Дәріс 6 – Өндірістік су дайындау

Мазмұны:

1. Суды тұндыру әдістері

2. Суды жұмсартудың химиялық және ионалмастыру әдістері

3. Электрокоагуляция

4. Суды дегазациялау және зиянсыздандыру

1. Өндірістік су дайындау, судан молекулярлық еріген, коллоидтық және қалқыған күйдегі зиянды қоспаларды аластатуға арналған операциялардың жиынтығы болып табылады. Су дайындаудың негізгі операциялары: қалқыған қоспалардан тұндыру және сүзу арқылы тазарту, жұмсарту, ал кейбір жағдайларда – тұзсыздандыру, бейтараптандыру, газсыздандыру және зиянсыздандыру.

Суды тұндыру процесін үздіксіз жұмыс істейтін, бетондалған тұндырғыш резервуарларда жүргізеді. Түссіздендіруді және мөлдірлендіруді толық деңгейде жүргізу үшін, тұндырғыштың ішіндегі декантацияланатын суды коагуляцияға ұшыратады. Коагуляция – әртекті жүйелерді бөлудің нәтижелі процесі, атап айтқанда, судан лай, кварц құмының, карбонаттардың және басқа тау жыныстарының, сол сияқты, органикалық жаратылысты заттардың, мысалы, белоктардың, коллоидты дисперсиялық бөлшектерін бөліп алу. Коагуляция процесінің маңызы – өңделетін суға коагулянттарды, әдетте, әртүрлі электролиттерді енгізу. Коллоидтық бөлшектердің зарядына қарама қарсы заряды бар ион-коагулянт, бетте адсорбцияланады. Осының нәтижесінде бөлшектердің зарядтары бейтараптандырылады, коллоидтік бөлшектердің айналасындағы сольваттанған қабықшалар қосылып, сығылады да, олар бір бірімен бірігіп, седиментацияға түседі. Коагуляция арқылы түзілген тұнба судан сүзу арқылы бөлінеді.

Сүзу – әртекті жүйелерді бөлудің ең бір универсальды әдісі. Сүзу техникасында, сүзгіш ретінде қолданылатын материалдың дамыған беті, үлкен орын алады. Сүзу нәтижелілігі мына эмпирикалық формуламен анықталады: , мұндағы d — сүзгіште ұсталып қалатын ең ұсақ бөлшектердің диаметрі, мм; l — инертті түйір материалдардың бөлшектерінің тиімді шамасы, мм; w — сүзу жылдамдығы, м/сағ; с —пропорционалдық коэффициенті, кварцті құм үшін 0,0095- ке тең.

2. Суды жұмсарту және тұзсыздандыру - кальций, магний және т.б. металдардың тұздарын судан аластату болып табылады. Қолданылатын реагенттер бойынша бұл әдістер былай ажыратады: әктік (күйдірілген әк), содалық (кальцинацияланған сода), натронды (натрий гидрототығы) және фосфатты (үшнатрий фосфат). Жұмсарту процесі келесі реакцияларға негізделген:

1. Уақытша кермектілікті жою, темір иондарын аластату және СО₂ байланыстыру үшін, күйдірілген әкпен өңдеу:

Са(НС0₃)₂ + Са(ОН)₂ = 2СаСО₃ ↓+ 2Н₂О

Mg(HCO₃)₂ + 2Са(ОН)₂ = 2СаСО₃ ↓+ Mg(OH)₂ ↓ + 2Н₂0

2. Тұрақты кермектілікті жою үшін кальцинацияланған содамен өндеу:

3. Са²⁺ және Mg²⁺ толық тұндыру үшін үшнатрийфосфатпен өндеу

ЗСа(НС0₃)₂ + 2Na₃P0₄ = Ca₃(P0₄)₂ ↓ + 6NaHCO_a

3MgCI₂ + 2Na₃P0₄ = Mg₃(P0₄)₂ ↓ + 6NaCI

Ионалмастыру әдісі. Суды жұмсартудың ионалмастыру әдісінің мәнісі – өзінің құрамындағы иондарды су құрамындағы иондарға алмастыру қабілеті бар иониттерді қолдану арқылы суды кальций және магний иондарынан тазарту болып табылады. Жұмсартудың катион алмастыру процесінің негізінде катиониттердегі натрий және сутегі иондарын Са²⁺ және Mg²⁺ иондарына алмастыру реакциясы жатады.

Na₂ [Кат] + Ca(HC0₃)₂ ↔ Са [Кат] +2NaHC0₃

Катион алмастыру процесіне жіберілетін судың мөлшері мына теңдеулер арқылы анықталады: және ,

мұнда L_Na және L_H— Na- жәнеН-катиониттері бар сүзгішке жіберілетін судың мөлшері, %; h_кс, h_к, h_ж — бастапқы судың карбонаттық емес, карбонаттық, жалпы кермектілігі, град; h_б —жұмсартылған судың берілген сілтілігі, град.

Анион алмастыруға мысал ретінде ОН^- аниондарын алмастыру реакциясын алуға болады.

[Ан] ОН + НС1 ↔ [Ан] С1 + Н₂0

Н – катиондау және ОН-аниондау процестерін тізбектей жүргізу арқылы суды тұзсыздандырудың қазіргі кездегі әдісінің экономикалық тиімділігі өте үлкен. Осы процестердің нәтижесінде түзілген Н⁺ и ОН^- иондары өзара әрекеттесіп, су молекуласын құрайды.

3. Электрокоагуляция – еритін электродтары бар электролизерде суды тазартудың әдісі. Ол зиянды қоспаларға қатысты сорбциялық қабілетті жоғары алюминий гидрототығын электрохимиялық жолмен алуға негізделген. Иондардың ток мөлшерін тасымалдауға қатысу дәрежесі, олардың салыстырмалық концентрациясы және қозғалысының шапшандығы арқылы мына теңдеумен сипатталады , мұнда λ_∞ — эквиваленттік электр өткізгіштігі; F — Фарадей тұрақтысы, 96 000 Кл; w_к, w_a —катион және анионның қозғалысының абсолюттік жылдамдығы.

4. Өндірістің қышқыл айналу суларын тазарту үшін нейтралдау – суды кальций тотығымен немесе гидрототығымен өңдеу әдісі қолданылады. Коррозияны төмендету үшін су дайындаудың маңызды бөлігі, судан еріген СО₂ және О₂ газдарын аластату болып табылады. Газдарды аластату бумен қыздыру арқылы десорбция (термиялық деаэрация) қолданылады.

Тұрмыстық қажетте қолданылатын суды міндетті түрде зиянсыздандырады. Зиянсыздандыру – ауру тарататын бактерияларды жою және органикалық қоспаларды тотықтуру – хлорлы әк, кальций гипохлориті және газ тәріздес хлорды қолдану арқылы хлорлаудың негізінде жүргізіледі.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Суды жұмсарту және тұзсыздандыру қалай жүргізіледі?

2. Электрокоагуляция әдісі.

3. Суды тұндыру әдісі?

Ұсынылған әдебиеттер:

1. Общая химическая технология: в 2-х ч.,/под ред. И.П. Мухленова. М:1984.

2. Кутепов А.М. и др. Общая химическая технология. М:1990.

3. Основы химической технологии/под ред. И.П. Мухленова М:1991.

4. Вольфкович С.И. Общая химическая технология. М: 1959

5. Соколов Р.С. Химическая технология: в 2-х т. М: 2000.