Контрольные вопросы

Назовите электрохимические процессы, протекающие в раст-воре при пропускании через него постоянного тока.
Объясните сущность электрохимических процессов: анодное окисление и катодное восстановление. Приведите примеры реакций электролиза.
Объясните процесс электрофореза.
Объясните сущность процесса электрокоагуляции.
Объясните сущность процесса электрофлотации.
Объясните процессы диализа и электродиализа; возможные схемы и принцип работы электродиализаторов.

Лекция 7. Термические процессы, используемые

при переработке и обезвреживании вод

1. ПРОЦЕСС ВЫПАРИВАНИЯ [11]

Для очистки воды часто используют метод концентрирования ее в испарительных установках. При выпаривании воды основная часть ее примесей остается в так называемом кубовом остатке, а более чистая вода в виде пара, который затем конденсируют, используется для нужд.

В процессе выпаривания воды происходит частичное загрязне-ние пара по двум причинам: за счет механического уноса капель исходной воды и за счет физико-химического растворения примесей в паре.

Унос примесей, определяемый влажностью пара (так называемый механический или капельный унос), происходит одинаково для всех примесей, независимо от их химической природы и дисперсности. Загрязнение пара за счет только капельного уноса равно:

С_п = (С_в^раств + С_в^шл) , (109)

где  – коэффициент механического уноса примесей, числено равный влажности пара, %; С_п – концентрация вещества в паре, мкг/кг; С_в^раств и С_в^шл – концентрация растворенных и шламовых примесей в исходной воде, мкг/кг.

Влажность  пара можно снизить до нуля (сухой насыщенный пар), но в нем будут содержаться примеси за счет непосредственного растворения их в паре. Переход нелетучих примесей из кипящей воды в насыщенный пар происходит путем установления термодинамического равновесия в соответствии с законом распределения веществ между двумя несмешивающимися растворителями. Согласно закону распреде-ления Шилова–Нернста, отношение концентраций примеси в двух растворителях (в данном случае вода и пар) при постоянной температуре является величиной постоянной и называется коэффи-циентом распределения. Он зависит от природы растворителей, растворенного вещества и температуры, т.е. является константой равновесия. Зависимость коэффициента распределения от температуры определяется уравнением

(110)

где Н – изменение энтальпии (теплоты реакции) при переходе растворенного вещества из одного растворителя в другой, иначе называют тепловым эффектом растворения.

Коэффициент распределения К_Рдля разбавленных растворов:

(111)

где а_п, а_в и С_п, С_в – химические потенциалы и концентрации примеси в паре и воде, соответственно.

Закон распределения строго выполняется только при условии одинаковой формы существования примеси (например, молекулярной) в обеих фазах растворителя. В этом случае коэффициент распределения является истинным К_р^ист. Без учета формы существования отношение общей концентрации растворенного вещества в воде и паре представ-ляет собой видимый коэффициент распределения (К_р^вид).

Для различных примесей К_р^вид разные. Загрязнение пара за счет физико-химической растворимости различно по отдельным примесям и равно

С_п = С_в^раств  К_р^вид . (112)

Суммарное загрязнение насыщенного пара:

С_п^сум = (С_в^раств + С_в^шл)  + С_в^раств  К_р^вид (113)

Откуда суммарный коэффициент выноса равен

. (114)

Из этого можно сделать вывод: полная осушка пара ( = 0) не может ликвидировать унос примеси с паром и содержание примеси в паре зависит от ее концентрации в воде.

Экспериментально получено, что при небольших концентрациях примеси коэффициенты распределения являются простыми степен-ными функциями отношения плотностей обеих фаз:

или , (115)