Файл: Методическое пособие По рабочей профессии Аппаратчик химводоочистки.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 2058
Скачиваний: 103
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Химизм хлорирования.
Хлорирование - первая ступень отбелки целлюлозы. Назначение хлорирования - удаление остаточного лигнина, т.е. процесс можно рассматривать как продолжение варки.
Хлор является достаточно избирательным реагентом и в первую очередь вступает в химическое взаимодействие с лигнином. При этом хлор одинаково активен в реакциях со структурами лигнина, имеющими свободные и этерифицированные фенольные гидроксильные группы.
Состав водных растворов хлора зависит от pH. Процесс хлорирования ведется при pH < 2, т.е. в растворе присутствует хлор и хлорноватистая кислота, относительная концентрация соотношение которых также зависит от pH. В результате реакций, происходящих при хлорировании, образуется соляная кислота, что приводит к снижению pH.
Для гваяцильных структур хвойного лигнина порядок замещения атомов водорода хлором в ароматическом кольце следующий: 6-5-2. В сирингильных структурах лиственного лигнина положения 6 и 2 одинаково активны, так как две метоксильные группы одинаково активируют 2 и 6 положения.
Дополнительное количество хлора может быть введено в реакции замещения боковой цепочки. Протекание этой реакции возможно в том случае, если у а-углеродного атома имеется гидроксильная группа. Скорость этой реакции примерно в 10 раз ниже скорости реакции замещения в ароматическом кольце.
Замещение боковой цепи в молекуле лигнина имеет большое значение, поскольку при этом разрушается молекула лигнина.
Хлорированный лигнин плохо растворяется в воде, поскольку введение хлора в ароматическое кольцо повышает гидрофобность лигнина. Однако при щелочении хлор частично вытесняется гидроксильными группами, что повышает растворимость хлорлигнина воде, и, особенно, в щелочи.
Протекание реакций окисления при хлорировании лигнина обусловлено присутствием сильного окислителя - хлорноватистой кислоты. Продуктами окисления фенилпропановой единицы лигнина, обнаруженными в фильтратах отбелки, являются структуры орто-хинона и муконовой кислоты. Глубина окисления и расход хлора на реакции окисления зависят от pH и уменьшаются с понижением pH при хлорировании.
Классификация методов хлорирования воды.
Хлорирование воды является постоянным мероприятием, осуществляемым на коммунальных водопроводах и станциях по обработке технических и сточных вод. Кроме того, хлорирование проводится и как кратковременное или периодическое мероприятие, необходимое при дезинфекции вводимых в эксплуатацию участков водопроводной сети, фильтров, резервуаров чистой воды и т. п. При уточнении методики хлорирования необходимо учитывать назначение этого процесса, наличие и характер загрязнений, имеющихся в воде, возможные колебания в составе примесей воды и специфические особенности водоочистных сооружений.
Исходя из различных целей хлорирования, существующие методы обработки воды хлором или солями, содержащими активный хлор, можно объединить в две основные группы: постхлорирование и прехлорирование воды.
Постхлорирование может производиться как небольшими (нормальное хлорирование), так и повышенными дозами (перехлорирование); оно может применяться и совместно с другими обеззараживающими веществами (комбинированное хлорирование).
Нормальное хлорирование используется в случае небольшого загрязнения воды. При этом дозы хлора устанавливаются такими, чтобы вкусовые качества воды не снижались. Количество остаточного хлора после 30-минутного контакта воды с хлором допускается не более 0,5 мг/л.
Перехлорирование применяется тогда, когда нормальное хлорирование не дает должного бактерицидного эффекта или приводит к ухудшению органолептических показателей качества воды, например при наличии в воде фенолов. Перехлорирование устраняет многие неприятные привкусы, запахи, уничтожает бактерии, очищает воду от некоторых ОВ. Использование перехлорирования при очистке сточных и питьевых вод не только вызывает гибель микробов, но и приводит к уничтожению некоторых органических веществ, которыми питаются бактерии.
Доза остаточного хлора при перехлорировании обычно устанавливается в пределах 1 — 0мг/л. Известны случаи, когда перехлорирование производилось дозами 100 мг/л. Излишек хлора, превышающий допустимую в воде норму, удаляется дехлорированием. случае небольшого избытка хлор удаляется аэрированием, а при больших избытках Применяются химические методы, например обработка воды тиосульфатом (гипосульфитом), сульфитом натрия, бисульфитом натрия, аммиаком, дехлорирование воды активированным углем и сернистым ангидридом.
Количество тиосульфата, необходимое для дехлорирования воды, колеблется в широких пределах в зависимости от условий протекания реакции.
В этом случае на 1 мг хлора расходуется 7,1 мг Ыа28203 • 5Н20.
Используемые на практике соотношения между хлором и тиосульфатом колеблются в пределах 0,8—7,1 по весу. Необходимая доза тиосульфата обычно определяется пробным дехлорированием.
Типы установок для хлорирования воды.
В настоящее время эксплуатируются несколько типов установок для приготовления и дозирования растворов, со держащих активный хлор.
К первому типу относятся установки по хлорированию воды хлорной известью или другими солями, содержащими активный хлор (типовые установки для хлорной извести, установки И. В. Новопашенного и др.).
Принцип их действия сводится к приготовлению раствора требуемой концентрации и последующей подаче его в воду в виде отдозированной струи. Эти установки чрезвычайно просты, но громоздки, эксплуатация их трудоемка, поскольку требуется частая загрузка реагентов, растворение их в воде и длительное отстаивание растворов перед введением в обрабатываемую воду.
Для обеззараживания воды ранее приготовленным раствором определенной концентрации работа установки сводится лишь к его дозированию.
Такие установки применяются на очистных сооружениях производительностью 5—10 тыс. ма/сут,
Установки второго типа работают на сжиженном хлоре и называются хлораторами. В этих установках последовательно осуществляется испарение хлора, его механическая очистка, дозирование и растворение в воде. Хлорирование производится выходящей из хлоратора хлорной водой или газообразным хлором, смешиваемым с обрабатываемой
водой в специальных устройствах.
Хлораторы механизированы и компактны; они бывают разных типов, мощностей и имеют различное назначение.
Отечественные хлораторы (конструкции Б. М, Ремесницкого, Л. А. Кульского, ЛОНИИ ВОДГЕО) по характеру работы можно разделить на приборы непрерывного и порционного дозирования реагентов; по условиям работы —- на стационарные и переносные; по принципу действия — на напорные и вакуумные.
Хлораторы непрерывного дозирования в основном являются стационарными аппаратами, предназначенными для стационарных водоочистных установок. В зависимости от назначения их изготовляют разной производительности (от 0,85 до 75 кг С12/ч и более).
Хлораторы порционного дозирования обычно переносные, приспособленные для периодического использования. Они предназначены для отмеривания небольших доз газа и приготовления отдельных порций раствора для хлорирования небольших объемов воды (ведро, бак, цистерна).
К третьему типу принадлежат установки, приспособленные к работе на водопроводах и предназначенные не только для приготовления дезинфицирующих растворов, но и для получения их из первичного сырья. К ним относятся электролитические установки для приготовления растворов гипохлорита натрии н установки для получения газообразного хлора.
Комбинированные методы обеззараживания воды.
Недостатки традиционных способов обеззараживания питьевой воды заставляют исследователей искать новые, основанные, как правило, на комбинированном действии двух или нескольких факторов. В комбинации могут присутствовать только химические агенты или физические факторы, предлагаются также физико-химические способы.
В качестве комбинированных химических способов рассматриваются использование хлора и озона, препаратов хлора с перекисью водорода, ионами серебра и меди, перекиси водорода с озоном, ионами серебра и меди и т. д. Данные технологии предполагают снижение концентрации применяемых реагентов, уменьшение времени обработки воды при неизменном, а в ряде случаев и более выраженном антимикробном эффекте.
Для обеззараживания питьевой воды предлагаются комбинированные физические способы, в частности сочетание УФИ и УЗК, термическая обработка с УЗК или g - излучением, комплекс электрических воздействий. Характерными недостатками комбинированных физических способов являются отсутствие последействия и способа оперативного контроля за эффективностью обеззараживания воды.
В последнее время большое внимание уделяется физико-химическим способам обеззараживания питьевой воды. Особенный интерес вызывает сочетание УФИ с химическими дезинфектантами. Предлагается совместное использование УФИ с ионами серебра и меди, возможно использование УФИ с хлором и перекисью водорода, УЗК с хлором. Помимо получения более высокого антимикробного эффекта, таким образом можно устранить один из недостатков УФИ – отсутствие последействия.
Установлено, что в результате предварительного введения в воду окислителей (озона, перекиси водорода) и последующей ее обработки УФИ образуются свободные радикалы, которые в свою очередь являются более мощными окислителями. При совместном действии УФИ и окислителей отмечено значительное усиление скорости и степени инактивации бактерий по сравнению с действием каждого агента в отдельности.
Среди других перспективных физико-химических способов обеззараживания, находящихся на стадии лабораторных исследований, можно отметить: воздействие постоянного электрического поля с ионами серебра и меди, УЗК с перекисью водорода или хлором, лазерное излучение с ионами меди.
О
зонирование
представляет собой единственный современный метод обработки воды, который действительно универсален, поскольку он проявляет своё действие одновременно в бактериологическом, физическом и органолептическом отношении.
Одним из наиболее сильных окислителей, уничтожающих бактерии, споры и вирусы, является озон. Механизм обеззараживания воды озоном основан на его способности инактивировать сложные органические вещества белковой природы, содержащиеся в животных и растительных организмах.
При озонировании, одновременно с
Рис.29. обеззараживанием происходит обесцвечивание воды, а также ее дезодорация и улучшение вкусовых качеств.
Озон – О3, аллотропная форма кислорода, являющаяся мощным окислителем химических и других загрязняющих веществ, разрушающихся при контакте. В отличие от молекулы кислорода, молекула озона состоит из трех атомов и имеет более длинные связи между атомами кислорода. По своей реакционной способности озон занимает второе место, уступая только фтору. Озон может существовать во всех трех агрегатных состояниях. При нормальных условиях озон - газ голубоватого цвета. Температура кипения озона – 112 С, а температура плавления составляет – 192 С .
Озон, используемый для озонирования, получают из атмосферного воздуха в аппаратах, называемых озонаторами, в результате воздействия на него электрического заряда, сопровождающегося выделением озона.
Озон является бесцветным газом, молекулы которого, состоящие из трех атомов кислорода, являются нестабильными. Спустя небольшой интервал времени после образования, молекула озона распадается, возвращаясь в свое естественное состояние: молекулу кислорода, состоящую из двух атомов. При этом остаются свободные атомы кислорода, которые агрессивно стремятся присоединиться к любым инородным частицам, содержащимся в воде. При этом вода оказывается той средой, в которой бактерии и прочие органические примеси легко разлагаются под действием этих свободных атомов кислорода. Благодаря этому, озон оказывается очень сильным окислителем, и его дезинфицирующие свойства во много раз сильнее других распространенных дезинфекторов, таких как хлор. Предпочтительность использования озона в индустрии подготовки питьевой воды, обусловлена также тем фактом, что озон, в отличие от хлора, не оставляет никакого запаха