Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
На водоочисних промислових установках для прискорення процесу фільтрування встановлюють повільно^ фільтруючі фільтри великих розмірів, у яких напір води створюється внаслідок різниці
рівнів і вертикальні — швидкісні фільтри, в яких напір води створюється насосами або високо встановленими баками з водою. Періодично фільтри промивають, пропускаючи воду з великою швидкістю у зворотному напрямі. Фільтри з повільним фільтруванням — це великі бетонні резервуари прямокутної форми площею до 4000 м2 і до 5 м завглибшки кожний. На дні резервуарів укладають дренажні труби, в яких збирається профільтрована вода, що подається в загальний колектор. Фільтрувальний шар 3,5 м заввишки складається з шарів великого каміння (знизу), гравію (всередині) та чистого річкового піску до 1 м завтовшки (зверху), на поверхні якого і утворюється так звана фільтруюча біологічна плівка. Швидкісні фільтри — це циліндричні резервуари, заповнені фільтрувальним матеріалом (кварцовий пісок), який розміщено над шаром гравію.
Зм'якшення води полягає у вилученні солей кальцію і 'магнію. В промисловості застосовують різні методи зм'якшення, суть яких полягає у зв'язуванні іонів кальцію і магнію в нерозчинні сполуки. Для зменшення твердості промислових вод застосовують термічні, хімічні і фізико-хімічні методи. ^Термічний метод зм'якшення води полягає в тому, що воду нагрівають до кипіння, внаслідок чого Са(НС03)2 і Mg(HC03)2 розкладаються, утворюючи нерозчинні солі. Цей метод зм'якшення дуже повільний і потребує великої витрати палива, тому в промисловості для зм'якшення великої кількості води його не застосовують.
За реагентами, що застосовуються для зм'якшення води .хімічним методом, відрізняють вапняковий, содовий, натронний і фосфатний методи.
Найбільш економічні комбіновані методи зм'якшення води, які забезпечують одночасне видалення тимчасової і постійної твердості, зв'язування вуглекислоти, видалення іонів заліза, коагулювання органічних та інших домішок. Таким методом є вапняково-содовий з додаванням фосфатів для повнішого зм'якшення.
За вапняковим методом вода обробляється гашеним вапном -видалення тимчасової твердості:
Ca (НС03)2 + Ca (OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O; Mg (НС03)2 + 2Ca (OH)2 = 2CaCO3 + Mg (OH)2 + 2Н.0.
Вапно також зв'язує CO2 і іони заліза:
Ca (OH)2 + CO2 = CaCO3 + H3O; FeSO4 + Ca (OH)2 = Fe (OH)2 + CaSO4; 4Fe (OH)2 + O2 + 2H2O = ф 4Fe (OH)3.
•^Натронний метод полягає в обробці води їдким натром: Ca (НС03)2 + 2NaOH = CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O; Mg (НС03)2 + 4NaOH = Mg (OH)2 + 2Na2CO3 + 2H2O; 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O.
Сода вживається переважно разом з вапном і їдким натром, тому що вони добре видаляють тимчасову твердість, а сода — постійну.
Сульфати і хлориди кальцію і магнію реагують з содою:
(Ca, Mg) SO4 + Na2CO3 = (Ca, Mg) CO3 + Na2SO4; (Ca, Mg) Cl2 + Na2CO3 = (Ca, Mg) CO3 + 2NaCl. Карбонат магнію, як більш розчинний, реагує далі з вапном
MgCO3 + Ca (OH)2 = Mg (OH)2 + CaCO3.
Фосфат натрію — реагент дорогий, і тому тільки невеликі кількос-ті\його додають до соди і вапна:
З (Ca, Mg) (НС03)2 + 2Na3PO4 = (Ca, Mg)3 (Р04)2 + 6NaHCO3; З (Ca, Mg) SO4 + 2Na3PO4 = (Ca, Mg)3 (Р04)2 + 3Na2SO4; З (Ca, Mg) Cl2 + 2Na3PO4 = (Ca, Mg)3 (Р04)2 + 6NaCI.
Очищену таким способом воду можна застосовувати навіть для котлів високого тиску. Для прискорення процесу очистки води її нагрівають до 70—80° C (особливо, якщо вода призначена для парових котлів). Вода, яку використовують для котлів високого тиску, не повинна мати навіть слідів кремнієвої кислоти, що утворює міцний накип. Для видалення її воду підкислюють H2SO4 або HCl до рН = = 7,2 -f- 7,6 і добавляють NaAlO2, внаслідок чого утворюється колоїд-нийдсад кремнієвої кислоти, який легко відфільтровується.
(Значний економічний ефект дає поєднання хімічного методу зм'якшення води з фізико-хімічним, тобтос;д^шооеМн4ЩМ__методом. Суть іонообмінного методу полягає у видал!інтїТ~з~води іонів-кальцію і магнію за допомогою іонітів — речовин, здатних обмінювати іони, що входять до їх складу, на іони солей, які є у воді. До іонообмінників належать штучні речовини (пермутити), природні мінерали (цеоліти, глауконіт тощо), а також синтетичні смоли, сульфоване вугілля та ін. ГІерлгутити — це мінерал, добутий прожарюванням суміші каоліну аї>5нефеліну з содою. До природних іонітів належать деякі лужні алюмосилікати, феросилікати чи хромосилікати. Дуже поширений природний іонообмічник — глауконіт (К, Na)2O • (Al, Fe)2O3 • п SiO?. Гірчродиі і інообмінники треба добре прожарювати, збільшити їх іоііообмі ну силу ¦— ємність поглинання. Застосовуючи іонообмінни-KV, можна повністю знесолити воду. Для цього воду спочатку пропускають через Н-катіоніт, який обмінює іони водню на іони кальцію і магнію, а потім кислий розчин фільтрують через ОН-аніоніт, який об-ъ xhtoe OH- на аніони. Кількість іонів, яку може поглинути іонооб-мі гішк, коливається від 0,3 до 3% маси іонообмінника. Обмінна здатність іонообмінника зменшується при збільшенні розміру його зерна, зниженні температури і збільшенні твердості води. Тому іонообмінну очистку завжди комбінують з хімічною. Спочатку хімічним способом зменшують твердість води, а потім проводять так звану «тонку очистку» за допомогою іонообмінників. Цим методом можна знизити вміст іонів катьцію і магнію до 0,035—0,07 мг-екв/л.
