рН осаждения некоторых гидроокисей

Реагентный метод очистки сточных вод

Промышленные сточные воды часто содержат опасные соединения со значительной атомной массой.

Этим соединениям присущи свойства металлов, а сами вещества называются тяжелыми металлами – ценными в производстве и опасными для окружающей среды.

Процесс выделения данных веществ из очищаемой воды – это и есть очистка стоков от тяжелых металлов. Она может осуществляться разными методами – мембранным, ионным, сорбционным и путем электролиза.

Основы очистки сточных вод. Тяжелые металлы и методы их удаления

Очистка стоков от ионов тяжелых металлов производится за счет перевода ионов тяжелых металлов в нерастворимые соединения в ходе нейтрализации сточных вод с применением различных щелочных реагентов.

Так при нейтрализации кислых стоков известковым молоком с высоким содержанием известняка, растворами соды ионы тяжелых металлов начинают осаждаться в виде карбонатов. Последние в воде менее растворимы, чем соответствующие гидроксиды.

Кроме того, все основные карбонаты осаждаются при сравнительно невысоких значениях рН (более низких, чем соответствующие гидроксиды).

Как происходит очистка сточных вод от тяжелых металлов?

При одновременно осаждении гидроксидов нескольких металлов при равной величине рН достигаются более высокие результаты, чем при раздельном осаждении каждого металла по отдельности.

При локальном обезвреживании никель, цинк, кадмий содержащих потоков в роли щелочного реагента желательно использовать известь. Расход извести при этом составляет на 1 весовую часть кадмия — 0,5 в.ч. СаО, никеля — 0,8 в.ч. СаО, а также цинка — 1,2 в.ч. СаО.

При небольшом объеме стоков обычно используется периодическая схема очистки, а при значительных – непрерывная либо смешанная.

Осаждение нерастворимых соединений происходит в отстойниках (предпочтительно вертикальных). Число отстойников – минимум два, оба должны быть рабочими. Продолжительность отстаивания – от двух часов. Для ускорения осветления прошедших нейтрализацию сточных вод к ним рекомендуется добавлять синтетический флокулянт полиакриламид.

Влажность осадка после прохождения отстойников составляет 98-99,5%. Для ее снижения рекомендуется дополнительное отстаивание веществ в шламоуплотнителе в течение нескольких дней. После шламоуплотнителя влажность падает до 95-97%.

В некоторых случаях до сброса очищенных стоков в канализацию либо при их дальнейшем обессоливании с применением ионного обмена, электродиализа производится снижение концентрации взвешенных частиц в очищенной воде.

Осветление будет осуществляться путем фильтрования через устройства с песчаной, двухслойной или плавающей загрузкой ФПЗ.

Методы очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов

Для удаления ионов тяжелых металлов, кроме реагентного (самый популярный вариант), могут применяться и другие решения.

Реагентная очистка сточных воды от ионов тяжелых металлов

Самое широкое распространение в практике водоочистки от ионов тяжелых металлов имеет реагентный метод.

Он включает процессы нейтрализации, окислительные и восстановительные реакции, осаждение, обезвоживание осадка, позволяет удалять ИТМ.

Ионы тяжелых металлов в данном случае переводятся в гидроксидные соединения за счет повышения рН усредненных стоков до показателей их гидратообразования с осаждением и фильтрацией.

Главное достоинство реагентного метода – эффективное обезвреживание кислотно-щелочных стоков разных объемов с любой заданной концентрацией ионов тяжелых металлов.

Недостатки – значительный расход реагентов, получение неутилизируемого осадка, повышение солесодержания стоков, очищенных от ИТМ, значительные эксплуатационные расходы, необходимость организации системы содержания реагентного хозяйства.

Ионнообменный метод

Ионообменный метод используется для удаления ионов металлов, прочих примесей, обессоливания. Его суть состоит в способности ионообменных материалов убирать из растворов электролита ионы, а давать эквивалентное количество ионов ионита.

Для очистки используются синтетические ионообменные смолы в виде гранул – иониты.

Они состоят из полимерных веществ, нерастворимых в воде, имеют на поверхности подвижные ионы, которые при соблюдении определенных условий вступают в реакции обмена с ионами аналогичного знака, которые есть в воде.

Существуют слабо- и сильнокислые катиониты с анионитами, в отдельную категорию выделяются иониты смешанного действия. Избирательное поглощение молекул загрязняющих веществ поверхностью твердого адсорбента происходит в результате воздействия на них поверхностных неуравновешенных сил адсорбента.

Ионообменные смолы способны к регенерации, которая осуществляется насыщенными растворами. Процессы восстановления протекают автоматически, время регенерации составляет в среднем 2 часа.

Умягчение катионированием – еще один часто используемый способ обессоливания. Он предполагает обработку воды методом ионного обмена, в результате которой начинается катионный обмен. В зависимости от типа ионов различается два вида процесса – Н и Na.

Натрий-катионитовый метод эффективно умягчает воду в том случае, если содержание взвешенных частиц в ней составляет до 8 мг/л. Жесткость снижается при одноступенчатом натрий-катионировании до 0,05-0,1 мг-экв/л, а при двухступенчатом максимально до 0,01 мг-экв/л. Достоинства данного варианта – простая утилизация продуктов регенерации, дешевизна.

Водород-катионитовый метод используется для глубокого умягчения. В его основе лежит фильтрация стоков через слой катионита. рН фильтрата снижается за счет кислот, образующихся в процессе очистки.

Ионный обмен

Для очистки стоков от анионов сильных кислот применяется технологическая схема одноступенчатого Н-кати и ОН-анионирования с применением сильнокислотного катионита, слабоосновного анионита.

Для глубокой очистки сточных вод применяется одно-или двухступенчатое Н-катионирование с последующим двухступенчатым ОН-анионированием. Если в стоках много диоксида углерода и его солей, то емкость сильноосновного анионита быстро истощается.

Для уменьшения истощения стоки после катионитового фильтра дегазируют в специальных приборах.

Цеолиты

Цеолиты – это алюмосиликаты, которые имеют пористую регулярную структуру. Из мелких кристалликов синтетических или природных цеолитов с помощью связующего либо без него формируются мелкие гранулы.

Цеолиты широко используются для улавливания паров воды, в нефтеперерабатывающей промышленности в целях очистки и регенерации масел, увеличения степени очистки, качества жидких топлив.

Как и многие другие адсорбенты, цеолиты подходят для очистки отходов пищевой промышленности, стоков промышленных газовых выбросов от органики. Цеолиты обладают ионообменными свойствами – на данный момент они широко используются в промышленности, сельском хозяйстве.

Сфера применения веществ вообще очень широкая – они могут выполнять роль катализатора, улучшающего качество почв компонента, удобрения и так далее. Промышленные адсорбенты имеют пористую структуру и развитые внутренние поверхности, за счет чего поглощают значительные объемы адсорбируемого компонента.

Электродиализ

Электpодиализ – это пpоцесс пеpеноса ионов чеpез мембpаны под воздействием электpического поля. Для очистки стоков методов электpодиализа используются электpохимически активные мембpаны ионитового типа.

Метод электpодиализа может использоваться для удаления малоконцентpиpованных стоков минеpальных солей для повтоpного использования обессоленных водных масс в пpоизводстве либо переработки высококонцентpиpованных вод в целях регенерации из них ценных веществ.

Удаление солей происходит в многокамерных аппаратах, где плоские мембраны располагаются параллельно.

Под внутренним электролизом подразумевается выделение из растворов металлов в ходе гальванического процесса. Электролиз начинается при соединении электродной пары внешним проводником либо муфтой и длится до тех пор, пока металл полностью не осядет.

Когда гальваническая пара погружается в раствор, возникает требуемая разность потенциалов. На менее активном металле (это катод) начинаются процессы восстановления с выделением определенного металла из раствора. Более легкоотрицаемые металлы растворяются (формула химического процесса – Me + m*H O — Me *m*H O + z*e).

Затем ионы металла под воздействием электрического поля начинают разряжаться (Me * l*H O + ze — Me + l*H O).

Цементация

Цементация – отдельная разновидность внутреннего электролиза, в ходе которой менее активный металл проходит процесс восстановления на более активном. Речь идет об аноде, который в результате сложных химических реакций растворяется.

Электрохимический метод

Электролиз – еще один широко применяемый для выделения из растворов металлов метод. Сложнее всего с применением электролиза выделять частицы, которые содержатся в стоках в небольших концентрациях. Процесс осуществляется в двух режимах – либо при постоянном потенциале, либо при неизменной плотности.

При постоянной силе тока электролиз для очистки растворов с разными сортами ионов использовать нежелательно, чтобы в течение заданного срока времени плотность тока предельных значений не превышала.

В противном случае еще до окончательного завершения процесса выделения данного металла потенциал электрода может достичь той вершины, при которой начнется выделения уже другого металла, и состав осадка получится неопределенным.

Раздельное выделение металлов обеспечивается за счет достаточного различия в потенциалах ионного разряда определяемых металлов (данный показатель обуславливается разницей в нормальных потенциалах, перенапряжении или и тем, и другим показателем).

Общая характеристика гальванического производства

Производства, деятельность которых связана с электрохимической или химической обработкой металлов, считаются самыми вредными для среды.

Особую опасность несут тяжелые металлы, под воздействием которых у человека развиваются опасные патологии сердца, печени, сосудов, нервной системы. Кроме того, тяжелые металлы имеют мутагенное действие.

Именно по этим причинам вопросы эффективной очистки стоков в процессе обработки металлов на производствах на данный момент являются актуальными.

Состав сточных вод гальванических цехов

Металлообрабатывающие заводы цветной металлургической промышленности потребляют значительные объемы воды в ходе реализации основных технологических процессов. Только при промывке изделий после химических, гальванических покрытий ежегодно вымывается от 3300 т цинка, 2400 т никеля, 125 т олова, 460 т меди, 500 т хpома, 135 т кадмия.

Очистка сточных вод гальванических цехов от тяжелых металлов: все существующие способы

Для снижения уровня экологической опасности производств используются разные способы извлечения металлических примесей из вод промывки. Процессы очистки стоков базируются на химических, физических и биологических процессах.

Потребность в значительных капитальных затратах на строительство очистных сооружений, экономическая целесообразность которых в большинстве случаев проявляется только в рамках рассмотрения экологических задач народно-хозяйственного, регионального масштаба, затрудняет расширение сфер их применения.

Сдерживается процесс внедрения передового оборудования и из-за дефицита определенных химикатов, материалов, устройств. Главными задачами в этой связи является разработка новых способов очистки и усовершенствование старых.

В комплексе это должно уменьшить капитальные расходы на очистку воды и массово внедрить автоматические передовые системы, что в итоге приведет к снижению эксплуатационных расходов.

Глубокая очистка стоков способна не только улучшить экологию окружающей среды, открыть источники для получения ценных металлов.

Применение аппараты вихревого слоя в процессах очистки сточных вод гальванических цехов

В ходе очистки стоков гальванических цехов широко применяются аппараты вихревого слоя. Они предназначены для ускорения химических и физических процессов. АВС – это герметичная установка, которая оснащается системой охлаждения, рабочей камерой, электромагнитным устройством, пультом управления.

Внутри камеры находятся ферромагнитные частички, которые приводятся в хаотичное движение за счет действия электромагнитного поля. Эффективность всех рабочих процессов установки зависит от скорости перемещения и частоты соударения частичек внутри камеры.

На данные показатели оказывают влияние изменения напряжения поля.

Обработка воды в аппаратах АВС позволяет удалять кишечные палочки, протеи, бактероиды, гельминты, другие анаэробные микроорганизмы.

Степень дезинвазии определяется с учетом продолжительности обработки воды электромагнитным полем и вихревым слоем ферромагнитных частиц. АВС способствует повышению скорости процесса дезинвазии, позволяет экономить электроэнергию.

Аппараты вихревого слоя могут использоваться в комплексе с другими видами очистки, что позволяет достигать максимально эффективных результатов водообработки.

Выводы

Проблема утилизации стоков с примесями тяжелых металлов сегодня стоит особенно остро. Для удаления железа используются разные методики, которые делятся на регенеративные и деструктивные. Самым популярным является реагентный метод – дешевый, простой и эффективный.

(2 , оценка: 5,00 из 5)

Реагентная очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов в гальваническом производстве

Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов осуществляется путем перевода ионов тяжелых металлов в малорастворимые соединения (гидроксиды или основные карбонаты) при нейтрализации сточных вод с помощью различных щелочных реагентов (гидроксидов кальция, натрия, магния, оксидов кальция, карбонатов натрия, кальция, магния). В табл. 1 представлены значения pH осаждения гидроксидов металлов и остаточные концентрации ионов металлов в сточной воде.

При нейтрализации кислых сточных вод известковым молоком, содержащим значительное количество известняка, а также растворами соды, некоторые ионы тяжелых металлов (например, цинк, медь и др.) осаждаются в виде соответствующих основных карбонатов.

Последние менее растворимы в воде, чем соответствующие гидроксиды, поэтому при образовании основных карбонатов происходит более полный переход ионов тяжелых металлов в малорастворимую форму.

Кроме того, основные карбонаты большинства металлов начинают осаждаться при более низких значениях pH, чем соответствующие гидроксиды.

Таблица 1

Практикой очистки сточных вод установлено также, что при совместном осаждении гидроксидов двух или нескольких металлов при одной и той же величине pH достигаются лучшие результаты, чем при раздельном осаждении каждого из металлов.

При локальном обезвреживании кадмий-, никель-, цинксодержащих потоков в качестве щелочного реагента рекомендуется использовать известь (лучше третьего сорта, содержащую СаСОз). При этом расход извести составляет на 1 весовую часть(в.ч.) кадмия – 0,5 в.ч. СаО, никеля – 0,8 в.ч. СаО, цинка – 1,2 в.ч. СаО. На рис.

1 представлена принципиальная схема реагентной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. При объемах сточных вод до 30 м3/ч обычно рекомендуется периодическая схема очистки, а при больших – смешанная или непрерывная.

2. Организация отстойников

Осаждение образующихся в процессе реагентной обработки нерастворимых соединений осуществляется в отстойниках (предпочтительно вертикальных с нисходяще-восходящим движением воды, можно в тонкослойных полочных отстойниках). Число отстойников принимается не менее двух, оба рабочие. Продолжительность отстаивания составляет не менее 2-х часов.

Для ускорения осветления нейтрализованных сточных вод рекомендуется добавлять к ним синтетический флокулянт – полиакриламид (в виде 0,1 %-ного раствора) в количестве 2-5 г на 1 м3 сточных вод в зависимости от содержания ионов металлов (чем меньше суммарная концентрация ионов металлов, тем больше доза флокулянта). Добавление полиакриламида к сточным водам рекомендуется проводить перед их поступлением в отстойник (после их выхода из камеры реакции).

Влажность осадка после отстойников 98-99,5%. Для снижения влажности осадка рекомендуется дополнительное отстаивание в шламоуплотнителе в течение 3-5 суток. Влажность осадка после шламоуплопгнителя 95-97%.

Осадок из шламоуплотнителя подается на узел обезвоживания (вакуум- фильтрация, фильтр-прессование, центрифугирование).

Влажность осадка после вакуум-фильтра типа БОУ и БсхОУ составляет 80-85%, после центрифуги типа ОГШ – 72-79%, после фильтр-пресса типа ФПАКМ – 65-70%.

В отдельных случаях перед, сбросом очищенных сточных вод в канализацию или при последующем их обессоливании методами ионного обмена или электродиализа требуется снижение концентрации взвешенных веществ в очищенной воде. Осветление стока в данном случае осуществляется путем фильтрования через фильтры с песчаной или двухслойной загрузкой (песок, керамзит), а также через фильтры с плавающей загрузкой типа ФПЗ.

Рис.1. Принципиальная схема реагентной очистки сточных вод от ионов тяжелых
металлов: 1-реактор-нейтрализатор кисло-щелочных стоков, 2-дозатор щелочного агента, 3-дозатор флокулянта, 4-дозатор раствора кислоты, 5-отстойник, 6-механический фильтр, 7-насос, 8-нейтрализатор очищенной воды.

3. Метод ферритизации

В последнее время находит практическое применение ферритный метод (метод ферритизации), как модификация реагентного метода очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов с помощью железосодержащих реагентов.

Железо, будучи элементом побочной подгруппы VIII группы, проявляет значительную химическую активность, обладает высокой приверженностью к аллотропическим модификациям и пространственно-фазовым превращениям.

Железо образует множество соединений как стехиометрического состава, так и бертоллидного характера.

Последние играют важную роль при проявлении железосодержащими реагентами коагулирующего и адсорбционного действия.

Очистка сточных вод методом ферритизации заключается в сорбции примесей (в т.ч. ионов тяжелых металлов) магнитными гидроокисями железа, образовании ферритов с последующей топохимической реакцией захвата сорбированных веществ кристаллической решеткой феррита. Ферриты – это производные гипотетической железистой кислоты HFeCh, в которой ионы водорода замещены ионами металлов.

Основным реагентом ферритизационной обработки сточных вод служит гидрат сернокислого закисного железа FeS04-7H20, являющийся отходом производства двуокиси титана или травления стали.

При добавлении щелочи к водному раствору железного купороса, начиная с pH 7,7, образуется хлопьевидный желтовато-белый осадок. Под воздействием воздуха он приобретает коричневатый оттенок, обусловленный возникновением аддукта Fe(OH)2-Fe(OH)3. Последний чрезвычайно активен, может превращаться в зависимости от состава раствора, pH и температуры в следующие соединения:

• парамагнитный метагидроксид FeO(OH) со структурой минерала гётита;
• ферромагнитный метагидроксид FeO(OH) со структурой минерала лепидокрокита;
• неферромагнитный метагидроксид FeO(OH);
• черно-коричневый магнетит Fe3О4;
• ферромагнитный ржаво-коричневый полигидрат Fe2О3nH2O

Названные соединения, формируясь индивидуально и в смеси, отражают многообразие, сложность реакций, лежащих в основе их образования.

При низких концентрациях железа в широком диапазоне pH организуются соединения с выраженными магнитными свойствами.

С увеличением концентрации железа возрастают требования к pH, при котором оптимально проходят процессы           ферритообразования: возникновения зародышей

магнетита – феррита железа FeII(FeIIIО2)2 по реакции:

Fe(OH)3– + 2Fe(OH)4– -> Fe304 + 4Н20 + ЗОН-, или в общем виде:

FeS04 + 12NaOH + О2 -> 2Fe3О4 + 6Н2О + 6Na2SО4, а также образование ферритов цветных металлов MeFe2О4:

4. Образование ферритов

Образование ферритов – сложный процесс, включающий реакции твердофазного координирования и кристаллографического структурирования.

Возникающие при этом твердые комплексные соединения имеют туннельную структуру, благоприятствующую дополнительному клатратированию тяжелых металлов.

Повышение температуры нивелирует влияние pH, в результате при температуре 80 °С область ферритообразования в районе повышенных концентраций железа (а также ионов тяжелых металлов) значительно расширяется. Необходимо отметить, что наблюдаемое расширение более заметно при пониженной pH, когда возрастает роль твердофазных превращений.

Способность металлов к совместному осаждению с гидрозакисью железа и ферритообразованию усиливается в ряду Cd < Zn < Со < Ni < Си.

Кадмий и цинк проявляют малую активность в формировании ферромагнитных композиций, поэтому они менее всего клатратируются при ферритном обезвреживании сточных вод.

Степень очистки с образованием магнитных продуктов повышается при обработке стоков, содержащих одновременно ионы нескольких металлов по сравнению с обработкой индивидуальных стоков, а также при повышении pH.

Наивысшую активность в ферритной очистке проявляет медь. При рН>9 она эффективно удаляется в виде кристаллического продукта с высокой магнитной восприимчивостью.

Никель и кобальт по способности к ферритной очистке занимают промежуточное положение между медью и цинком. Высокий эффект очистки достигается при рН>10, а ферромагнитный характер формируемых осадков обеспечивается лишь при дозировке железа в очищаемую воду в количестве до 1 г/л.

5. Способы ферритизации

Очистку сточных вод от ионов тяжелых металлов методом ферритизации можно проводить двумя способами.

Первый способ заключается в добавлении в сборник со сточными водами железного купороса, едкого натра (в виде 40 % водного раствора) и азотнокислого натрия: при суммарной концентрации ионов тяжелых металлов 30 мг/л в стоки дозируются 450 г/м3 железного купороса (90 г-ион/м3 в пересчете на железо), 322 г/м3 раствора каустика и 45,6 г/м3 нитрата натрия.

После этого сточная вода нагревается острым паром до 60 °С (100 кг пара на 1 м3 стоков) и выдерживается при барботировании воздухом в течение 1 часа (расход воздуха 100 м3/м3 стоков в час). Затем стоки сбрасываются в отстойник. Время выдержки в отстойнике 15-20 мин.

После чего осветленная часть стоков направляется на фильтрацию и далее в хозяйственно-бытовую канализацию.

По второму способу очистка стоков проводится в две стадии. На первой стадии формируется железосодержащая суспензия таким образом, чтобы она обладала развитой поверхностью, высокой химической активностью и адсорбционной способностью.

На приготовление 1 м3 железосодержащей суспензии необходимо 208,5 кг железного купороса, 60 кг едкого натра и 21,3 кг азотнокислого натрия. Время выдержки составляет 20 минут.

Чем дольше суспензия выдерживается до прибавления её в очищаемые стоки, тем завершеннее, полнее реализуется способность её к ферритообразованию. На второй стадии сформированная суспензия дозируется в очищаемые сточные воды.

Специфику ферритизационной обработки иногда связывают с адсорбционными явлениями, обусловленными дефектами кристаллической решетки ферритов.

Для полноты реализации адсорбционных явлений осуществляют предварительный специальный синтез активированных ферритов, предусматривающий обработку нитритами гидроокисей двух- и трехвалентного железа, взятых в определенном соотношении.

Полученные таким образом ферриты хорошо сорбируют ионы хрома, кадмия, свинца, меди, никеля, кобальта, ртути, марганца и бериллия, они имеют емкость по тяжелым металлам в 1000 – 10000 раз большую, чем магнетит.

При ферритной обработке сточных вод, особенно первым способом, происходящие процессы гидратообразования железа способствуют коагуляционной очистке тонкодиспергированных взвесей и эмульгированных загрязнений за счет формирования железосодержащих мицелл, способных к некоторым реакциям включения.

Главными преимуществами ферритной очистки стоков являются:

• возможность одновременного удаления различных ионов тяжелых металлов в одну стадию;
• ионы тяжелых металлов клатратируются в виде кристаллических не выщелачиваемых продуктов;
• наряду с растворенными тяжелыми металлами эффективно удаляются диспергированные взвеси и эмульгированные загрязнения;
• процесс не чувствителен к влиянию других солей, которые могут присутствовать в стоках в больших концентрациях.

Аппаратурное оформление ферритной очистки отличается простотой, в основе его лежит принцип магнитного осаждения продуктов клатратирования загрязнений (в т.ч. ионов тяжелых металлов). Главным рабочим узлом установки ферритной очистки является резервуар-накопитель, снабженный мешалкой и магнитными клапанами для спуска обработанной воды.

Химическое осаждение

Химическое осаждение — это процесс, при котором под воздействием соответствующих реагентов образуются нерастворимые соединения. Реакции, проходящие при этом, подчиняются закону Бертолле или законам окисления-восстановления.

При обработке воды, наиболее часто прибегают к осаждению ионов Са2+ и Mg2+, а также гидроксидов металлов.

Удаление карбонатов путем добавления извести

Декарбонизация воды известью — широко применяемый способ химического осаждения, что приводит к снижению бикарбонатной жесткости воды (называемой также временной жесткостью).

При анализе воды жесткость выражается общей жесткостью Жобщ, мг*экв/л, определяемой суммой катионов Са2+ и Mg2+, между тем содержание бикарбонатов характеризует общую щелочность ОЩ, мг*экв/л. Некарбонатная жесткость, следовательно, выражается как Жобщ — ОЩ.

Таким образом, удаление карбонатов известью есть частичное уменьшение содержания суммы ионов кальция и магния, не затрагивающее постоянной жесткости.

Если дозы реагентов определены точно, щелочность воды снизится в соответствии с теоретической растворимостью системы СаСОз + Mg(OH)2, составляющей 0,4—0,6 мг*экв/л, при обычных концентрации и температуре.

Эти предельные значения могут однако возрасти при наличии в воде органических веществ.

Если исходная вода содержит также бикарбонат натрия (Щ>Жобщ, то в воде останется дополнительная щелочность в виде карбоната натрия или каустической соды в количестве, соответствующем ОЩ — Жобщ.

Чтобы оценить достоинства различных способов удаления карбонатов с использованием извести, необходимо знать механизмы осаждения карбонатов кальция и магния.

При добавлении извести в сырую воду реакции проходят очень медленно, если отсутствуют центры кристаллизации. В состоянии покоя требуется несколько суток, чтобы, наступило химическое равновесие.

В условиях проточного отстойника, когда нет контакта с содержащимся в нем осадком (такие конструкции еще применяются, но считаются устаревшими), длительность реакции составляет несколько часов.

С другой стороны, если вода и известь контактируют с достаточно большим объемом уже образовавшихся кристаллов СаСОз, то реакция достигает точки равновесия за несколько минут. Так как осаждение проходит на кристаллах, размер их возрастает, скорость седиментации по закону Стокса увеличивается, что позволяет уменьшить размеры сооружения.

Все сказанное справедливо в том случае, когда поверхность кристаллов СаСОз остается достаточно чистой. Поэтому если в воде присутствуют органические коллоиды, способные помешать кристаллизации, то их следует выделить из воды; обычно для этого добавляют в сырую воду коагулянты: хлорид железа, сульфат или полихлорид алюминия.

Очень важно учитывать, что СаСОз в отдельности имеет тенденцию образовывать твердые крупные скопления кристаллов, которые оседают чрезвычайно быстро, в то время как магний в отдельности образует очень легкие хлопья Mg(OH)2. Если доля этого вещества ничтожно мала, оно сорбируется кальциевым осадком. Если же она велика, то невозможно получить тяжелый осадок и желаемую скорость осаждения.

Сооружение для удаления карбонатов выбирают поэтому прежде всего по его способности обеспечивать образование гомогенной смеси сырой воды, реагентов и осадка СаСОз в зоне реакции соответствующих размеров. Площадь поверхности зоны осаждения или осветления зависит от условий образования осадка и, главным образом, от содержания органических коллоидных веществ и солей магния.

Если требуется, тщательная очистка от карбонатов, то после осаждения их воду следует подвергнуть фильтрованию.

Использование карбоната натрия

Применявшийся прежде способ снижения постоянной жесткости с карбонатом натрия при высокой температуре, с карбонатом бария или тринатрий-фосфатом теперь, в сущности, устарел и заменен более современным, изложенным ниже. Процесс удаления солей постоянной жесткости с карбонатом натрия на холоду еще используется и сейчас; он основан на осаждении бикарбонатов кальция и магния.

Этот метод имеет ряд недостатков, в частности общая жесткость не может быть снижена более чем до 0,6—0,8 мг*экв/л.

При удалении карбонатов предпочтение часто отдается использованию одной извести, а также умягчению на натрий-катионитовых фильтрах, при котором до умягчения (после осветления) необходимо предусмотреть фильтрование через песок.

Осаждение каустической содой

Осаждение ионов кальция и магния каустической содой представляет собой комбинацию процессов обработки известью и карбонатом натрия, описанных выше.

Осаждение карбоната кальция сопровождается образованием карбоната натрия, который в свою очередь вступит в реакции (снижение постоянной жесткости).

Таким образом, снижение жесткости с помощью каустической соды равно удвоенной концентрации бикарбонатов щелочноземельных металлов в исходной воде.

Значение ОЩ воды может быть понижено до 0,6 мг*экв/л, если достаточное количество ионов кальция соединится с образующимся карбонатом натрия.

Удаление кремния

Процесс обескремнивания в большей степени относится к адсорбционным процессам, нежели к процессам осаждения. Однако поскольку его часто осуществляют одновременно с декарбонизацией, целесообразно рассмотрение этого вопроса в настоящей главе. Процесс может быть проведен при нагревании или на холоду.

Удаление кремния с алюминатом натрия

В природных водах содержание кремния может быть существенно уменьшено путем перевода его в состав комплексов алюмосиликатов кальция или железа, которые образуются при температуре исходной воды. Для этой цели к воде добавляют соответствующие дозы хлорида железа, алюмината натрия и извести.

Наиболее полное удаление кремния обычно достигается, если вода одновременно подвергается декарбонизации. Осадок в этом случае содержит карбонат кальция, а также комплексные соединения, в состав которых входят кремний, алюминий и железо. Чем выше концентрация кремния в исходной воде и выше температура, тем больше концентрация остаточного кремния.

Обычно можно снизить содержание кремния до 2—5 мг/л (в расчете на кремнезем), если его начальная концентрация составляет 20 мг/л при 20 °С. При более высоких начальных концентрациях снижение содержания кремния составляет от 70 до 80%.

Удаление кремния магнезией

Обработка может быть проведена при нагревании или на холоду.

Процесс на холоду: получаемые результаты аналогичны результатам процессов обескремнивания описанным выше. Маг-

пезия готовится на месте из оксида магния, который растворяется при продувке С02 и затем осаждается с известью.

Процесс при нагревании: совмещает процесс удаления из воды кремния и декарбонизацию ее.

Если вода обрабатывается при температуре около 100 °С в смеси с известью и пористым порошкообразным ангидридом магния, то кремнезем может быть удален адсорбцией (при этом остаточное содержание его в обработанной воде ниже 1мг/л).

Этот метод, с последующим катионообменным умягчением, широко используется для воды, питающей бойлеры среднего давления.

Необходимо включать фильтрование осветленной воды через среду, которая не содержит кремний (например, мрамор или антрацит).

Различные неорганические соли, содержащиеся в стоках производств обработки металлов, удаляют путем осаждения, описываемым законом Бертолле. Среди этих солей основные — фториды и фосфаты.

Ион фтора после обработки воды известью превращается в нерастворимый фторид кальция, который затем осаждается в соответствии с его пределом растворимости; последний в свою очередь колеблется от 15 до 25 мг/л (в расчете на F) в зависимости от природы и концентрации других присутствующих в воде солей.

Фосфаты осаждают солями кальция или железа в форме фосфатов кальция или железа.

Осаждение сульфата кальция в форме гипса (CaSO4*2H2O) при нейтрализации растворов известью, достаточно концентрированных по серной кислоте, относится к этому же типу обработки. Здесь реакции ускоряются также в присутствии ранее образовавшихся кристаллов, что приводит к получению большого объема осадков.

Обработка рассолов

Прежде чем рассол подвергнуть выпариванию для образования кристаллов соли или же электролизу для выделения хлора, его очищают путем химического осаждения. В первом случае это необходимо сделать, чтобы получить максимально возможную чистую соль для использования ее человеком. Во втором случае задача может изменяться в зависимости от типа используемого электролизного оборудования.

Если ячейки электролизера диафрагменного типа, где диафрагма отделяет анод от катода для предотвращения рекомбинации хлора и натрия, обеспечивающих прохождение электрического тока, то кальций и магний должны быть выделены, чтобы исключить их осаждение на диафрагме и предотвратить ее загрязнение. В ячейках с ртутными катодами, в которых натрий находится в составе амальгамы, очистка должна быть особенно полной, чтобы удалить, в частности, ионы железа и магния, которые могут вытеснить натрий из амальгамы. В обоих случаях износ графитовых анодов уменьшается, если удалены сульфат-ионы.

Основным фактором, позволяющим отличить сырой рассол от обычной воды, служит концентрация растворенных ионов, которая в первом случае в 10—10000 раз больше, чем во втором. Вследствие этого происходит неполная диссоциация ионов, а кинетика реакций осаждения отличается от той кинетики, которая описывает процессы обработки воды.

В рассоле, пропущенном через электролитическую батарею, понижается концентрация NaCl, но в то же время увеличивается его загрязнение другими солями, присутствовавшими в обрабатываемых рассолах; эти примеси следует выводить до того, как рассол будет подан в электролитическую батарею.

Основное требование в процессе осаждения гидроксидов металлов — выделение тяжелых металлов: кадмия, меди, хрома, никеля, цинка и железа, которые присутствуют, в частности, в стоках цехов обработки металлов.

Если предположить, что эти металлы присутствуют в виде ионов и не образуют комплексов, то все они осаждаются в виде гидроксидов или гидрокарбонатов в определенном интервале значений pH.

Так, если pH среды колеблется в пределах 8,5—9,5, то растворимость этих металлов находится на уровне допустимой.

При проектировании уличного освещения особенно важно обратить внимание на выбор уличных опор.

Перейти к контенту

Серьезные требования к маневренности ТЭС предъявляются в связи с необходимостью регулирования частоты и межсистемных Одним из способов прохождения суточных и недельных минимумов нагрузки является остановка части котлов и Продолжительность остывания турбины до температуры 150 °С, при которой по существующим правилам разрешается снимать Продолжающаяся тенденция разуплотнения графиков электрической нагрузки и роста их неравномерности, недостаточная пропускная способность межсистемных Пуск энергоблока или отдельных котлов и турбин на неблочных ТЭС является нестационарным режимом, при При определении коэффициентов регулирования и допустимого рабочего диапазона нагрузки энергоблоков максимальная мощность блока, как Подробные сведения об объеме и содержании подготовительных операций, предваряющих пуск энергооборудования, приводится в эксплуатационных Кошка представляет собой катучую грузоподъемную тележку на четырех роликах, перемещающуюся по нижним полкам двутавровой Такелажными работами называют горизонтальные и вертикальные перемещения оборудования, выполняемые при помощи специальных грузоподъемных устройств. Углерод является основным элементом, определяющим свойства стали. Чем больше углерода в стали, тем она Для определения качества сварки и механических свойств наплавленного металла одновременно со сваркой основных деталей Эксплуатация паровых турбин должна быть организована в строгом соответствии с требованиями инструкций завода-изготовителя, правил Способов складирования электроэнергии пока не существует, поэтому ее выработка всегда должна совпадать с потреблением. Частота электрического тока является важным показателем качества электроэнергии. Частота электричества в единой энергосистеме России На многих современных АЭС, в том числе и на АЭС Фокусима, установлены так называемые