Аппараты для концентрирования.

Концентрирование осуществляют в испарительных установках поверхностного типа (мгновенное испарение).

В испарительных аппаратах концентрируют сульфатные соединения, радиоактивные сточные воды.

В аппаратах с погружными горелками загрязнённая вода нагревается при непосредственном контакте с дымовыми газами, полученными при сжигании топлива в горелках, частично или целиком погруженных в жидкость.

Аппараты для получения сухого остатка.

Выпаривание с получением сухого остатка осуществляют в сушилках, печах, кристаллизаторах и в аппаратах с «кипящим» слоем.

В сушилках высокая интенсивность испарения достигается за счет тонкого распыления загрязнённой воды d_кап = 20-60 мкм (рис. 2).

Количество пара, получаемого с 1 м² аппарата в час, составляет всего
10-14 кг, требуются большие теплообменные поверхности, большая металлоемкость, которые ограничивают их применение.

воздух

загрянённая вода

загрянённая вода

топливо

гранулы

в атмосферу

 

1 – топка; 2 – форсунка; 3 – аппарат с «кипящим» слоем; 4 – газораспределительная решетка; 5 – циклон; 6 – воздуходувка; 7 – шнек; 8 – инертный материал.

Рисунок 2 – Аппарат с «кипящим» слоем

 

Очистка загрязнённых вод методом ионного обмена

Используются ионообменные смолы, которые состоят из пространственно сшитых нерастворимых в воде углеводородных цепей с фиксированными на них активными ионогенными группами, имеют заряд, который нейтрализуется расположенными внутри полимера ионами противоположного заряда. При отрицательном заряде фиксированных групп ионит обменивает катионы (катионит), при положительном – анионы (анионит).

Различают следующие виды ионитов:

- сильнокислотные катиониты, которые содержат сульфогруппы – SO₃H или фосфорнокислые группы – РО(ОН)₂ и сильноосновные аниониты, которые содержат четвертичные аммониевые основания – N⁺(R)₃; катионит – КУ-2 и анионит – АВ-17;

- слабокислотные катиониты, которые содержат карбоксильные – СООН и фенольные группы, и слабоосновные аниониты, которые содержат первичные -NH₂ и вторичные -NH – аминогруппы;

- иониты смешанного типа, которые имеют свойства смеси сильной и слабой кислот или основ;

- иониты, обменная емкость которых постепенно меняется в широком диапазоне рН.

Полная емкость ионита – количество грамм-эквивалентов ионов загрязнителей, которое может поглотить 1 м³ ионита до полного насыщения.

Рабочая емкость ионита – количество грамм-эквивалентов ионов загрязнителей, которое может поглотить 1 м³ ионита до начала проскока в фильтрат ионов загрязнителей.

Важной характеристикой ионитов является их способность к регенерации.

Процесс очистки состоит из следующих стадий:

- диффузия ионов из раствора сточной воды через пограничную пленку жидкости к поверхности ионита;

- диффузия ионов внутри зерна ионита;

- химическая реакция обмена ионов;

- диффузия вытесненных протоионов из объема зерна к его поверхности;

- диффузия протоионов от поверхности ионита в раствор.

Катионирование.

Для очистки применяют искусственные и природные, минеральные и органические катиониты. Природные, несмотря на низкую стоимость, не получили широко распространения из-за малой обменной емкости и недостаточной стойкости, хотя некоторые из них – вермикулит, доломит рекомендуется применять для очистки от радиоактивных элементов.

Чаще применяют искусственные органические катиониты, сульфоуголь, амберлайты, вофатиты.

Если катионит находится в Н⁺ форме, то обмен катионов происходит по реакции:

(55)

Если в Na⁺-форме, то:

(56)

где [K] – катионит;

Ме⁺ – катион раствора сточной воды.

Регенерация катионита достигается обработкой отработанного катионита кислотой:

(57)

или раствором поваренной соли:

(58)

Анионирование.

Аниониты представляют собой искусственные смолы, получаемые полимеризацией органических соединений – фенилендиамин, мочевина, меланин.

Слабоосновные аниониты обменивают анионы сильных кислот (SO₄^--, Cl^-, NO₃^-, PO₄^---) и не способны обменивать анионы слабых минеральных кислот (CO₃^--, Si₂^--):

(59)