Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
Частицы различного происхождения имеют различное распределение зарядов, гидрофильных и гидрофобных областей на поверхности. Вследствие этого не представляется возможным применение некоего универсального полимерного флокулянта. Для решения задач по очистке сточных вод различных производств необходим набор флоку-лянтов.
Большинство флокулянтов представляют собой линейные полимеры с длиной цепочки до 1 мк и молекулярной массой 106 и выше. Все их можно разделить на: 1) неионогенные, содержащие функциональные
группы —ОН, ^С=0 (крахмал, ПВС, полиакрилонитрил); 2) анионные,
содержащие диссоциированные группы ~СООН, —БОзН, —ОБОзН (кремниевая кислота, полиакрилат натрия, лигносульфонаты и т.д.); 3) катионные, содержащие протежированные группы НТСИг, =]>!ГН (полиэтиленимин, сополимеры винилпиридина и др.); 4) амфотерные, содержащие одновременно анионные и катионные группы (белки, гидролизованный полиакрил амид и др.).
379
Характеристика некоторых полимерных флокулянтов приведен в табл. 42.
Таблица 42. Химическое строение и молекулярная масса полимерных флокулянтов
Название
Химическая формула
Молекулярная ма-соа.
П о лиакри ламид (ПАА)
Поливи н иловый спирт (ПВС)
Сополимеры ак-риламида и акриловой кислоты
(АА-АК)
П о л и-її, її-диме -тил - N ,К-диалилам-моний хлорид (ПДМДА)
Поли-К-винил -капролактам (ПВК)
-сн2-сн—
I
С—о
I
N112
-сн2-сн-
I
ОН
сн2-снсн2~сн—
I
соон
іга2
(*= 20-90%)
-€Н2—СН—СН-СН2-
I I
СН 2 сн2
\/
сн3—к+сі-
сн,
-сн2—сн-
N
сн2 с=о
сн2
I
сн2сн2 ¦сн2
}06-107
106-107
10б-105
5-104-2-105
5-104,5-10е
380
Поли акрил амид, ПВС и ПДМДА являются наиболее широко применяемыми флокулянтами, выпускаемыми промышленностью.
Для флокуляции взвешенных частиц используют установки (рис. 61), в которых различают три зоны: осветления, флокуляции и концентрирования взвешенных частиц.
Сточные воды, содержащие взвешенные частицы, подают в аппарат сверху по центральной трубе. Сюда же дозируется синтетический флокулянт. Мелкие флокулярные частицы под давлением турбулентных потоков направляются через зазор в зону флокуляции, куда добавляется дополнительное количество флокулянта. В зоне флокуляции 4 скорость движения частиц уменьшается, они укрупняются и образуют подвижный фильтр, через который проходят восходящие потоки осветленной воды, удаляемой через зубчатые желоба зоны осветления 2, Тяжелые
флокулярные частицы поступают в нижний конус, где проходят вторую стадию осаждения и концентрации. Образующиеся осветленные воды удаляются из установки. Регулируя скорости удаления осветленной воды и разгрузки сгущенного продукта, можно поддерживать подвижный фильтр на определенной высоте и тем самым контролировать скорость осаждения.
Для глубокой очистки вод, а также для утилизации ценных растворенных в воде компонентов особый интерес представляют методы, основанные на использовании явления обратного осмоса. Обратный осмос представляет собой непрерывный процесс молекулярного разделения растворов путем их фильтрации под давлением через полупроницаемые мембраны, задерживающие полностью или частично молекулы либо ионы растворенного вещества. Методом обратного осмоса можно выделять и утилизировать из смеси низкомолекулярные растворенные вещества (сахара, соли, кислоты). Метод основан на том,
381
осадок
Рис. 61. Схема аппарата для флокуляции сточных вод:
1 — сточные воды; 2 — зона осветления; 3 — осветленные воды; 4 — зона флокуляции; 5 — зона концентрирования взвешенных частиц
что при давлении выше осмотического (равновесного) происходит перенос растворителя через мембрану в обратном направлении (по сравнению с обычным осмотическим процессом) — от раствора к чистому растворителю. Обычно давление составляет 2—10 МПа. Высокая селективность, близкая к теоретически возможной, и относительная дешевизна фильтров на основе целлюлозных волокон позволяет концентрировать сточные воды до объемов, реально позволяющих производить их дальнейшее упаривание на выпарных установках.
Вообще мембранная технология позволяет решать с высокой эффективностью широкомасштабные задачи водоподготовки, водоочистки и утилизации целевых компонентов сточных вод. Уже созданы предприятия, производящие в сутки 104—-105 м3 пресной воды из-1морс-ких и солоноватых вод.
Использование мембранных методов очистки целесообразно применять после предварительной обработки сточных вод методами фильтрации, коагуляции и флокуляции для удаления коллоидных примесей и высокомолекулярных веществ, которые, образуя осадки на поверхности мембран, уменьшают их производительность, ухудшают избирательные свойства, "отравляют".
В установках обратного осмоса полупроницаемая мембрана с подложкой и разделительным слоем свернута в виде спирали и образует цилиндрический модуль диаметром 100 мм и длиной 0,9—1,2 м. Схема модульного блока показана На рис. 62.
Очищаемая вода подается из трубопровода 1 под давлением 20—30 атм через распределительную трубу 2 в Пакет пористых волокон 8 (За). Молекулы воды проходят через полупроницаемые стенки волокон, и очищенная таким образом вода по внутренним полостям волокон попадает в головную часть установки 4 (4а) и затем в трубопровод 5.
