Задачи № 61–70

51. Принимая, что атмосферный воздух содержит 21% (об.) О₂ и 79% (об.) N₂, найти соотношение объемов и объемную долю этих газов в воде при температуре 20С. Коэффициенты абсорбции при этой температуре для кислорода равен 0,031, для азота – 0,0154.

52. Газовую смесь, содержащую 40%(об.) N₂О и 60% (об.) NО, растворяли при 17С и постоянном давлении в воде до полного насыщения последней. Рассчитать состав (в объемных долях) газовой смеси после выделения ее из воды, если при 17С коэффициенты абсорбции N₂О и NО составляют соответственно 0,690 и 0,050.

53. Коэффициент абсорбции СО₂ при 0С равен 1,71. При каком давлении растворимость СО₂ в воде при той же температуре составит 16 г/л?

54. В 1 м³ воды при 0С растворяется 4,62 м³ Н₂S. Под каким давлением надо растворять Н₂S, чтобы получить 5%-й (по массе) раствор?

55. Растворимость аммиака при 20С равна 702 л в 1 л воды. Найти массовую и объемную доли аммиака в насыщенном растворе. Парциальное давление NH₃ считать равным нормальному атмосферному давлению.

56. 1 л воды насыщен СО₂ при 0С под давлением 506,6 кПа. Какой объем займет растворенный газ, если выделить его из воды и привести к нормальным условиям? Коэффициент абсорбции СО₂ при 0С равен 1,71.

57. Какова концентрация (г/л, моль/л) углекислого газа в воде, если растворение производится при давлении 485 кПа, температуре 0С, коэффициент абсорбции СО₂ равен 1,71.

58. Газовую смесь, содержащую 20% (об.) О₂ и 80% (об.) N₂ барботировали в воде при 0С и постоянном давлении до получения насыщенного раствора. При этом объемы растворенных газов соответственно составили: 9,8 мл О₂ и 18,4 мл N₂. Найти коэффициенты абсорбции кислорода и азота при 0С и массовые доли их в растворе.

59. Под каким давлением надо растворять Н₂S, чтобы получить 3%-й (по массе) раствор? Коэффициент абсорбции сероводорода при 0С составляет 4,62.

60. Газовую смесь, содержащую 40% СО₂ и 60% СО растворили при 0С в воде при постоянном давлении до насыщения. Коэффициенты абсорбции СО₂ и СО при 0С соответственно равны 1,71 и 0,035. Рассчитать массовую и объемную доли этих газов в насыщенном растворе.

7. Выбор методов. Составление структурных схем очистки воды

Выбор оптимальных технологических схем очистки – достаточно сложная задача, что обусловлено многообразием находящихся в воде примесей и требованиями, предъявляемыми к качеству очищенной воды, в зависимости от ее дальнейшего назначения.

Некоторые принципы выбора методов очистки сточных вод:

1. Определяется качественный и количественный состав примесей исходной воды. Устанавливаются приоритетные показатели загрязнения воды, учитывая либо большие концентрации веществ, либо их токсичность.

2. Выясняется назначение воды после ее очистки: слив в водоем, сдача в канализационную сеть, пуск в оборотную систему и т.д. Во всех случаях используют соответствующие нормативы качества воды.

3. Рассчитывается эффективность очистки воды по каждому показателю (ингредиенту):

,

(7.1)

где η – эффективность очистки, %;

С₀, С_к – соответственно начальная и конечная (после очистки) концентрации i-го вещества.

4. Производится подбор методов очистки с учетом состава примесей, эффективности очистки, места размещения оборудования, затрат времени, условий эксплуатации и т.д. и т.п.

5. Составляется структурная схема процесса очистки воды, где указаны последовательность процессов, расходы воды, реагенты, режимы, скорости и т.д.

6. Подбираются и рассчитываются аппараты, узлы, оборудование (размеры, режимы, условия работы, периодичность, регенерация, профилактические операции и т.д.).

7. Оцениваются экономические затраты.

Пример 9. Производственные сточные воды от гальванического цеха содержат: взвешенные вещества, ионы Zn²⁺, Al³⁺, Ni²⁺, превышающие концентрации, разрешенные для сброса в водоем. Предложить методы очистки и составить структурную схему.

Решение: Поскольку в воде ионы Zn²⁺, Al³⁺, Ni²⁺, то очистка от них может производиться через ионообменные фильтры. Однако взвешенные вещества мешают проведению этого процесса, поэтому их необходимо удалить – отстаиванием, фильтрованием.

Структурная схема:

1 – отстаивание, фильтрование; 2 – шлам, осадок; 3,4 – ионообменные фильтры