42 Физико-химическая очистка псв (экстракция, сущность процесса, область применения.Непрерывная проитвоточная экстракция).

Экстракционные способы очистки. Для выделения из производственных сточных вод растворенных в них органических веществ, например фенолов и жирных кислот, можно использовать способность этих веществ растворяться в какой-либо иной жидкости, не растворимой в очищаемой воде. Если такую жидкость прибавлять к очищаемой сточной воде и перемешивать, то эти вещества будут растворяться в прибавленной жидкости, а концентрация их в сточной воде будет уменьшаться. Этот физико-химический процесс основан на том, что при тщательном перемешивании двух взаимно нерастворимых жидкостей всякое вещество, находящееся в растворе, распределяется между ними в соответствии со своей растворимостью согласно закону распределения. Если же после этого прибавленную жидкость выделить из сточных вод, то последние оказываются частично очищенными от растворенных веществ.

Этот способ удаления растворенных веществ из сточных вод называют жидкостной экстракцией; удаляемые при этом растворенные вещества — экстрагируемыми веществами, а добавляемую, не смешивающуюся со сточными водами жидкость — экстрагентом. В качестве экстрагентов применяются бутилацетат, изо-бутилацетат, диизопропиловый эфир, бензол и др.

Осн. расчетным ур-ем явл-ся:С_Экс/С_в=К, С_Экс – концентрация раств. в-ва в экстрагенте, С_в – концентрация раств. в-ва в воде, К – коэффициент распределения.

Очистка СВ методом экстракции может быть осуществлена тремя способами: одно - или многократной 1)обработкой одного и того же объема воды свежими порциями экстрагента; 2)перемешиванием воды и экстрагента в одном аппарате по принципу противотока с последующим разделением жидкости; 3)перемешиванием воды и экстрагентов в нескольких аппаратах, работающих по принципу противотока.

Принцип.схема непрерывной экстракции:

Экстракт представляет собой колонну с насадкой, в которую подается вода и экстрагент. В тех случаях, когда удельный вес экстрагента меньше удельного веса воды экстрагент подают снизу. При обратном соотношении удельн. весов экстрагент подают сверху. Чтобы поддержать пост.ур-нь ж-ти в колоне – воду допускают из колоны через сифон, сообщающийся с ее верхней частью.

43 Физико-химическая очистка псв (обратный осмос, сущность процесса, конструкции аппаратов).

Обратный осмос (гиперфильтрация) – это непрерывн. процесс молекулярного разделения растворов путем их фильтрации под давлением через полупроницаемые мембраны, задержив. полностью или частично молекулы или ионы раств. в-ва. При приложении давления выше осмотического, осущ-ся перенос растворителя в обратном направлении(от раствора к чистому растворителю через мембрану). Необходимое давление, превышающее осмотическое давление растворенного вещества в растворе, составляет при концентрации солей от 2 до 5 мг/л 0,1-1 МПа и при концентрации солей 20-3 0 мг/л 5-10 МПа.

Аппараты для осуществления барометрических методов очистки

Аппараты для мембранных процессов подразделяют на 4-е типа, отличающиеся способом укладки: аппараты с плоскими мембранными элементами, аппараты с трубчатыми мембранными элементами, аппараты с мембранными элементами рулонного типа и аппараты с мембранами в виде полых волокон. По положению элементов: вертикальные и горизонтальные. По условию монтажа: разборные и неразборные, корпусные и бескорпусные.

Аппараты с плоскими мембранными элементами имеют простую конструкцию, имеют невысокую удельную производительность. Основой этих аппаратов является мембранный элемент, состоящий из плоских (листовых) мембран, уложенных по обе стороны плоского пористого материала – дренажа, либо приготовленных непосредственно на их поверхности. Расстояние между соседними мембранными элементами (межмембранное пространство – канал, по которому протекает исходный раствор) невелико и составляет 0,5–5 мм. Разделяемый раствор последовательно проходит между всеми мембранными элементами, концентрируется и удаляется из аппарата. Часть этого раствора, прошедшая через мембрану в дренаж, образует пермеат (фильтрат).

По форме мембранные элементы изготовляют круглыми (эллиптическими) и прямоугольными (квадратными). Форма элементов существенно влияет на организацию потока разделяемого раствора над поверхностью мембран и на характеристики процесса разделения.

Аппараты с трубчатыми мембранными элементами

Трубчатые мембран.элементы представляют собой пористые трубы (пластм., керамич.) с мелкопористой подложкой на которую нанесены мембраны. Они имеют следующие преимущества: – возможность очистки воды, содержащей взв. в-ва, также удобство механической очистки. Недостатки аппаратов этого типа: - Низкая плотность упаковки мембраны (до 100 м2/м3).

Наибольшее распространение получили аппараты с мембранной внутри трубки. Данные аппараты наиб.часто прим-ся для опреснения воды обратным осмосом.

Аппараты на основе полых волокон. Эти аппараты нашли широкое применение для разделения растворов обратным осмосом. Мембраны в виде полых волокон для обратного осмоса обычно имеют наружный диаметр 45–200 мкм и толщину стенки 10–50 мкм, а для ультрафильтрации – соответственно 200–1000 и 50–200 мкм. При таких размерах обеспечивается необходимая прочность волокон под действием рабочих давлений, используемых при жидкофазном мембранном разделении (до 10 МПа) или разделении газов.В этих аппаратах вследствие малых диаметров волокон обеспечивается очень высокая удельная поверхность мембран – до 20–30 тыс. м2/м3. Поэтому они нашли широкое применение в крупнотоннажных химических производствах, в производстве особо чистой воды, в пищевой промышленности, при очистке и разделении газов и т.д.Однако при эксплуатации этих аппаратов предъявляют повышенные требования к предварительной очистке разделяемых смесей от механических примесей. В случае выхода из строя части полых волокон приходится заменять весь пучок волокон.