Описать десорбцию, дезодорацию и дегазацию растворенных примесей.

Описать обратный осмос и ультрафильтрацию в растворах сточных вод

Обратный осмос - передовая технология очистки воды, основанная на избирательном проникновении молекул и гидратированых ионов через поры полупроницаемых мембран. Размер пор определяет степень очистки (селективность) от растворенных в воде примесей.

Обратный осмос и ультрафильтрация заключаются в фильтровании растворов под давлением через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель и полностью или частично задерживающие молекулы либо ионы растворенных веществ.

При обратном осмосе отделяются частицы (молекулы, гидратированные ионы), размеры которых не превышают размер молекул растворителя. При ультрафильтрации размер отделяемых частиц на порядок больше. Давление, необходимое для проведения обратного осмоса (1-10 МПа), значительно больше, чем для ультрафильтрации (0,1-0,7 МПа).

Ультрафильтрация - продавливание жидкости через полупроницаемую мембрану — проницаемую для малых молекул и ионов, но непроницаемую для макромолекул и коллоидных частиц.

Фильтр, работающий по принципу обратного осмоса, устроен достаточно просто:

основной элемент, позволяющий получать воду высокой степени очистки – это тонкопленочная мембрана. Если объяснять совсем просто, то она представляет собой некое подобие сетки, размер ячеек которой сравним с размером молекулы воды.

Внешне обратный осмос и ультрафильтрация аналогичны фильтрованию, однако при фильтровании продукт откладывается в виде осадка на фильтре; при обратном осмосе и ультрафильтрации образуются два раствора, один из которых обогащен растворенным веществом.

Применяется для очистки сточных вод, образующихся при металлообработке, травлении, окраске, нанесении гальванических покрытий от таких токсичных веществ, как цианиды, хром, никель, медь, цинк и др., которые к тому же могут быть регенерированы.

Достоинства:

- отсутствие фазовых переходов при отдалении примесей, что позволяет вести процесс при небольшом расходе энергии;

- возможность проведения процесса при комнатной температуре;

- простота конструкции аппаратуры;

- возможность выделения ценных продуктов;

- одновременная очистка воды от органических, неорганических и бактериальных загрязнений.

Установка включает два основных элемента: устройство для создания давления жидкости (насос) и разделительную ячейку с закрепленными в ней полупроницаемыми мембранами, а в промышленных установках — многосекционный аппарат, обеспечивающий необходимую поверхность мембран.

Недостаток: повышенное давление в системе, явление концентрационной поляризации (увеличение концентрации растворенного вещества у поверхности мембраны вследствие преимущественного переноса, растворителя через мембрану), это приводит к уменьшению производительности, степени разделения и срока службы мембраны, а также вызывает необходимость специальных уплотнений аппаратуры.

Описать десорбцию, дезодорацию и дегазацию растворенных примесей.

Процесс извлечения сорбированного вещества из сорбента называется десорбцией. Освобожденный от поглощенного вещества сорбент может быть использован вторично. Процесс десорбции ведут, используя повышение температуры, вытеснение адсорбата лучше сорбирующимся веществом, снижение давления или комбинацию этих приемов.

При регенерации твердых адсорбентов путем термической десорбции насыщенный адсорбент нагревают путем прямого контакта с потоком водяного пара, горячего воздуха или инертного газа, либо нагревают через стенку с подачей отдувочного инертного газа. Интервал температур 100...200°С обеспечивает десорбцию целевых компонентов, поглощенных активными углями, силикагелями и алюмогелями. Для десорбции примесей, поглощенных цеолитами, достаточны температуры от 200 до 400 °С.

Вытеснительная десорбция (холодная десорбция) основана на сорбируемости целевого компонента и вещества, используемого в качестве вытеснителя (десорбента). Для десорбции органических веществ можно использовать диоксид углерода, аммиак, воду, некоторые органические вещества.

Десорбция снижением давления может быть реализована редуцированием давления в системе после насыщения поглотителя под избыточным давлением или созданием в системе разрежения при проведении стадии сорбции под нормальным давлением.

Дегазацией удаляют из воды растворенные газы, которую осуществляют химическими, термическими и десорбционными (аэрационными) методами.

Наиболее полная дегазация достигается при разбрызгивании в вакууме и одновременном подогреве воды.

При термической дегазации воды от растворенного диоксида углерода или кислорода пропускают пар через воду и нагревают ее до температуры кипения при внешнем давлении. В этом случае парциальное давление газа над водой снижается до нуля и растворимость его также падает до нуля.

Вследствие нарушения равновесия в системе происходит выделение избыточных газов из воды (физическая десорбция). Для интенсивной дегазации необходимо, чтобы вода непрерывно контактировала с новыми порциями пара при большой поверхности контакта фаз в течение достаточного времени.

Температура воды должна быть близка к температуре насыщенного пара при данном давлении.

Аммиак из сточных вод удаляют продувкой водяным паром или воздухом. Скорость перехода газообразного аммиака из воды в атмосферу зависит от поверхностного натяжения на границе воздух-вода и от разности концентраций аммиака в воде и воздухе.

Химические методы дегазации применяют при низкой концентрации газов в воде или в случае нецелесообразности их использования, а также при условии, что продукты обработки не затрудняют дальнейшую очистку или использование воды. Методы основаны на проведении реакций, в результате которых происходит химическое связывание растворенных газов.

Дезодорацию проводят для очистки дурнопахнущих сточных вод. Для этого можно использовать аэрацию, хлорирование, ректификацию, дистилляцию, обработку дымовыми газами, окисление кислородом под давлением, озонирование, экстракцию, адсорбцию и микробиологическое окисление.

Наиболее эффективным считается метод аэрации, который состоит в продувании воздуха через сточную воду. Недостаток метода заключается в том, что некоторые загрязнения не удаляются методом аэрации и остаются в сточной воде.

Дурнопахнущие сточные воды очищают также продувкой острым паром. Степень очистки от сероводорода и метилмеркаптана достигает 100 %, от других веществ – до 90 %.

Промышленное применение имеет и хлорирование дурнопахнущих сточных вод. При этом происходит окисление хлором серосодержащих соединений.

Очистку сточных вод от сероводорода проводят также окислением кислородом воздуха при атмосферном давлении в присутствии катализатора (железная стружка, графитовые материалы).

Высокая степень очистки может быть достигнута при использовании жидкофазного окисления сернистых веществ кислородом воздуха под давлением.

Сероводород из воды возможно удалить гидроксидом железа, в щелочной и в нейтральной среде.

Более эффективно происходит очистка при одновременном введении в воду озона или диоксида хлора и фильтровании воды через слой активного угля. Степень дезодорации сероводорода, метилмеркаптана и диметилсульфида зависит от их концентрации в сточной воде и изменяется от 80 до 100%.