10.Адсорбционная очистка воды в статических и динамических условиях. Физико-химические основы процесса.

Адсорбциию применяют для обезвреживания сточных вод от фенолов, гербицидов, ПАВ, красителей, ароматических нитросоединений, пестицидов и др. органических соединений. Адсорбция эффективна для извлечения ценных продуктов с целью их регенерации, для удаления токсичных веществ, препятствующих биологической очистке, для глубокой очистки сточных вод, используемых в системах оборотного водоснабжения. В качестве сорбентов могут служить различные искусственные и природные пористые материалы, прежде всего активированные угли различных марок, силикагели, зола, шлак, торф и др. Минеральные сорбенты - глины, силикагели, алюмогели, гидроксиды используются мало. Скорость процесса адсорбции зависит от концентрации, природы и структуры растворенных веществ, температуры воды, вида и свойств адсорбента.

В общем случае процесс адсорбции складывается из трех стадий: перенос вещества из сточной воды к поверхности адсорбента (внешнедиффузионная область), перенос вещества внутрь зерен адсорбента (внутридиффузионная область), собственно адсорбционный процесс.

Процесс сорбции может осуществляться в статических или динамических условиях. При статической адсорбции жидкость не перемещается относительно частицы сорбента, а движется вместе с последней. атем сорбент отделяется от воды отстаиванием или фильтрованием. Статическая одноступенчатая адсорбция применяется, когда адсорбент дешев или является отходом производства.

Динамическая адсорбция. Вода фильтруется через слой сорбента высотой 1-2 м и крупностью зерен 0,8-5 мм. Скорость фильтрования зависит от концентрации растворенных в воде веществ и составляет 1-12 м/ч. Наиболее рациональное направление фильтрования снизу вверх для равномерного заполнения всего сечения колонны и вытеснения пузырьков воздуха из пор сорбента. Слои адсорбента отрабатываются постепенно, в одной колонне процесс ведут до проскока, затем адсорбент выгружают на регенерацию.

11.Использование ионного обмена для очистки воды. Физико-химические основы процесса.

Ионный обмен применяют для глубокой очистки сточных вод от ионов цветных и тяжелых металлов, корректировки минерального состава очищенных сточных вод (умягчения, снижения общего солесодержания), удаления ряда органических (фенолов, кислот, ароматических и алифатических аминов, ПАВ и др.) и неорганических (цианидов, мышьяка, радиоактивных веществ) веществ.

Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердым веществом - ионитом, обладающим способностью обменивать ионы,содержащиеся в нем, на ионы, присутствующие в растворе. Иониты, обладающие кислотными свойствами (катиониты), способны поглощать из растворов электролитов положительные ионы, а щелочными свойствами (аниониты) - отрицательные ионы. Если иониты обменивают катионы и анионы, их называют амфотерными.

Поглотительная способность ионитов характеризуется обменной емкостью, которая определяется числом эквивалентов ионов, поглощаемых единицей массы или объема ионита. Различают полную, статическую и динамическую обменные емкости. Различают следующие виды ионитов:

1) сильнокислотные катиониты,

2) сильноосновные аниониты,

3) слабокислотные катиониты

4) слабоосновные аниониты

5) иониты смешанного типа (полифункциональные), проявляющие свойства смеси сильных и слабых кислот и оснований;

6) иониты с изменяющейся обменной емкостью в широком интервале рН (амфотерные), они ведут себя как смеси кислот и оснований различной силы.

Процесс переноса вещества при ионном обмене может быть представлен в несколько стадий: диффузия ионов из раствора через пограничную пленку жидкости к поверхности ионита, диффузия ионов внутрь зерна ионита, химическая реакция обмена ионов; диффузия вытесненных противоинов из объема зерна к его поверхности, диффузия противоионов от поверхности ионита в раствор.

Скорость ионного обмена определяется самой медленной из этих стадий - диффузией в пленке жидкости и зерне ионита. Реакции ионного обмена проходят вследствие разности химических потенциалов обменивающихся ионов и в общем виде могут быть представлены следующим образом:

mA + R_mB  mRA + B,

Процесс регенерации ионитов состоит из трех стадий: взрыхления ионита, собственно регенерации и отмывки ионита от продуктов регенерации и избытка регенерирующего вещества.