# data[].attributes.headline
Мета дослідження

# data[].attributes.subject
Мета дослідження

# data[].attributes.body
Розробка процесу очищення стічних вод від іонів хрому та фосфат-іонів на природних адсорбентах, який би дозволив максимально знешкодити шкідливі речовини у стічних водах різних технологічних процесів виробництва.

# data[].attributes.headline
Об’єкт дослідження

# data[].attributes.subject
Об’єкт дослідження

# data[].attributes.body
стічні води різних процесів
виробництва.

# data[].attributes.headline
Предмет дослідження

# data[].attributes.subject
Предмет дослідження

# data[].attributes.body
Адсорбційні методи очищення стічних вод від іонів хрому та фосфат-іонів, природним глинистим сорбентом - бентонітом.

# data[].attributes.headline
Адсорбційні методи очищення води

# data[].attributes.subject
Адсорбційні методи очищення води

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Очищення стічних вод адсорбцією

Адсорбційний метод застосовують для глибокого очищення стічних вод від розчинених органічних речовин після біохімічної очистки, а також у локальних установках, якщо концентрація цих речовин у воді невелика і вони біологічно не розкладаються або є сильнотоксичными.

Адсорбцію використовують для знешкодження стічних вод від фенолів, гербіцидів, пестицидів, ароматичних нітросполук, ПАР, барвників. Достоїнство методу - висока ефективність, можливість очищення стічних вод, що містять кілька речовин, а також рекуперації цих речовин. Адсорбційна очистка стічних вод найбільш раціональна, якщо в них містяться переважно ароматичні сполуки, неэлектролиты або слабкі електроліти, барвники, неграничні з'єднання або гідрофобні (наприклад, що містять хлор або нітрогрупи) аліфатичні сполуки. При вмісті в стічних водах тільки неорганічних сполук, а також нижчих одноатомних спиртів цей метод не застосовний.

Адсорбційна очистка вод може бути регенеративної, тобто з витягом речовини з адсорбенту і його утилізацією, і деструктивною, при якій витягнуті з стічних вод речовини знищуються разом з адсорбентом. Адсорбційна очистка може застосовуватися самостійно і спільно з біологічною очисткою як метод попередньої та глибокої очистки. Перевагами цього методу є можливість адсорбції речовин багатокомпонентних сумішей і, крім того, висока ефективність очищення (80...95%), особливо слабоконцентрированных стічних вод.

Адсорбція розчинених речовин - результат переходу молекули розчиненої речовини з розчину на поверхню твердого адсорбенту під дією силового поля поверхні. При цьому спостерігаються два види міжмолекулярної взаємодії: молекул розчиненої речовини з молекулами (або атомами) поверхні адсорбенту і молекул розчиненої речовини з молекулами води в розчині (гідратація). Різниця цих двох сил міжмолекулярної взаємодії і є та сила, з якої утримується вилучене з розчину речовина на поверхні адсорбенту. Чим більше енергія гідратації молекул розчиненої речовини, тим більша протидія відчувають ці молекули при переході на поверхню адсорбенту і тим слабше адсорбується речовина з розчину.

Адсорбенти. В якості адсорбентів застосовують різні штучні і природні пористі матеріали: силикагели, алюмогели, активні глини, золу, шлаки, тирсу, коксову дрібниця, торф та ін Ефективними адсорбентами є активоване вугілля різних марок. Пористість цих вугілля становить 60...75%, а питома площа поверхні 400...900 м ²/р. Активоване вугілля повинні володіти певними властивостями: слабо взаємодіяти з молекулами води і добре - з органічними речовинами, бути відносно крупнопористыми, щоб їх поверхня була доступна для органічних молекул. При малому часу контакту з водою вони повинні мати високу адсорбційну ємність, високу селективність і малу утримуючу здатність при регенерації. Вугілля повинні бути міцними, швидко змочуватися водою, мати певний гранулометричний склад. В процесі очищення використовують дрібнозернисті адсорбенти з частинками розміром 0,25...0,5 мм і високодисперсні вугілля з частинками розміром менше 40 мкм.

Активність адсорбенту характеризується кількістю поглинутого речовини на одиницю об'єму або маси сорбенту (кг/м ³, кг/кг).

Основи процесу рідинної адсорбції. Процес адсорбції може здійснюватися у статичних умовах (рис. 11.4, а), при яких частка рідини не переміщається щодо частинки адсорбенту, тобто рухається разом з останньою (апарати з пристроями), а також в динамічних умовах (рис. 11.4, б), при яких частка рідини переміщається щодо адсорбенту (фільтри, апарати з псевдозрідженим шаром). У відповідності з цим розрізняють статичну і динамічну активність адсорбенту.

Р і с. 11.4. Процес сорбції в статичних (а) і динамічних (б) умовах

Статична активність адсорбенту характеризується максимальною кількістю речовини, поглинутої одиницею об'єму або маси адсорбенту до моменту досягнення рівноваги при постійних температурі рідини і початкової концентрації речовини, динамічна активність адсорбенту - максимальною кількістю речовини, поглинутої одиницею об'єму або маси адсорбенту до моменту появи адсорбується речовини у фільтраті при пропуск стічної води через шар адсорбенту. Динамічна активність промислових адсорберах становить 45...90% статичною.

Між кількостями речовини, адсорбованого адсорбентом і залишився в розчині, в розбавлених розчинах настає рівновага, підкоряється закону розподілу.

Одним з основних критеріїв оцінки адсорбційних властивостей адсорбенту є ізотерма адсорбції, яка аналітично описується рівнянням Фрейндліха або Ленгмюра. Речовини, добре адсорбируемые з водних розчинів активованим вугіллям, мають опуклу изотерму адсорбції, а погано адсорбирующиеся - увігнуту. Изотерму адсорбції речовини, що міститься у стічній воді, що визначають дослідним шляхом. Рівняння Ленгмюра після перетворення емпіричних коефіцієнтів і припущень, зроблених з урахуванням слабко-концентрованого розчину стічних вод, має вигляд

(11.20)

де а - питома адсорбція, кг/кг; До ад- адсорбційна константа розподілу адсорбату між адсорбентом і розчином, її величина при інших рівних умовах залежить від температури; З одно - рівноважна концентрація адсорбується речовини на адсорбенте, кг/кг

Адсорбція - процес оборотний, тобто адсорбированное речовина (адсорбат) може переходити з адсорбенту назад в розчин. При інших рівних умовах швидкості протікання прямого (сорбція) і зворотного (десорбція) процесів пропорційні концентрації речовини в розчині і на поверхні адсорбенту. Тому в перші моменти адсорбції, тобто при максимальній концентрації речовини в розчині, швидкість адсорбції також максимальна. По мірі підвищення концентрації розчиненої речовини на поверхні адсорбенту збільшується кількість адсорбованих молекул, що переходять назад в розчин. З моменту, коли кількість адсорбованих з розчину (в одиницю часу) молекул стає рівним кількості молекул, які переходять з поверхні сорбенту в розчин, концентрація розчину стає постійною; ця концентрація називається рівноважною. Якщо після досягнення адсорбційної рівноваги кілька підвищити концентрацію оброблюваного розчину, то адсорбент зможе витягти з нього ще деяку кількість розчиненої речовини. Однак порушувана таким чином рівновага буде відновлюватися лише до повного використання адсорбційної ємності (здібності) даного адсорбенту, після чого підвищення концентрації речовини в розчині не змінює величини адсорбції.

Кінетика адсорбції. Швидкість процесу адсорбції залежить від концентрації, фізико-хімічної природи і структури розчинених речовин, температури води, виду і властивостей адсорбенту. У загальному випадку процес адсорбції складається з трьох стадій: перенесення речовини з стічної води до поверхні зерен адсорбенту (внешнедиффузионная область), власне адсорбційний процес, перенесення речовини всередині зерен адсорбенту (внутридиффузионная область). Лимитирующими стадіями процесу може бути зовнішня або внутрішня дифузія, або обидві ці стадії.

У внешнедиффузионной області швидкість масопереносу визначається турбулентністю потоку рідини, яка залежить від швидкості руху рідини. У внутридиффузионной області інтенсивність масопереносу залежить від виду і розмірів пор адсорбенту, від форм і розміру його зерен, розміру молекул адсорбирующихся речовин, коефіцієнта массопроводности.

Оптимальний процес адсорбції доцільно проводити при інтенсивних гідродинамічних режимах, щоб він лимитировался під внутридиффузионной області, опір якої можна знизити, змінюючи структуру адсорбенту, зменшуючи розміри зерна.

Процес адсорбції в статичних умовах (див. рис. 11.4, а) здійснюється шляхом інтенсивного перемішування оброблюваної стічної води з адсорбентом протягом певного часу t і подальшого відділення адсорбенту від води відстоюванням, фільтруванням і т. п. При послідовному введенні нових порцій адсорбенту в очищувану воду можна очистити її від забруднюючих речовин до будь-якої концентрації.

В основу розрахунку таких адсорбційних апаратів з пристроями належить балансове рівняння

(11.21)

де m - кількість адсорбенту, кг; Q - кількість оброблюваних стічних вод, м ³.

Фільтри з нерухомим шаром адсорбенту, що працюють при динамічних умовах адсорбції, застосовують при регенеративної очищення стічних вод з метою утилізації виділених відносно чистих продуктів.

При розрахунку насипних фільтрів час захисного їх дії τ з.д визначають за формулою

(11.22)

де k з.д - коефіцієнт захисної дії, що визначається експериментально; Н - висота шару адсорбенту, м; τ - втрата часу захисної дії.

Коефіцієнт захисної дії дорівнює:

(11.23)

де а равн - гранична насиченість адсорбенту, рівноважна з концентрацією, кг/кг (встановлюється за експериментальною ізотермі адсорбції); ν - швидкість фільтрування, м/год; З н - початкова концентрація речовини в стічній воді, кг/м ³.

При відносно високому вмісті в стічній воді дрібно-диспергованих зважених частинок, заиливающих адсорбенти, а також у випадку, якщо рівновага встановлюється повільно, раціонально застосовувати процес з псевдозрідженим шаром адсорбенту, що протікає в динамічних умовах адсорбції. Псевдоожижение шару настає при підвищенні швидкості потоку стічної води, що проходить знизу вгору, до такої величини, при якій зерна більш широкого шару починають інтенсивно і хаотично переміщатися в об'ємі шару, що зберігає постійну для даної швидкості висоту. Найважливішим показником роботи установки з псевдозрідженим шаром адсорбенту є відносна пористість

(11.24)

де V c - об'єм частинок адсорбенту, що утворюють псевдозрідженому шар; V п. сл - обсяг псевдозрідженим шару.

Регенерація адсорбенту. Для вилучення адсорбованих речовин можуть бути використані наступні способи: екстрагування органічним розчинником, зміна ступеня дисоціації слабкого електроліту в рівноважному розчині, відгін адсорбованого речовини з водяною парою, випаровування адсорбованого речовини потоком інертного газоподібного теплоносія. В окремих випадках здійснюють хімічні перетворення адсорбованих речовин з подальшою десорбцією.

Легколетучие органічні речовини (бензол, нітробензол, толуол, етиловий спирт) десорбується повітрям, інертними газами, перегрітою парою. При цьому температура повітря повинна бути 120...140, перегрітої пари - 200...300, димових або інертних газів - 300...500°С. В якості десорбентов можуть використовуватися низ-кокипящие, легко перегоняющиеся з водяною парою органічні розчинники: бензол, бутилацетат, дихлоретан, толуол і ін Процес десорбції здійснюється при нагріванні або на холоді, потім розчинник відганяється з адсорбенту гострим водяною парою або іншим теплоносієм. Після десорбції пари конденсують і речовина витягують з конденсату.

При деструктивній очищення зазвичай застосовують термічні або окислювальні методи.

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
навчальні матеріали для студентів

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
короткі курси

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
очищення стічних вод адсорбцією -

# data[].attributes.attachment_link.title
Очищення стічних вод адсорбцією - Теоретичні основи захисту навколишнього середовища - Навчальні матеріали для студентів

# data[].attributes.attachment_link.description
Адсорбційний метод застосовують для глибокого очищення стічних вод від розчинених органічних речовин після біохімічної очистки, а також у локальних установках, якщо концентрація цих речовин у воді невелика і вони біологічно не розкладаються або є сильнотоксичными. Адсорбцію використовують для знешкодження стічних вод від фенолів, гербіцидів, пестицидів, ароматичних нітросполук, ПАР, барвників.

# data[].attributes.headline
Гіпотеза дослідження

# data[].attributes.subject
Гіпотеза дослідження

# data[].attributes.body
Глинистий сорбент - бентоніт повинен добре очищувати стічні води віді онів хрому та фосфат іонів.