Необходимая доза коагулянта в зависимости от концентрации примесей 1 страница

Концентрация примеси, мг/л, г/м^3	Доза безводного коагулянта, г/м^3
до100	25 - 35
400 -600	45 - 70
800 -1000	60 - 90
1400 -1800	75 - 115
2200 -2500	90 - 130

Образование хлопьев начинается при введении коагулянта, но их объем, массу и, особенно, способность к слипанию можно увеличить тремя способами:

Ø контактом обрабатываемой воды с уже образовавшимся осадком при наибольшей возможной его концентрации (рециркуляция осадка, взвешенный слой осадка);

Ø медленным и равномерным перемешиванием для повышения вероятности контакта нейтрализованных коллоидных частиц с хлопьями;

Ø применением флокулянтов.

Флокуляция - процесс, протекающий без изменения электрических свойств частиц с образованием хлопьев, в которых коллоидные частицы связаны за счет химических сил мостиками из макромолекул флокулянтов. При флокуляции происходит образование крупных агрегатов, которые быстрее, чем при коагуляции оседают под действием силы тяжести, при этом повышается механическая прочность хлопьев. Флокулянты образуют между коллоидными частицами трехмерные структуры, способные к более быстрому и полному отделению от жидкой фазы. Механизм действия флокулянтов состоит из трех этапов:

Ø адсорбция молекул флокулянта на поверхности коллоидной частицы;

Ø ретикуляция (образование сетчатой структуры) флокулянта;

Ø слипание коллоидных частиц.

Флокулянты принято подразделять на три группы:

1 - активная кремнекислота - это водный раствор высокомолекулярных кремниевых кислот, неорганический полимер, получают непосредственно перед применением из силиката натрия (Na₂SiO₃) подкислением. Вводят в СВ из расчета 2-3 г/м³. Поверхностный заряд коллоидных частиц отрицательный, что способствует процессу взаимной коагуляции с гидроксидами Аl и Fе. При этом скорость осаждения возрастает в 2-3 раза.

2 - природные полимеры - крахмал, альгинаты (содержатся в бурых водорослях), выделяют из растительного сырья или получают при действии химических реагентов на природные полимеры (модифицированные крахмалы).

3 - синтетические полимеры - полиакриламид (ПАА), полиэтиленоксид, полиэтиленамид и др. -(-СН -СН-)n-

Формула мономера ПАА –(С=О)–

|

NН₂

ПАА имеет мольную массу от 1 до 30 млн.

Рекомендуется применять его разбавленные растворы (не более 0,2-0,5%). Растворение идет при тщательном перемешивании, доза - 0,4-1,5г/м³.

4 - к флокулянтам относятся и продукты метаболизма (жизнедеятельности) активного ила (АИ). Микроорганизмы АИ образуют водорастворимые полимеры с массой более 10 тыс., способствующие его биофлокуляции. Эти полимеры – полисахариды, нуклеиновые кислоты, белки. Они могут быть выделены из АИ обработкой его раствором NаОН и использованы как флокулянты.

Использование флокулянтов позволяет снизить дозы коагулянтов, уменьшить продолжительность процесса коагуляции и повысить скорость осаждения образующихся хлопьев.

Схема системы коагуляции:

Процесс очистки СВ коагуляцией и флокуляцией состоит из следующих стадий:

¨ дозировка и смешение реагентов со СВ;

¨ хлопьеобразование;

¨ осаждение хлопьев.

Время пребывания в смесителе - 1,5 мин, в камере хлопьеобразования - 10-20 мин. Возможно совмещение камеры хлопьеобразования с отстойником (вторичным).

1 – емкость для приготовления растворов,

2 – дозатор,

3 – смеситель,

4 – камера хлопьеобразования,

5 – отстойник.

Флотация

Флотация основана на свойстве поверхности взвешенных частиц образовывать флотокомплекс с пузырьком газа (воздуха), который всплывает на поверхность жидкости, образуя флотопену.

Флотацию применяют для удаления из СВ нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. Иногда флотацию используют для удаления растворенных веществ, н-р, ПАВ. Этим методом обрабатывают СВ многих производств: НПЗ, искусственного волокна, ЦБК, кожевенных, машиностроительных, пищевых, химических, а также выделяют АИ после биохимической очистки.

Достоинства флотации:

-непрерывность процесса;

-широкий диапазон применения;

-небольшие капитальные и эксплуатационные затраты;

-простая аппаратура;

-селективность выделения примесей;

-большая скорость процесса по сравнению с отстаиванием;

-возможность получения шлама с более низкой влажностью (90-95%);

-высокая степень очистки (95-98%);

-возможность рекуперации выделенных веществ.

Флотация сопровождается аэрацией СВ, снижением концентрации ПАВ и легкоокисляемых веществ, бактерий и микроорганизмов. Все это способствует успешному проведению последующих стадий очистки СВ.

Сущность метода заключается в действии молекулярных сил, способствующих слипанию взвешенных веществ и пузырьков тонкодиспергированного в воде воздуха с образованием флотокомплексов, образующих на поверхности воды пенный слой, насыщенный извлекаемым веществом.

Процесс образования флотокомплекса протекает на границе раздела 3-х фаз: газ, жидкость, твердая частица.

Первой стадией молекулярного взаимодействия воды с поверхностью диспергированных частиц является смачивание ее водой. Смачивание обычно наблюдается на границе соприкосновения трех фаз: твердая, жидкая, газообразная. В процессе смачивания капля жидкости полностью или частично растекается по твердой поверхности в зависимости от степени смачивания этой поверхности.

а б

а) полное смачивание б) полное несмачивание

Степень смачивания твердой поверхности жидкостью количественно выражается значением краевого угла Z. Теоретически значение краевого угла может меняться от 0 до 180^о.

Нулевое значение краевого угла для воды и твердой поверхности соответствует случаю полного смачивания или полной гидрофильности.

При значении краевого угла 180º капля воды совершенно не растекается по твердой поверхности, что соответствует полной несмачиваемости или предельной гидрофобности.

Работа, выполняемая при флотации, равна

W = σ·(1-cosZ),

где (1-cosZ) - величина, характеризующая флотацию частицы.

Если частица хорошо смачивается водой, значение краевого угла Z мало, cosZ стремится к 1, а значение скобки - к нулю, т.е. флотация минимальна.

При плохой смачиваемости частиц водой краевой угол стремится к 180°, cosZ отрицателен, значение скобки положительно. Чем больше угол, тем больше флотация.

Элементарный акт флотации состоит в сближении в воде газового пузырька с гидрофобной поверхностью частицы. Разделяющий их тонкий слой жидкости становится неустойчивым и разрывается при достижении некоторого критического значения. Под действием подъемной силы твердая частица, связанная с пузырьком газа, поднимается на поверхность жидкости.

Оптимальная крупность извлекаемых частиц: от 10^-3 до 10^-1 см. Высокодисперсные примеси (мельче 5 – 10 мкм) флотируются очень плохо и ухудшают извлечение крупных частиц. Интенсификация процесса флотации достигается гидрофобизацией поверхности дисперсных примесей с помощью реагентов, избирательно сорбирующихся на поверхности частиц и снижающих их смачиваемость. Это улучшает прилипание частиц примесей к пузырькам воздуха.

В некоторых случаях флотация сочетается с обработкой воды коагулянтами и флокулянтами. Гидроксиды алюминия или железа сорбируют примеси, поверхность образующихся агрегатов гидрофобизируется либо сорбированными частицами, например, нефтями, либо добавленными ПАВами. После флотационного разделения гидрофобный осадок отработанных гидроксидов занимает значительно меньший объем и его влажность ниже.

В качестве гидрофобизирующих флотоагентов применяют ПАВы, сорбирующиеся полярными группами на поверхности частицы. Неполярные части молекул обращены в воду, вследствие чего взвешенные вещества гидрофобизируются.

Гидрофобизирующие вещества, способствующие прилипанию пузырька воздуха к дисперсным частицам, называются реагентами-собирателями. Кроме них при флотации используют реагенты-активаторы, усиливающие действия собирателей, и реагенты-пенообразователи.

Эффективность процесса флотации зависит от многих факторов: заряда частиц и пузырьков, рН раствора, присутствия электролитов и их природы, наличия органических примесей, температуры, скорости подачи диспергированного воздуха и пр.

Флотацией можно выделить диспергированные твердые примеси, нефтепродукты, масла и др. эмульгированные жидкие вещества, а также отдельные ионы, н-р, радиоактивные. Для этого добавляемые реагенты должны образовывать поверхностно-активные комплексы с извлекаемыми ионами.

В практике очистки СВ часто встречается флотация хлопьев скоагулированных коллоидов, коагулянтов и гидроксидов металлов. Вероятность прилипания пузырьков газов к хлопьям и прочность сцепления их между собой тем выше, чем меньше времени прошло с момента образования хлопьев. "Флотационная активность" хлопьев по мере их старения заметно падает, спустя несколько часов с момента образования они могут потерять способность флотироваться. Наилучшими с точки зрения флотации хлопьев коагулированных коллоидов и гидроксидов являются условия, когда процессы выделения пузырьков газа из раствора и образования хлопьев происходит одновременно, что имеет место, например, при электрокоагуляции - флотации.

Флотация имеет ряд преимуществ перед седиментацией:

- она позволяет удалять частицы малых размеров или малой массы, оседающие с невысокими скоростями. При этом удаление протекает полностью и за более короткое время, чем при седиментации,

- производительность флотации та же, что и седиментации, но при более высоких поверхностных нагрузках и, следовательно, требует меньших реакционных объемов.

Существует четыре основных метода флотации: воздушная, напорная, вакуумная и электрофлотация.

При обычной воздушной флотации воздух вводится в жидкость с использованием диспергатора, который разбивает поток воздуха на маленькие пузырьки и диспергирует его по всему объему жидкости (этот метод применяется для очистки СВ с высоким содержанием взвешенных частиц (более 2 г/л)), либо через пористые пластины.

Такую флотацию применяют для очистки СВ от нефти, нефтепродуктов, жиров.

Преимущества:

Ø -простота конструкции флотационной камеры;

Ø -меньшие затраты энергии;

Ø -отсутствуют сложные механизмы.

Недостатки:

Ø -возможно разрушение хлопьевидных частиц;

Ø -необходимость применения ПАВов - флотореагентов-вспенивателей;

Ø -частое засорение и зарастание отверстий пористого материала.

Напорная флотация обладает широкими возможностями при очистке СВ, хотя не так экономична, как вакуумная (см.дальше), применяется при очистке СВ с содержанием взвесей до 4-5 г/л и более, выполняется в два этапа:

- СВ насыщают воздухом под давлением,

- при снятии давления воздух выделяется из раствора в виде пузырьков среднего диаметра 60-80 мкм. Наблюдаемый эффект можно сравнить с происходящим при открывании бутылки газированного напитка.

В зависимости от природы обрабатываемых СВ могут применяться различные давления.

Давление может быть приложено ко всему потоку СВ (прямоточная система - 1), к части этого потока (система с насыщением части потока СВ воздухом - 2) и к части очищенной воды (система с рециркуляцией части очищенной воды - 3). В последних двух случаях часть СВ либо часть очищенной воды, находящаяся под давлением, смешивается с остальной частью потока СВ при входе в резервуар для флотации.

1 - прямоточная система:

1 - сатуратор (аппарат, в котором происходит растворение воздуха при повышенном давлении),

2 - флотоотстойник.

Наиболее простая схема. СВ насыщается воздухом под давлением 3,9·10⁵ - 5,9·10⁵ Па. При таком давлении и температуре 20-25˚С в 1м³ воды растворяется 30-50 л воздуха. Образование пузырьков воздуха и их агрегирование с дисперсной фазой происходит во флотоотстойнике при сбросе давления. Процесс флотационной очистки происходит в течение 10-30 мин.

Используемые флотаторы имеют длину 2-36 м и ширину до 6 м. На этой длине флотаторы могут иметь не одну, а несколько последовательных флотационных камер.

2 - система с рециркуляцией части потока СВ:

В системе 2 воздухом насыщается только часть СВ, что снижает энергозатраты и создает щадящие условия для образования хлопьев при использовании коагулянтов.

3 - система с рециркуляцией очищенной воды:

Схема более сложная, чем схема 1, применяется при интенсификации водоочистки предварительной обработкой воды коагулянтами и флокулянтами. Реагенты вводят в очищаемую воду, которая минует сатуратор и образовавшиеся хлопья осадка не подвергаются разрушению. Объемный расход воздуха составляет 3-5% от расхода очищаемой воды.

Напорная флотация имеет широкий диапазон применения, т.к. позволяет регулировать степень пересыщения раствора воздухом в соответствии с требуемой эффективностью очистки СВ при начальной концентрации загрязнений до 4-5 г/л и более.

При проведении вакуумной флотации СВ насыщают газом при атмосферном давлении, а затем создают разрежение. В вакууме растворимость газа в жидкости уменьшается, газ выделяется из раствора в виде маленьких пузырьков в спокойной среде. Вакуумная флотация используется реже, чем напорная, т.к.:

- из-за незначительной и ограниченной степени насыщения стоков газом область применения ее ограничена концентрацией примесей не более 250 - 300 мг/л, причем обеспечивается не столь высокое качество очистки;

- используемое оборудование требует более сложного технического обслуживания.

Вакуумный флотатор представляет собой герметический резервуар диаметром 10,5 м и высотой 3,6 м с купольным перекрытием. Степень разряжения во флотационной камере 2,9·10⁴ - 3,9·10⁴Па.

Продолжительность пребывания воды в камере флотатора составляет 20 мин.

Достоинства способа:

Ø -установки просты и надежны в эксплуатации;

Ø -образование пузырьков газа и их слипание с частицами происходит в спокойной среде, что сводит к минимуму вероятность разрушения флотокомплекса;

Ø -затраты энергии на процесс минимальны.

Недостатки способа:

Ø -незначительная степень насыщения СВ пузырьками газа, поэтому способ нельзя применять при высокой концентрации взвешенных частиц (не более 250-300 мг/л);

Ø -необходимость сооружать герметические установки.

При электрофлотации пузырьки газа генерируются в процессе электролиза. Реактор для проведения электрофлотации представляет собой прямоугольный резервуар с парой сетчатых (что приводит к уменьшению крупности пузырьков, а значит, к повышению эффективности очистки воды по сравнению со сплошными электродами) электродов, расположенных у дна. Катод находится над анодом. При протекании постоянного тока на аноде образуются пузырьки кислорода, а на катоде - пузырьки водорода. Поднимаясь на поверхность жидкости, пузырьки захватывают с собой взвешенные твердые частицы.

Выбор материала электродов должен быть увязан с агрегативной устойчивостью частиц в СВ. При невысоком содержании коллоидов и низкой агрегативной устойчивости загрязнений возможно применение нерастворимых электродов.

При использовании растворимых электродов на аноде происходит растворение металла и образование хлопьев гидроксидов. Одновременное образование хлопьев коагулянта и пузырьков газа приводит к их надежному сцепливанию и интенсивной коагуляции загрязнений, что обеспечивает эффективность флотационного процесса. Такие установки называются электрокоагуляционно-флотационными.

Схема однокамерной электрофлотационной установки (1-электродная система).

СВ подается в нижнюю часть флотационной камеры, проходит между электродами и отводится из средней части камеры.

Адсорбция.

Положительные факторы адсорбционной обработки воды: высокая степень очистки, отсутствие отходов и шламов на самой установке, стабильность степени очистки при залповых неожиданных сбросах загрязнений, экономичность, связанная с многократностью использования сорбента.

Использование адсорбции для удаления гетерогенных примесей экономически не оправдано и не практикуется. Блок адсорбционной очистки, как правило, включают в схему на заключительном этапе обезвреживания воды, когда из нее уже удалены взвешенные частицы, эмульсии и крупные мицеллы коллоидных систем.

Оценка размеров молекул веществ, содержащихся наиболее часто в промышленных СВ, направляемых на адсорбционную очистку, позволяет определить рациональные границы размеров пор адсорбента. Например, радиусы некоторых веществ, содержащихся в СВ (в нм):

метиламин 0,52 анилин 0,63

этиламин 0,65 n-нитроанилин 0,86

ССl₄ 0,69 дихлоргидрин 0,93

дихлорэтан 0,81 краситель кристаллический

фенол 0,63 фиолетовый 1,42

краситель конго красный 1,29

Адсорбционная очистка эффективна во всем диапазоне концентраций примесей в воде, однако, более всего ее преимущества сказываются по сравнению с другими методами очистки при низких концентрациях загрязнений. Экономические исследования подтверждают возрастающую конкурентоспособность адсорбционной очистки в сравнении с традиционными методами очистки.

Наиболее распространенным адсорбентом для очистки воды являются АУ. С их помощью возможно практически полное удаление из растворов почти всех органических веществ, а при определенных условиях и эффективная очистка воды от некоторых токсичных ионов неорганических веществ.

При подборе АУ обращают внимание на рН раствора, т.к. АУ сорбируют вещества в молекулярной форме и практически не извлекают гидратированные ионы. Поэтому в присутствии слабых электролитов (например, фенолов, пиридиновых оснований, спиртов и органических кислот) необходимо проводить очистку и группировать потоки так, чтобы процесс проходил при оптимальных значениях рН.

Для очистки воды от молекулярно растворенных органических веществ могут применяться АУ типа КАД-иодный, БАУ, ДАК, СКТ, АР, АГ и др. Установлено, что эффективность очистки СВ от растворенных ароматических соединений определяется объемом микропор АУ.

При извлечении загрязнений из СВ важное место занимает проблема регенерации отработанного АУ. Как правило, стадия регенерации определяет экономику процесса адсорбционной очистки воды в целом (доля затрат на регенерацию в общей стоимости очистки составляет от 40 до 85%). Если стоимость сорбента ниже затрат на его регенерацию, и разница затрат не компенсируется стоимостью извлеченных при очистке продуктов, регенерацию считают нецелесообразной и отработанный адсорбент утилизируют (н-р, сжигают).

Из методов регенерации наиболее широко используют химическую (обработка кислотами, щелочами или окислителями, удаление загрязнений в результате отгонки с водяным паром, отдувки нейтральным газом-носителем), а также термическую регенерацию. Ее проводят продуктами горения газа и водяным паром при 650 - 900^оС.

АУ выпускают двух типов: порошкообразный и гранулированный. Порошкообразный АУ состоит из частиц размерами от 10 до 50 мкм, гранулированный состоит из частиц с эффективными размерами от 0,4 до 1,7 мм в зависимости от марки.

Преимущества применения порошкообразного АУ:

- в 2-3 раза дешевле гранулированного,

- для обработки воды в условиях пиковых нагрузок по концентрации загрязняющих веществ могут быть использованы дополнительные количества порошкообразного угля,

- адсорбция протекает быстро, т.к. поверхность АУ легко доступна для загрязнений,

- АУ улучшает осаждение, т.к. хлопья становятся тяжелее.

Недостатки:

-порошкообразный АУ не может быть регенерирован,

-для глубокой очистки необходимо добавлять большое избыточное количество АУ.

Учитывая эти недостатки порошкообразный АУ используют в тех случаях, когда можно ограничиться средними или малыми его дозами (менее 25-30 г/м³).

Применение порошкообразного АУ:

- кондиционирование воды на станциях водоподготовки,

- доочистка воды после биохимической обработки.

Применение гранулированного АУ:

- адсорбционная доочистка бытовых СВ,

- адсорбционная доочистка СВ в коксохимической промышленности,

- очистка СВ в производстве химических волокон,

- очистка СВ в химической промышленности.

Экстракция

Экстракция применяется для очистки СВ от фенолов, масел, органических кислот, ионов металлов и др. Целесообразность применения определяется концентрацией загрязняющих веществ. Экстракция рентабельна, если стоимость извлекаемых веществ компенсирует затраты на проведение процесса. Для каждого вещества существует концентрационный предел рентабельности извлечения его из СВ. В общем случае для большинства веществ можно считать, что при концентрации выше 3-4 г/л их рациональнее извлекать экстракцией, чем адсорбцией. При концентрации менее 1 г/л экстракцию следует применять в особых случаях.

Достоинства экстракции:

Ø низкие рабочие температуры,

Ø рентабельность извлечения ценных компонентов и токсичных примесей из разбавленных растворов,

Ø относительная простота аппаратуры и возможность ее автоматизации.

Как экстрагенты представляют интерес в очистке СВ СС1₄, диизопропиловый и дибутиловый эфиры, СНС1₃, бутилацетат, бензол, хлор- и нитробензол и др.

Экстракционный метод очистки обычно осуществляется при умеренных температурах и атмосферном давлении, поэтому извлечение веществ не сопровождается разрушением их молекул и не требует больших энергозатрат. Экстракция дает возможность осуществить непрерывный технологический процесс с высокой производительностью. Все это приводит к экономическим преимуществам, особенно при извлечении малых количеств высоко токсичных веществ.

Экстракционный метод очистки основан на распределении загрязняющего вещества между двумя взаимно нерастворимыми жидкостями, одна из которых вода, соответственно его растворимости в каждой из этих жидкостей. Процесс распределения примеси происходит в результате разности концентраций и продолжается до тех пор, пока концентрация загрязняющего вещества в органической фазе не достигнет предельной величины, которая характеризуется состоянием фазового равновесия.

При этом концентрация извлекаемого вещества в экстрагенте во много раз выше, чем в воде.

Фундаментальной величиной, наиболее полно описывающей процесс экстракции является константа экстракции или коэффициент распределения К:

К = С(Х_орг)/С(Х_вод),

где С(Х_орг) и С(Х_вод) - концентрации извлекаемого вещества в органической и водной фазах, соответственно.

Процент вещества, перешедшего в экстрагент при данных условиях от его общего количества, называют степенью извлечения (процентом экстракции):

R = 100∙k/(k + V_вод/V_орг),

где k - коэффициент распределения,

V_вод - равновесный объем водной фазы,

V_орг - равновесный объем органической фазы.

Экстракция включает следующие основные операции:

1 - приведение в контакт (смешение) исходной смеси веществ и экстрагента,

2 - отстаивание,

3 - механическое разделение образующихся двух фаз (экстрагента и водной),

4 - удаление и регенерацию экстрагента из каждой фазы. Экстрагент возвращается в процесс очистки.

Экстрагент должен иметь:

Ø -хорошую экстрагирующую способность по отношению к экстрагируемому веществу, т.е. высокий коэффициент распределения;

Ø -селективность, т.е. способность экстрагировать из воды одно вещество или определенную их группу;

Ø -малую растворимость в воде;

Ø -плотность, отличающуюся от плотности воды;

Ø -температуру кипения, значительно отличающуюся от температуры кипения экстрагируемого вещества;

Ø -химическую инертность,

Ø -возможно меньшие летучесть, огне-, взрывоопасность и токсичность;

Ø -низкую стоимость,

Ø -способность к простой и дешевой регенерации.

Экстрагент не должен:

Ø -подвергаться гидролизу,

Ø -взаимодействовать с экстрагируемым веществом и материалом трубопроводов и установки.

Технологическая схема экстракционной очистки СВ состоит из четырех установок:

1) подготовки воды перед экстракцией - отстойники, флотаторы, фильтры, нейтрализаторы;

2)экстракции. Если плотность СВ больше плотности экстрагента, то вода подается в установку сверху, если плотность экстрагента больше, то потоки меняются местами;

3)регенерации экстрагента из СВ;

4)регенерации экстрагента из экстракта.

Одноступенчатая экстракция применяется тогда, когда экстрагируемое вещество обладает высоким коэффициентом распределения и обеспечивает требуемое остаточное содержание вещества. В остальных случаях применяется многоступенчатая схема обработки с предпочтением противоточным схемам, т.к. в них расходуется меньшее количество экстрагента.

Методы экстрагирования по схемам контакта экстрагента со СВ можно разделить на три типа технологических схем: перекрестно-проточные (1), ступенчато-противоточные (2) и непрерывно-противоточные (3).

I – подача СВ,

II – подача экстрагента,

III – выпуск очищенной воды,

IY – отвод отработанного экстрагента;

1 – смеситель,

2 – отстойник.

Ионный обмен

Использование ионитов представляет собой разновидность сорбционной очистки. В отличие от традиционных сорбентов, иониты обладают комплексными свойствами адсорбентов (по механическим характеристикам и физической форме), абсорбентов (примесь распространяется по всей массе ионита) и хемосорбентов (обеспечивается химическая селективность процесса).

Иониты подразделяют на природные и синтетические. Практическое значение имеют неорганические природные и искусственные алюмосиликаты, гидроксиды, иониты, полученные химической обработкой угля, целлюлозы и лигнина. Однако ведущая роль принадлежит синтетическим органическим ионитам - ионообменным смолам.

Ионообменные смолы (иониты) представляют собой нерастворимые, но набухающие в воде высокомолекулярные соединения (ВМС), обладающие трехмерной структурой и ионообменными свойствами. Набухание - процесс постепенного увеличения объема твердого тела, помещенного в жидкий растворитель, за счет проникновения молекул растворителя внутрь твердого тела. Набухаемость характеризуют степенью или коэффициентом набухания, который может достигать 10-15. Набухание может происходить и в парах растворителей, но гораздо медленнее. На набухание смолы влияет степень сшивки молекул ионита: чем сильнее сшит ионит мостиковыми группами, тем слабее его набухание. В сухих ионитах нет пор. Удельная поверхность зерен мала и близка к их внешней поверхности. Набухший ионит ведет себя по-другому: в его зернах достаточно легко передвигаются молекулы и ионы. Средний размер ячеек сетки связан со степенью сшивки (с количеством сшивок).

Ионообменные свойства обусловлены наличием в молекулах ионитов функциональных ионогенных групп кислотного (сульфогруппы, карбоксильные и др.группы) или основного (первичные или вторичные аминогруппы, четвертичные аммониевые основания) характера, причем ионы водорода и ОН^-группы в функциональных группах подвижны и способны к эквивалентному обмену с катионами или анионами, содержащимися в водном растворе.

Гетерогенный ионный обмен или ионообменная сорбция - процесс обмена между ионами, находящимися в растворе, и ионами, присутствующими в твердой фазе - ионите. Этим методом можно извлекать и утилизировать ценные примеси (соединения мышьяка, фосфора; хром, цинк, свинец, медь, ртуть, никель, кадмий, ванадий и др.металлы), ПАВ и радиоактивные вещества.

Дата добавления: 2015-07-13