ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.07.2025
Просмотров: 838
Скачиваний: 0
3СаС12 + 2Na3P04 = 6NaCl + Са3(Р04)2
Растворимость фосфатов кальция и магния в воде ничтожно мала, это определяет высокую эффективность фосфатного способа (содержание солей снижается примерно до 0,03 мг*экв/л).
Фосфатный способ достаточно дорогой способ умягчения, поэтому применяется главным образом в комбинированных схемах, в которых основная масса солеи удаляется из воды известковым молоком или содой, а доумягчение осуществляется с помощью фосфатов.
Из физико-химических способов наиболее широкое практическое применение находят ионообменные способы, основанные на свойстве некоторых труднорастворимых твердых веществ, так называемых ионитов, обменивать свои ионы на ионы солей, растворенных в воде.
Иониты подразделяются на катиониты и аниониты. Катиониты содержат подвижные катионы натрия или водорода и соответственно называются Na-катионитами и Н-катионитами. Аниониты содержат подвижную гидро- ксильную группу (ОН-анионита- ми).
В качестве Na-катионитов применяются алюмосиликаты: глауконит, цеолит, пермутит и др.; в качестве Н-катионитов применяются сульфированный уголь и другие вещества; к ОН-анионитам относятся искусственные смолы сложного состава, например карбамидные.
Процессы очистки воды способом ионного обмена можно представить следующим образом.
Катионный обмен с использованием алюмосиликата состава Na20 • А1203 • 2Si02 • Н20 протекает по уравнению:
Na20[Kaт] + СаС12 = СаО[Кат] + 2МаС1
где [Кат] — неучаствующая в обмене часть молекулы (Na20 • А1203 • 2Si02 • Н20).
В случае применения Н-катионита процесс протекает следующим образом:
Н2[Кат] + CaS04 = Са[Кат] + H2S04
Н2[Кат] +Са(НС03)2 = Са[Кат] + 2Н20 + 2С02=
С течением времени катиониты истощаются, их регенерируют промывкой раствором NaCl или кислотой.
Анионный обмен можно представить в виде
2[Ah]ОH + H2S04 = [Ah]2S04 + 2Н20
Для регенерации анионита его промывают щелочью:
[Ah]2S04 + 2NaOH = Na2S04 + 2[Ан]ОН
К преимуществам ионитового способа по сравнению с известково-содовым относятся компактность и простота аппаратурного оформления, более глубокое умягчение воды (до 0,035 + +0,07 мг-экв-л-1), простота обслуживания и контроля и самое основное дешевизна.
Дегазация - удаление из воды растворенных газов производится химическим и физическим способами. При химическом способе газы взаимодействуют с химическими соединениями и удаляются из воды. Например, двуокись углерода удаляют из воды при пропускании через фильтр, заполненный гашеной известью, либо добавляют к воде известковое молоко. В обоих случаях образующийся СаС03 выпадает в осадок.
Для удаления кислорода воду пропускают через фильтр, заполненный железными опилками или стружками; кислород взаимодействует с железом, образующаяся нерастворимая в воде окись железа выпадает в осадок.
Физические способы удаления газов заключаются в аэрации или нагревании воды в вакууме.
Полная очистка воды (обессоливание), а также дегазация и обезвреживание воды достигаются ее перегонкой, т. е. дистилляцией.
Понятие жесткости воды. Способы умягчения воды.
Жесткость воды - различают временную, постоянную и общую жесткость. Временная (устранимая) жесткость обусловлена наличием в воде бикарбонатов кальция и магния. Эти соли сравнительно легко удаляются из воды при кипячении, так как при этом они переходят в нерастворимые углекислые соли и выпадают в виде плотного осадка
(Са, Mg) (НСО3)→ (Са, Mg)CО3 + Н2О + СО2
Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в воде хлоридов, сульфатов, нитратов кальция и магния. Эти соли при кипячении не удаляются из воды.
Сумма временной и постоянной жесткости дает общую жесткость, измеряемую в миллиграмм-эквивалентах ионов кальция или магния, содержащихся в виде солей в 1 л воды. Жесткость воды равна единице, если в 1 л ее содержится 1 мг-экв ионов кальция, что соответствует 20,04 мг кальция или 12,16 кг магния.
По жесткости (в мг-экв •л-1) природные воды подразделяют на очень мягкую (0—1,5), мягкую (1,5—3), среднюю (3—6), жесткую (6—10) и очень жесткую (более 10).
Умягчение воды состоит в полном или частичном удалении из нее солей кальция и магния. Если из воды удаляются также катионы и анионы, т. е. удаляются все содержащиеся в ней соли, этот процесс называют обессоливанием воды. Умягчение и обессоливание воды являются основными процессами подготовки воды.
Способы умягчения подразделяются на физические, химические и физико-химические.
Физические способы предусматривают термическую обработку воды, или кипячение, дистилляцию и вымораживание. Химические способы умягчения воды заключаются в обработке ее растворами химических соединений. Наибольшее промышленное применение получили известково-содовый и фосфатный способы умягчения.
Известково-содовый способ заключается в обработке воды сначала известковым молоком, а затем содой, при этом кальциевые соли превращаются в нерастворимый карбонат кальция, магниевые соли в гидроокись и карбонат магния:
Са(НС03)2 + Са(ОН)2 = 2Н2О + 2СаС03
Mg(HC03) + 2Са(ОН)3 = Mg(OH)2 + 2Н2О + СаС03
СаС12 + Na2C03 = 2NaCl + СаС03
MgS04 + 2Na2C03 = Na2S04 + MgC03
Известково-содовый способ является наиболее распространенным и дешевым, но при этом достигается лишь сравнительно грубое умягчение воды (примерно до 0,3 мг*экв/л).
Фосфатный способ состоит в обработке воды фосфатом натрия:
3Са(НС03)2 + 2Na3P04 = 6NaHC03 + Ca3(P04)2
3СаС12 + 2Na3P04 = 6NaCl + Са3(Р04)2
Растворимость фосфатов кальция и магния в воде ничтожно мала, это определяет высокую эффективность фосфатного способа (содержание солей снижается примерно до 0,03 мг*экв/л).
Фосфатный способ достаточно дорогой способ умягчения, поэтому применяется главным образом в комбинированных схемах, в которых основная масса солеи удаляется из воды известковым молоком или содой, а доумягчение осуществляется с помощью фосфатов.
Из физико-химических способов наиболее широкое практическое применение находят ионообменные способы, основанные на свойстве некоторых труднорастворимых твердых веществ, так называемых ионитов, обменивать свои ионы на ионы солей, растворенных в воде.
Иониты подразделяются на катиониты и аниониты. Катиониты содержат подвижные катионы натрия или водорода и соответственно называются Na-катионитами и Н-катионитами. Аниониты содержат подвижную гидро- ксильную группу (ОН-анионита- ми).
В качестве Na-катионитов применяются алюмосиликаты: глауконит, цеолит, пермутит и др.; в качестве Н-катионитов применяются сульфированный уголь и другие вещества; к ОН-анионитам относятся искусственные смолы сложного состава, например карбамидные.
Процессы очистки воды способом ионного обмена можно представить следующим образом.
Катионный обмен с использованием алюмосиликата состава Na20 • А1203 • 2Si02 • Н20 протекает по уравнению:
Na20[Kaт] + СаС12 = СаО[Кат] + 2МаС1
где [Кат] — неучаствующая в обмене часть молекулы (Na20 • А1203 • 2Si02 • Н20).
В случае применения Н-катионита процесс протекает следующим образом:
Н2[Кат] + CaS04 = Са[Кат] + H2S04
Н2[Кат] +Са(НС03)2 = Са[Кат] + 2Н20 + 2С02=
С течением времени катиониты истощаются, их регенерируют промывкой раствором NaCl или кислотой.
Анионный обмен можно представить в виде
2[Ah]ОH + H2S04 = [Ah]2S04 + 2Н20
Для регенерации анионита его промывают щелочью:
[Ah]2S04 + 2NaOH = Na2S04 + 2[Ан]ОН
К преимуществам ионитового способа по сравнению с известково-содовым относятся компактность и простота аппаратурного оформления, более глубокое умягчение воды (до 0,035 + +0,07 мг-экв-л-1), простота обслуживания и контроля и самое основное дешевизна.
Энергия. Виды энергии.
Все химические процессы протекают с изменением энергии; выделением или ее поглощением, поэтому при оформлении химико - технологического процесса должно быть предусмотрено использование выделяющейся энергии для повышения экономичности процесса или подвод энергии, необходимой для осуществления данного процесса. Значительная доля энергии затрачивается на проведение различных вспомогательных операций; транспортирование материалов, их дробление или фильтрование, сжатие газов и др.
В химической промышленности применяются разнообразные виды энергии: электрическая, тепловая, ядерная энергия, химическая и энергия света. •
Электрическая энергия применяется прежде всего для приведения в движение электродвигателей, широко используемых при проведении различных физических операций: дробления, смешения, перекачивания (насосы, вентиляторы, компрессоры) и т. п. Электрическая энергия расходуется также для проведения электрохимических и электромагнитных процессов.
Электрическую энергию производят гидроэлектростанции, тепловые и атомные электростанции. В последнее время успешно ведутся работы по непосредственному превращению тепловой энергии в электрическую.
Тепловая энергия в химической промышленности применяется, во-первых, для осуществления разнообразных физических процессов, не сопровождающихся химическими реакциями: плавление, сушка, выпаривание, дистилляция и др., во-вторых, для нагревания реагентов при проведении химических реакций.
Источником тепловой энергии обычно служит разнообразное топливо, при сжигании которого образуются топочные газы. Эти газы могут быть непосредственно использованы в качестве теплоносителей или же для получения водяного пара, перегретой воды и других теплоносителей. Для получения тепла используется также электрическая энергия.
Атомная энергия применяется для производства электрической энергии на атомных электростанциях.
Химическая энергия выделяется обычно в виде тепла при проведении разнообразных экзотермических реакций. Использование этой энергии имеет большое практическое значение, особенно в производстве многотоннажных химических продуктов. Тепло, выделяющееся при протекании химического процесса, может быть использовано для получения водяного пара или превращено в электроэнергию. Химическая энергия преобразуется в энергию электрическую также в гальванических элементах и аккумуляторах. Эти источники энергии представляют большой интерес, так как они обладают высоким коэффициентом полезного действия.
Световая энергия находит все более широкое применение в химической промышленности для проведения разнообразных фотохимических реакций: синтеза хлористого водорода из элементарных веществ, при галоидировании органических соединений и Других процессов.
Вторичные энергетические ресурсы представляют собой энергетические отходы или побочные продукты производства: отходящие газы, горячие жидкости, пар и др. Полноценное использование этого вида энергии имеет большое экономическое значение, так как влияет на снижение себестоимости готовой продукции.
Источники энергии.
Химическая промышленность является одной из самых энергоемких отраслей индустрии. Хотя производимая продукция составляет 5,7% общего объема производства промышленной продукции, количество потребляемой в химической промышленности электроэнергии равно примерно 12%.
Ценность различных источников энергии определяется ее количеством, которое может быть получено при использовании этих источников.
Для снабжения химической промышленности энергией могут быть использованы различные энергетические установки. Так, тепловую энергию в виде пара и горячей воды можно получать от ТЭЦ или котельных установок, электрическую энергию от конденсационных тепловых электростанций (КЭС), гидростанций (ГЭС), а также от ТЭЦ и атомных электростанций (АЭС).
В целом химическая промышленность потребляет за год тепловой энергии (в эквиваленте) больше, чем электрической. Подсчитано, что более 90% всех потребляемых энергоресурсов в химическом производстве получают сжиганием различных видов топлива (углей, природного газа, мазута, торфа, горючих сланцев) и около 10% приходится на долю гидроэнергии. Все это характеризует химическую промышленность с энергетической точки зрения как отрасль, которой необходимы в первую очередь источники дешевого топлива.