Ответы по экологии

Подождите немного. Документ загружается.

чистому растворителю через мембрану) и обеспечивается достаточная

селективность очистки. Необходимое давление, превышающее осмотическое

давление растворенного вещества в растворе, составляет при концентрации солей % 0,1-1

МПа и при концентрации солей 20-3 0 г/л 5-10 МПа. Ультрафильтраця - мембранный

процесс разделения растворов осмотическое давление которых мало. Этот метод

используется при отделении сравнительно высокомолекулярных веществ, взвешенных -

коллоидов. Ультрафильтрация по сравнению с обратным осмосом

высокопроизводительный процесс, так как высокая проницаемость мембран достигается

при давлении 0,2-1 МПа. ^

Коагуляция – способность дисперсных систем выделяться на растворе под влиянием

внешних воздействий. Вещества, обуславливающие коагуляцию называются

коагулянтами. Центробежное отделение твердой фазы под действием центробежных и

центростремительных сил происходит таких аппаратах, как центрифуги и гидроциклоны.

Применяется для очистки стоков от мелкодисперсных и коллоидных примесей.

O = Al(OH)

+ H

Al(OH)

+ H

O = Al(OH)

+ H

Al(OH)

+ H

O = Al(OH)

+ H

Коагуляция. Для очистки стоков от мелкодисперсных и коллоид примесей используют их

удаление с помощью коагулянтов и флокулянтов. Коагуляцию осуществляют

непосредственно после удаления крупных взвесей.

При очистке питьевых и сточных вод в качестве коагулянтов используют соли

алюминия, соли железа и их смеси в разных пропорциях. Реже применяют соли магния,

цинка и титана. На станциях в специальных баках, защищенных от коррозии, готовят

рабочие растворы коагулянтов определенной концентрации и дозируют их в

обрабатываемую воду.

Ионообменный метод - процесс обмена ионами, находящимися в

растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы -

ионита.

Очистка производственных сточных вод методом ионного обмена

позволяет извлекать и утилизировать ценные примеси (соединения мышьяка,

(фосфора, а также хром, цинк, свинец, медь, ртуть и другие металлы), ПАВ и

радиоактивные вещества, очищать сточную воду до предельно допустимых

концентраций с последующим ее использованием в технологических

процессах или в системах оборотного водоснабжения.

По знаку заряда обменивающихся ионов иониты делят на катеониты и аниониты,

проявляющие соответственно кислотные и основные свойства. Иониты подразделяются на

природные и искусственные или синтетические. Практическое значение имеют

неорганические природные и искусственные (алюмосиликаты, гидроокиси и соли

многовалентных металлов; применяются также иониты, полученные химической

обработкой угля, целлюлозы и лигнина.

Однако ведущая роль принадлежит синтетическим органическим ионитам -

ионообменным слюдам.

Важнейшим свойством ионитов является их подготовительная способность, так

называемая обменная емкость. (Полная емкость ионита (количество находящихся в

сточной воде грамм-эквивалентов ионов, которое может поглотить 1 м

ионита до

полного насыщения. Рабочая емкость ионита - количество находящихся в воде грамм-

эквивалентов ионов, которое может поглотить 1 м

ионита до начала проскока в фильтрат

поглощаемых ионов.

Электрохимические методы. Для очистки сточных вод применяют электрохимическое

окисление или восстановление, электрофлотацию, электрофорез, электродиализ и

электрокоагуляцию.

Общим для всех методов является осуществление электролиза сточных вод, при котором

имеет место направленное движение ионов и заряженных дисперсных частиц и

протекание реакций окисления на аноде и восстановления на катоде.

Электрохимическое окисление на индифферентном аноде (графит, титан, покрытый

оксидами рутения, свинца и др.) различных органических соединений происходит путем

образования окислителей С1

,О

ClO

которые способствуют разложению органических веществ

обрабатываемой сточной воды. Электрохимическим окислением можно

удалить фенолы, цианид-ионы и др. Электрохимическим вост. на катоде можно удалить

из сточных металлы сполож-ым значением электродного потенциала, такие как Hg2+,

Cr2+,Pb2+, Ni2+, можно восстановить непредельные

органические соединения, осуществить восстановление соединений Сr6+ до Сr3+ и др.

процесс электрохимического восстановления и окисления в

значительной степени определяется электролита и величиной рН сточных вод, условиями

проведения электролиза.

При электрофлотации на катоде и аноде образуются пузырьки водорода и кислорода,

которые оказывают флотационное действие Прилипая к частицам дисперсной фазы,

поднимают их на поверхность.

Очистка сточных вод электрофорезом и электродиализам основана на использовании

направленного движения ионов и заряженных частиц

процессе электролиза. Осуществляют такую очистку с помощью селективных

ионообменных мембран (электродиализ) или фильтрующих материалов (электрофорез).

Электрокоагуляция. В процессе анодного растворения образуется коагулянты -

гидроксиды металлов, которые снижают поверхностный заряд частиц под воздействием

электрического поля.

В электролитах, содержащих активирующие ионы такие как С1-,Вr-, стальной электрод

при наложении электрического поля ионизируется по реакции

Fe° - е + Н

0 = Fe(OH)адс + Н

;

Fе(ОН)

адс

- е + Н

0= Fe(OH)

2адс

+ Н

В результате анодного растворения и последующего

происходит накопление коагулирующего компонента. Гидроксид Fe(OH)2 образуется

при рН > 4,5 и потенциале 0,8 В виде коллоидного раствора.

52. Биологическая очистка сточных вод. Факторы, влияющие на эффективность

биологической очистки.

Биологическая очистка. Биологическое окисление осуществляется сообществом

микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более

высокоорганизованных организмов, связанных между собой единый комплекс сложными

взаимоотношениями. Главенствующая роль в том сообществе принадлежит бактериям.

1. аэробный

2. анаэробный

При термической очистке сжигают, жидки отходы нефтепродуктов и других горючих

веществ в печах и горелках.

1. огневое концентрирование

2. огневое обезвреживание

Большое влияние на биологическое окисление оказывает кислородный режим и наличие

токсичных веществ в среде. Токсичное действие на биологические процессы могут

оказывать органические и неорганические вещества. Биологическая очистка сточных вод

может осуществляться как в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации,

биологические пруды), так и в специальных сооружениях (аэротенки, метантенки).

Использование бактерий для очистки вод.

Органические вещества + O

+ N + P (микроорганизмы) + CO

+ H

+ биологически не

окисляемые растворимые вещества.

Факторы влияющие на биологическую очистку:

- концентрация водородных ионов (pH)

- кислородный режим и наличие токсичных веществ в среде

53. Литосфера, её состав и строение.

Земля является частью Солнечной системы и имеет форму геоида, т.е. фигуры,

ограниченной поверхностью океана, мысленно продолженной через материки таким

образом, что она всюду остается перпендикулярной к направлению силы тяжести. От

поверхности отсчитывается «высота над уровнем моря». Форма геоида близка к земному

эллипсоиду вращения, большая полуось которого (радиус экватора) - 6378,160 км, малая

полуось (полярный радиус) - 6356,777 км, средний радиус Земли, принимаемой за шар, -

6371,032 км, длина окружности по мервдиану - 40008,55 км, площадь поверхности - 510,2

млн км

, объем - 1,083-1012 км

, масса - 5976 1021 кг, средняя плотность — 5518 кг/м

Земля состоит из центрального тяжелого ядра, мантии и земной коры Или литосферы

(рис. ).

Литосфера - твердая оболочка Земли глубиной 50-100 км, состоит из

осадочного слоя - 15-25 км, гранитного - 25-30 км и базальтового — 2-

15 км. Земная кора, сложенная осадочными и кристаллическими

породами, образует сплошную оболочку, 2/3 которой покрыто водами

морей и океанов. Кора Земли глубиной от 7 км (под океаном) до 40 км

(под континентом) составляет 0,42 % общей массы и 0,85 % общего объема планеты.

По физическим свойствам земная кора делится на два типа материковый и океанический.

Земная кора материкового типа - равнинных и горных районов - богата кремнием и

алюминием, характерными для пород группы гранита. Мощность гранитного слоя

увеличивается в горах. Океанический тип земной коры представлен породами типа

базальта с преобладанием кремния и магния. Здесь гранитный слой отсутствует, а

мощность базальтового слоя доходит до 15 км.

У нижней границы земная кора на глубинах 40-100 км приобретает пластический характер

из-за большого давления и высоких температур. Ниже расположено подкорковое

вещество, которое по физическим свойствам одинаково как под океанами, так и под

материками. Эту однородную оболочку называют мантией.

В центральной области Земли на глубине 2900 км расположено ядро, которое, по расчетам

и предположениям, состоит из вещества, находящегося в жидком состоянии.

Средняя плотность Земли составляет 5,52 г/см

, причём средняя

плотность осадочных пород - 2,5-2,8, а пород, богатых железом, - 2,9-3,0

г/см

. Высокая средняя плотность Земли объясняется наличием внутри неё

тяжёлого металлического ядра, радиусом порядка 3 000 км и плотностью от 9

до 11 г/см

. На рис. 5.2 представлено распределение плотности вещества

внутри Земли.

54.Почва, состав, плодородие. Почвенный профиль, факторы почвообразования.

Типы почв.

Литосфера – внешняя твердая оболочка земли, постепенно, с глубиной переходящая в

сферы с меньшей плотностью вещества.

1. Верхняя мантия (200 км).

2. Земная кора: на суше 75 км вглубь, на дне океана 5-10 км вглубь. Состав: 50% - SiO

;

25% - AlO

; 10% - Fe

; оксиды K, Ca, Mn, P.

Земельные ресурсы: 30% - суша. S=129 млн. км

. 10% - пашни. 25% - пастбища, сенокосы.

43% - пустыни. 30% - горы. 3.

Верхний слой литосферы – гумус. Гумус – конечный продукт разложения мертвых

органических остатков, аморфное вещество, (фенолы, сложные эфиры, карбоновые

кислоты) плодородный слой почвы. Гумификация - процесс образования гумуса.

Почва - особое природное образование, сформировавшееся в результате преобразования

горных пород растениями и животными, т.е. в результате почвообразовательного

процесса. Почва обладает особым свойством - плодородием, она служит основой с/х всех

стран. Почва при правильной эксплуатации не только не теряет своих свойств, но и

улучшает их, становится плодороднее. Почва - колоссальное природное богатство,

обеспечивающее человека продуктами питания, животных - кормами, а промышленность

сырьем. Почва образовывалась из выхода на поверхность земли горных пород под

действием ветра, атмосферной влаги, в связи с изменением климата и температурными

колебаниями горные породы, под действием микроорганизмов, а позднее лишайников и

мхов. Микроорганизмы разлагали остатки растений, образуя гумус - основное

органическое вещество почвы, содержащее питательные вещества, необходимые высшим

растениям. Животные и растения окончательно разрушали горную породу, превращая

верхний ее слой в почву. Лучшие почвы, влагоемкие и воздухопроницаемые, имеют

мелкокомковатую или мелкозернистую структуру из комочков диаметром от 1 до 10 мм.

От состава и свойств горной породы, на которой формируется почва, в значительной

степени зависят состав и свойства почвы. Почва состоит из твёрдой, жидкой, газообразной

и животной частей. Твердая часть - это минеральные и органические частицы. Они

составляют от 80-98 % почвенной массы и состоят из песка, глины, илистых частиц,

оставшихся от материнской породы в результате почвообразовательного процесса.

Соотношение этих частиц характеризует механический состав почвы. Жидкая часть

почвы, или почвенный раствор, вода с растворенными в ней органическими и

минеральными соединениями. Воды в почве содержится от долей процента до 40-60 %.

Жидкая часть участвует в снабжении растений водой и растворёнными элементами

питания. Газообразная часть, почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой.

Почвенный воздух содержит больше CO

и меньше O

, чем атмосферный воздух, а также

метан, летучие органические соединения и др. Живая часть почвы состоит из

почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, водоросли, актиномицеты и др.),

представителей беспозвоночных (простейших, червей, моллюсков, насекомых и их

личинок), роющих позвоночных. Они обитают в основном в верхних слоях почвы, около

корней растений, где добывают себе пищу. Некоторые почвенные организмы могут

жить только на корнях. Почва содержит микроэлементы (азот, фосфор, калий, кальций,

сера, железо и др.) и микроэлементы (бор, марганец, молибден, цинк и др.), которые

растения потребляют в ограниченных количествах. Их соотношение определяет

химический состав почвы. Из физических свойств почвы наибольшее значение имеет

влагоемкость, водопроницаемость, скважность.

Наука изучающая почву называется почвоведением.

Удерживать влагу могут: глина, суглинка, супесь. Переход жизненно

важных элементов в неорганические (в почве): Р  фосфаты; С 

; N  NO

; N

 NH

(через мочевину).

Рекультивация земель – система мероприятий, направленных на

восстановление хозяйственной ценности и комплексного улучшения

земель, нарушенных в процессе хозяйственной деятельности человека;

один из видов мелиорации. Рекультивация земель предусматривает комплексную

перестройку нарушенных земель, что дает возможность восстановить утерянную ими

пригодность для непосредственного использования и создать полноценные по структуре и

функционированию, экологически сбалансированные ландшафты.

Условия эффективного использования почв: борьба с эрозией; культурная обработка земли;

грамотное использование удобрений; проведение мероприятий по мелиорации и рекультивации.

Рекультивация: горнотехническая (засыпка карьеров); биологическая (группы живых

организмов, деятельность которых приводит к восстановлению плодородия); лесная (длительное

применение до нескольких десятков лет).

55.Деградация почв, причины. Контроль загрязнений. Защита почв.

Состав и свойства почвы постоянно меняются под влиянием жизнедеятельности, климата,

деятельности человека. При внесении удобрений почва обогащается питательными для растений

веществами, изменяет свои физические свойства. Неправильная эксплуатация может привести к

нарушению почвенного покрова - к Деградация почвы: эрозия(снесение верхнего слоя почвы

водой или ветром), загрязнение, заболачивание, затопление, опустынивание, отчуждение.

Почвообразующие факторы: климат, геологическая основа, рельеф, время, биота. Почва: 50–60%

- минеральная основа; 10%- органическая основа; 15% - воздух; 20–30% - вода.

Загрязнение литосферы. Оценка качества литосферы и пищи. Пестициды.

Пестициды (ядохимикаты) - химические препараты для защиты сель-хоз продукции,

растений, для уничтожения паразитов у животных, для борьбы с переносчиками опаснх

заболеваний и т.п.

Пестициды в зависимости от объекта подразделяются на: Гербициды – для

уничтожения сорной растительности; Фунгициды - борьба с грибковыми заболеваниями

растений; Зооциды – борьба с вредителями при хранении, борьба с грызунами;

Немотоциды – внешние паразиты животных; Дефолианты – для удаления листьев;

Дефлоранты - для удаления цветков; Инсектициды – против вредных насекомых.

Токсичные действия: - сильно токсичные ПДК<50мг/кг; - высоко ядовитые ПДК<100 мг/

кг; - средние ПДК до 1 г/кг; - мало ядовитые ПДК > 1 г/кг.

Пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно вносится

человеком в окружающую среду. Пестициды поражают различные компоненты

природных экосистем: уменьшают биологическую продуктивность фитоценозов, видовое

разнообразие животного мира, снижают численность полезных насекомых и птиц, а в

конечном итоге представляют опасность и для самого человека. Пестициды, содержащие

хлор (ДДТ, гексахлоран, диоксин, дибензфуран и др.), отличаются не только высокой

токсичностью, но и чрезвычайной биологической активностью и способностью

накапливаться в различных звеньях пищевой цепи. Даже в ничтожных концентрациях

пестициды подавляют иммунную систему организма, повышая таким образом его

чувствительность к инфекционным заболеваниям. В более высоких концентрациях эти

примеси оказывают мутагенное и канцерогенное действие на организм человека. ДДТ

Действие: - воздействуют на ЦНС; - аллергены – вызывают аллергические заболевания;

- канцерогены – вызывают раковые заболевания; - мутагены - изменяют генокод.

56.Твердые отходы черной и цветной металлургии теплоэлектроэнергетики

производств машиностроения: (металлургические шлаки; золошлаковые отходы;

золы топлива; шламы; окалина и стружки; сварочные флюсы).

Шлаки цвет.мет. могут быть условно объединены в 3 группы:

1)шлаки никелевых заводов и часть шлаков медных заводов, отличающихся малым

содержанием цвет.металлов и железа

2)медные шлаки, отличающиеся значительным содержанием хелеза,малым содержанием

меди и менее 5%цинка и свинца

3)оловянные,свинцовые и часть медных шлаков,отличающиеся значительным

содержанием цинка,свинца и стронция

Технологическая схема переработки шлаков могут включать гидрометаллургические и

пирометаллургические способы извлечения металлов.

Гидрометаллургический связан с восстановлением металлов из водных р-ров их

соединений различными методами.

При пирометаллургическом способе осуществляется восстановление металлов из их

безводных соединений при высоких температурах.

Шлаки черной и цвет металлургии служат сырьем для получения стройматериалов и

изделий различного назначения.

Энергетические установки.

Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании топлива в

энергоустановках являются СО2 и Н2О, продукты неполного сгорания топлива, оксид

углерода, сажа, углеводороды, несгоревшие частицы тв.топлива, зола, шлаки и прочие

мех.примеси.

На 80-90%хим.состав золошлаковых отходов представлены оксидами Si, Al, Fe, Ca, Mg;

также в них присутствуют соединения Ti, V, Ge, Ga, S, U и несгоревшие частицы топлива.

ТЭС снабжены мокрыми золоуловителями или имеют системы гидроуловления.

Золы и шлаки от сжигания углей, сланцев и торфа могут использоваться в качестве

кирпича.

Золы ТЭС используются для получения искусственных пористых заполнителей-гравия,

битум. Золошлаковые отходы используют в качестве активной минеральной добавки при

производстве цемента; применяют в виде гидравлической добавки к цементу; используют

при приготовлении бетонов.

Золы сланца и торфа содержат CaО и использ-ся для известкования кислых почв. Золы

также содержат К и Р, микроэлементы; их применяют в с/х как удобрения; некоторые

виды золошлаков испльзуют в качестве элементов очистки промстоков.

Пути решения экологической проблемы черной и цвет.металлургии.

-комплексное использование руд цвет.металлов, которые перерабатываются как сырье для

получения одного продукта;

-улавливание и переработка газообразных выбросов, содержащих вредные для природы и

необходимые для промышленности продукты;

-разработка технологий переработки, т.е. с целью снижения их токсичного воздействия и

одновременного получения дополнительных сырьевых источников;

-повторное вовлечение в технологич.процесс сточных вод после предварительного

максимального извлечения примесей и их переработки на целевые продукты.

ТО машиностроения и их утилизация

Основные производства любого машиностроит-го комплекса:

-литейное;

-сварочное;

-прокатное;

-кузнечно-прессовое;

-эл/хим-ая и мех.обработка металлов.

Литейное производство в кач-ве плавильных агреатов оснащено вагранками,

электродуговыми и индукционными печами. Они явл-ся крупными источниками пыле-,

газовыделения на машинотроит.предприятиях.

Наиб.кол-во пыли и газов выделяется при плавке металлов в вагранках. Образ-ся

сточ.воды, которые загрязнены твер.частицами-глиной, песком,зольными остатками.

Прокатное и кузнечно-прессовое произв-ва

Основная составляющая-окалина.Выдел-ся много пыли, туманов. Пыль обр-ся при

измельчении окалины. При прокате применяется огневая зачистка поверхности заготовки,

при этом обр-ся много дисперсной пыли, состоящей на 75-90% из оксида Fe.

Сварочное производство

Одним из видов сварки явл-ся сварка под флюсом. На поверхности актив.металлов

имеется оксидная пленка, которая изолирует поверхности и затрудняет сваривание.

Применение флюсов помогает устранить оксид.пленку. Флюс наносят на соединяемые

поверхности, он плавится, растекается, смачивает поверхность и в результате обр-ся

лекоплавильные шлаки.

Сварочные шлаки-это сплав различных оксидов Ме.

Сварочные флюсы-шлаки осущ-т след.важные ф-ии:

-защита жид.Ме от контакта с водой;

-проведение раскисления, легтрования и рафинирования Ме;

-улучшение теплового режима сварки путем сжижения скорости охлаждения Ме;

-поддержание устойчивости процесса сварки;

-обеспечение правильного формирофания Ме шва.

Цеха мех.обработки

Мех.обработка осущ-ся на станках, сопровожд-ся выделением стружковой пыли, масел и

имульсий. Выдел-ся большое кол-во тонкодисперсной пыли. Пыль, образующаяся при

абразивной обработке, на 30-40% состоит из материала абразивного круга, на 60-70%-из

материала обрабатываемого изделия. Вред.выбросы сост-т из опилок, стружки и

древесной пыли.

57.Твердые бытовые отходы и их утилизация.

Отходы – непригодные для производства данной продукции виды сырья, его

неупотребимые остатки или возникающие в ходе технологических процессов вещества

(твердые, жидкие и газообразные) и энергия, не подвергающиеся утилизации в

рассматриваемом производстве (в том числе с/х. и в строительстве).

Отходы одного производства могут служить сырьем для другого. Как правило, в

категорию Отходы не включают природное вещество, неявно используемое в

технологических циклах, - воздух, его кислород, проходящую «транзитом» воду и т.п.

Нередко не учитываются и энергетические Отходы. При учете всех видов Отходов

количество полезного общественного продукта составляет не более 2% от вовлекаемых

природных веществ и энергии (остальные 98% составляют Отходы) Получение лучшего

соотношения, видимо, принципиально не возможно, так как реутилизация ведет к

значительным затратам энергии. Как правило, энергетический коэффициент полезного

действия всех производственных процессов общества суммарно близок к 0,2% - степени

утилизации солнечной энергии растительностью.

Отходы бытовые (коммунальные) - твердые (в том числе твердая составляющая сточных

вод – их осадок) отбросы – 1 и др., не утилизуемые в быту, образуются в результате

амортизации предметов быта и самой жизни людей вещества (включая бани, прачечные,

столовые, больницы, бытовые помещения предприятий и т.п.). Утилизация бытовых

отходов – извлечение из них ценных (в основном металлов) и негорючих (стекло)

компонентов с последующим сжиганием или сбраживанием органических веществ для

получения энергии (непосредственно или через получение биогаза) и сырья. Выбросы до

250 кг/год. Разложение – стекло: 1000 лет; Полиэтилен – 200 лет.

Утилизация ТБО: захоронение; мусоросжигание; вторичная переработка;

компостирование; полное сбраживание. Переработка: стекло  стекловолокно,

вторичное использование; резиновые отходы  бензин. Компостирование

(органические отходы). Сбраживание (бактериями)  спирт. Производство

стройматериалов, компостов и т.п.

58.Гравитационные методы отделения твердой фазы. Достоинства и недостатки.

Седиментация. Роль коагулянтов и флокулянтов. Различные виды отстойников.

Фильтрация» Сетчатые, волокнистые и зернистые фильтры, особенности их

использования. Фильтрование под вакуумом.

Сидеминтация осаждение частиц под действием гравитационного поля Дли

улучшения отделения твердой фазы дисперсных систем Сидеминтацией

необходимо применение специальных веществ флокулянтов, способствующих

агрегации или флокуляции частиц увеличению скорости осаждения взвесей.

Флокулянты водорастворимые полимеры с полярными концевыми функциональными

группами. Их действие основано на том, что концы цепеобразвд полимерных

макромолекул сорбируют взвешенные частицы и связывают их в рыхлые сетчатые

трехмерные агрегаты.

Наибольшее распространение в нашей стране получило использование в качестве

флокулянта полиакриламида.

Методы осаждения конструктивно просты, бесшумны и обладав малой энергоемкостью.

Хотя из-за большой влажности отделенного осадка данные методы не применяют

непосредственно для очистки от твердых примесей,, но они получили распространение

для сгущения очищаемой среды и первичного выделения осадков.

Метод осаждения находит применение для выделения твердой фазы и дает

положительный эффект в комбинации с другими методами, например, при наложении

электрических и магнитных полей.

3.5.3. Фильтрация (к опыту 3.4)

Фильтрами называют устройства, в которых очистка жидкостей от частиц твердой фазы

осуществляется в процессе их протекания через перегородку, имеющую сквозные

микроканалы (поры). Фильтрующая перегородка, являющаяся важнейшей частью любого

фильтра, может задерживать твердые частицы либо своей поверхностью с образованием

осадка, либо внутренней извилистой поверхностью микроканалов Движущей силой

процесса фильтрования является разность значений давления по обе стороны

фильтровальной перегородки. Применение фильтрования для. выделения осадка зависит

от размера

частиц и характера их агрегации. Существуют сетчатые, волокнистые и

зернистые фильтры.

Сетчатые фильтры служат для задержания

сравнительно грубых частиц. Их изготовляют из одного или нескольких

слоев ткани или металлической сетки. Действие этих фильтров основано на

механическом задерживании больших частиц, не проходящих через ячейки

сетки, а также на инерционном осаждении частиц. Эффективность сетчатых

фильтров заметно увеличивается по мере забивания их отфильтрованной

дисперсной фазой, поскольку в результате образования на поверхности

фильтра так называемого намывного слоя уменьшается диаметр отверстий.

Поэтому иногда на тканевые фильтры перед их использованием наносят

асбестовую пыль, особенно эффективную при фильтрации.

Волокнистые фильтры делают из фильтровальной бумаги, специального картона

и некоторых других волокнистых материалов. Вследствие значительного гидравлического

сопротивления эти фильтры применяют лишь при небольших скоростях течения

фильтрующегося раствора (суспензии). С целью повышения производительности

волокнистых фильтров их часто изготавливают с «развернутой» (увеличенной)

поверхностью.

В зернистых фильтрах широко используют в качестве

ало» кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т.п.

Зернистые фильтры изготавливают однослойными и многослойными.

Регенерация зернистых фильтров предусматривает промывку обратным

потоком чистой воды или сжатым воздухом.

Фильтрование под вакуумом применяется для очистки маловязких жидкостей. Степень

очистки в вакуум-фильтрах не превышает, как правило, 80 %, но удельная

производительность очистки наиболее высокая. Тонкость очистки в вакуум-фильтре

определяется фильтрующими свойствами пористого элемента (ткани, бумаги и др.).

Конструктивных разновидностей вакуум-фильтров много, однако наиболее

распространенными являются барабанные, дисковые и ленточные фильтры.

59.Центробежные методы отделения твердой фазы. Особенности процесса.

Напорные, открытые, многоярусные гидроциклоны. Принцип работы и

схема гидроциклона.

Центробежное отделение тв-й фазы под действием центробежных и

центростремительных сил происходит в аппаратах 2-х типов:в центрифугах и

гидроциклонах. При центробежном раздел-ии ускорение оседающей частицы тв-й

частицы возрастает н6а величину k = w

* r / g . Где w-угловая скорость вращения

жидкости,r- радиус вращения, g- ускорение свободного падения. Эту величину называют

фактором разделения. Существует ряд центрифуг и центробежных аппаратов различного

типа. Однако движение частиц в грав.поле независима от от аппарата.Оно описывается

уравнением: v={g*L*d

*(p

-р

)}/18M, где v-скорость частицы,g- уск-е своб-го пад-я,L-

центробежная сила. d

- диаметр частицы, p

,р

- плотность дисперсной фазы и среды

соответственно. М-вязкость среды. После центрифугирования конечного продукта для

выделения необходимы процессы промывки и сушки осадка.

Циклоны. Осаждение взвеш-ых вещ-в можно интенсифицировать воздействием на

частицы этих вещ-в центробежных и центрострем-х сил инерций. Такое воздействие

осущ-ся в напорных открытых и мелкоярусных гидроциклонах.

Напорный гидроциклон состоит из цилиндрической и конической частей.Вращение

жидкости в г/циклоне вызывается её впуском под давлением в тангенсальный потрубок,

расположенный в верхней части цилиндра. коническая часть циклона оканчивается

насадкой , ч-з которую отводится выделенный осадок. очищаемая жидкость вытекает ч-з

сливной потрубок . в напорных г/циклонах фактор разделения достигает 200. однако

циклонам присущ низкий КПД ,вследствии несовершенства гидродинамического режима

работы аппаратов. Многоярусные г/циклоны. По принципу выделения тв-х частиц из

жидкости аналогичны напорным г/ц.устройство в камере несколько секций,ч-з которые

последовательно проходит очищаемый поток,позволяет более полно использовать объём

г/циклона и уменьшить время пребывания жидкости в циклоне. Открытые г/циклоны

применяют для отделения крупных механических частиц со скоростью осаждения более

0,02 м/с. Преимущества открытых г/циклонов перед напорными-большая

производительность и малая потеря напора.

60. Мембранные методы отделения твердой фазы - обратный осмос и

ультрафильтрация. Принцип работы аппарата «фильтр - пресс».

Методы мембранного разделения условно делятся на микро-ультрафильтрацию, обратный

осмос, испарение через мембраны, диализ. Наибольшие успехи, с точки зрения

эффективности и технологичности разделения (отделения твердых примесей), достигнута

помощью обратного осмоса и ультрафильтрации. Разделение частиц дисперсной системы

под действием электрического поля можно отнести к электрохимическим методам.

Осмос - процесс, широко распространенный в природе. Суть его сводится к

односторонней диффузии растворителя через полупроницаемую перегородку между

растворами равной концентрации. Осмос служит для отделения твердых частиц при

незначительных объемах жидкости из отходов гальванических, химических,

фармацевтических производств, содержащих пригодные к повторному использованию

металлы, мономеры, димеры, лекарственные препараты и пр.

Устройства для обратного осмоса и ультрафильтрации делятся способу укладки мембран

в объеме.

Аппараты типа "фильтр-пресс" с плоскими мембранами наиба распространены в

настоящее время, отличаются сравнительной простотой изготовления деталей и сборки,

но также и невысокой удельной производительностью вследствие малой плотности

укладки, мембран. Такие аппараты состоят из плотно сжатых между двумя фланцами

плоских фильтрующих элементов прямоугольной или круглой формы, разделенных

тонкими (например, паронитовыми) прокладками. Последние образуют периферийные

стенки каналов для прохода концентрируемой жидкости вдоль мембран. Фильтрующий

элемент составлен из опорно-дренажной пластины, воспринимающей высокое давление и

обеспечивающей отвод фильтрата. Опорно-дренажные пластины выполняются пористыми

(из прессованных порошков полимеров, металлов, керамики), а также из сочетания

различных материалов или сплошными (например, из винипласта), но с фрезерованными

или сверлеными каналами для отвода фильтрата. Полупроницаемые мембраны в таких ап-

паратах - обычно полимерные пленки: ацетатцеллюлозные, нитроцеллюлозные,

поливинилхлоридные, поликарбонатные, нейлоновые и т.д. Материал мембран вообще не

является специфичным для каждой конструкции существующих аппаратов.

61 .Электрохимические методы отделения твердой фазы. Сущность метода

электрофлотации. Особенности процесса электрофореза. Образование

ДЭС в мицелле. Схема процесса электроосмоса.

Сущность метода электрофлотации состоит в том, что удаление твердых частиц

дисперсной фазы осуществляется путем флотации их тонкодиспергированными

пузырьками водорода и кислорода, образующимися в результате электролиза водной

части осветляемой жидкос-ти. При этом на катоде происходит реакция:

2 Н

0 + 2е -> Н

+ 2 ОН

Образовавшиеся ОН" - ионы движутся в направлении анода, где отдают свой заряд

с выделением кислорода:

4 ОН- -4ё -> 2 Н

0 + 0

Использование газов, выделяющихся при электролизе воды, приводит

к изменению флотационных свойств в большей степени, чем использование обычных

молекулярных газов, так как в момент образования эти газы более активны и выделяются

в тонкодиспергированном виде.

Электрофорез и электроосмос

Наличие у частиц дисперсных систем электрического заряда было открыто еще в 1808 г.

Процесс переноса частиц в электрическом поле получил название электрофореза.

Процесс переноса жидкости при приложении разности потенциалов через пористую

перегородку назван электроосмосом. Причем установлено, что количество жидкости,

прошедшей через пористую перегородку пропорционально силе тока, и при постоянной

силе тока не зависит от площади сечения или толщины перегородки.

Причина обоих явлений одна и та же - наличие разноименных зарядов у твердой и жидкой

фазы. В зависимости от того, что является неподвижным жидкость или твердая

поверхность, - наблюдается передвижение твердой фазы (электрофорез) или жидкости

(электроосмос).

При электрофорезе (рис. 3.5) в результате возникновения электрического поля между

электродами, благодаря малому размеру частиц дисперсной фазы, происходит перенос

отрицательно заряженной дисперсной фазы к положительному электроду. При

электроосмосе (рис.З.б) пол влиянием электрического поля по капиллярам перегородки к

отрицательному электроду передвигается положительно заряженная жидкость.

Заряд на частицах, проявляющийся при электрофорезе, обусловлен наличием на их

поверхности двойного электрического слоя (ДЭС) из ионов, возникающего либо в

результате избирательной адсорбции одного из ионов электролита, либо за счет

ионизации поверхностных молекул вещества. При действии электрического поля на

частицы, несущие двойной электрический слой, происходит явление, напоминающее

электролиз. Если дисперсная фаза заряжена отрицательно, коллоидные частицы вместе с

адсорбированными на них отрицательными потенциал-определяющими ионами

движутся к аноду, а положительно заряженные противоионы - к катоду. Если

дисперсная фаза заряжена положительно, направление движения частиц и ионов

меняется на обратное.

Аналогичное объяснение имеет явление электроосмоса. ДЭС в этом случае образуется на

внутренней поверхности капилляров перегородки либо в результате избирательной

адсорбции одного из ионов электролита, присутствующего в жидкости,

заполняющей капилляр, либо ионизации молекул вещества, из которого состоит

капилляр, либо в - результате адсорбции на поверхности капилляра ионов ОН

и Н

. При

наложении на капилляр электрического поля слой противоионов в капилляре