Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
Реакції іонообміну в твердій воді схематично можна виразити та« кими рівняннями:
Nj2 (R) + Ca (НС03)2 =г± Ca (R) + 2NaHCO8; Na2 (R) + MgSO4 5* Mg (R) + Na3SO4;
H2 (R) + MgCl2 <=; Mg (J?) + 2HC1; jL H2 (R) + Na2SO4 Na2 (R) + H2SQ4^
(R) OH + HCl «± (R) Cl + H2O, a
2 (R) OH + H2SO4 «± (R)2SO4 + 2H2O,
де Л — залишок іоніту.
Як видно з цих рівнянь, іонообмінним способом можна зм'якшити воду і знесолити її. Реакція іонообміну оборотна, між розчином і іонітом встановлюється рухома сорбційно-іонна рівновага.
Регенерацію Na-катіонітів здійснюють за допомогою насичених розчинів кухонної солі, а Н-катіонітів — за допомогою розчинів мінеральних кислот. Аніоніти регенерують розчинами лугів або карбонатів. На рис. 73 наведено схему іонообмінного фільтра. Іоніт у вигляді зерен розміром близько 1 мм насипають на підкладку з крупного кварцового піску, розміщену на металевих гратах.
СЗнесолювання води, а також видалення O2 і CO2 здійснюють обов'язково, якщо вода призначена для котлів високого тиску. Для усунення смаку і запаху в воду продувають повітря. При цьому з води видаляються Fe2+ і Mn2+ (дуже шкідливі для виробництва штучного волокна). Окислюючись киснем повітря, вони утворюють гідроксиди, які випадають в осад. Якщо залізо знаходиться у воді у вигляді гідрокарбонату, то при розбризкуванні води ця сіль легко гідролізує, утворюючи Fe (OH)2, який окислюється O2 повітря до Fe (OH)3 і випадає в осад:
Fe (HCO3j2 = Fe (OH)2 + 2CO2; 4Fe (OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe (OH)3.
Реакція домішок з повітрям внаслідок контактування води з O2 повітря називається аерацією. Для цього вода розбризкується на якомога більшу площу. Для повного знесолення води застосовують ще дистиляцію, виморожування, електрохімічні й іонообмінні методи. Електрохімічні методи грунтуються на використанні електродіалізу та електроосмосу.
Видалення O2 з води — дезаерація — часто здійснюється за допомогою Na2SO3, гідразину або заліза:
2Na2SO3 + O2 = 2Na2SO4;
N2H4 + O2 = 2H2O + N2;
4Fe + 3O2 = 2Fe2O3.
Кисень можна видалити ще при кип'ятінні, особливо під вакуумом, CO2 видаляють вапном.
Нейтралізацію застосовують для очистки оборотної води, яка забруднюється кислотами у виробничих процесах. Використовують для цього соду.
Знезаражування води провадиться на водоочисних станціях після очищення її всіма іншими методами. Знезаражування води досягається кип'ятінням, озонуванням, ультрафіолетовим опромінюванням,
додаванням слабких розчинів солей важких металів (срібла, міді та ін.). Проте найкращим способом знезаражування води є її хлорування: воно дуже економічне, надійне і просте. Хлорування води в Росії було вперше застосоване в 1910 р. під час епідемії холери і черевного тифу. Спочатку воду хлорували за допомогою хлорного вапна. Перші досліди з застосування газоподібного хлору були проведені в 1917 р. Проте можливість широкого використання хлору наші водні господарства дістали лише з початком соціалістичної індустріалізації, коли в 1928—1930 pp. з'явились перші апарати-хлоратори радянської конструкції. Сучасна техніка дає змогу здійснити хлорування води газоподібним хлором, хлорним вапном, гіпохлоритом, хлоритом, хлораміном та діоксидом хлору. У всіх випадках витрата цих препаратів розраховується на активний хлор, тобто на кількість газоподібного Cl2, відповідну кількість O2, що виділяється цими сполуками.
Хлор, який беруть з невеликим надлишком, окислює органічні речовини, бактерії, Fe, H2S та ін. Відповідно до стандартів, у водопровідній воді може бути 0,1—0,2 мг/л залишкового Cl2. Практично Cl2 беруть 1—5 мг на 1 л води. Надлишок видаляють за допомогою Na2S2O3, Na2SO3, SO2, FeSO4, NH3 або активованим вугіллям.
Дезактивація промислової і питної води. Розвиток підприємств ядерної промисловості, широке використання радіоактивних речовин у деяких технологічних процесах, а також можливість випадкового радіоактивного забруднення джерел водопостачання потребують розробки методів дезактивації води.
Для видалення ізотопів з малим періодом напіврозпаду (32P, 134I2, 64Cu) досить попереднього відстоювання води. Для ізотопів з тривалим періодом напіврозпаду 46Ca, 89Sr застосовують інші методи дезактивації. Обробка води з застосуванням алюмінієвого коагулянту, відстоювання і фільтрування в багатьох випадках забезпечують майже повну дезактивацію, а добавка лугу і заміна Al2 (S04)3 на FeCl3 підвищують ефект дезактивації. Дуже ефективно впливає на процес дезактивації обробка води монтморилонітовою глиною або каоліном, введенням активованого вугілля, солей срібла та міді.
§ 3. СТІЧНІ ВОДИ ТА IX ОЧИСТКА
Вода, яка застосовувалась на виробництві, містить різні механічні і розчинені кислоти, луги, солі, а також отруйні речовини в різних комбінаціях. Води виробництв органічного синтезу містять фенол, нітробензол, тринітротолуол та інші отруйні речовини, дуже шкідливі для живих істот. Особливо небезпечні для живої природи стічні води коксохімічних підприємств, в яких містяться фенол, піридинові основи та смоли, підприємств нафтопереробної промисловості, в яких містяться нафтенові кислоти, меркаптани, нафта, целюлозно-паперових заводів та ін.
