Очистка воды
Вода
Методы обогащения сырья
1. Рассеивание (грохочение) – он основан на различной прочности компонентов сырья. При дроблении менее прочные (хрупкие) компоненты дробятся на более мелкие зерна, чем прочные (вязкие). После измельчения просеивают через сито различного размера на фракции и обогащают тем или иным минералом.
2. Гравитационное разделение – основано на различии скоростей осаждения частиц в Ж или Г:
а) если осаждение происходит в газе, то этот метод называется «сухой» способ разделения в газовой среде. Он осуществляется в осадительных камерах, циклонах, электрофильтрах..
б) если осаждение происходит в жидкости, в основном в воде, то называется «мокрый» способ. Осушается в осадительных камерах.
3. Флотационный метод – основан на различной смачиваемости зерен отдельных минералов водой. Частицы смачиваемого материала (гидрофильного) обволакиваются пленкой жидкости и опускаются на дно аппарата, а частицы не смачиваемого (гидрофобного) материала не преодолевают силу поверхностного натяжения воды и остаются на ее поверхности. Этот метод осуществляется во флотационных машинах с воздушным перемешиванием.
1 – несмачивающаяся частица;
2 – смачивающаяся частица;
В химической промышленности вода применяется как реагент (гидролиз), как растворитель или химическая среда, теплоноситель или охладитель. Суммарный годовой сток воды в реки составляет 4700км3 . В зависимости от назначения потребления вода условно подразделяется на: промышленную и питьевую. В каждой из них содержание примесей регламентируется соответствующим ГОСТом. Питьевая вода в первую очередь освобождается от бактерий, к ней предъявляются особые требования в отношении вкуса, запаха, цвета.
Промышленные воды не должны содержать примесей больше нормы, которая устанавливается в зависимости от производства. Качество воды определяется по следующим показателям:
1) жесткость воды, это содержание ионов кальция (Ca) и магния (Mg) в мл эквив. в виде солей в 1 л воды. Жесткость воды =1 это значит, что в 1 л воды содержится 20,4 мл Ca и 12,16 мл Mg. От 0 – 1,5 – очень легкая вода;
1,5 – 3 – мягкая; 3 – 6 – средняя; 6 – 10 – жесткая.
Различают временную (соли удаляются после кипячения), постоянную и общую жесткость.
2) общее солесодержание или сухой остаток, это масса вещества, остающаяся после испарения воды и высушивания полученного остатка при T=105-1100C. Сухой остаток измеряется в миллиграммах на 1л воды (1мг/л)
3) прозрачность воды, измеряется толщиной слоя воды, через который можно различить визуально или с помощью фотоэлемента изображение креста.
4) окисляемость воды, определяется числом мл перманганата калия КмnО4, израсходованного при кипячении 1 л воды с избытком перманганата калия в течении 10 минут.
5) реакция воды, т.е. ее кислотность или щелочность, характеризуется концентрацией PH: РН = 6,5 – 7,5 – вода нейтральная;
РН < 6,5 – вода кислая;
РН > 7,5 – вода щелочная.
Очистка включает следующие операции: осветление, обеззараживание, умягчение, дегазация и дистилляция.
1. Осветление воды производится с целью удаления механических примесей в отстойниках и фильтрованием через песчаные фильтры. Для осаждения коллоидных примесей применяют коагулянты – сульфат железа или алюминия
Al2(SO4)3 + 6H2O → Al(OH)3 ↓ + 3H2O
Одновременно происходит частичное умягчение
Al2(SO4)3 + 3Сa(HCO3)2 → 3CaSO4 + 6CO2 + Al(OH)3 ↓
2. Обеззараживание воды, удаление из нее микроорганизмов и бактерий путем хлорирования, озонирования или кипячения, также применяются ионы серебра, ультрафиолетовые лучи, ультразвуковые колебания
Cl2 + H2O → HClO + HCl
HClO → O + HCl
3. Умягчение воды состоит в полном или частичном удалении из воды солей кальция и магния.
Способы умягчения подразделяются на: химическое, физическое и физико-химическое.
Физические способы предусматривают термическую обработку воды, или кипячение, дистилляцию и вымораживание.
Сa(HCO3)2 → CaCO3 ↓ + CO2 ↑ + H2O
Химические способы умягчения воды заключаются в обработке ее растворами химических соединений.
Наиболее распространенные способы:
1) известково-содовый – способ умягчения заключается в обработке воды сначала известковым молоком, а затем содой. Это наиболее распространенный и дешевый способ. 0,3 мг∙экв/л
Сa(HCO3)2 + Са(OH)2 → 2CaCO3 ↓ + 2H2O
2) фосфатный способ умягчения воды – это более дорогой способ, но высокоэффективный. Содержание солей снижается до 0,02 мг∙экв/л.
Из физико-химических наиболее широко применяется ионно-обменный способ.
3Сa(HCO3)2 + 2Na2PO4 = 6NaHCO3 + Ca3(PO4)2 ↓
3)