среде они подвергаются воздействию различных физико-химических и биологических агентов. Многие из них расп адаются за сравнительно короткий срок (10-100 дней) с образованием промежуто чных продуктов, в том числе метаболитов - продуктов обмена веществ в живы х организмах, вплоть до полной минерализации. В ряде случаев промежуточн ые продукты разложения органических соединений оказываются более токс ичными загрязнителями, чем исходные вещества, и система подвергается вт оричному химическому загрязнению. Особую опасность представляют биологически стойкие трудноокисляемые органические соединения. Они способны накапливаться в окружающей сред е и в течении длительного времени оказывать токсическое воздействие на живые организмы (эффект долгосрочного действия) . Пестициды Ежегодно в окружающую среду вводится 2 млн. т пестицидов (хлорорганическ ие и фосфорорганические соединения, производные карбаматов, хлорфенкс икислот) . Даже очень малые концентрации пестицидов токсичны и придают в оде неприятные привкусы и запахи. Многие из них разрушаются очень медлен но (иногда в течении нескольких лет) . Часто продукты распада пестицидов д остаточно стойки и также могут оказывать токсическое действие. Поскольку значительная часть стойких загрязнителей поступает в водоем ы с промышленными, сельскохозяйственными и бытовыми сточными водами, то очистка и повторное использование этих вод имеют большое экологическо е значение и осуществляются во многих странах. В связи с малыми концентр ациями стойких органических веществ в сточных водах и их преобладающей олеофильностью наибольшее применение находят методы очистки, основанн ые на сорбции на природных ионитах (глинистые минералы и цеолиты) , синтет ических макропористых ионитах и активных углях. Нефтепродукты Особую группу химических загрязнителей составляют нефтепродукты. Обща я масса нефтепродуктов, попадающих ежегодно в моря и океаны, оценивается по данным американских ученых в 6.1 млн. т, из них 2.1 млн. т составляют потери п ри транспортировании нефти, 1.9 млн. т выносится реками, остальное поступае т с городскими и промышленными отходами прибрежных районов и из природн ых источников. Степень воздействия нефтепродуктов на водную среду определяется прежд е всего их составом. В высокомолекулярных фракциях нефти содержится до 5 % серы, 1% азота и кислорода, а также различные комплексообразущие металлы. В водной среде нефтепродукты образуют пленку, которая взаимодействует с естественной поверхностной пленкой, увеличивая ее толщину и образуя кв азиравновесную систему. Одна тонна нефти может растекаться и покрыть по верхность воды, равную 20 км 2 , в течение 6-7 суток. До 25 % от общей массы (легколетучие компоненты) испаряется за несколько дней. Тяжелые фр акции оседают на дно водоема, изменяя биологические особенности среды о битания. Тяжелые металлы К стойким химическим загрязнителям кумулятивного действия со специфич ескими токсическими свойствами относятся и тяжелые металлы. Тройку наи более экологически опасных тяжелых металлов составляют свинец, ртуть и кадмий. Более 35 видов металлов извлекается в составе руд и химического то плива из недр Земли на ее поверхность. В процессе переработки руд, сжигания энергоносителей, потребления тяже лых металлов огромные их количества поступают в атмосферу и водоемы в ви де отходов. Например, в Мировой океан из атмосферы ежегодно поступает 200 тыс. т свинца. А антропогенное накопление ртути в биосфере (главным образом в гидросфе ре) к настоящему времени оценивается в 1 млн. т. Потери кадмия в биосферу со ставляет 5 тыс. т/год. Поступая в водную среду, тяжелые металлы вступают во взаимодействие с др угими компонентами среды, образуя гидратированные ионы, оксигидраты, ио нные пары, комплексные неорганические и органические соединения. Конкр етная форма существования металлов зависит от их природы, природы ионов и молекул, конкурирующих за место лиганда, pH, температуры и ионности среды . Многие тяжелые металлы образуют так называемые синергетические смеси, которые оказывают на водные организмы токсическое воздействие, значит ельно превышающее сумму действий отдельных компонентов. Поведение тяжелых металлов в реальных средах сложно и малоисследовано. Вместе с тем их накопление в живой природе вызывает серьезное беспокойс тво во всем мире. Поэтому поступление тяжелых металлов в атмосферу, водо емы и на земледельческие поля должно быть приостановлено и взято под стр огий контроль. Все источники тяжелых металлов могут быть ликвидированы путем организации на предприятиях систем очистки и повторного использ ования сточных вод. Биогенные вещества Особую опасность представляют соединения азота и фосфора, в больших кол ичествах попадающие в водоемы с бытовыми промышленными сточными водам и, из атмосферы (оксиды азота) , а также вследствие вымывания минеральных и органических удобрений из почвы. В Результате смыва удобрений в водоемы мира ежегодно поступает от 3 до 6 млн. т P 2 O 5 . Попадая в водоемы, биогенные элементы стимулируют развитие сине-зелены х водорослей. Происходит эвтрофикация (цветение) водоемов. Вследствие ма ссового гниения водорослей в воде появляются сероводород, меркаптаны, ф енолы и другие токсичные продукы, исчезает кислород, вода становится мер твой. Неорганические соли Отдельную группу химических загрязнителей составляют неорганические соли. Несмотря на малую токсичность многих растворимых солей, все возрас тающее накопление их в природных пресных водах вызывает ряд серьезных э кономических и экологических проблем: увеличение затрат на водоподгот овку на электростанциях и промышленных предприятиях, уменьшение запас ов пресной воды, пригодной для полива сельскохозяйственных угодий, ухуд шение условий нереста рыб, ухудшение качества питьевой воды и т.д. Основн ыми источниками поступления солей в водоемы являются дренажные сельск охозяйственные воды, промышленные сточные воды, в том числе продувочные воды систем водоснабжения, регенерационные растворы и промывные воды у становок водоподготовки электростанций и др. В связи с этим опреснение д ренажных вод, обессоливание продувочных, поверхностных, промывных, рудн ичных и других сточных вод в промышленности, создание бессточных схем во доподготовки и замкнутых водооборотных систем с обессоливанием подпит очной воды являются эффективными решениями данной проблемы, в реализац ии которых главная роль принадлежит ионному обмену и электродиализу. ИЗМЕНЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД ВСЛЕДСТВИЕ А НТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Можно выделить следующие наиболее очевидные тен денции в изменении качества природных вод под влиянием хозяйственной д еятельности людей: 1. Снижается рН прес ных вод в результате их загрязнения серной и азотной кислотами из атмосф еры, увеличивается содержание в них сульфатов и нитратов. 2. Подкисленные дождевые воды, стекая по поверхности суши и просачиваясь в нижние слои почвы, лучше растворяют карбонатные и другие породы, что вызывает увеличение содержания ионов к альция, магния, кремния в подземных и речных водах. 3. Повышается содержание в природных водах фосфатов (>0.1 мг/л) , нитратов, нитритов и аммонийного азота. 4. Повышается содержание в природных водах ионов тяжелых металлов, прежде всего свинца, кадмия, ртути, мышьяка и цинка. 5. Повышается содержание солей в пове рхностных и подземных водах в результате их поступления со сточными вод ами, из атмосферы за счет смыва твердых расходов. Например, солесодержан ие многих рек ежегодно повышается на 30-50 мг/л и более. Из 1000 т городских отход ов в грунтовые воды попадает до 8 т растворимых солей. 6. Увеличивается содержание в водах о рганических соединений, прежде всего биологических стойких, в том числе синтетических ПАВ, гетероорганических соединений (пестицидов и продук тов их распада) и других токсичных, канцерогенных и мутагенных веществ. 7. Катастрофически снижается содерж ание кислорода в природных водах, прежде всего в результате повышения ег о расхода на окислительные процессы, связанные с эвтрофикацией водоемо в, с минерализацией органических соединений, а также вследствие загрязн ения поверхности водоемов гидрофобными веществами и сокращения доступ а кислорода из атмосферы. В отсутствии кислорода в воде развиваются восс тановительные процессы, в частности сульфаты восстанавливаются до сер оводорода. 8. Существует потенциальная опаснос ть загрязнения природных вод радиоактивными изотопами химических элем ентов. ПРИМ ЕНЕНИЕ СОРБЦИОННЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Из выше изложенного следует, что реальные сточны е воды - это не чистые стабильные растворы, а гетерогенная смесь растворе нных, коллоидных и взвешенных в воде примесей органического и неорганич еского характера, многие из которых нестабильны, окисляются Практика работы систем очистки сточных вод показывает, что сорбционная обработка целесообразна как "финишная" операция, после механической и др угих более дешевых видов очистки от грубодисперсных, коллоидных и части растворенных примесей. Обычная оптимальная последовательность процес сов физико-химической очистки: коагуляция - отстаивание (флотация) - фильт рование - сорбция. Так, например, обессоливание природных и сточных вод целесообразно пров одить на ионитах в случае исходного солесодержания до 1 г/л. Если регенера ционные растворы перерабатываются в полезную продукцию то ионный обме н успешно может быть использован для глубокого воды с исходным солесоде ржанием до 2 г/л. Создание комбинированных схем, включающих предварительную коагуляцию и осветление воды позволяет в несколько раз снизить расход активного уг ля на локальных станциях водоподготовки, тем самым решить технико-эконо мическую проблему обеспечения отдельных районов дополнительными водн ыми ресурсами в обозримом будущем. АКТИВНЫЕ УГЛИ В ПРОЦЕССАХ ВОДОПОДГОТОВКИ Фильтрование воды через слой гранулированного у гля или введение в воду порошкообразного активного угля являются наибо лее универсальными методами удаления из воды растворенных органически х веществ природного и неприродного происхождения. Поскольку содержание в питьевой воде органических веществ природного происхождения нормировано только косвенно (по цветности, запахам и прив кусам воды) , а цветность воды обычно достаточно хорошо снижается коагул ированием и хлорированием, активный уголь, являющийся дорогим материал ом, применяется на коммунальных водопроводах главным образом для удале ния веществ, обуславливающих запахи и привкусы воды, а также для удалени я из воды органических загрязнений неприродного происхождения - различ ных детергентов, пестицидов, нефтепродуктов и других токсичных веществ, попадающих в открытые водоемы со сточными водами городов и промышленны х предприятий. При удалении из воды веществ, придающих ей запахи и привкусы, их концентр ацию нужно снизить до очень малых величин, при которых запах и привкус уж е не ощущаются. Концентрации различных веществ, при которых ощущается их запахи или при вкус в воде, неодинаковы. Сероводород ощущается при концентрации его в в оде более 0.2-0.3 мг/л, хлор - при концентрации более 0.3 мг/л, хлорфенол - при концен трации более 0.02 мг/л, продукты жизнедеятельности актиномицетов, придающи е воде землистый запах, ощущаются при концентрации более 1Ч 10 -8 мг/л. Естественно, что при столь низких остаточных концентрациях удаляемого вещества степень использования сорбционной емкости активного угля в с татических условиях при ввдении в воду угля в виде порошка будет мала. Та к во время контакта порошкообразного угля (ПАУ) с очищаемой водой невели ко, сорбируемое вещество обычно не успевает проникнуть в глубь частички угля, поэтому сорбционная способность ПАУ возрастает с увеличением сте пени его измельчения. Косвенно сорбционная способность ПАУ характеризуется его фенольным чи слом - числом милиграммов активного порошкообразного угля, требуемого д ля снижения концентрации фенола в 1 л воды с 0.1 до 0.01 мг при перемешивании вод ы с активным углем в течение 1 ч. Чем выше фенольное число угля, тем меньше его сорбционная сп особность в отношении фенола, тем хуже, как правило, этот уголь будет сорб ировать из воды вещества, обуславливающие привкусы и запахи воды. ПАУ, пр именяемые на фильтровальных станциях для удаления из воды привкусов и з апахов, должны иметь фенольное число не более 30; хорошие образцы активных углей имеют фенольное число менее 15. Практика обработки воды ПАУ на Тюменском водопроводе показала, что из чи сла порошкообразных углей наиболее эффективен уголь марки А-щелочной. В каждом конкретном случае марка ПАУ должна подбираться пробной обработ кой воды в лабораторных условиях, при этом должны ставится опыты как с пр едварительным хлорированием воды, так и без него. ПАУ, применяемый для удаления из воды веществ, которые придают ей привку сы и запахи, может вводится как перед отстойниками так и после них, непоср едственно перед фильтрами. Однако введение в воду пред фильтрами возмож но только в тех случаях, когда его доза не превосходит 5-7 мг/л при длительно м применении угля и 10-12 мг/л при кратковременном, эпизодическом. При поступ лении на фильтры большого количества активного угля потеря напора в них обычно быстро растет и резко возрастает расход промывной воды. Двухслой ные фильтры лучше обычных приспособлены к осветлению воды, содержащей П АУ. При малых дозах активный уголь целесообразно вводить в воду после от стойников; в этом случае сорбционная способность угля используется бол ее полно, чем при введении его в воду перед отстойниками, в которых уголь б ыстро оседает, не успев сорбировать содержащиеся в воде органические ве щества. Реализация процесса углевания на требует значительных капитальных зат рат, необходимо лишь строительство блока приготовления и дозирования П АУ и склада ПАУ. Вследствие сильного пыления и взрывоопасности ПАУ в сухом виде в воду вв одят редко. Обычно предварительно готовят суспензию 2-10% ПАУ в воде, котору ю и направляют в основной поток обрабатываемой воды. Дозу ПАУ выбирают с учетом загрязненности воды и сорбционных свойств угля. В нашей стране (1982 г) как правило, D у =1-5 мг/дм 3 , в Финляндии 5-15 мг/дм 3 , в ФРГ (водозаборы на Рейне ) 25-40мг/дм 3 , во Франции 5-40 мг/д м 3 , в Англии и США 5-30 мг/дм 3 . Большие дозы ПАУ свидет ельствуют о сильной загрязненности источников зарубежом. Постоянное использование ПАУ для водоподготовки обычно не выгодно из-з а нерентабельности и невозможности его регенерации и потерь при дозиро вании. Для постоянной сорбционной обработки воды используют гранулированные активные угли (ГАУ) , которые можно регенерировать, что снижает стоимость очистки воды, хотя ГАУ и дороже, а их применение требует больших капиталь ных затрат. Фильтрование через ГАУ дает воду лучшего и более постоянного качества по сравнению с углеванием (срок службы ГАУ при очистке природн ых вод - от 2 до 30 мес) Одно из традиционных направлений использования активных углей в водоп одготовке - дехлорирование питьевой воды, реализуемое на угольных фильт рах. Высоту фильтра назначают в зависимости от скорости фильтрования, на чальной и конечной концентрации свободного хлора. Дехлорирующие фильтры регенерируют один раз в месяц горячим раствором соды или едкого натра. До регенерации 1 кг ГАУ дехлорирует 50-100 м 3 воды. Механизм дехлорирования воды на ГАУ состоит из сорбции и последующего р азложения хлорноватистой кислоты. Ион OCl - менее реакционноспособен и хуже сорбируется чем HOCl, п оэтому сдвиг рН, приводящий к увеличению степени диссоциации HOCl“ H + +OCl - , снижает дехлорирующий эффект. НЕУГЛЕРОДНЫЕ СОРБЕНТЫ В ПРОЦЕССАХ ВОДООЧИСТКИ Для очистки воды все большее применение находят неуглеродные сорбенты естественного и искусственного происхождения (г линистые породы, цеолиты и некоторые другие материалы) . Использование таких сорбентов обусловлено достаточно высокой емкость ю их, избирательностью, катионообменными свойствами некоторых из них, ср авнительно низкой стоимостью и доступностью (иногда как местного матер иала) . Глинистые породы - наиболее распространенные неорганические сорбенты для очистки воды. Они обладают развитой структурой с микропорами, имеющи ми различные размеры в зависимости от вида минерала. Большая часть из ни х обладает слоистой жесткой или расширяющейся структурой. Механизм сорбции загрязнений на глинистых материалах достаточно сложе н и включает Ван-дер-ваальсовые взаимодействия углеводородных цепочек с развитой поверхностью микрокристаллов силикатов и кулоновское взаим одействие заряженных и поляризованных молекул сорбата с положительно заряженными участками поверхности сорбента, содержащими ионы Н + и Al 3+ . Наибольшее распространение глинистые материалы получили для обесцвеч ивания воды, удаления неорганических примесей и особо токсичных хлорор ганических соединений и гербицидов, различных ПАВ. Природные сорбенты добывают в непосредственной близости от места потр ебления, что постоянно расширяет масштаб их применения для очистки воды . Цеолиты - разновидности алюмосиликатных каркасных материалов. Эти мате риалы имеют отрицательный трехмерный алюмосиликатный каркас со строго регулярной тетраэдрической структурой. В промежутках каркаса находят ся гидратированные положительные ионы щелочных и щелочно-земельных ме таллов, компенсирующих заряд каркаса, и молекулы воды. В адсорбционные п олости цеолитов сорбируется лишь молекулы веществ, критический размер которых меньше эффективного размера входного окна, от этого и их второе название - молекулярные сита. Известно более 30 видов природных цеолитов, но лишь часть из них образует к рупные месторождения (80% концентратов) удобные для промышленной перераб отки. Наиболее распространенные природные цеолиты: шабазит (Na 2 Ca) OЧ Al 2 O 3Ч 4SiO 2Ч 6H 2 O с размером окон 0.37-0.50 нм; морденит (Na 2 K 2 Ca) OЧ Al 2 O 3Ч 10SiO 2Ч 6.7H 2 O с размером окон 0.67-0.70 нм; клинопптиломит (Na 2 K 2 Ca) OЧ Al 2 O 3Ч 10SiO 2Ч 8H 2 O Для получения прочных и водостойких фильтрующих материалов из природн ых цеолитов их, так же, как и глины, нагревают в печах с хлоридом карбонато м натрия при 1000 0 С. Обработка поверхности цеолитов кремнийорганическими соединениями де лает ее гидрофобной, что улучшает сорбцию нефти из воды. Природные цеолиты используются в виде порошков и фильтрующих материал ов для очистки воды от ПАВ, ароматических и канцерогенных органических с оединений, красителей, пестицидов, коллоидных и бактериальных загрязне ний. Кроме цеолитов и природных глин перспективными являются неорганически е иониты. Среди них можно выделить следующие: 1. Гранулированные методом замораживания труднорастворимые фосфаты металлов (циркония, т итана, хрома, железа, тория, сурьмы и др.) , прежде всего, цирконилфосфат (ZrO) m (H 2 PO 4 ) n с разли чным отношением m: n, отличающийся высокой емкостью обмена, термической и р адиационной устойчивостью и высокой селективностью к ионам цезия, руби дия, калия и аммония, а также таллия. Цирконилфосфат устойчив в концентри рованных кислотных и солевых растворах, сохраняя в них высокую ионообме нную емкость и избирательность к вышеуказанным катионам. Цирк онилфосфат может быть использован для извлечения из сильнокислых и сил ьноминерализованных радиоактивных растворов долгоживущего изотопа 137 Cs; для разделения продук тов радиоактивного распада урана в атомных реакторах: 89 Sr- 137 Cs, 89 Sr- 144 Cs, 90 Sr- 90 U; для отделения 95 Nb и 95 Zr от 106 Ru; для извлечения ионов талл ия из растворов в производстве и при использовании солей таллия. 2. Синтетические ти тано- и цирканосиликаты, обладающие молекулярноситовыми свойствами це олитового уровня, высокой обменной емкостью и селективностью к ряду кат ионов. 3. Труднорастворимый кристаллически й оксалат циркония, селективный по отношению к катионам свинца и калия. 4. Труднорастворимые соли поли- и гете рополикислот: фосфомолибдаты, фосфорвольфраматы, вольфраматы, фосфора рсенаты, производные фосфорносурьмяной кислоты, кремнесурьмяной кисло т и другие обладающие селективностью к редким щелочным, щелочноземельн ым и тяжелым металлам. 5. Ферроцианиды щелочных и тяжелых ме таллов (железа, меди, цинка, молибдена, никеля, титана, олова, ванадия, урана , вольфрама и т.п.) , способные к избирательной сорбции ионов Pb + , используются для поглощения Rb, Cs из растворов и Tl + из водных растворов. Например, с помощью ферроцианида щелочного металла и никеля э ффективно извлекается рубидий из отработанного раствора при переработ ке карналлитовых руд. 6. Нерастворимые сульфиды и гидрокси ды металлов. Например, известно о возможности успешной очистки никелевы х электролитов от примесей ионов меди, свинца, кадмия, мышьяка, сурьмы, оло ва, висмута с помощью нерастворимого сульфида никеля, от примесей железа (II) и кобальта (II) с помощью гидроксидов никеля в сочетании с органическим с ильноосновным анионитом АВ-17 на конечной стадии очистки. Многие катиониты в том числе цеолиты (за исключением клиноптилолита, эрионита и морденита) и глинистые минералы, могут работать только в солевых форма х (натриевой, кальциевой и т.д.) . Они не могут быть переведены в водородную ф орму, так как при этом разрушается их структура, и, следовательно, не могут применяться в технологии обессоливания и опреснения сточных и природн ых вод. Кроме того, обессоливание воды невозможно без одновременного исп ользования анионитов, которые среди неорганических минералов и соедин ений встречаются весьма редко. Эти обстоятельства в немалой степени способствовали бурному развитию синтеза органических катионитов и анионитов на основе синтетических о рганических соединений, получивших широкое применение в технологии об ессоливания воды, в гидрометаллургии драгоценных и цветных металлов, в т ехнологии очистки сточных вод и в других отраслях. ОРГАНИЧЕСКИЕ ИОНИТЫ Большинство органических ионитов получаются пу тем полимераналогичных превращений сополимеров стирола и дивинилбенз ола (ДВБ) . Эти сополимеры являются надежной базой для создания целого спе ктра гелевых и макропористых ионитов с самыми разнообразными свойства ми. Кроме того, исходные мономеры доступны и относительно дешевы. Все шир е становится и ассортимент ионитов, получаемых методами сополимеризац ии и сополиконденсации органических мономеров ионогенного типа. Успеш но развивается синтез важных в практическом отношении ионитов на базе в инильных производных пиридина, прежде всего промышленно доступного 2,5-м етилвинилпиридина, на основе алифатических соединений ионогенного хар актера, таких как метилакрилат, акрилонитрил, полиэтиленполиамины, эпих лоргидрин. Большинство органических ионитов имеют гелевую структуру. В них отсутс твуют реальные поры. Доступность всего объема их зерен для обменивающих ся ионов обеспечиваются благодаря их способности к набуханию в водных р астворах. Макропористые иониты получаются путем введения в реакционную массу в п роцессе сополимеризации и поликонденсации порообразователя (изооктан , декан, бензины БР-1, БЛХ, спирты нормального и изомерного строения) , после удаления, которого ионит сохраняет реальные поры и приобретает свойств а адсорбентов типа активных углей: большую удельную поверхность и объем пор. Макропористые иониты имеют большую механическую прочность, но мень шую объемную емкость, чем гелевые и изопористые. Они обладают высокой ос мотической стабильностью, улучшенной кинетикой обмена, проявляют сито вый эффект. Возможности синтеза органических ионитов поистине безграничны, а синт езируемые иониты можно наделять разнообразнейшими ценнейшими свойств ами, имеющими порой уникальное практическое значение. МЕТОДЫ РЕГЕНЕРАЦИИ СОРБЕНТОВ Методы регенерации условно можно разделить на т ри вида: 1. Химический 2. Низкотемпературный термический 3. Термический Химиче ская регенерация Под химической регенерацией понимают обработку сорбента жидким или га зообразным органическими или неорганическими реагентами при температ уре, как правило не выше 100 0 С. Химически регенирируют как углеродные, так и неуглеродны е сорбенты. В результате этой обработки сорбат либо десорбируется без из менений, либо десорбируются продукты его взаимодействия с регенерирую щим агентом. Химическая регенерация часто протекает непосредственно в адсорбционном аппарате. Большинство методов химической регенерации уз коспециальны для сорбатов определенного типа. Рассмотрим некоторые пр имеры химической регенерации активных углей. Самый простой метод регенерации сорбента - нагревание его в некотором об ъеме воды. Это приводит к росту степени диссоциации и растворимости сорб ата и, в итоге, к десорбции части сорбата. Так при регенерации активного уг ля нагревают воду и фильтруют ее через активный уголь. Эффект такой реге нерации не выше - 20-40 %. Из всех методов химической регенерации угля наибольшее распространени е, особенно в водоподготовке, получила обработка активных углей раствор ами гидроокиси и карбоната натрия. Регенерация 2.5% NaOH позволяет в 8 раз использовать уголь КАД-иодный для дезод орации воды (после 4-кратной регенерации снижение сорбционной емкости со ставляет 40-50%. Наличие плохоомыляемых примесей снижает со временем емкост ь угля. Десорбция органического сорбата с активного угля растворами кислот ис пользуется сравнительно редко. (2.5 % раствор Н 2 SO 4 дес орбирует некоторые пестициды) . Чаще кислоты служат окислителем сорбата на угле. Окислителем органического сорбата может быть и H 2 O 2 . В последнее время изучаются методы регенерации с использованием g -излуч ения, под воздействием которого происходит деструкция сорбата. В малых д озах это излучение инициирует окисление кислородом на активном угле ор ганических соединений, присутствующих в воде CO 2 и H 2 O. Доза облучения 3Ч 10 4 рад/ч обеспечивает окисление аэрацией кислородом в воде та ких соединений как лигнин, лигнинсульфат, бескислородная деструкция их требует дозы 1.1Ч 10 6 рад/час . Низкотемпературная термическая регенерация Низкотемпературная термическая регенерация - это обработка сорбента п аром или газом при 100-400 0 С. П роцедура эта достаточно проста и во многих случаях ее ведут непосредств енно в адсорберах. Водяной пар вследствие высокой высокой энтальпии чаще других использу ют для низкотемпературной термической регенерации. Он безопасен и дост упен в производстве. Для пропарки адсорбера необходимы лишь парогенератор и холодильник-ко нденсатор. Отработанный конденсат направляется либо на сжигание, либо н а выделение ценного сорбата. Термическая регенерация. Химическая регенерация и низкотемпературная термическая регенерация не обеспечивает полного восстановления адсорбционных углей. Термическая регенерация процесс весьма сложный, многостадийный, затра гивающий не только сорбат, но и сам сорбент. Термическая регенерация при ближена к технологии получения активных углей. При карбонизации сорбатов различного типа на угле большая часть примес ей разлагается при 200-350 0 С, а при 400 0 С обычно разруша ется около половины всего адсорбата. CO, CO 2 , CH 4 - основ ные продукты разложения органического сорбата выделяются при нагреван ии до 350-600 0 С. В теории стоимость такой регенерации составляет 50 % стоимости нового акт ивного угля. Это говорит о необходимости продолжения поиска и разработки новых высо коэффективных методов регенерации сорбентов. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Когановский А. М. Адс орбция и ионный обмен в процессах водоподготовки и очистки сточных вод. Киев: Наук. думка. 1983.240 с. 2. Смирнов А. Д. Сорбционная очистка во ды. Л.: Химия. 1982.168 с. 3. Клячков В. А., Апельцин И. Э. Очистка пр иродных вод. М.: Стройиздат. 1971.579 с. 4. Смирнов Д. Н., Генкин В. Е. Очистка сточ ных вод в процессах обработки металлов. М.: Металлургия. 1980.195 с. 5. Аширов А. Ионообменная очистка сточ ных вод, растворов и газов. Л.: Химия. 1983.295 с.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
В своё время русская зима помогала разгромить армии Наполеона и Гитлера, а в 2014 году уже самостоятельно напала на США и Китай.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по химии "Адсорбенты и ионные обменники в процессах очистки природных и сточных вод", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru