Химические методы очистки св. Общие сведения. Классификация методов реагентной очистки св. Применяемые реагенты.

• Название: Химические методы очистки св. Общие сведения. Классификация методов реагентной очистки св. Применяемые реагенты.
• Дата: 18.05.2021
• Размер: 28.9 Kb.
• Имя файла: Referat_Khulkhachieva.docx
• Тип: Реферат; #206305

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТУРИЗМА И СЕРВИСА»

(ФГБОУ ВО «РГУТИС»)

Высшая школа сервиса

Реферат

по дисциплине: «Современные ресурсосберегающие технологии»

на тему: «Химические методы очистки СВ. Общие сведения. Классификация методов реагентной очистки СВ. Применяемые реагенты.»

Выполнила студентка группы ССД-17-1

Хулхачиева А.Э.

Научный руководитель – доцент Борисова О.Н.

2020-2021 учебный год

Оглавление

Введение 3

Общие сведения о химических методах очистки СВ 5

Классификация методов реагентной очистки СВ. Применяемые реагенты 8

Выводы 11

Использованная литература 12

Введение

Наша планета предоставляет людям огромное количество всевозможных ресурсов, благодаря которым наша жизнь насыщается комфортом и удобством, однако люди не бесследно используют ресурсы.  Пользуясь водой человек производит сточные воды, из жилых домов, заводов и фабрик стекает огромное количество воды, которая впитывается в землю или сбрасывается водные ресурсы. Эти сточные воды непригодны для потребления или использования человеком, соответственно они требуют тщательной очистки. В мире существует большое количество способов очистки сточных вод, их принято разделять на 4 группы:

• 
  механическая очистка воды;
  
• 
  биологическая очистка воды;
  
• 
  химическая очистка;
  
• 
  физико-химическая очистка;
  

Однако, из-за разнообразия загрязняющих воду элементов нельзя создать универсальный способ очистки сточных вод. Поэтому существуют четыре распространенных способа очистки сточных вод, каждый из которых предназначен на определенную группу загрязнителей. Для увеличения процента очистки сточных вод от загрязнителей способы очистки комбинируют друг с другом. Давайте подробно рассмотрим процесс химической очистки.

Химические методы очистки сточных вод

Химические вещества используются во время очистки сточных вод в ряде процессов для ускорения дезинфекции. Эти химические процессы, которые вызывают химические реакции, называются химическими единичными процессами и используются наряду с биологическими и физическими процессами очистки для достижения различных стандартов воды.

Специализированные химические вещества, такие как хлор, перекись водорода, хлорит натрия и гипохлорит натрия (отбеливатель), действуют как дезинфицирующие и способствуют очистке сточных вод на очистных сооружениях. [1]

Существует такие химические процессы, как химическая коагуляция, химическое осаждение, химическое окисление, ионный обмен и химическая нейтрализация, которые можно применять к сточным водам во время очистки.

Общие сведения о химических методах очистки СВ

Нейтрализация

Технология очистки сточных вод использует нейтрализацию для корректировки значения pH. Кислоты или щелочи добавляются по мере необходимости после таких процессов, как осаждение и коагуляция, а также для нейтрализации промышленных сточных вод.

Окисление

Окислительно-восстановительные реакции часто используются при химической очистке сточных вод и при обработке питьевой воды. Процессы окисления озоном и перекисью водорода эффективно удаляют хлорированные углеводороды и пестициды из питьевой воды. При очистке сточных вод процессы окисления используются для удаления сложных биоразлагаемых соединений. Особенно эффективной является фотохимическая очистка, которая образует гидроксильные радикалы из перекиси водорода или озона при воздействии ультрафиолетового излучения. Эти усовершенствованные процессы окисления используются для разложения лекарственных веществ, таких как антибиотики, гормоны и другие антропогенные микроэлементы. Кроме того, озон способствует окислению железа и марганца в колодезной воде. Процессы восстановления необходимы для превращения ионов тяжелых металлов, например, в легкорастворимые сульфиды.

Адсорбция

Адсорбция - это накопление веществ на поверхности твердого тела, которое представляет собой физический процесс, при котором молекулы прилипают к граничным поверхностям через силу Ван-дер-Ваала. Если химическая связь связывает вещества с поверхностью твердого тела, процесс называется хемосорбцией. В отличие от адсорбции, хемосорбция необратима.

В очистке сточных вод используются активированные угли для задержания веществ в воде, которое не может быть в достаточной степени удалено с помощью более дешевых методов, таких как биологическая очистка сточных вод, осаждение и коагуляция. Например, красители от текстильных красителей часто можно полностью удалить только путем адсорбции на активированном угле. Легированный активированный уголь также может быть использован для удаления мышьяка и тяжелых металлов. Гранулированный гидроксид железа является еще одним идеальным средством для удаления токсичного металлоидного мышьяка из питьевой воды, загрязненных грунтовых вод и промышленных сточных вод. В этом процессе гидроксид железа реагирует с ионами арсената с образованием арсената железа. Этот метод эффективен и рентабелен.

Осаждение

Осаждение - это химический процесс, который отделяет ранее растворимое вещество от жидкости. Обычным методом является создание реакции осаждения путем добавления подходящих реагентов. Например, в результате осаждения тяжелые металлы превращаются в труднорастворимые гидроксиды металлов. В других ситуациях может потребоваться осаждение карбонатов или сульфидов.

Коагуляция

Коагуляция подготавливает к удалению из воды очень мелкие частицы, которые присутствуют либо в виде суспендированных, либо в форме коллоидных растворов. Если поверхностный заряд этого очень тонкодисперсного вещества одинаков, частицы из-за взаимного электрического отталкивания не могут накапливаться в более крупные агломераты.

Ионный обмен

Ионообменники - это материалы, которые могут заменить ионы одного раствора другими ионами. Например, катионит заменяет ионы кальция на ионы натрия. Как только ионный обмен исчерпан и ионы кальция полностью насыщены, ионообменник нуждается в регенерации. Успех этого процесса основан на принципе смещения: чем выше заряд ионов, тем сильнее ионная связь с ионообменником. Если оба типа ионов заряжены одинаково, то с большим радиусом будет тот, который имеет более сильную силу связи ионов. В процессе ионного обмена ион с более сильной связью вытеснит ион с меньшей связью. Ионообменники пригодны для удаления тяжелых металлов и анионов и поэтому часто используются после осаждения и коагуляции. Кроме того, они помогают смягчить воду, изменить содержание соли в воде. Это особенно важно для промышленности, которая использует их для производства чрезвычайно чистой деминерализованной воды, известной как сверхчистая вода. [2]

Классификация методов реагентной очистки СВ. Применяемые реагенты

Реагентная очистка сточных вод, содержащих цианид-ионы

Для обезвреживания циансодержащих сточных вод используется реагентный метод, основанный на химическом превращении высокотоксичных цианидов в нетоксичные соединения. Цианиды окисляют различными окислителями: соединениями, содержащими активный хлор (хлорная известь, гипохлорит кальция, гипохлорит натрия, жидкий хлор), озоном, перманганатом калия, перекисью водорода.

Технологическая схема очистки может быть периодического или непрерывного действия. При очистке по схеме периодического действия сточная вода поступает в усреднитель, откуда подается в реактор с непрерывным перемешиванием, который оборудован приборами автоматического регулирования подачи реагентов до требуемой pH среды и остаточной концентрации цианид-ионов. Величину рН раствор корректируют путем добавления гидроксида натрия или известкового молока. После обезвреживания данные сточные воды смешиваются с кислото-щелочными стоками и направляются на дальнейшее обезвреживание. Жидкий хлор применяется в виде хлорной воды, получаемой с помощью хлораторов. Использование хлорной воды в качестве реагента допускается, если на предприятии ее получают для других целей.

Окисление цианидов раствором перманганата калия. Процесс проводят при pH > 7, используя оборудование периодического действия. Целесообразнее вести процесс при наличии отходов перманганата калия на производстве, использовании установок малой производительности, в аварийных ситуациях. Основными преимуществами данного метода являются высокая очистка вод любой концентрации цианидов, возможность повторного использования очищенной воды, незначительное количество осадка. Недостатком – высокая стоимость перманганата калия и необходимость удаления из воды токсичного MnO2.

Очистка сточных вод от ионов шестивалентного хрома

В качестве реагентов-восстановителей наибольшее применение получили натриевые соли сернистой кислоты – сульфит (Nа2SО3), гидросульфит (NaHSO3), пиросульфит (пиросернистокислый натрий, метабисульфит натрия) (Na2S2О5), а также тиосульфат натрия (Na2S2О3)

Восстановление Cr (VI) с помощью SO2 или H2S может найти практическое применение только на предприятиях, имеющих сероводородсодержащие стоки или дымовые и топочные газы. Восстановление Cr (VI) сернистым газом производится при рН = 1,5 3; время восстановления 10 15 мин [4]. Преимуществом применения сульфидов при удалении хрома является одностадийность процесса, так как сульфиды являются и восстановителем Cr (VI) и осадителем Cr (III). Осадок имеет малую растворимость, максимальное осаждение происходит при рН = 11

Кроме этого в качестве реагентов-восстановителей могут быть использованы также отходы металлического железа (стальная стружка, скрап и т.д.) или ионы двухвалентного железа, которые вводят в воду в виде солей (или генерируют электрохимически). В первом случае подкисленные до рН = 2-2,5 хромосодержащие стоки фильтруют через находящийся в реакторе слой железной стружки [2]. В усовершенствованном варианте воду, содержащую соединения Cr (VI), фильтруют через колонку, заполненную смесью металлических Аl и Fе стружек. Предпочтительно использовать смесь алюминиевой стружки и порошка железа при соотношении от 0,5:1 до 3:1. Обрабатываемые сточные воды необходимо нагревать до 40-80 С. Образование гальванических пар Fe Al снижает пассивацию поверхности алюминия хроматами. Восстановление Cr (VI) солями Fe (II) протекает с достаточно высокой скоростью не только в кислой, но и в нейтральной и щелочной средах, что позволяет отказаться от использования кислоты для подкисления:Однако при восстановлении Cr (VI) железом и его соединениями резко возрастает количество образующегося шлама за счет осаждения гидроксида железа

Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов осуществляется путем перевода ионов тяжелых металлов в малорастворимые соединения (гидроксиды, карбонаты или сульфиды) при нейтрализации сточных вод с помощью различных щелочных реагентов (гидроксидов кальция, натрия, магния, оксидов кальция, карбонатов натрия, кальция, магния, сульфидов). [3]

Выводы

Как кислород вода является главным ресурсом для жизни человека, поэтому она требует бережного использование. Ученые уверяют, что на Земле лишь 3% пресной воды из которых 70% подземные воды и ледники. С такими малыми объемами пресной воды людям нужно сосредоточиться на ее очистке. Химические методы очистки воды, как и другие способы отлично себя показал, однако не нужно надеяться только на них. Человек должен перестать бездумно загрязнять окружающую среду иначе в скором времени очищать воду уже будет не для кого.

Использованная литература

1. 
   Способы очистки сточных вод с использованием химических, биологических и механических средств
   https://aquacomm.ru/vodosnabzenie/metody-ochistki-stochnyx-vod.html
   
2. 
   Химические методы очистки сточных вод https://vodoprovodnaya.ru/ochistka-stochnyih-vod/himicheskie-metodyi-ochistki-stochnyih-vod
   
3. 
   Реагентная очистка сточных вод и утилизация отработанных растворов и осадков гальванических производств : учеб. пособие / Ю. П. Перелыгин, О. В. Зорькина, И. В. Рашевская, С. Н. Николаева. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2013. – 80 с