WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 | 2 ||

Аппараты для осуществления баромембранных процессов должны иметь большую поверхность мембран в единице объема аппарата и быть простыми в сборке и монтаже ввиду необходимости периодической смены мембран. При движении по секциям и элементам аппарата жидкость должна равномерно распределяться над мембранной поверхностью и иметь достаточно высокую скорость течения для уменьшения влияния концентрационной поляризации. Перепад давления в аппарате должен быть, по возможности, небольшим.

Конструкция мембранного элемента приведена на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Конструкция мембранного элемента (зд. пермеат – фильтрат) При работе мембранных установок происходит постепенное снижение их производительности, обусловленное загрязнением мембран, образовавшимися на поверхности отложениями малорастворимых солей и микрочастиц. Плотные осадки на поверхности мембран создают барьер, препятствующий подводу обрабатываемой воды к полупроницаемой мембране, уменьшая фильтрующую поверхность и приводя к снижению производительности мембран. Поэтому периодически осуществляют регенерацию (отмывку отложений) мембран.

Преимущества и недостатки ионообменного и баромембранных методов Баромембранные методы Преимущества:

• очень высокое качество получаемой воды, которое обусловлено весьма «мягкими» с физико-химической точки зрения условиями проведения процесса;

• неограниченная производительность (путем набора стандартных модулей и блоков) и – одновременно – небольшие габариты;

• отношение: производительность/габариты – лучшее по сравнению с другими методами обессоливания – дистилляцией, ионообменом, электродиализом;

• относительно низкие эксплуатационные расходы;

• малый расход ингибиторов отложений и реагентов для отмывки отложений на мембранах;

• низкая энергоемкость (процесс осуществляется без фазовых переходов, и, следовательно, энергия требуется лишь для создания градиента давления и рециркуляции раствора);

• возможность почти во всех случаях сброса концентрата в канализацию (в окружающую среду) без обработки.

Недостатки:

• необходима тщательная предподготовка воды для обеспечения большой производительности мембран и длительного срока их службы;

• большой объем сбрасываемого концентрата (с учетом компоновочных решений расход пермеата (фильтрата) может составить 75–80% исходной воды, концентрат – 20–25%) и, следовательно, значительный расход исходной воды;

• большие капитальные затраты;

• желателен непрерывный режим работы установок.

Ионообменный метод Преимущества:

• возможность получения воды очень высокого качества (многоступенчатые установки), в том числе для котлов любого давления и промывки печатных плат электронного оборудования;

• способность работать при резко меняющихся параметрах питающей воды;

• небольшие капитальные и энергозатраты;

• небольшой объем воды на собственные нужды, особенно у противоточных фильтров;

Недостатки:

• относительно большой расход реагентов, особенно у натрий-катионитных фильтров;

• эксплуатационные расходы увеличиваются пропорционально солесодержанию исходной воды и при необходимости уменьшать предел обессоливания обработанной воды;

• в зависимости от качества исходной воды требуется предподготовка – иногда весьма сложная;

• необходима обработка сточных вод и сложности с их сбросом.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 2.1. Методика ионообменной очистки воды Схема установки для ионообменной очистки приведена на рис. 2.1.

Обессоливание воды производится на катионитном 1 и анионитном 2 фильтрах, куда вода поступает последовательно с заданной скоростью из бачка 3, заполненного водопроводной водой. Площадь фильтра 8 см2, средний диаметр зерен смолы 0,5 мм, высота слоя ионита на одной установке – 20 см, на другой – 10 см.

С помощью пробоотборника 4 проводится отбор проб для определения жесткости воды.

Бачок 5 заполнен 3% раствором соляной кислоты для регенерации катионита, а бачок 6 – 5% раствором щелочи для регенерации анионита. Вода для промывки регенерированных ионитов от щелочи и кислоты поступает тем же путем, что и исходная вода.

Схема предусматривает слив и удаление сливной воды в канализацию.

Рис. 2.1. Схема установки ионообменной очистки воды 1 – катионит, 2 – анионит, 3 – бачок с водой, 4 – пробоотборник, 5 – бачок с 3% НСl, 6 – бачок с 5% р-ром КОН, 7,8,9,10 – краны, 11 – кран водопроводной воды, 12 – зажим.

Методика проведения работы Отбирают 2 пробы по 100 мл водопроводной воды для анализа ее карбонатной и общей жесткости.

Заполняют бачок 3 водопроводной водой до верхнего уровня. Регулируя кран 12, устанавливают заданную преподавателем скорость пропускания воды через ионит. Определение проводят с помощью мерного цилиндра и секундомера. После установления заданной скорости отбирает 200 мл воды. Половина отобранной пробы анализируется на общую жесткость, а другая половина – на карбонатную жесткость.

Результаты эксперимента сводят в табл. 2.1.

Эффективность применяемых для умягчения методов характеризуется степенью умягчения воды, определяемой отношением жест кости воды (общей, карбонатной, некарбонатной) после умягчения к жесткости исходной воды:

или и где, к, н – степени умягчения для общей, карбонатной и некарбонатной о жесткости воды соответственно.

Таблица 2.1. Результаты эксперимента по ионообменной очистке воды Время Степень умягчения, Жо, Жк, Жн, № отбора м/ч ммоль/л ммоль/л ммоль/л пробы, мин о к н 2.2. Методика баромембранной очистки воды Схема установки для определения эффективности баромембранной очистки водопроводной воды в зависимости от ее гидростатического давления приведена на рис. 2.2.

Методика проведения работы Заполняют бачок 1 водопроводной водой до верхнего уровня. Устанавливают с помощью кранов 2 и 5 постоянный уровень воды над мембранным фильтром.

Значения уровня h, определяющего гидростатический набор воды, задаются преподавателем.

Отбирают 200 мл фильтрата, определяя с помощью секундомера объемную скорость протекания воды через мембранный фильтр. 100 мл отобранного фильтрата анализируют на общую жесткость, оставшиеся 100 мл – на карбонатную жесткость.

Результаты эксперимента для различных уровней сводят в табл. 2.2.

Таблица 2.2. Результаты баромембранной очистки воды.

Жо, Жк, Жн, Степень умягчения № h, см Pст, Па, м/ч ммоль/л ммоль/л ммоль/л о к н Рис. 2.2. Схема установки баромембранной очистки воды 1 – бачок с водой;

2, 5 – краны;

3 – мерный цилиндр;

4 – мембранный фильтр.

2.3. Методики определения жесткости Жесткость воды можно определить комплексометрическим, кондуктометрическим, весовым и объемным способами.

В данной работе общая жесткость воды определяется комплексометрическим и кондуктометрическим методами.

Комплексометрический метод определения жесткости воды Этот метод основан на связывании ионов кальция и магния трилоном Б в комплексные соединения.

Для выполнения анализа в коническую колбу емкостью 250 см3 помещают мл исследуемой воды, добавляют 5 мл аммиачного буфера, 6–7 капель индикатора хромогена черного и медленно титруют 0,1 М раствором трилона Б до перехода розово-малиновой окраски в серовато синюю. Появление синего окрашивания свидетельствует об отсутствии ионов Са2+ и Mg2+ в растворе, т.е. полном связывании их трилоном Б.

Общую жесткость воды определяют по формуле:

М V = (1), ммоль/л Ж о V где М – молярность титранта, моль/л V – количество титранта, пошедшего на титрование, мл V1 – объем пробы, мл Карбонатную жесткость определяют по результатам титрования 100 мл анализируемой воды 0,1 М раствором НСl с индикатором метиловым оранжевым до перехода окраски в розовую. Жесткость (ммоль/л) рассчитывают по формуле (1).

Некарбонатную жесткость определяют по разности между общей и карбонатной жесткостью:

Жн = Жо – Жк Кондуктометрический метод определения жесткости воды Анализ жесткости воды проводят на кондуктометре Анион 4120 (рис. 2.3) лабораторный кондуктометр/концентратомер УЭП/Сsal + °C АНИОН 4120 Лабораторный кондуктометр АНИОН имеет один кондуктометрический и один температурный канал.

Результаты измерений могут быть представлены в величинах удельной электропроводимости (мСм/см, мкСм/см), или в единицах солесодержания (г/л, мг/л) в пересчете на произвольный электролит из списка наименований солей и оснований.

Режим автоматической температурной компенсации (АТК) для приведения результатов измерений к 20°С или к 25°С и специальное Рис. 2.3.

схемное решение датчика позволяют быстро получить характерные для кондуктометрии характеристики растворов.

Определение УЭП воды с помощью кондуктометра Анион 1. Включить прибор в сеть и прогреть его 5 минут. Измерение УЭП проводить в режиме АТК.

2. Промыть ДКВ (датчик комбинированный выносной) и ячейку дистиллированной водой. Просушить их фильтровальной бумагой.

3. Налить в ячейку анализируемую пробу воды и опустить в нее ДКВ. В процессе работы следить за тем, чтобы расстояние между ДКВ и стенками ячейки было не менее 1 см.

4. Снять показания УЭП с экрана прибора.

Анализ общей жесткости воды К 100 мл анализируемой воды добавляют порциями по 0,5 мл 10 мл 0,1N раствора трилона Б. После добавления каждой порции титранта измеряют УЭП воды.

Значения УЭП записывают в табл. 2.3.

Таблица 2.3. Результаты анализа общей жесткости воды Vт, мл УЭП, мкСм/см По данным табл. 2.2 строят кривую кондуктометрического титрования УЭП=f(Vт). Графической обработкой полученной кривой находят УЭП, соответствующую общей жесткости воды. Полученные значения УЭП переводят в величины жесткости воды с помощью справочных данных или экспериментальной градуировочной кривой зависимости общей жесткости воды от ее УЭП.

Анализ карбонатной жесткости воды.

К 100 мл анализируемой воды добавляют порциями по 0,2 мл 4 мл 0,1N раствора HCl, каждый раз определяя УЭП. Затем находят карбонатную жесткость воды, используя градуировочную кривую, связывающую Жк воды с ее УЭП.

ЛИТЕРАТУРА 1. Водоподготовка: Справочник. /Под ред. д.т.н., действительного члена Академии промышленной экологии С.Е. Беликова. М.: Аква-Терм, 2007. – 240 с.

2. Кокотов Ю.А. Иониты и ионный обмен. Л., 1980. – 152 с.

3. Кутепов А.М. Общая химическая технология: Учеб. для вузов/А. М. Кутепов, Т. И. Бондарева, М.Г. Беренгартен. – 3-е изд., перераб. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. – 528 с.

УМЯГЧЕНИЕ ВОДЫ ИОНООБМЕННЫМ И БАРОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДАМИ Юрий Павлович Клапшин Электронное учебно-методическое пособие Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»

Pages:     | 1 | 2 ||










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.