Отримання корисних хімічних компонентів з сечі

Привіт, Олег Вікторович!

З повагою, Микола

З технологічної точки зору процес отримання будь-яких цільових компонентів органічної або неорганічної природи з багатокомпонентних водних розчинів досить простий. Це випарювання водного розчину. Але тут є свої особливості, що залежать від складу випарює розчину і природи компонентів, чи є в розчині термолабільние компоненти і т.д. і т.п. Тобто потрібно вибрати відповідний випарної апарат і режим його експлуатації - періодичний або безперервний.

У випадку з безперервним режимом експлуатації в апарат безперервно подається розчин, потім виходить потрібна концентрація, а упарений розчин безперервно віддаляється в процесі роботи апарату.

Періодичний режим експлуатації реалізують з метою отримання високих концентрацій при малій продуктивності обладнання. Процес відбувається періодично. В апарат подають розчин певної концентрації, випарюють його, упарений розчин зливають, знову завантажують розчин і т.д. і т.п.

Випарніапарати бувають:

з вільною ціркуряціей розчину;
з природною циркуляцією;
примусової циркуляції;
плівкового (роторного) типу, де розчин стікає тонкою плівкою.

У деяких випадках, коли в розчині присутні термолабільние компоненти використовують випарювання під вакуумом. Вакум-випарні установки також використовуються для концентрування розчинів.

Нагрівання може здійснюватися за допомогою водяної пари або електричного обігрівача. І той і інший методи застосовуються в промисловості. У великих виробництвах використовується нагрів водяною парою, в малих - електричний нагрів.

Випарніапарати з паровим обігрівом складаються з двох основних частин: кип'ятильника (гріє камера), в якому розташована поверхню теплообміну і відбувається випаровування розчину і сепаратора - простір, в якому вторинна пара відділяється від розчину.

Якщо в розчині присутні хімічно агресивні, схильні до утворення накипу і шламу, то краще використовувати обігрів паром або винести греющую камеру з апарату, розмістивши її окремо. Випарніапарати з виносним кип'ятильником застосовуються для випарювання кристалізуються і з піною розчинів.

За типом нагрівальної поверхні:

змійовики;
трубчасті елементи;
паровісорочки.

По розташуванню нагрівальної поверхні:

Якщо розчин концентрований, то використовують випарної апарат для випарювання концентрованих розчинів, який складається з гріючої камери, над якою розташована камера закипання висотою близько 2 м. У верхній частині камери закипання розміщені концентричні перегородки, що утворюють кільцеві канали. З камери закипання парожидкостная суміш надходить в сепаратор, звідки рідина повертається в греющую камеру по циркуляційної трубі через приймач для кристалів. У гріє камері відбувається тільки підігрів розчину, а кипить він в каналах між перегородками. Ці перегородки впорядковують потік скипає рідини і перешкоджають утворенню пульсацій і шкідливих циркуляційних струмів в зоні кипіння.

Але теорія це теорія, а практика - це зовсім інше. Саме за цим методом -витяг неорганічних солей з сечі можу сказати наступне:

Сеча - це складний по багатокомпонентні склади розчин органічних і неорганічних елементів.

Органічні компоненти в добу (в розрахунку на добу) (20 - 35 г)

Кетонові тіла (<3 г)
Амінокислоти (1 - 3 г)
Креатинін (1 - 1,5 г)
Сечова кислота (0,3 - 2, г)
глюкоза (<0,16 г)
білок (<0,15 г)
Гиппуровая кислота (0,15 г)
Креатин (0,05 - 0,1 г)

Катіони (K +. Na +. Ca 2+. Mg 2+. NH4 +,)
Аніони (Cl -. SO4 2-. НРО4 2)
Інші іони в малих кількостях (в малих кількостях)

Щодо змісту основних катіонів, іонів, амонійного азоту, хлориду і фосфору і сечової кислоти склад приблизно такий:

Na + - 3,6 г / добу;
K + - 1,5-3,2 г / добу;
Mg 2+ - 0,1-0,2 г / добу;
Ca 2+ - 0,1-0,25 г / добу;
амонійний азот - 0,5-1,0 г / добу;
Cl - - 3,6-3,9 г / добу;
фосфор - 0,9-1,3 г / добу;
сечова кислота 0,2-1,2;
сечовина - 20-25 г / сут.

1,5 л сечі, тобто приблизно на літр. Якщо розраховувати процес переробки 100 л сечі, то концентрація цих елементів збільшиться в середньому в 100 разів, відповідно - якщо 1000 л. то в 1000 разів. За Na +. K +. Cl - і фосфору цифри збільшаться на сотні грамів; по Mg 2+ і Ca 2+ на десятки грамів; отже, напевно, потрібно подумати і про спеціальні методи попереднього концентрування розчину сечі перед виправними. Може бути кристалізація. І потрібно щось робити з такою великою кількістю органіки. Кетони та амінокислоти напевно будуть утворювати солі з катіонами металів і тому в чистому вигляді неорганіки виділити цим методом не вдасться. Тому якщо відокремлювати окремо органіку, а окремо неорганіки потрібно думати про інші методи - хімічне осадження, електрохімічна обробка з сорбцією, отгонка, екстракція, ректифікація, молекулярна дистиляція, кристалізаційні методи, можливо іонний обмін (зворотний осмос - неможливо, так як пори фільтра будуть забиватися ; можливо мікрофільтрація.

Спочатку потрібно зробити технологічний розрахунок, потім провести модельні експерименти, вибрати метод, апарат.

normit.ru/otrasli/katalog-oborudovaniia/527
фармоборуд.рф / vakyym_vypar_apparat.html
www.artlife-techno.ru/viparka.htm
www.gea-pe.ru/gpru/cmsdoc.nsf/WebDoc/webb8zkcyp
ГЕА Процесний інжиніринг, ТОВ.
Росія, 105094, Київ, вул. Семенівський вал, 6, стор. 1

З повагою,
К.х.н. О.В. Мосін