Флотация, экстракция, эвапорация, кристаллизация, ионный обмен

Вопросы:

1. Понятие флотации, способы флотации.

2. Процесс ионного обмена.

3. Экстракция: принцип действия и область применения.

4. Эвапорация, понятие и область применения.

Флотация – это процесс прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела двух фаз (обычно газ – вода), т. е. процесс основан на всплывании частиц вместе с пузырьками воздуха на поверхность воды и удалении образовавшегося слоя пены с поверхности обрабатываемой воды.

Флотацию используют для удаления из сточных вод нефтепродуктов, жиров, ПАВ, и т.д.

В зависимости от насыщения воды пузырьками воздуха определённой крупности (от характера насыщения) различают следующие способы флотационной обработки сточных вод:

1) Флотация с выделением воздуха из раствора (вакуумные, напорные и эрлифтные флотационные установки)

2) Флотация с подачей воздуха через пористые материалы,

3) Электрофлотация,

4) Биологическая и химическая флотация.

5) Напорная (компрессионная) флотация.

Способы флотации отличаются конструкцией установок и способом разделения жидкой и всплывающих фаз.

Для повышения эффекта флотации в воду вводят реагенты (например, в качестве реагентов применяют соли железа и алюминия, флокулянты. Для повышения эффекта флотации иногда проводят корректировку рН сточных вод едким натром, щёлочью или кислотой.

При обработке больших масс воды диспергирование воздуха производят фильтросными пластинами. При этом получают пузырьки воздуха крупностью 2 – 20 мм. Для создания пузырьков меньшей крупности используют пластины с мелкими порами

Рисунок 16.

1. Подача сточной воды

2. Приёмный колодец

3. Всасывающая труба

4. Воздухопровод

5. Насос

6. Открытая ёмкость

7. Труба для сбора пены

8. Выход очищенной воды

9. Напорный резервуар

а) Воздух падают во всасывающую трубу насоса от компрессора. Воздушную смесь отправляют в открытый резервуар, где пузырьки воздуха, всплывая, флотируют твёрдые частицы. На поверхности воды образуется пена, насыщенная твёрдыми частицами, которая непрерывно удаляется.

б) Перенасыщение воды воздухом создаётся так же в результате выдерживания смеси воды и воздуха под давлением или под глубоким вакуумом. Затем смесь сточной жидкости и воздуха подаётся в резервуар, где происходит флотация.

Широкое применение находит так же электрофлотация. При этом вещества, содержащиеся в сточных водах сорбируются на пузырьках газа, образующихся при элетролизёре. Электрофлотаторы обычно применяют для обработки относительно небольших количеств сточных вод (до 20 – 40 м³/час) с высоким содержанием солей и низкой электропроводностью.

Используют постоянный ток низкого напряжения 0,2 – 1,2 кВт/м³, продолжительность обработки 5 – 20 минут. Для интенсификации процесса иногда применяют коагулянты и флокулянты

Рисунок 17

1. Впускная камера

2. Решётка – успокоитель

3. Электродная система

4. Отвод обработанной сточной воды

5. Механизм сгребания пены

6. Пеносборник

7. Отвод пенного шлама

8. Трубопровод опорожнения электрофильтратора и выпуска осадка

Один из эффективных методов очистки производственных сточных вод – очистка на ионообменных фильтрах.

Для этого применяют ионообменные смолы.

Иониты – синтетические ионообменные смолы, полимерные вещества, имеющие подвижный ион, способный вступать в реакцию обмена с ионами того же знака, находящимися в растворе. Иониты загружают в фильтры различных конструкций.

Рисунок 18

1. Подача сточной воды

2. устройство для транспортирования ионита

3. Устройство для отбора ионита

4. Подача необработанной сточной воды

5. Регулятор скорости движения потока воды в регенераторе.

6. Подача регенерационного потока

7. Внутренний корпус для регенерации ионита

8. Отвод послерегенерационного раствора

9. Ионообменная колонна

10. Воронка для приёма отработанного ионита

11. Выпуск обработанной сточной воды

Аппарат состоит из ионообменной ёмкости, выполненной в виде усечённого конуса. Внутри этого конуса находится второй усечённый конус, где проходят процессы регенерации и отмывки. Необработанная сточная вода подаётся в колонну через трубу с коническими насадками.

Пройдя через слой ионита, обработанная вода выходит из верхней части колонны.

Регенерированный ионит, продолжая опускаться навстречу восходящему потоку воды, промывается и переходит в рабочую зону колонны. Аппарат в работе прост и эффективен. Метод ионного обмена применяется для очистки сточных вод предприятий металлургической, химической, машиностроительной промышленности.

Экстракция – способ основан на том, чтобы для выделения из производственных сточных вод растворённых в них органических веществ (фенолов, жирных кислот и т.д.) можно использовать способность этих веществ растворяться в какой-либо иной жидкости, нерастворимой в очищаемой воде

Если такую жидкость прибавлять к очищаемой сточной воде и перемешивать, то эти вещества будут растворяться в прибавленной жидкости, а концентрация их в сточной воде будет уменьшаться. Этот способ удаления растворённых веществ из сточных вод называется жидкостной экстракцией, добавляемую жидкость – экстрактором.

Экстрагенты по их растворяющей способности разделяются на 2 группы:

1) Могут извлекать какую–нибудь одну примесь или примеси только одного класса.

2) Могут извлекать большую часть примесей данных сточных вод

Для лучшего смешивания с экстрагентами внутри экстракторов устраивают перегородки или устраивают мешалки. Если экстрагент меньшей плотности, чем вода, то воду подают сверху, а экстрагент - снизу (в противном случае – наоборот).

Часто используют непрерывный трёхступенчатый экстрагент.

После выделения в отстойнике третей ступени, экстрагент направляется во второй экстрактор, где находится более концентрированная сточная вода. По второй ступени – в первый, а оттуда на регенерацию и повторное использование. Число экстракций определяется по формуле.

Экстракция применяется для очистки от фенолов сточных вод заводов термической переработки твёрдого топлива. В качестве экстрагента применяют бутилацитат в смеси с бутиловым спиртом.

Эвапорационные способы очистки, заключаются в том, что через сточную воду нагретую до 100 ^оС пропускается насыщенный водяной пар, который увлекает летучие примеси. Далее пар проходит через какой либо поглотитель, нагретый до 100 ^оС. В этом поглотителе из пара удаляются захваченные им примеси (регенерация пара). Освобождённые от примесей водяной пар, снова отправляется на очистку сточных вод.

Этот способ удобен для последующей биологической доочистки обезфеноленной сточной воды (например, при обезфеноливании методами экстракции).

Контрольные вопросы:

1. Понятие флотации, способы флотации.

2. Процесс ионного обмена.

3. Экстракция: принцип действия и область применения.

4. Эвапорация, понятие и область применения.

УРОК №10,11.

(Урок на производстве.)

«Изучение технологии очистки действующих флотационных установок.»

УРОК №12.

Дата добавления: 2014-01-06