 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Схема и принцип действия адсорберов с движущимся и псевдоожиженным слоем адсорбента (с выносным смесителем или переливными трубами)
|
|
В одноярусном адсорбере с выносным смесителем (рис. II-30,6) уголь поступает в смеситель, снабженный лопастной мешалкой, совершающей 40-60 об/мин. Туда же подают сточную воду. Из смесителя суспензию угля с водой. Песковым насосом перекачивают в адсорбционной колонне. Адсорбер может представлять собой бак. внутри которого имеется усеченная пирамида квадратного сечения. Суспензию угля с водой подают внутрь пирамиды, где возникает псевдоожиженный слой. Избыток угля оседает в пространстве между стенками бака. Более сложную конструкцию представляет собой трехъярусный адсорбер с переливными трубками (рис. 11-30. в). Псевдоожиженный слой возникает над тарелками (типа колпачковых). Ярусы соединены мевду собой коническими трубками. Широкая часть трубок выступает над тарелкой на высоту; соответств\тощ\то верхней границе псевдоожиженного слоя, а узкий конец тр\ бок погрхжен в нижний псевдоожиженный слой. Сверху в колонну подают 15-20%-ю угольную суспензию, а снизу — сточную воду. Избыток угля отводят в сборник.
Установки при перемешивании адсорбента с водой. При смешивании адсорбента с водой используют активный уголь в виде частиц 0.1 мм и меньше. Процесс проводят в одну или несколько ступеней. Статическая одноступенчатая адсорбция нашла применение в тех случаях, когда адсорбент очень дешев или является отходом производства. Более эффективно (при меньшем расходе адсорбента) процесс протекает при использовании многоступенчатой установки. При этом, в первчто ступень, вводят столько адсорбента, сколько необходимо для снижения концентрации загрязнений от с1 до с2, затем адсорбент отделяют отстаиванием или фильтрованием, а сточную воду направляют во вторую ступень, куда вводят свежий адсорбент. По окончании процесса адсорбции во второй ступени концентрация загрязнений в воде уменьшается от с, до с. и т. д. Схема такой установки показана на рис. II-29. а.
В момент проскока в колонне появляется слой адсорбента высотой Lo, который не работает. Этот слой называют "мертвымслоем. Если одновременно выводить из колонны "мертвый" слой и вводить в нее такой же слой свежего адсорбента, то колонна будет работать непрерывно. Для подачи адсорбента имеются специальные дозаторы.
Скорость перемещения работающего слоя равна:
где w — средняя скорость воды в колонне; Аод— динамическая емкость адсорбента. Длина работающего слоя:
где М — количество поглощенного вещества; S — площадь поперечного сечения слоя; р — коэффициент массопередачи; ∆ср — средняя движущая сила адсорбции. При небольших концентрациях загрязнений в сточной воде средняя движущая сила процесса может быть вычислена как средняя логарифмическая из движущих сил на концах адсорбера. гидравлическое сопротивление. Применяются адсорберы различных типов. Схема цилиндрического одноярусного адсорбера показана на рис. И-30, а.
Активный уголь через воронку по трубе непрерывно поступает под распределительную решетку, диаметр отверстий которой равен 5-10 мм. Сточная вода захватывает зерна адсорбента и проходит вместе с ними через отверстия решетки. Над решеткой образуется псевдоожиженный слой, в котором идет процесс очистки. Избыток угля поступает в сборник, а оттуда на регенерацию. Очищенную воду отводят через желоба в верхней части колонны. Уносимые частицы угля попадают в тот же сборник. В одноярусном адсорбере с выносным смесителем (рис. Н-30,6) уголь поступает в смеситель, снабженный лопастной мешалкой, совершающей 40-60 об/мин. Туда же подают сточную воду. Из смесителя суспензию угля с водой Песковым насосом перекачивают в адсорбционных колонн. Адсорбер может представлять собой бак. внутри которого имеется усеченная пирамида квадратного сечения. Суспензию угля с водой подают внутрь пирамиды, где возникает псевдоожиженный слой. Избыток угля оседает в пространстве между стенками бака. Более сложную конструкцию представляет собой трехъярусный адсорбер с переливными трубками (рис. 11-30. в) Псевдоожиженный слой возникает над тарелками (типа колпачковых). Ярусы соединены мевду собой коническими трубками. Широкая часть трубок выступает над тарелкой на высоту; соответствующей верхней границе псевдоожиженного слоя, а узкий конец трубок погружен в нижний псевдоожиженный слой. Сверху в колонну подают 15-20%-ю угольную суспензию, а снизу — сточную воду. Избыток угля отводят в сборник.
Основы ионообменной очистки сточных вод (что такое ионный обмен и иониты, ответ проиллюстрировать уравнениями реакций ионного обмена). Виды ионитов по происхождению и кислотно-основным свойствам.
Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие эту твердую фазу, носят название — ионитов. Они практически не растворимы в воде. Те из них, которые способны поглощать из растворов электролитов положительные ионы, называются катионитами, отрицательные ионы — анионитами. Первые обладают кислотными свойствами, вторые — основными. Если ионигы обменивают и катионы, и анионы, их называют амфотерными.
Основы процесса ионного обмена. Реакция ионного обмена протекает следующим образом:
при контакте с катионитом RS 
H+NaCI↔ RS Na+HCl,
при контакте с анионитом ROH+NaCl↔RCH-NaOH.
Ионный обмен происходит в эквивалентных отношениях и в большинстве случаев является обратимым. Реакции ионного обмена протекают вследствие разности химических потенциалов обменивающихся ионов. В общем виде эти реакции можно представить следующим образом: mA+ 
B↔mRA+B.
При концентрации вещества в сточных водах менее 0,003 моль/л, или, точнее, при Bi<1, скорость обмена определяется диффузией ионов через пленку жидкости (пленочная кинетика). При концентрации 0,1 моль/л (или Bi»l) скорость процесса определяется диффузией ионов внутри зерна (гелевая кинетика). В области концентраций 0,003-0,1 моль/л определяющими являются оба вида диффузии. Здесь Bi = βr0/ (Kr D) число Био; β— коэффициент массоотдачи; г0 — радиус зерна иона; Kr— константа Генри; D — коэффициент массопроводности.
(к 72 вопросу)
72. Что такое изотерма ионного обмена? Что означают полная, статическая и динамическая обменные ёмкости ионита? Стадии процесса ионного обмена. Определение лимитирующей стадии по критерию Био.
Функциональную зависимость противоионного состава ионита от противоионного состава внешнего раствора при постоянных температуре и давлении называют изотермой ионного обмена. Изотермы изображаются графически в безразмерных координатах 
: 
= 
и 
= 
, где и : — эквивалентные доли i-ro иона соответственно в фазе ионита в растворе; 
и ci — концентрация i-ro иона в ионите и растворе в условиях равновесия системы, моль ионов на 1 г ионита; Zi — заряд i-ro иона. Величины и изменяются в интервале от О до 1, следовательно, изотермы обмена =f()- изображаются в квадрате, сторона которого равна единице.
Реакция идет до установления ионообменного равновесия. Скорость установления равновесия зависит от внешних и внутренних факторов: гидродинамического режима жидкости; концентрации обменивающихся ионов, структуры зерен ионита, его проницаемости для ионов. Имеются разные точки зрения на механизм ионного обмена.
Поглотительная способность ионитов характеризуется обменной емкостью, которая определяется числом эквивалентов ионов, поглощаемых единицей массы или объема ионита. Различают полную, статическую и динамическую обменные емкости. Полная емкость — это количество поглощаемого вещества при полном насыщении единицы объема или массы ионита. Статическая емкость — это обменная емкость ионита при равновесии в данных рабочих условиях. Статическая обменная емкость обычно меньше полной. Динамическая обменная емкость — это емкость ионита до "проскока" ионов в фильтрат, определяемая в условиях фильтрации. Динамическая емкость меньше статической.
Процесс переноса вещества может быть представлен в виде нескольких стадий: 1) перенос ионов А из ядра потока жидкости к внешней поверхности пограничной жидкой пленки, окружающей зерно ионита; 2) диффузия ионов через пограничный слой; 3) переход иона через границу раздела фаз в зерно смолы; 4) диффузия ионов А внутри зерна смолы к ионообменным функциональным группам; 5) собственно химическая реакция двойного обмена ионов А и В; 6) диффузия ионов В внутри зерна ионита к границе раздела фаз; 7) переход ионов В через границу раздела фаз на внутреннюю поверхность пленки жидкости: 8) диффузия ионов В через пленку; 9) диффузия ионов В в ядро потока жидкости.
Скорость ионного обмена определяется самой медленной из этих стадий — диффузией в пленке жидкости, либо диффузией в зерне ионита. Химическая реакция ионного обмена происходит быстро и не определяет суммарную скорость процесса.
73. Очистка сточных вод в ионообменных установках с неподвижным слоем ионита (схема и принцип действия). Как проводят регенерацию катионитов (перевод в H-форму) и анионитов (перевод в OH-форму)?
Схемы ионообменных уста-
новок: a — переодического действия: 1 — колонна, 2 — решетка, 3 — слой ионита, 4-6 — распределители, 7 — бак с регенерирующим раствором, 8 — насос
Режим работы периодической установки сводится к следующему; Сточная вода поступает внутрь аппарата, проходит слой ионита и выходит через распределитель. Далее подают промывную воду, а затем регенерирующий раствор. Таким образом, цикл работы аппарата состоит из следующих стадий 1) ионообмен; 2) отмывка ионита от механических примесей; 3) регенерация ионита; 4) отмывка ионита от регенерирующего раствора.
Регенерация ионитов. Катиониты регенерируют 2-8% растворами кислот. При этом они переходят в H-форму. Регенерационные растворы — элюаты содержат катионы. Затем после взрыхления и промывки катиониты заряжаются, например, в Na-форму путем протекания через них раствора поваренной соли. Тогда Н-функциональные группы, получающиеся при регенерации катионита кислотой, заменяются на Na-группу, а используемый для зарядки раствор поваренной соли подкисляется до соляной кислоты. Отработанные аниониты регенерируют 2-6% растворами щелочи. Аниониты при этом переходят в ОН-форму. Элюаты содержат в сконцентрированном виде все извлеченные из сточных вод анионы При необходимости регенер анионит из ОН-формы можно перевести в С1-форму. протекая раствор NaCl. В отработанном заряжающем растворе накапливается едкий натр Элюаты, предст собой растворы кислот и щелочей, нейтрализуют или обрабатывают с целью рекуперации ценных продуктов. Нейтрализацию проводят смешением кислых и щелочных элюатов. а также дополнительным введением кислоты или щелочи.
Дата публикования: 2015-02-03; Прочитано: 1139 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
