Физико-химические методы очистки сточных вод

Процессы восстановления в технологии очистки сточных вод.

Процессы восстановления применяются для очистки сточных вод от токсичных соединений, которые в восстановленной форме менее токсичны или могут быть выделены из сточных вод в виде труднорастворимых соединений. Широкое применение этот метод получил для очистки сточных вод от солей хромовых кислот – хроматов и бихроматов, часто используемых при химической и электрохимической обработке металлических изделий (хромирование, пассивирование, травление, хроматирование, анодирование, электрохимическое полирование).

Ионообменные методы очистки сточных вод. Применение ионного обмена в технологии очистки сточных вод позволяет обеспечить любую заданную степень извлечения загрязняющих примесей, в ряде случаев утилизировать извлекаемые ценные вещества и повторно использовать очищенную воду в производстве.

Основные характеристики и свойства ионитов. В настоящее время в технологии очистки, опреснения или обессоливания, а также умягчения сточных и природных вод применяются в основном синтетические ионообменные смолы. Они представляют собой нерастворимые в воде сшитые полимерные цепочки (матрицы) с фиксированными на каркасе активными ионогенными группами, имеющими заряд. Матрица полимера с фиксированными отрицательными ионами представляет собой полианион, а с положительными – поликатион. Заряд полииона нейтрализуется расположенными внутри полимера ионами противоположного знака (противоионами), которые могут вступать в реакцию двойного обмена с ионами того же знака заряда, находящимися в растворе. Таким образом, если фиксированные ионы несут отрицательный заряд, то ионит способен к обмену катионов и называется катионитом, если положительный – то ионит способен к обмену анионов и называется анионитом.

Физически иониты представляют собой гранулы (зерна) полимеров правильной (сферической) или неправильной форм размером 0,2 – 1,5 мм.

Характерной особенностью ионитов является их обратимость, т.е. возможность проведения реакций обмена в обратном направлении, на чем основана возможность их регенерации.

Процесс ионного обмена протекает в несколько стадий:

1 – диффузия ионов раствора через пограничную пленку жидкости к поверхности зерна ионита (внешняя диффузия);

2 – диффузия ионов внутрь зерна ионита (внутренняя диффузия);

3 – химическая реакция обмена ионов из раствора на противоионы функциональных групп ионитов;

4 – диффузия противоинов из объема зерна к его поверхности;

5- диффузия противоинов от поверхности зерна ионита в раствор.

На кинетику ионного обмена оказывают влияние такие факторы, как температура, степень исчерпания обменной емкости ионита, особенности его структуры и др.

Органические мономеры (типа стирола), используемые для синтеза ионитов, гидрофобны. Поэтому матрица ионита не проявляет способности к набуханию. Однако, после введения ионогенных групп, являющихся гидрофильной составляющей ионита, последний при контакте с водой (раствором) поглощает заметные количества воды (растворителя) и набухает, увеличиваясь в объеме в 1,5 – 3 раза.

Ионообменная очистка сточных вод производится последовательным контактированием их с катионитами и анионитами.

Катионирование. При контакте воды с Н-катионитом происходит обмен катионов растворенных в воде солей на Н - ионы катионита:

а при контакте с катионитом с в Na-форме – обмен катионов из воды на Na-ионы катионита:

где: (К) – радикал или «скелет» катионита;

Ме – извлекаемый катион металла;

n – валентность металла.

Дата добавления: 2014-01-06