Вопрос 72

Электрокоагуляция. Устройство и расчет электрокоагуляторов.

Ответ:

Электрокоагуляция – это коагуляция (оседание) коллоидных систем вследствие действия на них постоянного электрического тока, который вызывает электролитическую диссоциацию присутствующих в системе солей, выборочное взаимодействие ионов с образованием и выпадением гелей.

По конструктивному оформлению ЭК могут быть в виде электролизных прямоугольных ванн, а также емкостей цилиндрической, колонной, барабанной, конической, трубчатой и других форм с горизонтально, вертикально или наклонно расположенными электродами. Электроды могут быть пластинчатые, цилиндрические, кольцевые, стержневые, призменные, гофрированные, перфорированные, стружечные, гранулированные. Выбор типа электродов зависит от конструкции аппаратов, вида содержащихся в воде загрязнений, условий и характера хлопьеобразования, гидродинамической структуры потоков и других факторов.

В электролизных прямоугольных ваннах параллельно друг другу расположены пластинчатые катоды и растворимые аноды. Эти аппараты бывают однокамерными (односекционными) и многокамерными (многосекционными). Такого рода ЭК наиболее широко применяются на практике.

Корпус аппарата изготавливается из кислотостойкого материала, например, полипропилена, либо стальной футерованный. Однако существуют и конструкции с нефутерованными корпусами (см. раздел 4.2). ЭК оборудуются вытяжным вентиляционным устройством для удаления водорода. У дна ЭК рекомендуется уклон (до 50).

Движение потока СВ в ЭК осуществляется вдоль поверхности электродных пластин в вертикальном направлении (снизу вверх или сверху вниз) либо в горизонтальном направлении. Для равномерности подвода и отвода воды в рекомендуются приемные и сборные камеры. Приемные камеры рекомендуется отделять от рабочего пространства ЭК дырчатыми перегородками с соотношением площади отверстий в них к общей площади перегородок не менее 0,3.

Порядок выполнения расчетов может быть представлен следующей последовательностью шагов:

1. выбор материала электродов;

2. оценка дозы генерируемого коагулянта;

3. выбор рабочей плотности тока;

4. расчет параметров электрохимического генератора коагулянта (оценка рабочего тока , и рабочего напряжения);

5. подбор источника тока;

6. расчет габаритов электролизной ванны;

7. расчет газовыделения;

8. расчет тепловыделения.

Вопрос 73

Экстракция. Экстрагенты. Устройство и расчет экстракторов.

Ответ:

Экстракция— метод извлечения вещества из раствора или сухой смеси с помощью подходящего растворителя (экстрагента). Для извлечения из раствора применяются растворители, не смешивающиеся с этим раствором, но в которых вещество растворяется лучше, чем в первом растворителе.

Экстрагенты – это вещества, способные избирательно извлекать отдельные компоненты из твердых материалов (при выщелачивании либо экстрагировании) или жидких смесей (при жидкостной экстракции). Экстрагентами служат углеводороды, спирты, водные растворы неорганических кислот и щелочей, фосфаты (эфиры), нафтеновые и фосфорорганические кислоты.

Конструктивно экстракторы представляют собой сосуд цилиндрической, конической или прямоугольной формы, имеющий в нижней части ложное перфорированное днище. Циркуляция экстрагента, фильтрующегося через слой, обеспечивается насосом. больших размеров для пищевой и фармацевтической промышленностей выполняют с мешалками. Процесс экстрагирования в этих аппаратах является периодическим.

Для того, чтобы оборудование для проведения экстрагирования в системе твердое тело — жидкость отвечало требованиям современного высокоэффективного производства (большая единичная мощность аппарата при низкой относительной металлоемкости, глубокое извлечение экстрагируемого вещества при минимальной длительности процесса и т. д.), оно должно обеспечивать протекание процесса в условиях, наиболее близких к противотоку при минимальных гидродинамическом сопротивлении относительному движению фаз, соотношении расхода масс экстрагента и твердых частиц, и суммарном внутреннем, и внешнем диффузионном сопротивлении.

Экстрактор рассчитывается в такой последовательности:

1. На основе известных рекомендаций, а также, исходя из опыта и интуиции проектировщика, предварительно выбирается тип устройства, задаются его конструктивные особенности, выделяются характерные области, формируемые конструкцией устройства

2. Если в литературе отсутствуют необходимые опытные данные гидравлических исследований для устройств аналогичного типа, то изготавливается макет устройства или макеты характерных областей.

3. На основе результатов гидравлического исследования вычисляют коэффициенты массоотдачи и массопередачи.

4. Устанавливаются краевые условия к у равнениям движения и массопереноса. Вычисляются параметры дифференциальных уравнений переноса (источниковые члены, коэффициенты турбулентного обмена).

5. Система дифференциальных уравнений решается одним из численных методов, и находится распределение полей скоростей, давления, концентрации целевого компонента.

6. По известному значению концентрации компонента на входе и выходе макета контактного устройства определяется среднее значение эффективности разделения.

7. На основе расчета эффективности, исходя из требований, выбираются режимные и конструктивные параметры проведения процесса разделения.