Навігація
Головна
Спорудження для біологічного очищення стічних водХІМІЧНІ МЕТОДИ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОДФІЗИКО-ХІМІЧНІ СПОСОБИ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОДТЕРМІЧНІ метод очищення і знешкодження СТІЧНИХ ВОДгідромеханічним способом очищення стічних водОчищення стічних водМетоди очищення стічних водОчищення стічних вод екстракцією забрудненьОчищення стічних вод в аеробних умовахМембранні процеси очищення стічних вод
 
Головна arrow Екологія arrow Теоретичні основи захисту навколишнього середовища
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

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 сильнотоксичними.

Адсорбцію використовують для знешкодження стічних вод від фенолів, гербіцидів, пестицидів, ароматичних нітросполук, ПАР, барвників. Гідність 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, неелектролітів або слабкі електроліти, барвники, неграничні з'єднання або гідрофобні (наприклад, містять хлор або нітрогрупи) аліфатичні сполуки. При вмісті в стічних водах тільки неорганічних сполук, а також нижчих одноатомних спиртів цей метод не застосуємо.

Адсорбційна очистка вод може бути регенеративної, тобто з витяганням 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 біологічним очищенням як метод попередньої та глибокої очистки. Перевагами цього методу є можливість адсорбції речовин багатокомпонентних сумішей і, крім того, висока ефективність очищення (80 ... 95%), особливо слабоконцентрірованних 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 витягнуте з розчину речовина на поверхні адсорбенту. Чим більше енергія гідратації молекул розчиненої речовини, тим більше протидія відчувають ці молекули при переході на поверхню адсорбенту і тим слабше адсорбируется речовина з розчину.

Адсорбенти. В якості адсорбентів застосовують різні штучні і природні пористі матеріали: силикагели, алюмогели, активні глини, золу, шлаки, тирса, коксову дрібниця, торф та ін. Ефективними адсорбентами є активовані вугілля різних марок. Пористість цих вугілля становить 60 ... 75%, а питома площа поверхні 400 ... 900 м 2 / г. Активовані вугілля повинні володіти певними властивостями: слабо взаємодіяти з молекулами води і добре - з органічними речовинами, бути відносно Великопористий, 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 смачиваться водою, мати певний гранулометричний склад. У процесі очищення використовують дрібнозернисті адсорбенти з частками розміром 0,25 ... 0,5 мм і високодисперсні вугілля з частинками розміром менше 40 мкм.

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

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

Основи процесу рідинної адсорбції. Процес адсорбції може здійснюватися в 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 перемішається щодо адсорбенту (фільтри, апарати з псевдозрідженим шаром). Відповідно до цього розрізняють статичну і динамічну активність адсорбенту.

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

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

Між кількостями речовини, адсорбованого адсорбентом та вільного в розчині, в розведених розчинах настає рівновага, що підкоряється закону розподілу.

Одним з основних критеріїв оцінки адсорбційних властивостей адсорбенту є ізотерма адсорбції, яка аналітично описується рівняннями Фрейндліха або Ленгмюра. Речовини, добре адсорбовані з водних розчинів активованим вугіллям, мають опуклу ізотерму адсорбції, а погано адсорбуватися - увігнуту. Ізотерму адсорбції речовини, що знаходиться в стічній воді, визначають дослідним шляхом. Рівняння Ленгмюра після перетворення емпіричних коефіцієнтів і припущень, зроблених з урахуванням слабоконцентрірованних розчину стічних вод, має вигляд

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

(11.20)

де а - питома адсорбція, кг / кг; До пекло - адсорбційна константа розподілу адсорбата між адсорбентом і розчином, її величина за інших рівних умов залежить від температури; З равн - рівноважна концентрація адсорбируемого речовини на адсорбенті, кг / кг.

Адсорбція - процес оборотний, тобто адсорбована речовина (адсорбат) може переходити з адсорбенту назад в розчин. За інших рівних умов 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. У міру підвищення концентрації розчиненого речовини на поверхні адсорбенту збільшується число адсорбованих молекул, що переходять назад у розчин. З моменту, коли кількість адсорбованих з розчину (в одиницю часу) молекул стає рівною кількості молекул, що переходять з поверхні сорбенту в розчин, концентрація розчину стає постійною; ця концентрація називається рівноважної. Якщо після досягнення адсорбційної рівноваги дещо підвищити концентрацію оброблюваного розчину, то адсорбент зможе витягти з нього ще деяка кількість розчиненої речовини. Однак нарушаемое таким чином рівновага буде відновлюватися лише до повного використання адсорбційної ємності (здатності) 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 (внешнедіффузіонная область), власне адсорбційний процес, перенесення речовини усередині зерен адсорбенту (внутрідіффузіонная область). Лимитирующими стадіями процесу може бути зовнішня чи внутрішня дифузія, або обидві ці стадії.

Під внешнедіффузіонной області швидкість масопереносу визначається турбулентністю потоку рідини, яка залежить від швидкості рідини. Під внутрідіффузіонной області інтенсивність масопереносу залежить від виду та розмірів пор адсорбенту, від форм та розміру його зерен, розміру молекул адсорбирующихся речовин, коефіцієнта массопроводності.

Оптимальний процес адсорбції доцільно проводити при інтенсивних гідродинамічних режимах, щоб він лімітувався під внутрідіффузіонной 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 очищається воду можна очистити її від забруднюючих речовин до будь-якої концентрації.

В основу розрахунку таких адсорбційних апаратів із пристроями покладено 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 очищенні стічних вод з метою утилізації виділених відносно чистих продуктів.

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

(11.22)

де k з.д - коефіцієнт захисної дії, який 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 експериментальної изотерме 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 часток, замулюються адсорбенти, а також у випадку, якщо рівновага встановлюється повільно, раціонально застосовувати процес з псевдозрідженим шаром адсорбенту, що протікає в динамічних умовах адсорбції. Псевдозрідження шару настає при підвищенні швидкості потоку стічної води, що проходить знизу вгору, до такої величини, при якій зерна розширився шару починають інтенсивно і безладно переміщатися в обсязі шару, що зберігає постійну для даної швидкості висоту. Найважливішим показником роботи установки з псевдозрідженим шаром адсорбенту є відносна пористість

(11.24)

де V c - обсяг частинок адсорбенту, що утворюють псевдозріджений шар; V п.сл - обсяг псевдоожиженного шару.

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

Легколетучие органічні речовини (бензол, нітробензол, толуол, етиловий спирт) десорбируют 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-кокіпящіе, легко перегоняющиеся з водяною парою органічні розчинники: бензол, бутилацетат, дихлоретан, толуол та 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 деструктивної очищенні зазвичай застосовують термічні або окислювальні методи.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Cхожі теми

Спорудження для біологічного очищення стічних вод
ХІМІЧНІ МЕТОДИ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД
ФІЗИКО-ХІМІЧНІ СПОСОБИ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД
ТЕРМІЧНІ метод очищення і знешкодження СТІЧНИХ ВОД
гідромеханічним способом очищення стічних вод
Очищення стічних вод
Методи очищення стічних вод
Очищення стічних вод екстракцією забруднень
Очищення стічних вод в аеробних умовах
Мембранні процеси очищення стічних вод
 
Дисципліни
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук