Реагентные способы разделения сож

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

УМЯГЧЕНИЕ, ОБЕССОЛИВАНИЕ И ОБЕСКРЕМНИВАНИЕ ВОДЫ

МЕТОДОМ ИОННОГО ОБМЕНА

 

Цель работы - изучение отдельных физико-химических свойств воды и методов ее деминерализации (обессоливания и умягчения).

 

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

Вода - самое распространенное минеральное природное соединение на Земле. В естественных условиях вода не встречается в химически чистом состоянии, поскольку, соприкасаясь с воздухом, почвой, осадочными породами, насыщается различными примесями, растворенными и нерастворенными веществами.

Растворенные соединения (органические и неорганические) находятся в воде в виде ионов, нерастворенные (так же неорганические и органические) - в виде грубодисперсных примесей (ГДП), а так же в составе коллоидных примесей. Кроме того, в природной воде присутствуют растворенные газы (кислород, азот, углекислый газ и др.) и различные микроорганизмы, животного и растительного происхождения (бактерии, вирусы, водоросли и пр.) Таким образом, природная вода представляет собой сложную динамическую систему, содержащую газы, минеральные и органические вещества, в растворенном, коллоидном или взвешенном состоянии.

Основные ионы можно расположить по частоте их присутствия в воде в порядке убывания:

 

катионы	анионы
- кальций	- гидрокарбонат
- магний	- хлорид
- натрий	- сульфат
- калий	- нитрат
- аммоний	- фторид
- железо	- фосфат

 

В поверхностных водах часто присутствует также кремниевая кислота .

 

1.1. Физико-химические свойства воды. Понятие – жесткость воды

 

Все природные воды по преобладающему иону делятся на три группы: гидрокарбонатные ( + ), сульфатные () и хлоридные ().

Вода характеризуется определенной величиной активной реакции среды (). Большинство природных вод имеет величину в пределах 6,5¸8,5 ед. . При < 7 вода – кислая, а при > 7 – щелочная.

В зависимости от солесодержания природные воды подразделяются на пресные (до 1,0 г/кг); солоноватые (1-10 г/кг) и соленые (более 10 г/кг).

Для оценки суммарного солесодержания и органических примесей, содержащихся в воде в истинно растворенном и коллоидном состоянии, используется показатель – сухой остаток. Числовое значение его определяется взвешиванием остатка после выпаривания определенного объема профильтрованной воды и выражается в мг/л. Часть сухого остатка, которая удаляется при последующем прокаливании его, дает ориентировочно представление о содержании в воде органических веществ.

Жесткость воды – один из важнейших показателей качества воды. Жесткость воды обусловлена наличием в ней солей кальция () и магния (). Различают три вида жесткости: временную, постоянную и общую.

Временная (карбонатная или устранимая) Жк связана, в основном, с присутствием растворенных гидрокарбонатов кальция и магния и , которые при кипячении переходят в нерастворимые соли (карбонаты кальция и магния) и выпадают в виде плотного осадка (накипи):

 

	(1)
	(2)

 

Постоянная жесткость (некарбонатная жесткость) Жн определяется содержанием в воде хлоридов, сульфатов, нитратов кальция и магния, остающихся и после кипячения в растворенном состоянии.

Сумма временной и постоянной жесткости называется общей жесткостью.

Единицей измерения жесткости в РБ и странах СНГ является величина, характеризующая концентрацию различных ионов в единицах, которые учитывают их молярную массу и электрический заряд – грамм-эквивалент на литр раствора (г-экв/л). Или частное от деления единицы количества вещества (моля) на величину суммарного электрического заряда созданного ионом (или валентность). При водоподготовке чаще используют более мелкую единицу, чем г-экв/л - миллиграмм-эквивалент в литре (мг-экв/л), составляющей одну тысячную долю грамм-эквивалента (жесткость в 1 мг-экв/л отвечает содержанию 20,04 мг/л или 12,16 мг/л ).

В других странах принято обозначать жесткость воды в условных градусах (немецкий, английский и пр. градусы).

Вода с жесткостью до 4 мг-экв/л характеризуется как мягкая; от 4 до 8 – средней жесткости, от 8 до 12 – жесткая. Общая жесткость питьевой воды – 7 мг-экв/л, в исключительных случаях допускается 10 мг-экв/л (стандарт на питьевую воду).

Для использования воды в производстве, а так же в быту из нее удаляют все примеси, которые могут оказать вредное воздействие на оборудование, качество целевого продукта иди здоровье человека. Этот процесс получил название “ водоподготовка”. Требования, предъявляемые к качеству воды в быту и в производстве различные, поэтому используются различные приемы очистки и их сочетания: механическая, физическая, химическая.

Данная работа предусматривает знакомство с приемами водоподготовки, направленными на умягчение, обессоливание и обескремнивание водопроводной воды.

 

1.2. Умягчение и обессоливание воды

 

Артезианская вода, которая используется, в основном, в Республике Беларусь, характеризуется достаточно высокой карбонатной жесткостью, поэтому нуждается в умягчении.

Умягчение может проводиться несколькими методами: термическим, химическим и катионным. Перед умягчением воды из нее удаляются взвешенные и коллоидные примеси.

 

Термический метод

При нагревании воды гидрокарбонаты кальция и магния переходят из раствора в трудно растворимые соли - и , которые выпадают в осадок (уравнения 1 и 2), при этом устраняется временная жесткость воды.

 

Химический метод

Вода обрабатывается известью, содой (содово-известковый метод), а также серной или соляной кислотой. Растворенные гидрокарбонаты переходят в нерастворимые соединения, которые отделяются, либо переходят в хорошо растворимые соли, не выпадающие в осадок при нагревании воды.

	(3)
	(4)
	(5)
	(6)

Если при химическом умягчении выпадет осадок, то его отделяют (осветление воды) различными методами (отстаиванием, фильтрованием и пр.).

 

Ионирование (обессоливание)

Умягчение воды катионированием производится путем фильтрования предварительно осветленной воды (освобожденная от взвешенных нерастворимых примесей) через катионообменную смолу (катионит), частицы которой содержат на своей поверхности катионы или водорода , способные к обмену на катионы и солей жесткости, растворенных в воде.

 

	(7)
	(8)

 

Ионообменная смола (катиониты и аниониты) – нерастворимый зернистый материал, способный в водных растворах обменивать содержащиеся в нем подвижные катионы и анионы на катионы и анионы водного раствора.

У катионита и анионита есть предельная возможность к обмену своих подвижных ионов (, - катиониты и - аниониты) на ионы из обрабатываемой воды, после чего необходима их регенерация (восстановление).

Восстановление свойств катионита в форму осуществляют путем его обработки 5-6 % раствором (поваренной соли), либо в - форму обработкой 5-10 % раствором или . Свойства ионообменной смолы анионита восстанавливаются при обработке его 2-4 % .

 

 

Восстановленные и отмытые водой ионитовые фильтры могут быть снова использованы для умягчения воды или для обессоливания.

При обессоливании осуществляется удаление как катионов (аналогично удалению ионов кальция и магния), так и анионов , , (в обмен на анион ).

Удаление аниона кремниевой кислоты из воды осуществляется при контакте с сильно основным анионитом.

 

(9)

 

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Описание лабораторной установки

 

Установка (рис 1.1.) включает в себя емкость 1 для воды, поступающей на обессоливание; колонки с ионообменными смолами 2 (катионит) и 3 (анионит); емкость 4 - сборник обессоленной воды; две емкости 6 и 7 для растворов соляной кислоты и щелочи, используемых по мере необходимости, для регенерации ионообменных смол установки. Разряжение в системе создается с помощью водоструйного насоса 5.

 

 

Рис 1.1. Лабораторная установка умягчения и обессоливания воды

на ионообменных смолах

 

2.2. Методика проведения работы

 

Экспериментальная работа состоит из двух частей: 1 – определение жесткости питьевой воды до и после различных методов ее умягчения, 2 – определение эффективности умягчения и обессоливания воды на ионообменных смолах в зависимости от ее расхода.

 

2.2.1. Определение жесткости воды

 

Для определения жесткости каждый вид исследуемой воды (см. п. 3) отбирают предварительно в отдельные колбы по 0,5 л.

Для анализа к 100 мл пробы воды добавляют 5 мл аммиачного буферного раствора и 9-10 капель индикатора (хрома темносинего или хромогена черного). После этого смесь титруют по 1 капле 0,1 н раствором трилона Б (при интенсивном перемешивании) до изменения окраски ( воды с буферным раствором должен быть выше 9 ед.).

 

2.2.2. Определение эффективности умягчения воды

на ионообменных смолах

 

Включают водоструйный насос 5 и открывают кран на выходе из емкости 1. Вода самотеком из емкости 1 поступает в колонку 2 с катионитом, откуда за счет разряжения в системе, создаваемого водоструйным насосом, поступает в колонку 3 с анионитом и затем в емкость 4 для обессоленной воды.

Расход воды на установке регулируют работой водоструйного насоса и рассчитывают как отношение собранной в емкости 4 воды ко времени сбора. Период сбора воды в емкости контролируют с помощью секундомера.

Устанавливают три расхода воды: максимальный, средний, минимальный. При каждом расходе воды определяют величину жесткости обессоленной воды (в трех повторностях), отбираемой из емкости 4 аналогично п. 2.2.1.

 

2.3. Обработка результатов эксперимента

 

Жесткость воды определяют по формуле:

 

(мг-экв/л),

(1)

 

где - нормальность раствора трилона Б;

- объем раствора трилона Б, пошедшего на титрование, мл.

Эффективность умягчения на ионообменных смолах определяют как:

,

(2)

 

где - изменение жесткости воды до и после фильтрования;

- исходная жесткость воды.

Результаты оформляют в соответствии с таблицами 1.1. и 1.2.

 

Таблица 1.1.

И сточных вод

 

Цель работы – дать общую оценку качества воды (степени ее загрязнения) по перманганатной и бихроматной окисляемости.

 

 

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

Общую оценку загрязненности воды, как природной, так и сточной, можно достаточно быстро получить по ее окисляемости (ХПК – химическая потребность в кислороде). Под окисляемостью понимают количество кислорода, необходимое для окисления примесей, содержащихся в одном литре (дм³) исследуемой воды (мг О₂/л). Окисляемость может быть общей, т.е. показывать количество всех веществ в воде, органических и минеральных, или «окисляемость с поправкой», если определяется содержание только органических веществ. На практике при анализе воды в качестве окислителя используют не кислород, а растворы таких сильных окислителей как перманганат калия () или бихромат калия (). Для удобства использования полученных результатов их пересчитывают и представляют в виде количества кислорода эквивалентного израсходованному окислителю. В зависимости от применяемого окислителя различают окисляемость перманганатную, бихроматную и др. Выбор метода определения зависит от количества загрязнений в воде и от их природы (органические или минеральные). Так для анализа питьевой воды и слабо загрязненных поверхностных вод (окисляемость которых не выше 100 мг О₂/л) применяют перманганатный метод. Для определения общей окисляемости сильно загрязненных и сточных вод (окисляемость 100 и более мг О₂/л) используют бихроматный метод.

Происхождение и содержание органических веществ, находящихся в природных водах, весьма разнообразны. Различны и их химические свойства по отношению к кислороду: одни вещества устойчивы к окислению, другие, наоборот, легко окисляются. Прямое определение органических веществ в природных водах является сложной и трудоемкой задачей. Поэтому пользуются более простыми косвенными методами. Метод перманганатной окисляемости дает представление о содержании в воде легко окисляющихся органических веществ. Метод бихроматной окисляемости соответствует полному окислению органических веществ (легко и трудно окисляющихся), за исключением некоторых белковых соединений. Обычно перманганатная окисляемость составляет 40–50 % от истинной окисляемости органических веществ, то есть полного окисления органического углерода до СО₂.

Повышенная окисляемость может указывать на загрязнение воды. Наименьшую окисляемость (до 1–2 мг/л О₂ ) имеют глубокие подземные воды, относящиеся к 1-му классу. Окисляемость подземных вод, относящихся ко 2-му и 3-му классам, может быть повышена, но не более 5 и 15 мг/л О₂соответственно. В грунтовых водах окисляемость обычно выше (до 2–4 мг/л), причем тем больше, чем выше цветность воды. Поэтому высокая окисляемость при небольшой цветности вероятнее указывает на загрязнение воды. В воде открытых водоемов окисляемость повышается до 5–6 мг/л в реках идо 6–8 мг/л в водохранилищах, достигая еще больших величин в водах болотного происхождения. Вода считается пригодной для хозяйственных и питьевых целей, если перманганатная окисляемость ее не превышает 3,0 мг/л О₂. Установлено, что с повышением содержания в воде органических веществ увеличивается и ее бактериальное загрязнение.

Необходимо помнить, что при определении окисляемости воды, как перманганатной, так и бихроматной, аналитик получает условные сведения о качестве воды, указывающие лишь на химическую природу загрязнителей и их косвенное количество по израсходованному окислителю. Конкретного ответа о качественном составе загрязнителей, присутствующих в воде, окисляемость не дает. В то же время это всегда и необходимо. Так для определения оценки качества воды для различных категорий водопользования окисляемость является важнейшим показателем, т.к. дает возможность очень быстро получить ответ об общем состоянии воды в исследуемом объекте.

 

1.1. Перманганатная окисляемость (метод Кубеля)

Метод основан на окислении органических веществ, присутствующих в воде, 0,01н раствором перманганата калия в сернокислой среде при кипячении. Этим методом можно определить окисляемость в диапазоне от 0 до 100 мг О₂/л, без разбавления. Максимальная определяемая окисляемость 10 мг О₂/л.

Определение перманганатной окисляемости основано на том, что КМnО₄в кислой среде являясь сильным окислителем, реагирует с присутствующими в воде восстановителями (органические вещества, соли железа (II), нитраты). Ион МnО^- ₄ принимает при этом 5 электронов и переходит в двухвалентный катион Мn²⁺по уравнению:

Избыток КМnО ₄ реагирует с вводимой в раствор щавелевой кислотой:

Не вступившая в реакцию щавелевая кислота оттитровывается КМnО₄по приведенному уравнению.

Определению мешают неорганические соединения (хлориды, сульфиды, нитриты, железо (II), которые могут окисляться в условиях анализа. Если они присутствуют в анализируемой воде, их кол-во необходимо определить отдельно и вычесть результат, пересчитанный на окисляемость, из окисляемости пробы воды. 1 мг H₂SO₄ соответствует 0,47 мг О₂; 1 мг NO₂ – 0,35 мг О₂; 1 мг Fe⁺² – 0,14 мг O₂.

 

1.2. Бихроматная окисляемость

 

В сернокислой среде с помощью бихромата калия в присутствии солей серебра (в качестве катализатора) окисляется большинство органических веществ и часть минеральных. Поэтому бихроматную окисляемость называют «общая окисляемость» или «полная окисляемость». Определению мешают хлориды, влияние которых можно исключить добавлением в пробу сульфата ртути (II).

Если необходимо определить содержание только органических веществ в пробе, то необходимо с помощью других известных методов определить в ней содержание минеральных веществ, а затем эту величину (ее кислородный эквивалент) вычесть из общей окисляемости.

 

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Определение степени загрязнения воды

перманганатным методом Кубеля (питьевая вода)

 

Анализируемая вода должна отстояться в течение 2 часов для выделения нерастворимых примесей. Затем отбирают 100 мл пробы и помещают в коническую колбу объемом 250 мл. Для создания кислой среды приливают 5 мл разбавленной (1:3) серной кислоты, а в качестве окислителя – 10 мл 0,01 н раствора перманганата калия. В колбу опускают стеклянный шарик, накрывают воронкой и ставят на плитку. Смесь должна закипеть через 5 мин, продолжительность кипения 10 мин. При кипении раствора внимательно следят за его окраской. Если розовое окрашивание перейдет в бурое или раствор обесцветится, это свидетельствует о недостатке окислителя. В таком случае анализ данной пробы прекращается и повторяется сначала, но уже с разбавленной пробой. Если в процессе кипения цвет раствора остается розовым, то по истечении 10 мин колбу снимают с плитки, убирают прикрывающую ее воронку и прибавляют 10 мл 0,01 н раствора щавелевой кислоты. Горячую обесцвеченную смесь титруют 0,01 н раствором перманганата калия до появления слабо розового окрашивания. Следует учитывать, что для получения точных результатов необходимо, чтобы при титровании концентрированных проб расходовалось не более 12 мл 0,01 н раствора , а в случае разбавленных – не менее 4 мл. В противном случае определение рекомендуется повторить, подобрав соответствующие разбавления исследуемой воды.

Параллельно проводят холостой опыт со 100 мл дистиллированной воды (разбавляющей), который учитывает поведение окислителя в условиях анализа. При этом расход 0,01 н раствора перманганата калия не должен превышать 0,2 мл.

Окисляемость по методу Кубеля вычисляется по формуле:

мг О₂/л,

 

где – количество 0,01 н раствора перманганата калия израсходованного на титрование анализируемой пробы, мл;

– количество 0,01 н раствора перманганата калия израсходованного на титрование холостой пробы, мл;

– поправочный коэффициент для раствора перманганата калия ( =1);

8 – молярная масса эквивалента кислорода, г/моль;

– объем пробы, взятой для анализа, мл.

Результаты определения округляют с точностью до 0,1 мг при значении окисляемости от 0 до 10 мг в 1 л, а от 10 до 100 мг в 1 л – с точностью до 1 мг.

 

2.2. Определение степени загрязнения методом бихроматной окисляемости

(сточная вода, загрязненная вода природных источников)

 

Для анализа необходимо отобрать 20 мл пробы, поместить ее в колбу со шлифом для кипячения. В колбу (при необходимости) добавить 0,4 г катализатора, 10 мл 0,25 н раствора бихромата калия. Смесь аккуратно перемешивают и осторожно приливают к ней 30 мл концентрированной серной кислоты. Затем к колбе с пробой присоединяют обратный холодильник и кипятят смесь в течение 2 часов. При этом необходимо следить за цветом кипящего раствора. Если он изменился от золотисто-оранжевого к буро-зеленоватому, то определение необходимо повторить с более разбавленной пробой, т.к. это свидетельствует о недостатке окислителя. Если цвет не изменился, то по истечении указанного времени охлаждают систему, отсоединяют холодильник и приливают в колбу 100 мл дистиллированной воды. Разогревшуюся смесь вновь охлаждают, прибавляют 3-5 капель индикатора и избыток бихромата калия оттитровывают 0,25 н раствором соли Мора до перехода окраски в устойчивый зеленый цвет.

Параллельно проводят опыт с 20 мл дистиллированной воды (контроль).

поправку титра раствора соли Мора устанавливают по титрованному раствору бихромата калия или перманганата калия (в трех повторностях). В колбу 100 мл вводят пипеткой 10 мл раствора соли Мора, добавляют 1-2 мл концентрированной серной кислоты, 3-4 капли фенилантраниловой кислоты и титруют титрованным раствором перманганата калия (0,1 н) до бледно-розовой окраски.

 

Бихроматная окисляемость рассчитывается по формуле:

 

мг О₂/л

где – объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование холостой пробы, мл;

– объем раствора соли Мора для титрования анализируемой пробы, мл;

– экспериментально установленный титр раствора соли Мора;

– объем пробы воды, взятой для анализа, мл.

 

Расчет титра соли Мора:

,

 

где – средний объем титрованного раствора 0,1 н перманганата калия, в 3-х пробах, мл;

0,1 – нормальность раствора ;

10 – объем раствора соли Мора, мл.

Округление результатов производят в зависимости от величины бихроматной окисляемости.

 

Диапазон ХПК по степени загрязненности, мг О2/л	100-200	200-500	500-1000	1000-2000
Округление бихроматной окисляемости с точностью до, мг О2/л

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Что показывает величина значения ХПК (БПК)?

2. Известные методы определения ХПК и их особенности.

3. Факторы, влияющие на значение величины ХПК, и их учет либо устранение.

4. Что является сильным окислителем для загрязнений воды?

5. Погрешность методов определения окисляемости.

 

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

 

1. Все работы с кислотами и окислителями выполняются под тягой.

2. Перед сжиганием (кипячением) проб воды с окислителями проверяется исправность работы водяных холодильников.

3. Каждый реактив забирается соответствующей пипеткой.

4. Перед смешением воды и кислот необходимо проверить целостность стеклянной посуды (вливать кислоту в воду, а не наоборот).

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

При взаимодействии ортофосфат-ионов с молибдатом в кислой среде образуется жёлтая гетерополикислота, которая под действием восстановителей превращается в интенсивно окрашенное синее соединение. Восстановление можно проводить оловом или аскорбиновой кислотой.

Восстановление аскорбиновой кислотой, сравнительно слабым восстановителем, происходит только при повышенной температуре, т.е. в условиях, когда полифосфат и органические эфиры фосфорной кислоты гидролизуются с образованием ортофосфорной кислоты. Для ускорения реакции при комнатной температуре и интенсификации окраски вводят соль сурьмы (антимонилтартрат калия – КSbH₄O₆·0,5H₂O).

 

Мешающие вещества. Сильнокислые и сильнощелочные пробы предварительно нейтрализуют. Определению мешают сульфиды и Н₂S, в концентрации, превышающих 3 мг/л. Мешающие влиянию можно устранить, прибавляя несколько мг КMnО₄ на 100 мл пробы и встряхивая 1-2 мин; раствор должен быть розовым. Затем прибавляют требуемые для определения реактивы, но в обратном порядке: сначала раствор аскорбиновой кислоты, перемешивают и вливают раствор молибтана.

Для устранения влияния нитритов вводят сульфаминовой кислоты, которую вводят в состав применяемого реактива. При большом содержании железа следует ввести эквивалентное количество ЭДТА.

 

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

 

Концентрацию фосфатов определяем в питьевой и сточной воде.

К 50 мл пробы, профильтрованной в день отбора через мембранный фильтр № 1 или через плотный бумажный фильтр (синяя лента), приливают 2 мл смешанного раствора через короткое время – 0,5 мл раствора аскорбиновой кислоты (в присутствии мешающих веществ, реактивы приливают в обратном порядке). Смесь перемешивают. Одновременно проводят холостое определение с 50 мл дистиллированной воды. Через 15 мин (20 мин.) определяют оптическую плотность. Измерение проводят при = 800 нм или при максимально возможном для данного прибора значении.

 

Расчёт.

Содержание растворённых неорганических фосфатов (мг/л) () определяют по формуле:

Х = С×1000/V,

 

где С – концентрация фосфатов, определённая по калибровочной кривой, мг/л;

V – объём пробы, взятой для анализа, мл.

В диапазоне концентраций до 1 мг/л результаты округляют до сотых долей мг/л, свыше 1 мг/л – до десятых долей мг/л.

 

Построение калибровочного графика

 

Берут 0; 1,0; 2,5; 5,0…..50,0 мл рабочего стандартного раствора 2 фосфата калия, разбавляют каждый раствор до 50 мл дистиллированной Н₂О и далее продолжают, как в ходе определения (общее содержание растворённых ортофосфатов, найденных экспериментально, выражают в мг/л ).

Измеряют оптическую плотность и строят график зависимости оптической плотности от концентрации ионов фосфорной кислоты.

Таблица 1.

Построение калибровочной кривой.

 

Реактивы	Номер мерной колбы
Количество ст. раствора 2, мл		1,0	2,5	5,0	10,0
Количество дист. Н2О, мл		49,0	47,5	45,0	40,0	25,0
Содержание , мг/л		0,02	0,05	0,1	0,2	0,5	1,0

 

3. ЗАДАНИЕ

 

1. Построить калибровочную кривую в диапазоне 0-1 мг/л (табл.1).

2. Провести определение фосфата в водопроводной воде (сравнить данные с ГОСТ на воду питьевую).

3. Рассчитать и построить калибровочную кривую на содержание фосфатов до 50 мг/л.

4. Провести определение содержание в пробе сточной воды (с учётом мешающего влияния отдельных компонентов сточной воды).

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1

Давление насыщенного водяного пара

при температурах от 10 до 39 °С

 

, °C	, мм.рт.ст.	, °C	, мм.рт.ст.	, °C	, мм.рт.ст.
	9.2 9.8 10.5 11.2 12.0 12.8 13.6 14.5 15.5 16.5		17.5 18.7 19.8 21.1 22.4 23.8 25.2 26.7 28.3 30.0		31.8 33.7 35.7 37.7 39.9 42.2 44.6 47.1 49.7 52.4

 

 

Таблица 2

Плотность элементов

Формула	Плотность, г/см^3	Формула	Плотность, г/см^3	Формула	Плотность, г/см^3
Al Be Cd Co Cr Cu Fe	2.70 1.85 8.64 8.80 7.16 8.93 7.86	Mg Mn Mo Nb Ni Pb Si	1.74 7.30 10.23 8.56 8.90 11.34 2.00	Sn Ta Ti V W Zn Zr	7.30 16.60 4.54 6.11 19.3 7.14 6.50

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

РЕАГЕНТНЫЕ СПОСОБЫ РАЗДЕЛЕНИЯ СОЖ

 

Введение

 

Коагуляция – процесс слипания частиц в дисперсных системах, ведущий к уменьшению числа частиц дисперсной фазы, снижению их свободной поверхности и к увеличению массы каждой частицы. Особенно эффективно процесс коагуляции проходит в области коллоидной дисперсности, т.е. мельчайших частиц, находящихся во взвешенном состоянии в поле сил тяжести не выпадающих в осадок.

Коагуляция в естественных условиях происходит под влиянием молекулярных сил при соударении частиц в результате броуновского движения.

Коагуляция ускоряется под действием внешних сил и воздействий: при перемешивании, при градиентном или неравномерном течении, при акустическом воздействии или под действием звуковых волн, вызывающих сближение частиц, при поляризации в электрическом поле.

Коагулянты – вещества, способные вызывать или ускорять коагуляцию. При введении в дисперсную систему коагулянтов ускоряется и облегчается отделение частиц дисперсной фазы от сплошной среды.

Концентрация коагулянта, при которой наступает быстрая коагуляция, называется порогом коагуляции.

Широко распространены полимерные коагулянты – различные растворимые высокомолекулярные соединения. Макромолекулы полимерного поверхностно-активного вещества закрепляются отдельными участками цепи одновременно на двух частицах и таким образом связывают частицы в прочные флокулы, устойчивые к механическому разрушению при перемешивании. Полимерная флокуляция используется в процессах обогащения руд, при водоочистке, в производстве бумаги и в экологических процессах очистки промстоков и хозбытовых сточных вод.

Особый случай коагуляции представляет гетерокоагуляция, при которой две дисперсные системы взаимно коагулируют друг друга в результате прилипания частиц одной дисперсной фазы к частицам другой. Обычно это происходит при разноименно заряженной поверхности частиц каждой дисперсной фазы. В этом случае ионо-электростатические силы приводят к притяжению частиц, а не к их отталкиванию. Использование мелкодисперсной золы, извести и других материалов для гетерокоагуляции вместо применения дорогостоящих полимерных коагулянтов более эффективно и экономически целесообразно особенно в экологических процессах. С гетерокоагуляцией связан механизм коагулирующего воздействия солей многовалентных металлов, которые гидролизуются с образованием коллоидного гидрооксида.

 

Смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) представляет собой концентрат водосмешиваемой полусинтетической СОЖ на основе минерального масла, органических поверхностно-активных веществ (ПАВ), антифрикционных присадок с ингибиторами коррозии и бактерицидом.

СОЖ разработана для использования на металлообрабатывающем оборудовании с циркуляционной подачей технологической подачей технологической среды, на станках специального назначения или на ручных слесарных работах. Концентрация эмульсии зависит от состава технологической операции и обрабатываемого материала.

Для обезвреживания отработанной эмульсии СОЖ могут использоваться несколько методов:

- Метод ультрафильтрации.

- Метод огневого обезвреживания.

- Реагентный метод.

 

Цель работы:

Изучение процесса коагуляции и возможности его применения для очистки промышленных сточных вод от тонкодисперсной твердой или жидкой фазы (особенно коллоидных взвесей).

 

Степень очистки СОЖ определяют фотометрическим методом с помощью каллориметра фотоэлектрического компенсационного КФК-2.

Принцип измерения светопропускания состоит в том, что на фотоприемник поочередно направляются потоки – полный (прошедший через дистиллированную воду) и частично поглащенный после прохождения через исследуемую среду и затем определяется их отношение. Концентрацию примесей в пробах находят по градуировочному графику. Для построения градуировочного графика приготавливают серию стандартных растворов (с известным содержанием примесей). Обычно это делают, разбавляя исходную неочищенную жидкость дистиллированной водой в известной пропорции. Измеряются коэффициенты светоп