Очищення методом адсорбції - студопедія

Залежно від характеру сорбційної взаємодії адсорбату і адсорбенту розрізняють фізичну, активовану і хімічну адсорбцію.

Фізична адсорбція - обумовлена ​​силами міжмолекулярної взаємодії Ван-Дер-Ваальса, протікає з високою швидкістю і має низьку теплоту адсорбції. Адсорбція протікає мономолекулярної. Фізична адсорбція характерна для речовин, адсорбованих з парогазової фази, а при адсорбції в розчині ускладнена фізико-хімічним взаємодією адсорбата, адсорбтива і адсорбенту.

Активована адсорбція - обумовлена ​​взаємодією адсорбата і адсорбенту з утворенням поверхневого з'єднання. Активована адсорбція виборча, необоротна реакція, з підвищенням температури швидкість адсорбції збільшується, характеризується високою теплотою адсорбції.

Хемосорбція - хімічна реакція, яка протікає на поверхні адсорбенту.

Одним з основних критеріїв оцінки адсорбційних властивостей адсорбенту є ізотерма адсорбції - залежність активності адсорбенту від концентрації адсорбату в умовах рівноваги. Для опису ізотерми адсорбції найбільше застосування отримали рівняння Ленгмюра (66) і Фрейндліха (67):

де А - максимальна адсорбція;

В - константа рівноваги, що залежить від температури;

Сравн - рівноважна концентрація адсорбата, мг / л;

де і - емпіричні константи, що залежать від температури.

Швидкість процесу адсорбції визначається зовнішньої (перенесення речовини з газового ядра до поверхні адсорбенту) і внутрішньої дифузією в порах адсорбенту. Найбільш активним і широко застосовуваним адсорбентом для очищення є активоване вугілля. Він очищає забруднені води переважно від органічних сполук. Регенерація активованого вугілля - це один з основних питань, яке виникає при адсорбційної очищення стічних вод.

Для видалення органічних речовин з поверхні активованого вугілля використовують динамічну десорбції, зміщення рівноважного стану системи здійснюється зі зміною концентрації адсорбату і температури. При деструктивної регенерації застосовують процеси окислення хлором, озоном, киснем і термічну.

Схема адсорбційної очищення представлена ​​на малюнку 4.

А - адсорбент; ОА - відпрацьований адсорбент; ЗВ і ОВ - забруднена і очищена вода; 1 - апарат з мішалкою; 2 - відстійник

Малюнок 4 - Технологічна схема адсорбційної очистки

Ефективність є використання активованого вугілля в «киплячому» шарі (рис. 5).

Очищення методом адсорбції - студопедія

Малюнок 5 - Апарати з «киплячим» шаром активованого вугілля з одного (зліва) і з декількома перегородками (праворуч)

4.2. Очищення морської води від нафтопродуктів [2, 3, 6]

Способи очищення забруднених нафтою вод (НВ).

Технологія очищення НВ від вуглеводнів (УВ) визначається вимогами, що пред'являються до глибини очищення.

Способи очищення НВ:

в) електрохімічна очищення;

е) біохімічне очищення;

ж) Жидкофазное окислення - полягає в окисленні органічних домішок киснем повітря при температурі не вище 350 ° С.

Відомі такі способи очищення НВ, як обробка в електричному, магнітному, ультразвуковому полях [2, 3, 6].

Біологічні способи очищення НВ.

Система прийому та обробки НВ.

Прийом НВ здійснюється за допомогою вакуум-балона, розташованого в трюмі. За допомогою вакуум-балона НВ надходять в цистерну нафтовмісних вод, каскадний відстійник. Передбачено паркан НВ з вакуум-балона насосом АНС-60, а також видача НВ з цистерни-відстійника цим же насосом на берег або на спеціальне судно.

Цистерна НВ (каскадний відстійник), розташована в корпусі, розділена на чотири секції, з'єднані між собою за допомогою трубопроводів з каскадними відстійниками нафтопродуктів при послідовному пропущенні через них НВ.

Процес очищення включає наступні стадії (рис. 6):

- відстоювання - спливли нафтопродукти через воронки, встановлені у верхній частині кожної секції, відводяться в цистерну нафтовідходів;

- флотация - відстояна містить нафту вода з цистерни-відстійника надходить у флотатор при тиску 0,3-0,6 кгс / см 2. У флотаторе утворюється піна - шар нафтопродуктів, які періодично видаляються. Скидання нафтопродуктів проводиться при роботі установки в автоматичному режимі. Виділені нафтопродукти і піна відправляються на спалювання в інсеніратор;

- окислення озоном емульгування нафтопродуктів - озон отримують в озонаторного агрегаті, охолодження проводиться забортної морською водою;

- фільтрування - в процесі роботи установки відбувається забруднення фільтра. Промивання фільтра здійснюється подачею гарячої води від системи водопостачання. Скидання промивної води після фільтра здійснюється в секцію каскадного відстійника;

Малюнок 6 - Принципова схема очищення НВ ССКПО

- Жидкофазное окислення - нафтопродукти окислюються киснем повітря при температурі 350 ° С, концентрація в очищеній стічній воді нафтопродуктів 0,05 мг / л, що дозволяє безпосередній скидання в море.

Біологічне очищення стічних вод

Метод біологічного очищення заснований на здатності мікроорганізмів використовувати як живильне середовище багато органічних і деякі неорганічні сполуки, які містяться в морській воді. При біологічному очищенню частина речовин, які окислюються мікроорганізмами, використовується в процесах біосинтезу.

Економічні збитки від забруднення гідросфери НВ.

Економічні збитки, Ув. грн. / рік, від забруднення морського середовища розраховується за формулою [3, 5, 6]:

де g - числове значення - 144 грн. / усл.т, оцінка збитку від річного скидання у водоймище з коригуванням на призначення водойми;

- ступінь використання господарських водойм, величина задається в галузевому плані - (0,1-0,2) і (2,6-3,79);

М - наведена загальна маса річного скидання НВ в море, усл.т / рік.

де Аi - показник відносної небезпеки скидання i-того речовини у водойму, усл.т / т УВ, дорівнює величині зворотного ГДК по i-му забруднювачі;

mi - маса річного скидання i-тій домішки, т / рік.

Якщо у водойму скидається кілька видів відходів односпрямованої дії, то величина збитку визначається адитивно.

Для усунення зазначених недоліків пропонується ресурсозберігаюча технологія очищення НВ, яка включає в себе наступні стадії:

- адсорбція нафтопродуктів на ефективному сорбенте. За даними дослідження сорбент знижує концентрацію нафтопродуктів від 15-20 мг / л до 0,03 мг / л [2, 3, 6]. що дозволяє скидання в морське середовище ..

Придбано практичні навички виконання розрахунків з визначенням рівня екологічної небезпеки морського середовища.

Проведено санітарно-гігієнічні оцінки, розроблені технічні, організаційні та економічні заходи щодо зниження рівня екологічної небезпеки морського середовища.

Освоєна методика розрахунків визначення рівня екологічної небезпеки морського середовища.

Розрахована концентрація з'єднань важких металів (миш'яку, ртуті, свинцю) в морському середовищі (привести конкретні значення).

Розрахована концентрація нафтопродуктів (вуглеводнів, бензолу, толуолу) в морському середовищі (привести конкретні значення).

Виконано санітарно-гігієнічні оцінки морського середовища з біологічної небезпеки сукупного впливу забруднювачів (привести конкретні значення).

Розроблено технічні пропозиції щодо зниження рівня екологічної небезпеки морського середовища від сполук важких металів і нафтопродуктів.