Реагентные методы очистки

В воду добавляется реагент, который связывает растворенные в воде загрязнения и переводит их в осадок. Метод применяется для удаления из сточных вод растворенных неорганических веществ ионного типа (соли, кислоты, основания), растворенных органических веществ (ПАВ), с переводом последних в нерастворимые комплексы. Эффект очистки достигает 97–98 %.

Окисление (озоном, ультрафиолетом (УФ), реагентами)

К сильным окислителям относятся озон, фтор, кислород, хлор и другие вещества, обладающие большими значениями окислительно-восста­но­ви­тель­ных потенциалов Е.

Методы окисления используют для доочистки сточных вод в основном от органических веществ (фенолы, органические кислоты, ПАВ и пр.). При этом продукты окисления – это нетоксичные компоненты: CO₂; H₂O; NH₃ и осколки органических веществ различного строения.
При правильном выборе режима окисления и четкого контроля за ним эффект очистки достигает 99 %.

Озон О₃ – сильнейший окислитель. В реакции O₃ + 2H⁺ + 2е^- «O₂ + + H₂O Е_О3 = +2,07 В.

Продолжение приложения

Взаимодействие озона с загрязнителями воды происходит поэтапно и медленно и завершается образованием молекулярного кислорода.
На промежуточных этапах выделяются анионы ОН^–, каталитически усиливающиеокислительные процессы с участием кислорода О₂.

Окисление сопровождается потерей озоном атома кислорода или внедрением молекул озона в окисляемое вещество (процесс ознолиза). Ход процесса оптимизируется правильным выбором рН воды и применением катализаторов – металлов с переменной валентностью.

Озонаторные установки (рис. 11) сложны, громоздки и требуют соблюдения техники безопасности. Кроме того, их производительность невелика q = 4–6 кг О₃/ч, а затраты электроэнергии значительны.

Особенностью реакторов для окисления озоном является создание условий экономного использования этого дорогостоящего реагента.
Задача заключается в максимальном ускорении процесса, так как озон достаточно быстро разлагается. Скорость саморазложения зависит от температуры, рН и солевого состава воды. Продолжительность пребывания в реакторе складывается из времени растворения озона в воде и продолжительности непосредственно химических реакций.

Окисление ультрафиолетом. В толщу воды помещается источник УФ-излучения (ксеноновые, вакуумные лампы). При контакте с водой образуется озон, который окисляет находящиеся в воде загрязнения. Слой воды над источником УФ-излучения – 0,5–2 мм, следовательно, производительность установок очень мала.

В качестве окислительных реагентов применяются также хлор (газ и хлорная известь), перманганат калия, кислород, перекись водорода.

Нейтрализация – реакция обмена между кислотой и основанием, при которой оба соединения теряют свои характерные свойства и происходит образование солей.

Кислоты и основания в водном растворе диссоциируют, насыщая его катионами Н⁺ (кислоты) или анионами ОН^– (основания). В результате водородный показатель (рН) уменьшается или увеличивается.

Для уменьшения рН воды ее обрабатывают кислотами, для повышения – основаниями.

Выбор нейтрализующих реагентов производится с учетом их эффективности (продолжительность и полнота процесса, удельные дозы реагента), количества и характера образующегося при нейтрализации ком-

Продолжение приложения

понентов (газы, осадки, растворенные вещества), условий применения (хранение, подготовка к использованию, удобство дозирования, безопасность обслуживания реагентного хозяйства).

Из кислот наиболее часто применяют серную, реже – соляную кислоту, из щелочных реагентов – гашеную известь, кальцинированную соду, едкий натр, реже – известняк, доломит CaMg(CO₃)₂.

Реагенты вводятся в виде порошков (известь, кальцинированная сода), водных растворов (NaOH, гашеная известь и др.), газов, активных загрузок фильтров (дробленый мрамор, известняк, доломит).

Если на промышленных предприятиях образуются кислые и щелочные стоки, представляется возможной их взаимная нейтрализация путем смешения в регулируемом режиме.

Химическая реакция происходит мгновенно, но условия, от которых зависит ее возможность, требуют контакта между нейтрализуемым веществом и реагентом в течение 5–10 мин и более.

Процесс осуществляется в нейтрализаторах (емкости снабжены перемешивающим устройством и дозатором реагентов), чаще с последующим осветлением.

Экстракция (от лат. извлечение)

метод очистки, альтернативный сорбции, применяющийся для удаления молекулярных примесей в основном органического характера (рис. 12).

В большинстве случаев экстракция целесообразна при глубокой очистке высококонцентрированной воды с содержанием загрязнений до
3–4 мг/л и более.

В качестве экстрагентов применяются плохо растворимые в воде органические жидкости: сложные эфиры, спирты, ароматические соединения, кетоны.

Технология экстракции включает следующие последовательные операции:

1) интенсивное перемешивание экстракта с водой для достижения максимальной площади контакта между этими фазами;

2) быстрое и полное разделение экстракта и рафината;

3) удаление экстракта и его регенерацию.

Окончание приложения