- •Учебно-методические разработки для самостоятельной работы студентов по курсу «Теоретические основы защиты окружающей среды»
- •Часть I
- •Обезвоживание и методы очистки сточных вод
- •Введение
- •Глава 1. Основные законы термодинамики. Понятие энтропии как функции обесценивания энергии и стремления системы к хаосу
- •1.1 Понятие «энтропия». Принцип существования и возрастания энтропии
- •1.2. Энергоэнтропийная концепция аварийности и травматизма
- •1.3. Воздействие промышленного производства на природу. Ресурсосберегающая технология. Материальный баланс производства
- •1.4. Классификация основных процессов
- •1.5. Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •1.5.1. Материальный баланс
- •1.5.2. Энергетический баланс
- •1.5.3. Интенсивность процессов и аппаратов
- •1.5.4. Определение основных размеров аппаратов
- •1.5.5. Моделирование и оптимизация процессов и аппаратов
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Классификация двухфазных систем
- •2.1. Методы обезвоживания
- •2.2. Формы связи воды с твердым телом. Энергия связи различных форм воды с твердым телом
- •2.3. Влагоудерживающая способность твердых тел. Влияние основных факторов на степень обезвоживания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Отделение жидкости под действием механических методов
- •3.1. Обезвоживание кускового материала дренированием
- •3.1.1. Гидродинамика течения жидкости под влиянием собственного веса в порах осадка
- •3.2. Отстаивание под действием силы тяжести
- •3.2.1. Основные понятия. Классификация суспензий
- •3.2.2. Способы выражения и расчета концентрации твердого в пульпе
- •3.2.3. Исследование скорости расслоения суспензий I-го и II-го классов методом длинной трубки
- •3.2.4. Качественное описание процесса расслоения суспензий III и IV классов
- •3.2.5. Расчет удельной поверхности сгущения по методу Коу и Клевенжера
- •3.2.6. Расчет удельной поверхности по методу Кинча
- •3.2.7. Определение высоты сгустителя
- •3.2.8. Пример расчета сгустителя по методу Кинча
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Применение центробежной силы при обезвоживании
- •4.1. Основные понятия
- •4.2. Особенности применения гидроциклонов для обезвоживания
- •Порядок расчета гидроциклона.
- •4.3. Особенности применения центрифуг для сгущения суспензий
- •4.4. Основные закономерности разделения суспензий в осадительных центрифугах. Индекс производительности
- •4.5. Физические основы разделения суспензий в фильтрующих центрифугах
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Фильтрование
- •5.1. Основные понятия. Классификация
- •5.2. Физические основы фильтрации с образованием осадка. Гидродинамика течения жидкости через пористые и зернистые слои
- •5.3. Основное уравнение фильтрации
- •5.4. Определение оптимальных условий работы фильтров. Экономически выгодный цикл фильтрации
- •5.5. Применение уравнения фильтрации. Определение удельного сопротивления осадка и его сжимаемости
- •5.6. Фильтровальные перегородки
- •5.7. Конструкции фильтров. Периодически и непрерывно действующие. Классификация. Фильтры, работающие под давлением. Вакуум-фильтры. Способы снятия осадка
- •5.8. Выбор и расчет фильтров
- •5.9. Схемы подсоединения вакуум-фильтров
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6. Агрегирование
- •6.1. Теория процесса агрегирования. Механизмы встреч частиц друг с другом. Понятие о расклинивающем давлении Теория процесса агрегации
- •Два механизма соударения или встречи частиц
- •6.2. Три слагающие поверхностных сил (расклинивающего давления). Двучленный закон взаимодействия
- •6.3. Силы Ван-дер-Ваальса. Слагающие сил Ван-дер-Ваальса. Ван-дер-ваальсово взаимодействие между молекулами и конденсированными фазами Силы Ван-дер-Ваальса
- •Электромагнитная теория взаимодействия конденсированных фаз
- •6.4. Природа ионно-электростатических сил. Закономерность изменения их вглубь раствора
- •6.5. Гидратационная слагаемая поверхностных сил (расклинивающего давления)
- •6.6. Три механизма агрегирования: коагуляция, флокуляция, мостиковая флокуляция
- •6.7. Основные принципы селективной агрегации частиц
- •6.8. Характеристика применяемых высокомолекулярных синтетических флокулянтов
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Абсорбция
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Равновесие при абсорбции
- •7.3. Материальный и тепловой балансы процесса
- •7.4. Скорость процесса
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8. Адсорбция
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Характеристики адсорбентов и их виды
- •8.3. Равновесие при адсорбции
- •8.4. Кинетика адсорбции
- •8.5. Десорбция
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9. Флотация
- •9.1. Общие сведения
- •9.2. Теоретические основы процесса флотации
- •9.3.Флотационные реагенты и их классификация
- •9.4. Механизм действия собирателей
- •9.5. Реагенты-депрессоры
- •9.6.Реагенты-активаторы
- •9.7. Реагенты-регуляторы среды
- •9.8. Реагенты-пенообразователи
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10. Экстракция
- •10.1 Процессы экстракции в системах жидкость-жидкость
- •10.1.1. Общие сведения
- •10.1.2. Равновесие в системах жидкость - жидкость
- •10.1.3. Методы экстракции
- •10.2. Процессы растворения и экстракции в системах твердое тело - жидкость
- •10.2.1. Общие сведения
- •10.2.2. Равновесие и скорость выщелачивания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11. Сушка
- •11.1. Основные понятия. Параметры, подлежащие расчету
- •11.2. Равновесное содержание влаги при сушке. Кинетика сушки. Понятие о напряжении объема сушилки
- •11.3. Основные параметры влажного воздуха
- •11.5. Изображение процессов изменения состояния воздуха на j - X на диаграмме
- •11.6. Материальный и тепловой балансы сушки
- •11.7. Расчет удельных расходов воздуха и тепла на сушку
- •11.8. Расчет сушилки в случае частичной рециркуляции обработанного воздуха
- •11.9. Сушка топочными газами
- •11.10. Конструкции сушилок
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Оглавление
- •Глава 1. Основные законы термодинамики. Понятие энтропии как функции обесценивания энергии и стремления системы к хаосу 6
- •Глава 2. Классификация двухфазных систем 41
- •Глава 3. Отделение жидкости под действием механических методов 50
- •Глава 4. Применение центробежной силы при обезвоживании 75
- •Глава 5. Фильтрование 86
- •Глава 6. Агрегирование 117
- •Глава 7. Абсорбция 144
6.8. Характеристика применяемых высокомолекулярных синтетических флокулянтов
Полиакриламид - ПАА производится на шести заводах (см. табл. 6.1). Товарный продукт имеет концентрацию 7,5 ÷ 8%. Содержание основной примеси в виде (NH4)2SO4 составляет до 15 ÷ 16%.
В качестве катионоактивных реагентов применяют полимер соли 2-метил, 5-винилпирилина и диметилсульфата (ППС) и полимер уксусной соли диметиламиноэтилметакрилата (ПДМАЭМА).
Таблица 6.1
Характеристика полиакриламида, выпускаемого различными заводами.
Номер завода изготовителя |
Молекулярный вес |
Степень полимеризации |
1 |
66,0 |
9,3 |
2 |
24,5 |
3,45 |
3 |
13,1 |
1,84 |
4 |
7,24 |
1,02 |
5 |
3,8 |
0,54 |
6 |
1,82 |
0,26 |
Структурные формулы мономеров катионных реагентов имеет вид:
Из неионогенных флокулянтов широкое применение получил полиокс:
[ - CH2 - CH2 - O -]n
Контрольные вопросы
На какие типы процессов можно разделить процесс агрегирования?
Какие два основных процесса лежат в основе образования крупной частицы из мелких?
Почему в процессе встреч частиц друг с другом не каждое соударение приводит к слипанию? Ответ обосновать.
Чем определяется число соударений частиц друг с другом?
Какие механизмы встреч частиц друг с другом, в зависимости от гидродинамического режима течения, возможны в суспензии?
На какие два вида механизмов можно подразделить диффузионный механизм встреч частиц друг с другом?
Что такое мелкая и что такое крупная частица?
Может ли мелкая частица быть крупной, и наоборот крупная - мелкой? От чего это зависит?
Какой граничный размер имеют «мелкие частицы» в суспензии, которые не оседают ни при каком процессе обезвоживания?
Какую частицу принято называть крупной?
За счет какого механизма может сталкиваться мелкая частица с мелкой?
За счет какого механизма может сталкиваться мелкая частица с крупной?
За счет какого механизма может сталкиваться крупная частица с крупной?
Какой механизм встреч частиц друг с другом преобладает в суспензии при различных гидродинамических режимах?
Почему полидисперсные суспензии должны агрегироваться быстрее, чем суспензии, состоящие только из мелких частиц?
Какие силы действуют между слипающимися частицами?
Что такое расклинивающее давление и как этот термин был введен?
Как влияет знак расклинивающего давления на прослойку жидкости, ограниченную твердыми телами?
Какие составляющие входят в расклинивающее давление и каков их физический смысл?
Силы какой природы действуют между двумя слипающимися частицами?
Как известно из двухчленного закона взаимодействия между двумя материальными точками, между ними действуют силы притяжения и отталкивания. Силы, какой природы, выполняют роль сил притяжения и отталкивания в случае слипающихся частиц?
Какие три основных слагаемых обуславливают действие сил Ван-дер-Ваальса?
Что такое гидрофобные и гидрофильные материалы?
На границе раздела твердое тело - жидкость всегда возникает двойной электрический слой. Какими факторами обусловлено его появление?
По какому соотношению можно оценить радиус действия электростатических сил?
Чем обусловлена сила коагулирующего действия электролита?
Чем обусловлена природа сил гравитации?
Какие основные механизмы агрегирования наблюдаются в суспензиях при добавлении электролита или веществ, адсорбирующихся на частицах?
В чем заключаются принципы селективной агрегации частиц?
Каков механизм действия высокомолекулярных синтетических флокулянтов?