Тема 3. Вода в химической промышленности

Примеры тестовых заданий по теме 2

Контрольные вопросы к теме 2

1. Перечислите основные технологические характеристики твердых катализаторов и раскройте их содержание.

2. Из чего состоит контактная масса?

3. В каких каталитических процессах необходимо использовать ка­тализаторы с высокой селективностью? Приведите пример.

4. Что такое контактные яды и каким образом их удаляют из сырья?

5. Выведите в общем виде формулу для удельной производительнос­ти интенсивности катализатора

№1

Причиной увеличения скорости реакции в присутствии катализатора является:

- изменение энергии активации;

- увеличение ΔС (движущей силы);

- изменение К_р (константы равновесия);

- изменение фазового состава реагентов;

- увеличение температуры.

№2

Технологическими характеристиками катализаторов являются:

- активность;

- цвет;

- температура зажигания;

- растворимость в воде;

- зольность.

Вода в природе. Характеристика важнейших природных вод. Вода – основной теплоноситель в промышленности. Технологическая вода. Вода как растворитель. Основные требования к воде – технологической, энергетической. Питьевой. Подготовка воды. Масштабы потребления. Оборотная вода. Организация снабжения водой промышленных предприятий. Сточные воды. Важность проблемы. Методы очистки сточных вод, биологическая очистка. Замкнутые системы технологических стоков.

Значение воды в жизни человека, его практической дея­тельности исключительно велико. Также велико значение воды и в кругообороте живой и мертвой природа на земле, Эти поло­жения общеизвестны.

Вода занимает особое место в химической технологии, явля­ясь единственным универсальным веществом одинаково необходи­мым в любом виде производства, вода является также предметом особой заботы в снабжений населенных мест, транспорта, сельскохозяйственного производства и всех других видов деятель­ности человека.

Вода является самым распространенным веществом на земле. Практически вся поверхность земли так или иначе насыщена водой, тоже следует сказать и об атмосфере, Огромная поверхность земли 361 м км² (около 71% площади всей поверхности) занято во­дой. Общий объем воды составляет около 1000 м км³ (около 1/800 объема земного шара). Около 15 т км² воды находится в атмосфе­ре (от 0,1 до 2,8% объемных в парах на воздух).

Несмотря на такую распространенность и доступность воды, человечество, как в прошлом, так и сейчас, может пользоваться водой с большими затруднениями. Это связано с двумя основными особенностями:

а) вода очень неравномерно распределена по поверхности земли, особенно внутри континентов;

б) природная вода как правило загрязнена примесями, затрудняющими ее при­менение.

Природные воды принято делить на три категории:

· морская (океанская),

· речная, озерная,

· атмосферная.

Кроме этого значительное количество воды находится внутри зем­ли (подземные озера и источники, вулканическая вода). Значи­тельное количество воды входит в состав минералов в виде кристаллизационной воды.

Огромное количество воды находится в виде льда.

Океанская и морская вода, также как часть озер (Каспийское, Мертвое и др.) засолены, причем степень их солености исключает применение этой воды для питья и промышленного ис­пользования. Лед также трудно доступен для практического ис­пользования. Озерная и речная вода мало засоленные (пресная вода) составляют наименьшую величину в балансе воды на земле:

солевой воды - 97%;

льда - 2%;

пресной - 1% (главная масса под землей). Кругооборот воды в природе происходит за счет испарения главным образом океанской и морской воды - ежегодно испа­ряется слой воды толщиной около 100 см. Практически вся эта во­да возвращается вновь в океаны и моря, выпавшая на сушу вода сбрасывается реками вновь в мировой океан. По расчетам ежегод­но реки сбрасывают около 33 т км3. Эта вода практически и явля­ется источником потребности в воде жизнедеятельности на земле и практической работы человека (машина планеты). Такого огром­ного количества воды должно хватить с избытком на все процессы, совершающиеся на земле, но как уже было сказано, распределение воды на материках очень неравномерно, что и создает сейчас ос­новные трудности в обеспечении водой.

Требования к воде

Требования к воде различны. Энергетика (вода для паровых котлов) требует особо чистую воду. Питьевая вода должна удовлетворять особым условиям. Менее требовательны нормы к промышленной (технической) воде. При централизованном снабжении обычно исходят из требований к питьевой воде, последующая доочистка воды производится предприятиями в собственном технологическом цикле. Бывают различные циклы снабжения водой. Например, питьевая за счет подземных хранилищ (артезианская), промышленная из рек или озер. В основном же источники воды обычно централизующие и подача ведется из мощ­ных водохранилищ.

Питьевая вода используется для питья, хозяйственных нужд, камнеугольных и пищевых предприятий. Нормируется как вода в источнике водоснабжения, так и в месте потребления
после подготовки. Особенно жесткие нормы к бактериальному составу.

Любая вода содержит значительное количество органических веществ, как живых (бактерии), так и различных растворимых или взвешенных органических веществ. Обычно качество органических веществ определяется окисляемостью пробы воды перманганатом или хроматом. Болезнетворные бактерии должны отсутствовать полностью.

Особое значение имеет так называемый титр - коли (коли - индекс), показывающий число кишечных палочек (т.е. степень загрязненности водоема сточными водами). Так, коли-титр разрешает 1 кишечную палочку в 300 мл или 3 палочки в 1 литре, а число бактерий (не болезнетворных) не должно превышать 100 в 1 мл.

Жесткость (содержание ионов Са и Mg) не должна превышать 7 мг экв/л.

Сухой остаток после выпаривания (соли, коллоидные и органические вещества) не более 1000 мг/л.

Кроме того, вода должна удовлетворять вкусовым и внешним данным, т.е. должна быть чистой, бесцветной и прозрачной. Вкус ее должен отвечать принятым понятиям и привычкам населения.

Обращается также внимание на наличие в воде взвеси (мутность) вызванной наличием в воде труднофильтруемых механиче­ских примесей - глина, окиси металлов и др. Содержание такой взвеси не может превышать 2 мг/л.

Подготовка воды

Подготовка воды заключается в проведении таких операций, которые обеспечивают подготовленной воде показатели, удовлетворяющие требованиям при конкретном использовании. Вследствие этого, методики подготовки довольно разнообразны. Обычно подготовка воды включает в себя целую систему операций. Общими во всех случаях являются операции освет­ления воды. Все природные воды в той или иной степени особенно в зависимости от времени года (таяние снегов, паводки, дожди и т.п.) засорены остатками растений, почвенными частицами и прочими наносными материалами. Процесс осветления заключается в отстаивании и последующей фильтрации воды через слой песка, дробленного кварца, антрацита или какой-либо другой подходящей горной породой. Фильтрация производится в соответствующих резервуарах, обычно бетонных. Регенерация отработанных фильтров производится обратным ходом воды, для чего монтируется соответствующая система насосов и арматуры. Наряду с грубосорными легко фильтруемыми частицами в воде иногда находятся примеси (органические и минеральные) в коллоидном состоянии. Удаление коллоидных примесей осуществляется их коагуляцией сернокислыми солями Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3. Выделяющиеся гидраты окисей металлов и коагулированные примеси отстаиваются на фильтрах или вместе с грубодисперсными частицами или в отдельном цикле.

Вода, предназначенная для централизованного снабжения или специально для питья подвергается обеззараживанию. Обеззараживание воды производится хлорированием воды, окислением (озонирование), облучением бактерицидными лучами. Обеззараживание (особенно хлорирование) резко изменяет вкус воды, особенно за счет образования хлорированных органических веществ. Применяются специальные средства уничтожения неприятных привкусов.