ЛИТОСФЕРА. ПОЧВЫ. ТВЕРДЫЕ ОТХОДЫ,



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

ЛИТОСФЕРА. ПОЧВЫ. ТВЕРДЫЕ ОТХОДЫ,



ИХ УТИЛИЗАЦИЯ

 

Пример 4.1. В состав природных геохимических соединений входят различные минералы. Рассчитайте процентное содержание (массовую долю ω, %) элементов, входящих в состав магниевой слюды Mg3(OH)2[AlSi3O10].

 

Решение

 

1. Определяем молярную массу минерала.

М (Mg3(OH)2[AlSi3O10] = 24×3+2(16+1)+27+28×3+16×10 = 377 г.

2. Рассчитываем процентное содержание каждого элемента, входящего в состав минерала (массовую долю ω, %) принимая молярную массу магниевой слюды за 100 %.

377 г минерала составляют 100 %

24 г Mg –«– –«– –«– Х

ω (Mg), % = Х = = 6,37 %.

Так как атомов магния в минерале 3, то процентное содержание всего магния составит 6,37×3 = 19,1 %.

Аналогично рассчитывается процентное содержание каждого элемента.

ω (О), % = = 50,9 %;

ω (Н), % = = 0,5 %;

ω (Al), % = = 7,2 %;

ω (Si), % = = 22,3 %.

 

Ответ: % содержание элементов (массовая доля) в магниевой слюде составляет: Mg – 19,1; О – 50,9; Н – 0,5; Al – 7,2; Si – 22,3.

Пример 4.2. Для повышения плодородия почвы на площади 4 га требуется внесение удобрения в виде сульфата аммония (NH4)2SO4. Рассчитайте массу азота, полученного почвой при норме внесения сульфата аммония 0,025 кг/м2.

Решение

 

1. Рассчитаем массу сульфата аммония, вносимого на 4 га.

0,025 кг/м2×4 га = 0,025 кг/м2×4×104 м2 = 1×103 кг.

2. Определим соотношение молярных масс азота и сульфата аммония:

М(N) = 14 г/моль; М((NH4)2SO4) = 2(14+1×4)+32+16×4 = 132 г/моль; .

3. Масса азота, вносимого на площади 4 га при указанной норме сульфата аммония, составит

m (N) = 1×103 кг × 0,21 = 210 кг.

Пример 4.3. Определите какое из приведенных веществ: CdF2; (NH4)2SO4; SiCl4, входящих в состав твердых отходов, является наиболее вредным и за счет какого элемента? Пользуясь данными табл. П.1 приведите класс опасности и ПДК этого вещества. Опишите воздействие его на человека.

 

Решение

 

По степени воздействия на организм человека вещества I класса опасности являются чрезвычайно опасными, II класса – высоко опасными, III класса – умеренно опасными, IV класса – малоопасными. Пользуясь данными табл. П.1 приводим класс опасности и ПДК указанных веществ в виде таблицы (табл. 4.1).

 

Т а б л и ц а 4.1

 

Формула вещества Класс опасности ПДК, мг/м3
CdF2 0,01
(NH4)2SO4
SiCl4 0,5

 

Из анализа приведенных данных наиболее вредным веществом следует считать фторид кадмия. Вредность CdF2 обусловлена действием кадмия, так как все соединения, содержащие данный элемент, отнесены к I группе опасности. Дополнительное влияние оказывает и фторид-ион, так как большинство соединений, содержащих данный элемент, отнесено ко II группе опасности. Выбор наиболее вредного из трех рассматриваемых веществ подтверждается значениями ПДК. Так, наименьшее значение данного параметра установлено для CdF2.

По степени воздействия на организм CdF2 является чрезвычайно опасным, SiCl4 высокоопасным, (NH4)2SO4 – умеренно опасным веществом.

 

Пример 4.4. Опишите механизм действия и принципиальную схему аппарата, применяемого для отделения твердой фазы. Аппарат – напорный гидроциклон.

Решение

 

Схема напорного гидроциклона представлена на рис.

 

 

       
 
   
 

 

 


Рис.4.1. Напорный гидроциклон: 1 – входной патрубок; 2 – тангенциальный патрубок; 3 – сливной патрубок; 4 – специальная насадка

 

Напорный гидроциклон состоит из цилиндрической и конической частей. Жидкость, содержащая твердые частицы, подается под давлением через входной патрубок, расположенный в верхней цилиндрической части гидроциклона. Вращение жидкости в гидроциклоне вызывается дальнейшим ее попаданием в тангенциальный патрубок. Под действием центробежных сил жидкость устремляется к стенкам гидроциклона с преобладанием по скорости твердых частиц примеси. Раствор с большим содержанием твердых частиц стекает вниз по стенкам конической части гидроциклона и попадает в шламосборник. Стекающий густой поток жидкости выталкивает вверх более чистую и легкую жидкость, которая вытекает через сливной патрубок.

Таким гидроциклонам присущ сравнительно низкий КПД из-за «избыточной» интенсивности турбулентности и различного рода изменений направления и величины скорости движения жидкости в циклоне. Поэтому напорные гидроциклоны применяют для выделения механических частиц со скоростью осаждения менее 0,02 м/с.

 

Пример 4.5. На полигоны ежегодно вывозится большое коли-чество бытовых отходов в виде пластмассовых бутылок, упаковочного материала, бумаги и древесины, в состав которых входят полимерные материалы. В течение многих лет под действием кислорода, температуры и других факторов в результате деструкции происходит выделение углекислого газа (СО2), загрязняющего атмосферу.

Рассчитайте, какое количество СО2 выделяется в атмосферу, если на полигон вывезено 1500 т отходов, в составе которых содержится 12 % полимерных материалов в виде целлюлозы (расчет вести при нормальных условиях) без учета степени полимеризации (n).

Решение

 

Полимеры состоят из макромолекул, содержащих большое число звеньев. Каждое звено представляет из себя мономер. Число звеньев характеризуется степенью полимеризации (n).

 

1. Рассчитываем массу полимерных материалов в виде целлюлозы, содержащихся в 1500 т отходов.

m = = 180 т.

2. Записываем уравнение реакции окисления целлюлозы без указания степени полимеризации:

С6Н10О5 + 8,5 О2 = 6СО2 + 5Н2О.

3. Определяем молярную массу целлюлозы и объем 6 молей СО2:

М(С6Н10О5) = 12×6 + 1×10 + 5×16 = 162 г/моль;

V(CO2) = 6×22,4 = 134,4 л.

4. Объем СО2, выделяемый при деструкции 180 т целлюлозы, рассчитываем составляя пропорцию:

Из 162 г целлюлозы выделяется 134,4 л СО2

Из 180×106 г –«- -«- -«- V л СО2

V(CO2) = л.

Задача 4.1.В состав природных геохимических соединений входят различные минералы. Рассчитайте процентное содержание (массовую долю ω, %) элементов, входящих в состав указанного в вашем варианте минерала.

 

Вариант Название минерала Состав минерала
Авогадрит Cs[BF4]
Агвиларит Ag4SeS
Азурит Cu3(CO3)2(OH)2
Алунит KAl3(SO4)2(OH)6
Альмандин Fe3Al2(SiO4)3
Амблигонит LiAl(PO4)F
Барилит (BaBe2)Si2O7
Берилл (Be3Al2)Si6O18
Висмутит Bi2CO3(OH)4
Вадеит (K2Zr)Si3O9
Ванадинит Pb5(VO4)3Cl
Вольфрамит MnWO4
Гадолинит Be2Y2FeII(SiO4)2O2
Гарниерит Ni6(Si4O10)(OH)8
Герхардтит Cu2NO3(OH)3
Гидроцинкит Zn5(CO3)2(OH)6
Десклоизит (ZnPb)VO4(OH)
Каинит KMg(SO4)Cl∙3H2O
Карналлит CsMgCl3∙6H2O
Каолинит Al4(Si4O10)(OH)8
Малахит Cu2(OH)2CO3
Микролит NaCa(TaO3)2F
Ортоклаз KAlSi3O8
Топаз Al2(SiO4)(OH)2
Туранит Cu5(VO4)2(OH)4

Задача 4.2. Для повышения плодородия почвы на указанной площади требуется внесение удобрения. Рассчитайте массу элемента, полученного почвой при определенной норме внесения данного удобрения.

 

  Вариант   Вносимое удобрение   Элемент Норма внесения, кг/м2 Пло-щадь, га
  Название Формула      
Цианамид кальция СаСN2 N 0,022
Карбамид (мочевина) CO(NH2)2 N 0,011
Сульфат аммония (NH4)2SO4 N 0,025
Хлорид аммония NH4Cl N 0,025
Натриевая селитра NaNO3 N 0,037
Кальциевая селитра Ca(NO3)2 N 0,035
Аммиачная селитра NH4NO3 N 0,015
Калиевая селитра KNO3 K 0,040
Поташ KCl или K2CO3 K 0,014
Шенит K2[Mg(SO4)2] K 0,010
Фторапатит Ca5F(PO4)3 P 0,050
Хлорапатит Ca5Cl(PO4)3 Р 0,050
Гидроксиапатит Ca5ОН(PO4)3 Р 0,050
Фосфоритная мука Са3(РО4)2 Р 0,060
Суперфосфат Са(Н2РО4)2 Р 0,030
Преципитат СаНРО4 Р 0,030
Аммофос NH4H2PO4+ (NH4)2HPO4 P 0,012
Диаммофос (NH4)2HPO4 N 0,011
Доломит MgCO3∙CaCO3 Mg 0,020
Сульфат магния MgSO4 Mg 0,025
Цианамид кальция СаСN2 N 0,022
Карбамид (мочевина) CO(NH2)2 N 0,011
Сульфат аммония (NH4)2SO4 N 0,025
Хлорид аммония NH4Cl N 0,025
Калиевая селитра KNO3 K 0,040

Задача 4.3. Используя данные табл. П.1, определите, какое из приведенных веществ, входящих в состав твердых отходов, является наиболее вредным, за счет какого элемента. Приведите класс опасности и ПДК этого вещества. Опишите воздействие его на человека.

 

Вариант Вещество
CoO SiO2 CuSO4
ZnS Cd5P2 KCl
(NH4)3PO4 Na2S CoCl2
AgCl Ca(NO2)2 HgSe
NiO SiCl4 ScF
AgF NiSO4 ZnS
KCl TlI BaCl2
PbS TiS Ba(NO3)2
NH4F HgSe (NH4)2SO4
KF NaNO3 CdSO4
KI CsI NiO
Ba(NO3)2 (NH4)2SO4 Cd5P2
CdF2 (NH4)3PO4 AgCl
TiS PbTe Na2S
SiCl4 SiO2 PbS
Bi2Te3 TlI KCl
Ca(NO2)2 CdF2 KI
ZrF4 CdSO4 ZnS
Na2S NiSO4 TiS
NaNO3 PbS CsI
Mn3O4 NH4F TiS
SiCl4 KI TlI
CdF2 ScF CuSO4
AgF CoCl2 NaNO3
NiSO4 (NH4)2SO4 Bi2Te3

Задача 4.4. Опишите суть метода или механизм действия и принципиальную схему аппарата, применяемого для отделения твердой фазы.

 

Вариант Метод или аппарат Вариант Метод или аппарат
Коагуляция Зернистые фильтры
Фильтрация Волокнистые фильтры
Центрифугирование Сетчатые фильтры
Ультрафильтрация Напорные гидроциклоны
Обратный осмос Фильтрующий элемент аппарата «Фильтр-пресс»
Диализ Тонкослойные отстойники
Электрофлотация Горизонтальные отстойники
Электродиализ Вертикальные (радиальные отстойники)
Электроосмос Открытые гироциклоны
Электрофорез Многоярусные гидроциклоны
Седиментация в присут-ствии коагулянтов Фильтрование под ваку-умом
Седиментация в присут-ствии флокулянтов Металлокерамические фильтры
Флотация    

 

Задача 4.5.На полигоны ежегодно выводится большое коли-чество бытовых отходов в виде пластмассовых бутылок, упаковочного материала, бумаги и древесины, в состав которых входят полимерные материалы. В течение многих лет под действием кислорода, температуры и других факторов в результате деструкции происходит выделение углекислого газа (СО2), загрязняющего атмосферу.

Рассчитайте, какое количество СО2 выделяется в атмосферу, если на полигон вывезено 1500 т отходов, в составе которых содержится 12 % полимерных материалов (расчет вести при нормальных условиях) без учета степени полимеризации (n).

 

Вари-ант Название полимера Формула звена макромолекулы полимера Уравнение химической реакции
Полиэтилен [–CH2–CH2–] [–CH2–CH2–]+3O2= =2CO2+ + 2H2O
Полиметакри-лонитрил [–CH2–C(CH3)–CN] |   2[–CH2–C(CH3)–CN] + | 10,5+ О2 = 8СО2 +5Н2О+ + 0,5N2
Полиизобути-лен [–CH2–C(CH3)2–]   [–CH2–C(CH3)2–] + 6O2 = = 4CO2 + 4H2O
Полистирол [–C6H5–CH–CH2–] |   [–C6H5–CH–CH2–] +6O2 = | = 8CO2 + 4H2O
Полифторпро-пен [–СH2–СF=СH–СH2–] [–СH2–СF=СH–СH2–] + + 5O2 = 4CO2+ 2H2O+ HF
Полихлорпро-пен [–CH2–CCl=CH–CH2–] [–CH2–CCl=CH–CH2–] + + 5O2 = 4CO2+2H2O+HCl
Полиакрило-нитрил [–CH2–CH–CN] | 2[–CH2–CH–CN] +7,5O2 = | = 6CO2 + 3H2O + N2
Поливинили-денфторид (фторопласт-2) [–CH2–CF2–] [–CH2–CF2–] + 2O2 = = 2CO2 + 2HF
Поливинили-денхлорид [–CH2–CCl2–] [–CH2–CCl2–] + 2O2 = = 2CO2 + 2HCl
Полиэтилен-терефталат (лавсан) [–O(CH2)2OCO–(C6H4)–CO–] [–O4C10H8–] + 18O2 = = 9CO2 + 4H2O
Полиметил- метакрилат [–CH2–C(CH3)–COOCH3] | [–CH2–C(CH3)–COOCH3] + | + 12O2 = 5CO2 + 4H2O
Полиизопрен [–CH2C(CH3)=CH–CH2] | [–CH2C(CH3)=CH–CH2] + | + 7O2 = 5CO2 + 4H2O

 

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-12-12; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 100.25.42.117 (0.01 с.)