водна сорбция. Сорбционна технология за пречистване на промишлени и повърхностни отводнителни канали

Възстановяване на водород.

Процесът на водородна редукция на елементи от техните халогениди (най-често хлориди) се използва широко в промишлеността за получаване на епитаксиални слоеве от силиций, германий и полупроводникови съединения, поликристален силиций и редица други елементи с висока чистота. В сравнение с други редуциращи агенти (въглерод, въглероден оксид и др.), водородът има редица предимства. Те включват висока редукционна способност, поради голямата стойност на нормалния афинитет на водорода към халогенидите; лекота на дозиране и подаване към реакционната зона; възможността за дълбоко пречистване на водорода и свързаната с това по-ниска вероятност от замърсяване в процеса на получения материал. въпреки това висока ценаводородът с висока чистота води до големия му принос към общите разходи за получаване на полупроводникови материали.

Водородът с висока чистота се получава чрез преминаването му през нагрети тръбни паладиеви клетки. В този случай водородът дифундира през стените им, а примесите (водна пара, кислород, азот и др.) не преминават през филтъра и се изпускат в атмосферата заедно с част от водородния поток. Чистотата на водорода се контролира от остатъчното съдържание на водна пара, което се определя от точката на оросяване. Достатъчно чист е водородът с точка на оросяване -70 ° C, което съответства на съдържание на водна пара от 10 - 4%.

Билет номер 8

1. Характеристика на технологичните процеси за преработка на суровини.

тетра

1. 
   Метод на пиролиза (термична дисоциация) в проточна система (при атмосферно и понижено налягане).

Термичната дисоциация се използва за вещества с малка енергия на свързване на молекули. Те включват съединения на елементи с водород - хидриди (монозилан, арсин и др.), металоорганични съединения. Термичната дисоциация на моносилана напоследък се използва широко за получаване на тънки епитаксиални силициеви слоеве. Много от тези лесно дисоцииращи вещества се използват в епитаксиалната технология на полупроводникови съединения и твърди разтвори на тяхна основа. Пиролизата на моносилана протича според реакцията

SiH4(g) "Si(твърд) + 2H2(g)

и протича при относително ниски температури от около 1000°С, което осигурява слоеве с висока чистота чрез намаляване на дифузията на примеси от субстрата в растящия слой. По този начин, понижаването на температурата на процеса от 1100 до 1000°C намалява коефициентите на дифузия на бор и фосфор в силиций с коефициент 10. По време на пиролизата на моносилана в системата от реагенти не се образуват халогенни съединения, които са способни да прехвърлят примеси от различни области на реакционната зона към нарастващия слой.
Билет номер 9
1. Класификацияосновните процеси на пречистване на p / p материали и техните съединения. Кратко описание на процесите.

Обща характеристика и класификация на методите за почистване

Всички методи за почистване на материали се основават на разликата във физикохимичните свойства на компонентите, които се отделят. Колкото по-голяма е разликата в свойствата на компонентите, толкова по-лесно е да ги разделите. В момента няма ясна класификация на методите за почистване, което затруднява избора на оптимален процес във всеки конкретен случай. Най-разпространената е следната класификация на основните процеси на разделяне и пречистване на материалите:

Сорбционни процеси (включват процеси на адсорбция, йонообменни процеси и хроматография);

Процесите, участващи в екстракцията, са предимно течни;

процеси на кристализация;

Процеси, свързани с дестилация през газовата фаза (включва процесите на сублимация, дестилация, ректификация, както и химически транспорт);

Процеси на базата на електролиза;

Процеси, базирани на разлики в коефициентите на дифузия;

Селективни процеси на утаяване, окисляване и редукция.

Изборът на най-ефективния метод или тяхната комбинация се извършва въз основа на специфичните физикохимични свойства на този материал и неговите съединения. Например, за ефективно пречистване на силиция чрез дестилация, той се превръща в силициев тетрахлорид и след дестилация силициевият тетрахлорид се редуцира до оригиналния силиций. AT общ случайпречистването на материалите се извършва на два етапа. Първо, тези материали се превръщат в междинни химични съединения и се пречистват. На втория етап се извършва редукция на химичните съединения и при необходимост допълнително пречистване на материалите по изброените методи, чиято ефективност се увеличава при работа с по-чисти материали.
2. Растеж на филми от полупроводникови съединения от газовата фаза с

използване на химически транспортни реакции.
Редица елементи (Al, Ga, In, Sn, Pb, Mo, W и др.) имат ниско парно налягане на насищане при температури, постижими в технологичните процеси (игнориране на плазмените процеси), така че е невъзможно да се приложи кристализация на парната фаза процес към тях. Редица елементи нямат химични съединения, от които лесно да се възстановят, което доведе до разработването на метод, при който елементът се пренася в зоната на отлагане с помощта на парен транспортиращ агент. Това е или носещ елемент, или химично съединение на елемента носител. При една температура на реактора в зоната на източника, транспортиращият реагент взаимодейства с транспортирания елемент в кондензираната фаза; в този случай се образува летливо съединение на пренесения (транспортиран) елемент, което влиза в друга зона на реактора - зоната на отлагане. В тази зона протича реакция с образуването в твърдата фаза на прехвърления елемент и парен носещ елемент или изходното химично съединение на този носещ елемент или друго летливо съединение. Компонентите на парната (или пара-газовата) фаза на зоната за отлагане могат да бъдат отстранени от реактора с проточен тип или повторно използвани, когато циркулират в реактор от затворен тип (запечатана ампула).

(GaAs) по хлоридна технология. В проточен реактор, изработен от кварцово стъкло, в зоната на източника при температура Т\ в лодка, изработена от същия материал, се намира предварително приготвен разтвор на стопен арсен в галий. Приготвянето на този източник се извършва в специален реактор, в който е поставена лодка с галий с висока чистота, като към входа на реактора се подава парогазова смес от AsCU и H2. Арсенови пари, получени чрез реакция (7.8),

разтваря се в течната фаза (процесът на насищане с галиев арсен). Температурата на този процес е с няколко градуса по-висока от T, а разтворимостта е малко по-голяма от разтворимостта, съответстваща на T \ (виж, например, фиг. 12.1; по принцип диаграмата на състоянието на Ga-GaAs не се различава от тази показано на тази фигура). Следователно в реактора за епитаксия при температура T\ настъпва пренасищане на разтвора на стопилка с арсен и кристализиращ твърд галиев арсенид, чиято плътност е по-малка от плътността на стопилката, образува тънък слой („кора“) от галиев арсенид на повърхността на източника. Субстрат от галиев арсенид (или няколко субстрата) се поставя в зоната на растеж на епитаксиалния слой. По време на епитаксия субстратът се нагрява до температура Т2

Билет номер 10

1. 
   СорбцияМетоди за пречистване на MET.

Сорбцията обикновено се разбира като процеси на повърхностно (адсорбция) и обемно (абсорбция) абсорбция на вещество на границата между две фази: твърда и течна, твърда и газообразна, течна и газообразна. Сорбционните процеси играят важна роля в съвременната технология на полупроводниците и диелектриците, тъй като позволяват разделянето на вещества с много сходни физични и химични свойства (редкоземни елементи, метали като цирконий и хафний и др.).
Адсорбционната система се състои от адсорбент- веществото, върху чиято повърхност се поглъща, и адсорбат -вещество, чиито молекули се абсорбират. Според характера на процесите се разграничават физична и химична адсорбция. В физическа адсорбциямолекулите на адсорбата не влизат в химическо взаимодействие с адсорбента и по този начин запазват своята индивидуалност на повърхността на абсорбера; адсорбцията в този случай се дължи на действието на силите на Ван дер Ваалс. В химическа адсорбция,или хемисорбция, адсорбираните молекули влизат в химическа реакция с адсорбента, за да образуват химични съединения на повърхността. Обратният процес – нарича се процесът на отстраняване на молекули от повърхността на адсорбента десорбция.Физическата адсорбция, за разлика от хемисорбцията, е обратима. Процесът на десорбция може да се използва и като метод за почистване. Адсорбцията е селективен процес, т.е. само тези вещества се адсорбират върху повърхността на адсорбента, които понижават свободната енергия на повърхностния слой или, с други думи, понижават повърхностното напрежение спрямо околен свят. По този начин, използвайки различния адсорбционен капацитет на веществата, които са например в разтвор, е възможно да се отделят и пречистят, като се абсорбира едно от тях с адсорбент, а другото се оставя в разтвор. Количествената характеристика на адсорбционната система е адсорбционна изотерма.Той изразява връзката между концентрацията на дадено вещество ОТв разтвор и неговото количество ° Сс, адсорбирана единица повърхност на адсорбента при постоянна температура при условия на адсорбционно равновесие. 1. Адсорбентната повърхност има ограничен брой независими адсорбционни места и всяко място може да адсорбира само една молекула.

2. . MOS-хидридна епитаксия на полупроводници.
С MOS технологията могат да се отглеждат повечето полупроводникови съединения A 3 B 5 , A 2 B 6 и A 4 B 6. В случай на растеж на съединения A 3 B 5 вместо металоорганични съединения на елементи от пета група могат да се използват хидриди на съответните елементи. В този случай е обичайно да се използва терминът MOS-хидридна технология. Някои органометални съединения: Ga (CH 3) 3 - триметил галий (TMG), Ga (C 2 H 5) 3 - триетил галий (TEG), In (CH 3) 3 - триметилиндий (TMI), In (C 2 H 5 ) 3 - триетилиндий (TEI), Al (CH 3) 3 - триметилалуминий (TMA) (в общ изглед- MR3, където М е метал, R3-(CH3) или (C2H5)- алкил). Хидриди: AsH 3 - арсин, PH 3 - фосфин.

Схематично описание на процесите по време на MOS-хидридна епитаксия е показано на фиг. 2. Реакцията протича в газов поток при атмосферно или понижено налягане в реактор със студени стени. Газът носител обикновено е водород. Отделни етапи на пълната реакция протичат вече в газовата фаза. Последните етапи и включване в решетката се извършват на повърхността на полупроводника. Типичните реактори ви позволяват да свържете няколко органометални и хидридни източника, така че редуващите се слоеве от различни материали да могат да се отглеждат последователно в един цикъл на растеж. Това прави възможно получаването на многослойни многокомпонентни епитаксиални структури.

Процесът на органометална епитаксия не включва ецватели и процесът на растеж не е резултат от конкуренция между отлагане и ецване, както при някои други методи на епитаксия с пара и газ. В резултат на това се осигуряват остри граници между слоевете и еднородност на нарастващите слоеве по отношение на дебелината и състава.

MOS хидридната епитаксия е най-простата от всички технологии за получаване на епитаксиални слоеве на съединения A III B V от газовата фаза. Цялостната реакция за образуване на съединения е реакция от типа

Ga(CH 3) 3 + AsH 3 → GaAs (tv) + 3CH 4,

Билет№11

1. 
   Йонообменни методи за пречистване на МЕТ.

Йонообменът е обратим обмен на йони с едновременни заряди между течен разтвор и твърдо неразтворимо вещество в контакт с този разтвор. Твърдо вещество, което обменя йони, се нарича йонообменникили йонообменник,освен това, ако обменът се извършва само с положителни йони, тогава йонообменникът е катионен йонообменник - катионообменник,ако обменът се извършва само от отрицателни йони, тогава това е анионен йонообменник, т.е. анионообменник. Амфотернийонообменниците са способни едновременно да извършват както катионен, така и анионен обмен. Йонообменът е стехиометрично заместване: в замяна на всеки еквивалент на един йон, абсорбиран от разтвор, йонообменникът дава на разтвора един еквивалент на друг йон със същия знак. Това е основната разлика между йонния обмен и адсорбцията. По време на адсорбцията, както е показано, адсорбентът абсорбира само разтвореното вещество, без да отдава друго вещество на разтвора. На практика йонообменът, като правило, винаги е придружен от адсорбция, повечето от адсорбентите (например алуминиев оксид, активен въглен и др.) могат да се държат като йонообменници. Йонитът се състои от матрица (фиг. 2.3), която има положителен или отрицателен заряд, поради намиращите се в нея т. нар. фиксирани йони. Зарядът на фиксираните йони се компенсира от заряда на подвижните йони с противоположен знак, разположени вътре в порите на матрицата и наречени противойони.Тъй като противойоните са подвижни вътре в порите на рамката, те могат да бъдат заменени от други йони от същия знак, влизащи в порите от разтвора около йонита.
2. Вакуумно отлагане и молекулярно-лъчева епитаксия.
Определение

Един вид епитаксия като един от нанотехнологичните методи за получаване на полупроводникови хетероструктури. Молекулярният лъч епитаксиален растеж на монокристални слоеве от полупроводникови вещества върху субстрат се състои в отлагане на изпарени компоненти върху нагрят монокристален субстрат с едновременно взаимодействие между тях.
Описание

Всеки нагревател на съоръжението MBE съдържа тигел, който е източник на един от компонентите на филма. Температурата на нагревателите се определя от налягането на парите на изпарените вещества, което трябва да е достатъчно за образуването на съответните молекулни лъчи. Изпареното вещество се прехвърля върху субстрата при условия на висок вакуум. Нагревателите са разположени така, че максимумите на разпределението на интензитета на лъча да се пресичат в равнината на субстрата. Изборът на температурата на нагревателите и субстрата прави възможно получаването на сложни филми химичен състав. Повишаването на температурата на субстрата до определена граница обикновено води до повишаване на качеството на епитаксиалните слоеве. Допълнителен контрол върху процеса на нарастване на слоя се осъществява с помощта на капаци, разположени между нагревателя и субстрата, които позволяват прекъсване или възобновяване на потока на който и да е от молекулните лъчи върху субстрата. Съоръженията за MBE са оборудвани с вакуумни ключалки за смяна на проби и могат да съдържат оборудване за in situ анализ на филми по методи на дифракция на отразени електрони, масспектрометрия и Оже спектрометрия с възможност за изследване на Оже спектрите на разпръснатите йони. Методът MBE с помощта на маски дава възможност да се отглеждат локални структури с различни релефи на повърхността. Уникално свойство на MBE е възможността за отглеждане на суперрешетки - полупроводникови хетероструктури с остри граници, които са гладки на атомно ниво. + лекция

Билет номер 12

1. 
   Хроматографски методи за разделяне и пречистване на MET.

Хроматографията получава името си от гръцките думи chroma (цвят) и grapho (писване), което буквално означава „цветно рисуване“. Понастоящем хроматографията се използва широко за дълбоко разделяне и пречистване на вещества. Всички хроматографски методи се основават на разликата в сорбируемостта на компонентите на сместа, която се разделя върху сорбента. Това води до различни скорости на движение на компонентите на сместа, която се разделя, когато тя се движи през порестата сорбционна среда. По този начин, предпоставка за разделяне е селективността и обратимостта на процеса на сорбция на компонентите на сместа. Скоростта на движение на всеки компонент от сместа е обратно пропорционална на степента на сорбция. В резултат на различните скорости на движение на компонентите сместа се разделя на множество ленти и зони, образуващи хроматограма.След това разделените компоненти се отделят механично един от друг. Процесите на хроматографско разделяне се различават значително по отношение на формаизпълнение. Основните методи на течна адсорбционна хроматография са развиваща, изместваща и фронтална. Разгледайте ги, като използвате примера за разделяне на смес, състояща се от два компонента НОи AT,и веществото ATадсорбира се по-силно от веществото НО.

развиващ метод(метод на промиване) се състои във въвеждане на сместа за отделяне в горната част на колоната с адсорбента A+Bкойто веднага се адсорбира. След това течност се пропуска през колоната (проявител Е), адсорбира се по-слабо от двата компонента на сместа AT.Преминаване през слой, съдържащ адсорбирани компоненти НОи B, разработчикът постепенно ще измие и двата компонента от него, но основно компонента НО,тъй като е по-малко адсорбиран. В резултат на това след известно време ще се наблюдава разделяне на компонентите. НОи ATза различни адсорбционни зони (фиг. 2.4, а). Накрая компонентите А и Бсе отстраняват от колоната чрез промиващата течност на части, разделени една от друга с чист проявител.

превантивен метод(или проява на изместване) се различава от предишната по това, че течност (изместител) се използва като промиване Д),който адсорбира по-силно от компонентите НОи AT. В резултат на това изместване на течността ддвата компонента НОи ATот адсорбента и компонента НОизгонени по-бързо. Това води до разделяне на компонентите (фиг. 2.4, б), а заедно със зоните, съдържащи компонентите НОи ATотделно ще има междинна зона, където се съдържат и двете. При по-нататъшното провеждане на процеса на изместване някои от компонентите на изхода на колоната могат да бъдат получени в чиста форма, но част от него ще остане в сместа.

Преден методсе състои в пропускане само на сместа за отделяне през колоната. Поради по-ниската адсорбция на компонента НОв колоната се постига разпределението на компонентите, показано на фиг. 1. 2.4, вТози метод дава възможност да се получи в чист вид определено количество само слабо адсорбиран компонент. НО.Методът на хроматографско разделяне намери широко приложение за разделяне на сложни смеси на компоненти, за изолиране на желаните вещества от много разредени разтвори, за отделяне на йони с подобни свойства (например редкоземни, метали) и др.

Сорбционни методи

Сорбционните методи се основават на абсорбцията на радионуклиди в твърда фаза по механизмите на йонообмен, адсорбция, кристализация и др.

Сорбцията се извършва при динамични и статистически условия. При динамична сорбция филтрирането на първоначалните течни отпадъци се извършва непрекъснато през сорбента, а при статичната сорбция се осъществява временен контакт на двете фази с разбъркване с допълнително разделяне.

Динамичната сорбция се извършва в алувиални или насипни филтри. Разликата се състои във факта, че насипните филтри използват сорбенти под формата на гранулиран устойчив материал; във филтрите за предварително измиване като сорбент се използват неорганични и органични материали от изкуствен и органичен произход.

За почистване на течни радиоактивни отпадъци от радионуклиди, сорбенти (йонообменници) от такива видове като KB-51-7, KU-2-8 (силно кисел катионообменник), AV-17-8 (силно основен анионообменник), AN-31 и AN-2FN (слабоосновни анионообменници), вермикулит. Сорбентите се произвеждат под формата на гранули, които се накисват в специален разтвор за активиране преди употреба. Всички изброени сорбенти имат високи коефициенти на пречистване и добри филтриращи свойства.

Йонообменните хетерогенни реакции са обратими, което позволява регенерация на сорбента, но предизвиква създаване на условия за отмиване на радионуклидите при съхранение на отработения сорбент. Обменният капацитет на сорбента почти изцяло се използва за сорбция на макрокомпонентите - соли, поради сходството им със свойствата на микрокомпонентите. След това, за да продължи сорбцията на микрокомпоненти (радионуклиди), е необходимо да се извърши предварително обезсоляване. В противен случай това ще доведе до честа регенерация на сорбента и следователно до увеличаване на разходите за пречистване.

Течните радиоактивни отпадъци с висока соленост е нерентабилно да се почистват с органични сорбенти поради факта, че по време на регенерацията на сорбента се изисква 2-2,5-кратен излишък на алкали и киселина (има увеличение на разходите за почистване).

Обратна е ситуацията за радионуклидите, чиито свойства се различават от тези на макрокомпонентите. Многовалентните радионуклиди се адсорбират добре върху катионния обменник в присъствието на натриеви йони. Поради това натриевите йони в течните радиоактивни отпадъци не се абсорбират, което води до забележимо намаляване на обема на регенератора, вторичните отпадъци и честотата на регенериране.

Използването на синтетични органични сорбенти прави възможно отстраняването на всички радионуклиди в йонна форма от течните радиоактивни отпадъци. Но такива сорбенти имат някои ограничения за тяхното използване, които се развиват в сериозни недостатъци. При използване на такива сорбенти радионуклидите в молекулярна и колоидна форма не се отстраняват от течните радиоактивни отпадъци. Също така, ако течните радиоактивни отпадъци съдържат колоиди или органични вещества с големи молекули, тогава сорбентът губи свойствата си и се проваля поради запушване на порите.

На практика филтрите за предварително измиване се използват за отстраняване на колоидни частици преди йонен обмен. Използването на метода на коагулация вместо филтриране води до образуване на големи обеми отпадъци. Органичните съединения от течните радиоактивни отпадъци се отстраняват чрез ултрафилтрация. Един от основните недостатъци на използването на йонообмен за пречистване на течни радиоактивни отпадъци е забележим - това е необходимостта от предварителна подготовка на такива отпадъци.

Синтетичните органични сорбенти не се използват за пречистване на високоактивни течни отпадъци поради тяхната нестабилност към високо ниво на радиация. Такова въздействие води до разрушаване на сорбента.

За да се осигури висока степен на пречистване, процесът на йонообменно пречистване се извършва на два етапа. На първия етап от течните отпадъци се отстраняват соли и малки количества радионуклиди, а вече на втория етап се извършва директно отстраняване на нуклиди от обезсолени течни отпадъци. Регенерацията на сорбента се извършва чрез противоток. За да се увеличи производителността на филтрите, скоростта в началото на цикъла се задава на (90h100) m/h, а в края на цикъла се намалява до стойности от (10h20) m/h.

Пречистването на обезсолените отпадъци прави възможно използването на ефективни смесени филтри (регенерирането им е трудно) и филтри за предварително измиване, тъй като необходимостта от регенерация е минимална при почистване на такива отпадъци. Поради смесеното зареждане на анионообменници и катионообменници под формата на H + и OH-, противойонният ефект се елиминира и това води до повишаване на степента на пречистване и възможност за увеличаване на скоростта на филтриране до 100 m /ч.

Всички течни радиоактивни отпадъци съдържат суспензии в едно или друго количество, които имат склонност към молекулярна и йонообменна сорбция. Също така, корозионните продукти с хидратирани оксиди на желязо, манган, кобалт и никел могат да абсорбират микрокомпонентите. В тази връзка се предлага отделяне на суспензии за забележимо подобрение в степента на пречистване на течните отпадъци.

За отстраняване на компоненти като 137 Cs, 99 Sr, 60 Co от отпадъците се използва добавяне на селективни сорбенти, в този случай наноглина (монтморилонит), която осигурява 98% пречистване от тези компоненти. Сорбцията върху селективни компоненти се извършва в комбинация с коагулация.

Химическото утаяване е една от ефективните възможности за статична сорбция. Предимствата на химичните методи включват ниска цена, наличност на реагенти, способността за отстраняване на радиоактивни микрокомпоненти в йонна и колоидна форма, както и преработка на течни отпадъци с физиологичен разтвор.

Основната характеристика на химическото утаяване е селективността към различни микрокомпоненти, особено към 137 Cs, 106 Ru, 60 Co, 131 I, 90 Sr. Коагулацията и омекотяването са химически методи за утаяване; при прилагането на тези методи радионуклидите се отстраняват в колоидна, йонна и молекулярна форма.

При използване на омекотяване на натриева вар, CaCO 3 и MgOH 2 се утаяват и служат като колектори за 90 Sr, който се отстранява чрез кристализация от CaCO 3 . Също така, използването на този метод ви позволява да премахнете 95 Zr и 95 Nb.

Цезият (137 Cs) се отстранява чрез утаяване на фероцианиди на желязо, никел (най-ефективни), мед и цинк, с коефициент на пречистване 100.

Рутеният (106 Ru) и кобалтът (60 Co) са слабо концентрирани в седиментите поради големия брой на техните химични форми. Рутеният се отстранява със сорбенти като кадмиев сулфид, железен сулфид и оловен сулфид. Отстраняването на кобалт е ефективно при оксихидрати на хром и манган. Радиоактивен йод 131I се получава чрез съвместно утаяване с меден или сребърен йодид.

Химическото утаяване се извършва чрез процедури за разделяне на фази. По време на фазовото разделяне по-голямата част от течните отпадъци се пречиства и утайката се концентрира. Разделянето на фазите се извършва чрез филтриране или чрез излагане на системата на силово поле, което може да бъде гравитационно (утаители и избистрители) и инерционно (центрофуги). Поради образуването на големи обеми целулоза с много високо съдържание на влага, утаителите се използват изключително рядко, като за това се използват избистрители. Пречистването в такива устройства върви с висока скорост и осигурява висока степен на пречистване.

За по-нататъшно избистряне на течността се извършва филтриране. Използването на насипни филтри осигурява по-фина филтрация, такива филтри имат по-голям капацитет, а при регенерирането им се генерира малко количество отпадъци. Насипните филтри станаха все по-разпространени поради тяхната простота и надеждност, въпреки образуването на голямо количество вторични отпадъци по време на регенерацията.

Сред съществуващите методи за пречистване на водата сорбционният метод е един от най-разпространените. Какво е пречистване на сорбционната вода и защо е необходимо? Тази процедурасе отнася до ефективни методи за дълбоко пречистване на течност, което позволява премахване на вредни примеси и химични съединения чрез свързване на частици на молекулярно ниво. Уникалността на такова филтриране е способността да се отстраняват органични вещества от водата, които не могат да бъдат отделени по друг начин.

Сорбционният метод за пречистване на водата с помощта на високоактивни сорбенти позволява да се получи течност, в която почти няма остатъчен концентрат. Високата активност на сорбентите прави възможно взаимодействието с вещества, независимо от тяхната концентрация: дори при ниски дози вредни примеси, този метод ще работи.

Концепцията за адсорбция и нейната ефективност

Терминът "адсорбция" означава процеса на поглъщане на замърсители във вода от повърхността на твърдите вещества. Той се основава на принципа на преминаване на молекулите на такива примеси през специален филм, обграждащ адсорбента и привличането им към неговата повърхност. Горният процес се случва, ако почистващата течност се смеси.

Този метод дава възможност да се постигне най-голям ефект при ниска концентрация на вредни вещества, което се наблюдава при силно пречистване. Всичко, което не се е утаило върху предишните филтри, се отстранява чрез сорбция, като изходът е чиста вода.

Скоростта на процеса и неговата ефективност зависят от редица фактори:

• Сорбентни структури.
• Температури.
• Концентрации и състав на замърсители.
• Реакционна активност на околната среда.

Със съвременните инсталации активният въглен от различни видове е признат за най-добрия вариант на сорбент, който ефективно пречиства водата. Колкото повече това вещество има микропори, толкова по-високо е качеството на пречистването на водата по метода на сорбция на въглища.

Специалистите на Ruswater ще ви помогнат да изберете най-добрия вариант за филтриращи агрегати, работещи на принципа на сорбция, което ще направи възможно организирането на ефективно пречистване на водата и пречистване на водата от различни примеси, независимо от нейното предназначение.

Филтрирането на водата през активен въглен трябва да изключи навлизането на течност с разтворени суспензии и колоидни частици върху сорбента, тъй като те развалят повърхността на въглищата, предпазвайки порите му. Сорбентът, който е станал неизползваем поради такова излагане, се възстановява или променя.

За дехлориране на водата се използват сорбционни филтри на базата на активен въглен, които правят водата по-добра, а също така й позволяват да се почисти от азотни включвания. Комбинираното използване на сорбция и озониране значително повишава ефективността на почистването с едновременно увеличаване на възможностите на активния въглен. При използване на естествени минерали с Ca и Mg като сорбент, както и алуминиеви оксиди, фосфорните съединения се отстраняват от водата.

Какво е сорбция и къде се използва?

Филтрирането на вода с въглища с помощта на различни видове сорбционни агрегати се използва за дълбоко пречистване на течности в затворени системи, включително пречистване на отпадъчни води от органични вещества.

Сред съществуващите методи за фино пречистване, сорбцията е призната за един от най-ефективните методи, който ви позволява да отстранявате органични вещества от водата без значителни разходи. Технологията е популярна в случаите, когато е необходимо да се почистят каналите от багрила, както и да се премахнат други хидрофобни съединения.

Този метод не е подходящ, ако в отпадъчните води присъстват само неорганични замърсители или ако органичната материя, разтворена в тях, има структура с ниско молекулно тегло. Сорбцията може да се използва в комбинация с биологично третиране или да действа като самостоятелно средство.

Сорбционната обработка на водата ви позволява да освободите течността от вкуса на сероводород и хлор и да премахнете неприятните миризми. Ефективността на използването на активен въглен като сорбент се обяснява с неговата структура: филтрацията се извършва от съществуващите микропори. Активният въглен се получава от дървесина, торф, животински продукти или черупки от ядки. Нанасянето на частици от сребърни йони върху повърхността на активния въглен предпазва материала от увреждане от различни видове микроорганизми.

В повечето случаи активният въглен се използва за пречистване на водата от органични вещества и за извършване на процеса на пречистване на водата преди обратна осмоза. Сорбцията ви позволява ефективно да отстраните хлора от водата, подобрявайки нейното качество. В същото време хлорът също се отстранява по този метод за приготвяне на индустриална вода, използвана за хигиенни цели.

Нашите системи за почистване на въглерод

Сорбционните филтри са не по-малко търсени в обща системаотстраняване на желязо. Сорбционното пречистване на водата от желязото е необходимо за отстраняване на твърдите му частици след окисляване до неразтворими оксиди.

Системите за сорбционно почистване могат да бъдат различни. Изборът на конкретна опция става след анализа на водата и установяване на примеси, съдържащи се в нея. Такава работа трябва да се извършва от професионалисти, така че нашите специалисти винаги са готови да ви помогнат с това.

Описание на презентацията Сорбционни методи за пречистване на водата Физични и химични методи за пречистване на водата 1 чрез слайдове

Сорбционни методи за пречистване на водата Физични и химични методиобработка на водата 1 Лекция

Ролята на адсорбционните методи за пречистване на водата Физико-химични методи за пречистване на водата Пречистването на водата като правило се свежда до прехвърлянето на съдържащите се в нея замърсители в твърда (рядко в газ) фаза. Прехвърлянето в твърда фаза на веществата, присъстващи във водата в йонна форма, се постига чрез превръщането им в слабо разтворими съединения (химическо утаяване) или чрез съвместно утаяване (коагулация). Въпреки това, ако разтворените вещества присъстват във водата в молекулярна форма (особено ако са неполярни или слабо полярни), трябва да се използват други методи за отстраняването им, сред които адсорбцията изглежда най-обещаваща. Адсорбцията е поглъщане на молекули на вещество, разтворено във вода от твърдо неразтворимо тяло - адсорбент. Абсорбцията се осъществява поради физическа сорбция или хемосорбция върху развитата повърхност на адсорбента. Физическата сорбция се основава на силите на междумолекулното взаимодействие. Хемосорбцията се основава на абсорбция с образуване на химични съединения на повърхността на твърдо вещество с участието на химични реакции. Адсорбентите са твърди неразтворими тела с развита повърхност (до 1000 m 2 /g) поради висока порьозност.

Структурата на активните въглени Физични и химични методи за пречистване на водата Най-често срещаните адсорбенти са активни (активни) въглени от различни степени. Активните въглени са порести въглеродни тела, гранулирани или прахообразни, с голяма повърхност. Хетерогенната маса, състояща се от графитни кристалити и аморфен въглерод, определя особената пореста структура на активните въглероди, както и техните адсорбционни и физико-механични свойства. Порестата структура на активния въглен се характеризира с наличието на развита система от пори, които се класифицират по размер, както следва: Микропорите са най-малкият вид пори, съизмерими с размера на адсорбираните молекули. Специфичната повърхност на микропорите достига 800–1000 m2/g. Мезопорите са пори, които се характеризират с послойно запълване на повърхността с адсорбирани молекули, което кулминира в запълването им чрез механизма на капилярна кондензация. Специфичната повърхност на мезопорите достига 100-200 m2/g. Макропорите са най-големият тип пори, чиято специфична повърхност обикновено не надвишава 0,2–0,5 m 2 /g. Макропорите не се запълват по време на сорбция, а действат като транспортни канали за доставяне на веществото до повърхността на адсорбиращите пори. В съответствие със стандартите на Международния съюз по чиста и приложна химия (IUPAC), пори с диаметър по-малък от 0,4 nm се наричат ​​субмикропори, пори с диаметър от 0,4 до 2,0 nm се наричат ​​​​микропори, пори с диаметър 1 до 50 nm се наричат ​​мезопори, а повече от 50 nm - макропори. - микропори - с размер до 20 A, - мезопори - с размер 20–500 A, - макропори - с размер над 500 A.

Ролята на адсорбционните методи за пречистване на водата Физични и химични методи за пречистване на водата. Адсорбционните свойства на активния въглен се оценяват от количеството на моделното вещество, сорбирано от единица маса въглища при определени условия, както и от времето на защитното действие на единица обем въглища до пълното му насищане. По принцип адсорбционните свойства на въглищата се определят от микропорите, които съставляват до 90% от цялата повърхност на активния въглен. Върху него протичат адсорбционни процеси, които се основават на взаимодействието на енергийно ненаситени въглеродни атоми с молекули на адсорбирани вещества. Мезо- и макропорите изпълняват основно транспортна роля. Големият обем на големи пори води до намаляване на плътността на адсорбента и неговия капацитет. Веществата в молекулярна форма се усвояват по-добре, по-лошо в йонната форма. Способност органична материядо увеличаване на сорбцията в серията: гликоли< спирты < кетоны < сложные эфиры < альдегиды < недиссоциированные кислоты < ароматические соединения. Способность к сорбции возрастает с ростом молекулярной массы и температуры.

Механизми на адсорбция върху въглища Физико-химични методи за пречистване на водата. За адсорбция в микропори (специфичен обем 0,2 -0,6 cm 3 /g и 800 -1000 m 2 /g), съизмерими по размер с адсорбираните молекули, е характерен главно механизмът за запълване на обема. По подобен начин адсорбцията се извършва и в супермикропори (специфичен обем 0,15 -0,2 cm 3 /g) - междинни области между микропорите и мезопорите. В този регион свойствата на микропорите постепенно се израждат, докато се появяват свойствата на мезопорите. Механизмът на адсорбция в мезопорите се състои в последователно образуване на адсорбционни слоеве (полимолекулярна адсорбция), което завършва с запълване на порите по механизма на капилярна кондензация. За обикновените активни въглени специфичният обем на мезопорите е 0,02 -0,10 cm 3 /g, специфичната повърхност е 20 -70 m 2 /g; обаче за някои активни въглени (например избистряне) тези цифри могат да достигнат съответно 0,7 cm 3 /g и 200-450 m 2 /g. Макропорите (съответно специфичен обем и повърхност 0,2 -0,8 cm 3 /g и 0,5 -2,0 m 2 /g) служат като транспортни канали, които довеждат молекулите на абсорбираните вещества в адсорбционното пространство на гранулите от активен въглен. Микро- и мезопорите съставляват най-голямата част от повърхността на активния въглен, съответно те имат най-голям принос за техните адсорбционни свойства.

Механизми на адсорбция върху въглища Физико-химични методи за пречистване на водата. Микропорите са особено подходящи за адсорбция на малки молекули, докато мезопорите са особено подходящи за адсорбция на по-големи органични молекули. Суровината, от която се получават, има решаващо влияние върху структурата на порите на активните въглени. Активните въглени на базата на кокосова черупка се характеризират с по-висок дял на микропори, докато активните въглени на основата на твърди въглища имат по-висок дял на мезопорите. Голяма част от макропорите са характерни за активните въглени на дървесна основа. В активния въглен, като правило, има всички видове пори, а кривата на диференциално разпределение на техния обем по размер има 2-3 максимума. В зависимост от степента на развитие на супермикропорите, активните въглени се разграничават с тясно разпределение (тези пори практически липсват) и широко (значително развити).

Механизми на адсорбция върху въглища Физико-химични методи за пречистване на водата. В порите на активния въглен има междумолекулно привличане, което води до появата на адсорбционни сили (сили на Ван дер Ваалс), които са сходни по природа със силата на гравитацията, с единствената разлика, че действат върху молекулно и не на астрономическо ниво. Тези сили предизвикват реакция, подобна на утаяване, при която адсорбираните вещества могат да бъдат отстранени от водни или газови потоци. Молекулите на отстранените замърсители се задържат върху повърхността на активния въглен от междумолекулните сили на Ван дер Ваалс. Така активните въглени отстраняват замърсителите от веществата, които се пречистват (за разлика например от избелването, когато молекулите на оцветените примеси не се отстраняват, а се превръщат химически в безцветни молекули). химична реакцияможе да възникне и между адсорбираните вещества и повърхността на активния въглен. Тези процеси се наричат ​​химическа адсорбция или хемосорбция, но като цяло процесът на физическа адсорбция протича по време на взаимодействието на активен въглен и адсорбираното вещество. Хемосорбцията се използва широко в индустрията за пречистване на газ, дегазиране, разделяне на метали, както и в научно изследване. Физическата адсорбция е обратима, тоест адсорбираните вещества могат да бъдат отделени от повърхността и върнати в първоначалното си състояние при определени условия. При хемосорбция адсорбираното вещество се свързва с повърхността чрез химически връзкичрез промяна на химичните му свойства. Хемосорбцията не е обратима. Някои вещества са слабо адсорбирани на повърхността на конвенционалните активни въглени. Тези вещества включват амоняк, серен диоксид, живачни пари, сероводород, формалдехид, хлор и циановодород. За ефективно отстраняване на такива вещества се използват активни въглени, импрегнирани със специални химически реагенти. Импрегнираните активни въглени се използват в специализирани приложения в обработката на въздух и вода, в респиратори, за военни цели, в ядрената индустрия и др.

Основните възможности за използване на сорбционни методи за пречистване на водата Физически и химични методи за пречистване на водата. Адсорбционните методи могат да се осъществят по два основни начина: 1) Филтриране през слой гранулиран активен въглен, 2) Дозиране на прахообразен активен въглен в третираната вода (карбонизация на водата), 3) Филтриране през влакнест материал, съдържащ активен въглен. Според формата и размера на частиците активните въглени могат да бъдат прахообразни, гранулирани (натрошени и гранулирани), както и влакнести. Прахообразните имат размер на частиците по-малко от 0,1 mm, гранулирани - от 0,5 до 5 mm, влакнести - по-малко от 0,1 mm в диаметър и дълги няколко сантиметра. Активните въглени на прах се използват за пречистване на водата еднократно във водопроводите, като се вкарват по време или след коагулация. Гранулираните въглища се използват за пречистване на водата чрез филтриране в устройства с непрекъснат слой сорбент (механични филтри). В зависимост от вида на въглищата, те могат да бъдат регенерирани с жива пара или реактиви. Въпреки това, поради сложността на организирането на такъв процес, големите загуби на въглища и невъзможността за пълното им регенериране (само 40–70%), въглищата обикновено се използват еднократно при пречистване на водата. Влакнестите активни въглени имат най-голямата ефективна повърхност и могат да се използват в специално проектирани водни филтри. Те са намерили приложение в битовите филтри. За оценка на качеството на гранулираните активни въгли, използвани като товар в различни видове адсорбери, са важни физико-механичните характеристики, като: фракционен състав (гранулиране), обемна плътност, механична якост.

Основните характеристики на активните въглени Физични и химични методи за пречистване на водата. Гранулометричен размер (гранулометрия) - размерът на основната част от гранулите с активен въглен. Мерна единица: милиметри (mm), мрежа USS (САЩ) и мрежа BSS (на английски). Насипната плътност е масата на материала, която запълва единичен обем под собственото си тегло. Мерната единица е грамове на кубичен сантиметър (g / cm 3). Площта на повърхността е повърхността на твърдо тяло, разделена на неговата маса. Мерната единица е квадратен метър на грам въглища (m 2 /g). Твърдост (или якост) — производителите и потребителите на активен въглен използват широко различни методи за определяне на якостта. Повечето от методите се основават на следния принцип: проба от активен въглен се подлага на механично натоварване, а мярката за якост е количеството фина фракция, образувана по време на разрушаването на въглища или средно смилане. Като мярка за сила количеството неунищожени въглища се приема като процент (%). Влажност - количеството влага, съдържаща се в активния въглен. Мерната единица е процент (%).

Основни характеристики на активните въглени Физични и химични методи за пречистване на водата r. Н воден екстракт - стойността на p. H на воден разтвор след кипене на проба от активен въглен в него. Защитно действие - измерване на времето на адсорбция на определен газ от въглерод преди преминаването на минимални газови концентрации от слой активен въглен. Този тест се използва за въглища, използвани за пречистване на въздуха. Най-често активният въглен се тества за бензол или въглероден тетрахлорид (известен още като въглероден тетрахлорид CCl 4). STS адсорбция (адсорбция върху тетрахлорметан) - тетрахлорметанът се пропуска през обема на активния въглен, настъпва насищане до постоянна маса, след което се получава количеството адсорбирана пара, свързано с теглото на въглищата в проценти (%). Йоден индекс (адсорбция на йод, йодно число) - количеството йод в милиграми, което 1 грам активен въглен може да абсорбира, под формата на прах от разреден воден разтвор. Мерната единица е mg/g. Адсорбцията на метиленово синьо е количеството милиграми метиленово синьо, абсорбирано от един грам активен въглен от воден разтвор. Мерната единица е mg/g. Обезцветяването на меласата (брой или индекс на меласата, резултат на меласата) е количеството активен въглен в милиграми, необходимо за постигане на 50% изсветляване на стандартния разтвор на меласата.

Производство на активен въглен Физични и химични методи за пречистване на водата За производството на активен въглен се използват пещи от различни видове и дизайн. Най-разпространени са: многорафтови, шахтови, хоризонтални и вертикални ротационни пещи, както и реактори с кипящ слой. Основните свойства на активните въглени и преди всичко порестата структура се определят от вида на изходната въглерод-съдържаща суровина и метода на нейната обработка. Първо, въглерод-съдържащите суровини се раздробяват до размер на частиците 3-5 cm, след което се подлагат на карбонизация (пиролиза) - изпичане при висока температура в инертна атмосфера без въздух за отстраняване на летливи вещества. На етапа на карбонизация се формира рамката на бъдещия активен въглен - първична порьозност и здравина. Въпреки това, получените карбонизирани въглища (карбонизат) имат лоши адсорбционни свойства, тъй като размерът на порите му е малък, а вътрешната повърхност е много малка. Следователно, карбонизатът се подлага на активиране за получаване на специфична структура на порите и подобряване на адсорбционните свойства. Същността на процеса на активиране е да се отворят порите, които са в затворено състояние във въглеродния материал. Основният принцип на активиране е, че въглерод-съдържащият материал се подлага на селективна топлинна обработка при подходящи условия, което води до образуване на множество пори, пукнатини и пукнатини и увеличава повърхността на порите на единица маса. Техниката използва химически и газово-парни методи за активиране. Има два вида активиране: химическо активиране и активиране с газ.

Химическо активиране Физико-химични методи за пречистване на водата При химическото активиране се използват предимно некарбонизирани суровини, които включват торф и дървени стърготини. Могат да се използват и утайки от процеси на избистряне. Превръщането на такива суровини в активен въглен става под действието на дехидротизиращи агенти при високи температури. В този случай кислородът и водородът се отстраняват селективно и напълно от въглерод-съдържащия материал, докато карбонизацията и активирането се извършват едновременно (обикновено при температури под 650°C). Карбонизираните материали се характеризират с намалено съдържание на кислород и водород, така че не се активират от неорганични агенти толкова лесно, колкото некарбонизираните. Като активиращи агенти в техниката се използват основно фосфорна киселина, цинков хлорид и калиев сулфид. Активирането с фосфорна киселина може да се извърши по следната схема: фино смлените суровини се смесват с разтвор на фосфорна киселина, сместа се суши и се нагрява във въртяща се пещ до 400-600°C. Известни процеси, които се извършват при по-висока температура (до 1100°C). За получаване на широкопори въглища, използвани главно за избистряне, е необходимо значително по-голямо количество фосфорна киселина, отколкото при производството на въглища за пречистване на газ и пречистване на вода.

Химическо активиране Физични и химични методи за обработка на водата При активиране с цинков хлорид 0,4–5 части под формата на концентриран разтвор се смесват с 1 част от суровината, сместа се нагрява до 600–700°C. Предимствата на този метод на активиране несъмнено са относително кратко време за активиране на изходните материали, висок добив на въглеродни остатъци и добри адсорбционни свойства на активния въглен. Обикновено химическото активиране произвежда меки и прахообразни продукти. Смесването на въглерод-съдържащи суровини с въглерод-съдържащо свързващо вещество (например дървени стърготини с лигниев сулфонат) и активиращ агент и последващото формоване позволяват да се получи силен активен въглен. Химическото активиране на въглища във въртяща се пещ в продължение на 3 часа с помощта на фосфорна киселина и цинков хлорид като активиращи добавки прави възможно получаването на формовани продукти, които не са по-ниски по сила от въглищата, активирани с пара.

Активиране с водна пара и газове Физико-химични методи за обработка на водата Когато въглерод-съдържащите вещества се третират с окислителни газове при подходящи условия, част от въглерода изгаря и се отстранява с летливи компоненти, а вътрешната повърхност се увеличава. Като окислители за предпочитане се използват водна пара, въглероден диоксид и кислород или въздух. Трябва да се внимава при използване на кислород, тъй като той реагира с въглерода 100 пъти по-бързо от въглеродния диоксид. Когато въглеродът реагира с водна пара или въглероден диоксид, следните реакции протичат едновременно: Тъй като това са ендотермични реакции, трябва да се подава топлина. Добрият топлообмен между реактивиращия газ и въглищните частици е от решаващо значение тук. Това изискване е изпълнено от постоянното движение на частиците от въглища по време на активиране във въртящи се пещи или реактори с кипящ слой. При използване на пара е необходима температура от около 800°C, за да се осигури ефективна скорост на реакцията, а при използване на въглероден диоксид - 900°C. Ако топлината се доставя основно от активиращия газ, температурата му трябва да бъде още по-висока.

Активиращи пещи Физико-химични методи за обработка на водата Въглеродсъдържащите материали се активират чрез окислителни газове с достатъчна скорост само при температури 600-1000°C. Както вече беше отбелязано, реакцията на твърд материал с активиращи газове, които се използват в производството (обикновено водна пара и въглероден диоксид) е ендотермична. Съответно е необходимо постоянно подаване на топлина. От друга страна, последващото изгаряне на тези газове е придружено от освобождаване на енергия. По този начин реакторите, използвани в технологията за активиране на газ, трябва да имат следните условия: 1) нагряване на реакционния материал до висока температура; 2) добър контакт между въглеродното вещество и активиращите газове; 3) доставка на топлина, необходима за реакцията; 4) евентуално по-ниска консумация на топлинна енергия на реакционния газ. Тези условия отговарят на следните видове пещи, използвани в производството: ротационни, шахтови, многорафтови, кипящи реактори и реактори с подвижно легло.

Ротационни пещи Физични и химични методи за пречистване на водата. Ротационни пещи могат да се използват за активиране на фини и гранулирани или оформени продукти. Контактът между въглеродния материал и активиращите газове може да се подобри чрез използване на бъркалки. Времето за активиране зависи от ъгъла на наклон на пещта, както и от наличието на вътрешни прегради и размера на опорните пръстени. Материалът, който трябва да се активира, и газът могат да се подават в една и съща посока или в противоток. Освен това се разграничават два дизайна: пещи с вътрешно и външно отопление. Ротационните пещи с вътрешно отопление са оборудвани в горната част, където се зарежда въглеродния материал, с горелка, захранвана с течно гориво или газ. Вътрешната повърхност на пещта е облицована с огнеупорни тухли. Ротационна пещ: 1 - повдигащи остриета по дължината на пещта; 2 - полагане на пещта; 3 - горелка.

Шахтни пещи Физически и химични методи за пречистване на водата Шахтовите пещи се състоят предимно от камери, разположени вертикално една над друга, чиито стени са облицовани с огнеупорни тухли. Активираният материал се зарежда отгоре, водната пара се подава отдолу. Използването на дюзи или водачи ви позволява да увеличите реакционната повърхност и да подобрите смесването. Валова пещ: 1 - канал за подаване на реакционни газове; 2 - канал за стрелба. Шахтовите пещи се използват за активиране на въглища на бучки, които след това се преработват в гранулирани или прахообразни въглища.

Реактори с кипящ слой Физични и химични методи за обработка на водата В реакторите с кипящ слой активираните продукти и газове се смесват старателно. Това значително намалява времето за активиране. Прост дизайн на реактор с кипящ слой е запечатана цилиндрична или правоъгълна реакционна камера, оборудвана с перфорирана разпределителна решетка в долната част, през която влизат реакционните газове. Процесът може да бъде непрекъснат или периодичен. Известни са многостъпални реактори, състоящи се от вертикално и хоризонтално разположени камери с преходи между тях, както и реактори, състоящи се от голям брой отделения, разделени от прегради. Предназначени са за активиране на дребнозърнести и в някои случаи формовани въглища. Процесът може да се подобри чрез нагряване на вътрешния обем на реактора с топлината, получена при горенето и образувана в процеса на активиране с водна пара. Друга възможност за допълнително влагане на топлина и повишаване на производителността е външното отопление на реактора. Реактор с кипящ слой за активиране на газ: 1 – „спокоен” обем; 2 – ниво на кипящ слой; 3 - външно отопление; 4 - топлообменник; 5 - разпределителна мрежа; 6 - реактор. Фигурата показва диаграма на пещ, в която се подават нагрети активиращи газове със скорост, която осигурява неподвижността на долния слой и флуидизирането на горния слой на шихтата. Това създава възможност за меко активиране на различни суровини.

Адсорбционни методи за дезодориране на водата Физико-химични методи за пречистване на водата Неполярните адсорбенти намират широко приложение в практиката на пречистване на питейната вода за извличане от тях на органични вещества, които причиняват вкусове и миризми. При адсорбиране от разтвори на органични примеси се дава предпочитание на активен въглен, тъй като водата (разтворител), която се характеризира с високо повърхностно напрежение на интерфейса с повърхността на въглищните зърна, се адсорбира незначително. Дозата на въглищата по време на статична адсорбция се определя по формулата: където C 0 и C f - съответно концентрацията на адсорбираното вещество преди и след адсорбцията, T - специфична адсорбция в mg / l в точката, съответстваща на C f. Скоростта на адсорбция на органични вещества от водата зависи от структурата на въглищата, специфичната повърхност на гранулите (зърната), условията на масообмен с обработената вода и r. N вода. Ако в разтвора присъстват няколко вещества едновременно, адсорбцията протича съгласно закона за изместване. С увеличаване на броя на веществата, отстранени от водата, делът на адсорбция на всяко от тях намалява. Степента на адсорбция на различни вещества от водата се оценява по стойността на намаляването на свободната енергия ΔF ads

Зависимост на ΔF реклами от класовете органични вещества по време на адсорбция на KAD въглищен йод от водни разтвори Физико-химични методи на пречистване на водата Наред с карбонизация (статични условия), дезодорирането на водата в станции с различен капацитет се извършва на стационарни адсорбери при динамични условия - чрез филтриране на изходната вода през слой гранулирани въглища с диаметър на зърното 1-2 mm и дебелина до 2,0 м. Има динамичен капацитет на натоварване E d (mg-eq/g) на адсорбера (преди пробив на адсорбираното вещество във филтрата) и пълен Е пълен. (mg-eq/g) след прекратяване на извличането на адсорбираното вещество от водата. №№ Вещества ΔF ads 1 фенол 5, 07 2 бензенсулфонол 4, 83 3 хлоралхидрат 3, 26 4 мравчена киселина 4, 21 5 оксалова киселина 3, 22 6 нафталин 5, 85 7 88 хлороформ 8, дихлороформ 4, дихлороформ

Параметри на процеса на карбонизация на водата Физични и химични методи за пречистване на водата При липса на миризливи вещества от биологичен произход, когато се адсорбират върху въглища от различни марки (BAU, KAD и др.), различаващи се по размер на порите, интензивността на миризмата на водата намалява значително с увеличаване на дозата на активните въглени от 2 до 20 -35 mg/l при r. Н = 4 -12 и температура на водата от +6 до +35°С. Основната роля в адсорбционния капацитет на въглищата играят микропорите с радиус (1, 1 -2, 5) 10 -7 mm s специфична повърхностдо 1000 m 2 / h. При въглища на вода трябва да се използват въглища, които лесно се намокрят с вода. Предимството на този метод е в ниските необходими капиталови разходи, докато недостатъците са в непроизводителната консумация на скъп адсорбент и в сложността на експлоатацията. Трябва да се има предвид, че фин въглищен прах с въздух образува експлозивна смес, а обемът на помещението за съхранението му е необходим в размер на 2-4,5 m 3 / t.

Параметри на процеса на карбонизация на водата Физически и химични методи за пречистване на водата В зависимост от адсорбционната способност на активните въглени и интензивността на замърсяване на водата с вещества, които й придават неприятни вкусове и миризми, консумацията на въглища може да варира в много широки граници – от една десета от милиграма до 1000 mg / l. Най-използваните дози въглища при карбонизацията на природните води са от порядъка на 3-15 mg/l. Така при дезодорирането на вода, замърсена с вещества, създаващи вкусове и миризми от биологичен произход, се постига пълното им елиминиране с помощта на въглища марка OU-A sh при дози от 10 -12 mg/l. На практика процесът на карбонизация включва накисване на пулверизирани въглища, създаване на въглищна суспензия със съдържание на въглища до 2,5 -5% и дозирането й в пречистената вода. Активният въглен се прилага 10-15 минути преди въвеждането на други реагенти. Необходимото време за контакт на адсорбента с обработената вода е най-малко 15-20 минути. В началния етап на обработка на водата с нейното първично хлориране се въвежда прахообразен сорбент преди или след въвеждането на хлор, в зависимост от взаимодействието на хлора с веществата, които създават вкусове и миризми.

Сорбционни материали и техните свойства Физични и химични методи за пречистване на водата

Сорбционни материали и техните свойства Физични и химични методи за пречистване на водата. В технологията за обработка на водата активният въглен се използва под формата на прах при карбонизиране на вода, натрошени или не натрошени гранули при филтриране през въглеродни филтри. За пречистване на водата от примеси се използват сухо дозиране на прахообразен активен въглен, мокро дозиране (под формата на суспензия), филтриране през суспендиран слой от активен въглен, филтриране в стационарни адсорбери с гранулиран активен въглен, филтриране през комбинирани пясъчно-въгленови филтри използван. Изборът на марката на адсорбционния материал се състои в избора на параметрите на неговата пореста структура в зависимост от размера на молекулите на адсорбираните вещества. Ако във водата присъства едно вещество с ниско молекулно тегло, например фенол, амониев азот, нитритен азот, тогава тези вещества имат относително ниско молекулно теглои молекулен размер m = 0,63 nm, се абсорбират най-добре в микропорите (t< 0, 63 -0, 7 нм) и супермикропорах (0, 6 -0, 7 < т < 1, 5 -1, 6 нм). Для этого случая пригодны активированные угли, имеющие требуемую структуру пор, типа АГ-3 и МАУ-100. Если в воде находятся нефтепродукты, СПАВ, гуминовые кислоты (по отдельности или смесь), то данные вещества, имеющие более крупные размеры молекул (т ~ 1, 8 нм), лучше всего сорбируются в мезопорах (1, 5 -1, 6 < т < 100 -200 нм). В этом случае пригодны активированные угли и сорбенты, имеющие требуемую структуру пор, например, мезопористый сорбент СГН-30. Если в воде присутствует смесь низко- и высокомолекулярных соединений (нефтепродукты, СПАВ, азот аммонийный, азот нитритный), то данные вещества, имеющие различные размеры молекул наиболее полно будут сорбироваться на адсорбентах, имеющих хорошо развитую структуру микропор и мезопор (таких как АГ-3, МАУ-100).

Конструкции на адсорбери и основата на тяхното изчисляване Физически и химични методи за пречистване на водата Проектиране на адсорбер със суспендиран адсорбент 1 - противоток на пречистена вода и адсорбент (водата се движи отдолу нагоре, а адсорбентът отгоре надолу); 2 - събиране на пречистена вода; 3 - отстраняване на пречистена вода: 4 - доставка на сурова вода; 5 - захранване с адсорбент; б - отстраняване на въглищната маса; 7 - система за разпределение на пречистена вода Проектиране на стационарен адсорбер 1 - слой от активен въглен; 2 - поддържащ слой; 3 - тръбопровод за изходна вода 4 - тръбопровод за отстраняване на филтрата; 5 - корпус на филтъра; 6 - дренажна система; 7 - рефлектор

Конструкции на адсорбери и основата на тяхното изчисляване Физически и химични методи за пречистване на водата Височината на необходимия слой за зареждане с въглища се определя по формулата: където Vr. е. - проектна скорост на филтриране, взета равна на 10 -15 m/h; τ y е времето за преминаване на водата през слой от въглища, взето равно на 10 -15 min, в зависимост от сорбционните свойства на въглищата, концентрацията и вида на замърсяването на водата и други фактори и се прецизира чрез технологични изследвания. Продължителността на адсорбционния слой на филтъра до появата във филтрирания поток на адсорбираното вещество с концентрация C pr, превишаваща максимално допустимата, τ pr и дължината на адсорбционния слой L са свързани в предложеното класическо уравнение на динамиката на сорбцията за изчисления от Н. А. Шилов: където τ pr - време до "пробив" - времето на защитното действие на адсорбентния слой, min; L е височината на адсорбентния слой, cm; τ 0 и k са константи: τ 0 =h/ν характеризира пространството и времето, необходими за формиране и осъществяване на процеса на пренос на маса; k = A 0 /(C 0 *ν) - коефициент на защитно действие, min / cm; ν е дебитът на флуида, cm/min; A 0 е граничният динамичен капацитет на адсорбента при дадена начална концентрация C o; h е „мъртвият“ слой, математическа функция, характеризираща неизползваната дължина на адсорбентния слой, вж.

Изчисления на адсорбционни параметри Физико-химични методи за пречистване на водата. Процесът на адсорбция, който протича при динамични условия, се състои от периода на формиране на фронта на адсорбция, характеризиращ се с променлива: скоростта на неговото придвижване и периода на паралелното му пренасяне при постоянна: скорост. Зависимостта на защитния ефект на слоя τ pr от неговата дължина L се описва графично с BAB кривата (фиг.). Етапът, съответстващ на образуването на фронта на адсорбция, съответства на OA кривата. Като се започне от стойностите, изразени от секцията OL 0 , защитният ефект на филтърния слой зависи от неговата дължина (вторият период на динамичния процес на адсорбция). Стойностите k, τ 0 и L 0 се определят графично: k = tg ﮮ BHL, L 0 = OL 0 , τ 0 = OD и h = OH. Регенерирането на филтърното сорбционно натоварване се извършва с 5% разтвор на Na. OH или чрез калциниране на въглища при температура 700-750°C при липса на въздух. Зависимост на времето на защитно действие от дебелината на адсорбентния слой Дозата на сорбента за всяко вещество се определя по формулата: където C i k е необходимата крайна концентрация на веществото, mg/l; a е максималното количество адсорбирано вещество, mg/mg, определено от изотерми на адсорбция. Въз основа на аналитични данни могат да се вземат следните стойности на а: за вещества, които причиняват цвета на водата - 0,046 градуса / mg; за лесно окислими органични вещества (перманганатна окисляемост) - 0,0086 mg 0 2 / mg; за трудно окислени органични вещества (ХПК) - 0,02 mg 0 2 / mg; за амониев азот (NH 4) - 0,00066 mg / mg; за феноли - 0,002 mg/mg; за пестициди - 0,04 mg/mg; за хлороформ — О, 16 mg/mg.

Изчисления на адсорбционни параметри Физико-химични методи за пречистване на водата. Общата доза на сорбента се определя по формулата: където k η е коефициентът, който отчита степента на използване на равновесния статичен адсорбционен капацитет на гранулите на сорбента, взет равен на 1, 2 -1, 3. Масата на сорбента, въведен в OSF, се определя по формулата: където D Ʃ е общата доза сорбент, mg/l; Q in - консумация на вода; T slave е продължителността на цикъла на филтриране, ч. Филтрирането се извършва с възходящ поток от пречистена вода. Цикълът на филтриране се прекратява, когато започне „приплъзване“ във филтрата на контролиран индикатор за качество на водата. Средната продължителност на цикъла на филтъра обикновено е 12-14 часа, след което товарът се промива с обратен ток. чиста водав рамките на 3 -4 минути с интензитет 12 -15 l / (s m 2). Плаващият товар по време на промиване се разширява (до 40 -50%). Зърната от адсорбционния материал се движат надолу под действието на гравитацията и се изхвърлят от корпуса на филтъра през система от спирателни и контролни клапани в специален контейнер.

Физико-химични методи за пречистване на водата Проблемът с миризмата на чешмяна вода и технологията за дозиране на прахообразен активен въглен във ВиК в Санкт Петербург

Физични и химични методи за пречистване на водата Японски стандарти за качество на питейна вода № Индикатор Стандартна стойност 1 Общ брой на микробите Не повече от 100 CFU на 1 ml 2 Общо колиформни бактерии Не се открива 3 Хлороформ Не повече от 0,06 mg/l 4 Алуминий Не повече от 0,2 mg/L 5 Желязо Не повече от 0,3 mg/L 6 Geosmin Не повече от 0,00001 mg/L 7 2-метилизоборнеол (MIB) Не повече от 0,00001 mg/L 8 Общ органичен въглерод (TOC) Не повече от 5 mg/ L l 9 Стойност стр. H 5, 8 – 8, 6 10 Цветност Не повече от 5 градуса

Физико-химични методи за пречистване на водата Кинетика на сорбция на одоранти от въглища с различни марки Y 1 - 2 -изопропил-3 -метоксипиразин, Y 2 - 2 -изобутил-3 -метоксипиразин, Y 3 -2 -метилизоборнеол, Y 4 -2 , 4, 6 -трихлоранизол , Y 5 — Geosmin Silcarbon TH 90 G ОУ-А Carbopal MB 4 Ebadaya LG 20 S Silcarbon TH 90 G

Кинетика на сорбция на одоранти от въглища с различни степени Y 1 - 2 -изопропил-3 -метоксипиразин, Y 2 - 2 -изобутил-3 -метоксипиразин, Y 3 -2 -метилизоборнеол, Y 4 -2, 4, 6 -трихлоранизол, Y 5 - geosmin Физични и химични методи за пречистване на водата Hydraffin SC 14 FF HRCM

Резултати от пилотни тестове за изследване на ефекта на активния въглен върху параметрите на филтрация в процеса на контактна коагулация 12 -13. 05 Физични и химични методи за пречистване на водата

Промяна в мътността на филтратите и увеличаване на загубите на налягане по време на филтърни цикли Физически и химични методи за пречистване на водата

Инсталация за приготвяне и дозиране на разтвори от сух материал KD 440 на ALLDOS Физико-химични методи за пречистване на водата Характеристики на PAH Hydraffin S

Резултати от производствени изпитвания и аналитични определения на водни проби от сурова и пречистена вода на ВВС при пилотна експлоатация на дозиращ блок ПАХ 08. 2005 - 06. 09. 2005 Физико-химични методи за пречистване на водата. Продължителността на цикъла на филтриране (интервал между измиванията) на почистващата единица по време на производствените тестове е средно 12 часа, както и без използване на PAHs. В същото време средната мътност на филтрата имаше стойност от 0,26 mg/dm 3, цвят - 5,2 градуса. , окисляемост - 2,9 mg / dm 3, r. Н - 6,5, а съдържанието на остатъчен алуминий във вода - 0,09 mg/dm 3, което напълно отговаря на изискванията на Сан. Пи H 2. 1. 4. 10. Според резултатите от аналитичната поддръжка на пилотната експлоатация на дозиращия блок на PAH, извършена в Изследователския център по екология и екология на Руската академия на науките, следва, че съдържанието на масло продуктите в пречистена вода през периода на дозиране на PAH OU-A намаляват спрямо съдържанието им в сурова вода 2,4 пъти, през периода на дозиране на PAH Hydraffin SC 14 FF - 2,1 пъти. Перманганатната окисляемост на пречистената вода при използване на PAH OU-A намалява с 64,4% спрямо стойността му в сурова вода, при дозиране на PAH Hydraffin SC 14 FF– с 64,0%, докато в периода без дозиране на PAH този показател е 56,3%. Бактериологичните показатели на филтрата за целия цикъл на изпитване не надвишават съществуващите стандарти.

Резултати от производствени изпитвания и аналитични определения на водни проби от сурова и пречистена вода на ВВС при пилотна експлоатация на дозиращ блок ПАХ 08. 2005 - 06. 09. 2005 Физико-химични методи за пречистване на водата. Дата доза PAH OH-A dî çà Hydraffin SC 14 FF mg/l 1 ups 2 MO% отстраняване 1 up 2 MO 01. Aug—8, 803, 8056, 820, 03—02. 7 август 203, 2055, 560, 04--03. 8 август 203, 2060, 980, 110, 01--04. 8 август 503, 7056, 470, 01--05. 9 август 104, 2053, 850, 01--08. 7 август 203, 4052, 780, 04--09. 3 август 00 -0, 220, 089, 403, 3064, 890, 03 ——10. 5 август 00 -0, 340, 058, 803, 1064, 770, 02 ——11. 5 август 00 -0, 540, 147, 502, 8062, 670, 02 ——12. 5 август 00 -0, 180, 067, 002, 6062, 860, 04 —— 15. 7 август 00*)-0, 070, 848, 302, 7067, 470, 05 —— 7, 16 авг. *)-0, 070, 267, 202, 6063, 890, 04 ——17. 7 август 00 -0, 380, 097, 502, 6065, 330, 05 —— 18. 7 август 00*)-0, 097, 002, 4065, 710, 02 —— 19. 7 август 00 г. -0, 310, 268, 202, 8065, 850, 03 —— 22 август 5, 00*) -0, 340, 117, 402, 8062, 160, 120, 01 --- 24 август 00*) , 060, 018, 202, 8065, 850, 060, 01 --- 25, 3, 00 август *)—7, 502, 8062, 670, 01——26. Август—-8, 303, 5057, 830, 03—29. 3 август 000, 150, 087, 702, 7064, 940, 150, 080, 377, 007, 804, 1030. Август 3, 000, 040, 067, 702, 8063, 6, 4063 803, 7031. 5 август 000, 090, 028, 502, 9065, 880, 090, 020, 596, 008, 003, 8001. 5 септември 000, 050, 03, 05, 05, 05 010, 237, 407, 903, 7002. Sep-7, 000, 040, 018, 202, 9064, 630, 040, 010, 577, 608, 003, 5005. 4 септември, 4, 04, 06. sen-0, 577, 608, 403, 90 0, 180, 147, 912, 8464, 790, 050, 030, 406, 307, 903, 76 0, 220, 187, 7, 80, 80, 80, 80 - 0, 070, 047, 902, 8663, 710, 070, 040, 406, 307, 903, 76 -8, 173, 5856, 07 -0, 367, 508, 404, W. Ziro Valyaed 15. стойност за периода на дозиране Hydraffin SC 14 FF общ органичен въглерод по данни на CICV Промяна в съдържанието на нефтопродукти и окислимостта на перманганат при използване на ПАУ върху VVS нефтопродукти по CICI *) Производство на АД "Собрен т", Л. перм з) стойност за периода без дозиране на PAH, нефтопродукти по данни на NICEB RAS перманганатна окисляемост по данни на TsIKV Ср. стойност за периода на дозиране PAUSr. стойност за периода на дозиране OU-A

Видове антропогенно замърсяване и техните основни свойства Физични и химични методи за пречистване на водите

Състав и изпълнение на пречиствателните съоръжения на УВС Станцията има собствен водоприемник. Има възможност за подаване на сурова вода към пречиствателната станция от помпената станция на 1-ви лифт на Северния ВиК. Станцията включва: Две помпени зали на 1-ви лифт, проектен капацитет: 1 н. относно. - 745 т. м 3 / ден. 2 n. относно. - 625 т. m 3 / ден. Основният технологичен процес на пречистване на водата се извършва на пет паралелни блока: два блока филтриращи и утаителни съоръжения (FOS-1 и FOS-2) и три блока контактни утаители (BKO-1, BKO-2, BKO-3) . Параметър Мерна единица FOS-1 FOS-2 BKO-1 BKO-2 BKO-3 K-6 Проектна мощност хил. m 3 /ден. 180 260 310 250 350 Година на въвеждане в експлоатация 1933 1947 1966 1980 1990 11. 2010 *) Намален капацитет 99 99 230 182 184 относно. - 220 т. м 3 / ден. 3 n. относно. - 350 т. m 3 / ден. 4 n. относно. - 430 т. м 3 / ден. 5 n. относно. - 550 т. м 3 / ден. *) Блок К-6 достигна пълния си капацитет през май 2011 г. Осем резервоара за чиста вода с общ обем 113 000 m

Технология за пречистване на вода в SWS Основни химични и нехимични технологични процеси, използвани при пречистването на водата: Сорбция на органични замърсители с прахообразен активен въглен Двуетапна дезинфекция (първична хлорамонизация на водата с натриев хипохлорит и амониев сулфат, обработка на водата в UV инсталации преди подаване на вода към потребителя ) Коагулация на замърсители Флокулация на твърди частици Пречистването на водата се осъществява в пречиствателни съоръжения, работещи по едноетапни (Контактни утаители, BKO) или двустепенни (филтърни утаители, FOS) схеми: Едноетапна схема (BKO ) включва: решетки; смесване на реактиви в миксери - стеснителни устройства; контактна коагулация в пясъчна среда върху контактни избистрители, комбинирана с филтрация. утаяване в хоризонтални утаители; филтриране на бързи филтри чрез гранулирано зареждане (кварцов пясък).

Инсталация за приготвяне и дозиране на прахообразен активен въглен (PAH)

БЛОК К-6 на Южния водопровод на Санкт Петербург основната технологична сграда, включваща избистрящ блок, филтрационен блок, озонатор

Обща характеристика на комплекса от пречиствателни съоръжения К-6 за производство на питейна вода Новият комплекс К-6 на Южен ВиК е проектиран да произвежда номинален дневен обем вода, равен на 350 000 m 3 /ден при 24-часова работа режим Комплексът произвежда питейна вода с необходимото качество при всяка производителност от 20% до 125% от номиналната Качеството на пречистената вода отговаря на - Руските стандарти за питейна вода: Норми Сан. Пин - европейски стандарти за питейна вода: стандарт на ЕИО

Двуслойни бързи филтри с зареждане (пясък / гранулиран активен въглен) В блок К-6 на Южен водопровод се използва високоефективна система за сорбционно последващо пречистване на водата с използване на 1200 тона АС и капацитет от пречистена вода до 350 хиляди тона на ден. През последните две години отделът на ХТМИСТ с партньори е завършил и е в процес на сключване на 6 договора, свързани с процесите на пречистване на сорбционни води в съоръженията на СУЕ „Водоканал Санкт Петербург”.

Основни параметри на филтрационни съоръжения Проектен дебит 370 000 m 3 /ден. = 15 417 m 3 / h = 4,28 m 3 / s Макс. консумация 462 500 m 3 / ден. = 19 217 m 3 /h = 5,35 m 3 / s Брой филтри 20 Филтрираща площ на един филтър 105,6 m 2 Обща площ на филтриране (20 филтъра) 2112 m 2 Пясъчен слой - дълбочина на пясъчния слой 0,6 m - коефициент на равномерност 1, 4 - полезен диаметър на пясъчните зърна 0,5 -0,6 - обем пясък на 1 филтър 63,36 m 3 - общ обем пясък (20 филтъра) 1267,2 m 3 Слой гранулиран активен въглен - дълбочина на GAC слой 1, 2 m - коефициент на еднородност 1, 4 - полезен размер 0,9 -1,1 mm - обем на GAU на 1 филтър 126,72 m 3 - общ обем на GAU (20 филтъра) 2534 m , 3 m/h Скорост на филтриране при проектен дебит с един неработещ филтър 7,7 m/h Скорост на филтриране при максимален дебит 9,1 m/h Скорост на филтриране при максимален дебит с един неработещ филтър 9,6 m/h обратно промиване 20 m/h – 35 m/h Скорост на продухване с въздух 30 – 50 m/h Промиването с въздух на филтрите се извършва на два етапа: Първи етап - Промиване с въздух за 2-3 минути. Дебитът на подавания сгъстен въздух е от 30 до 50 m 3 /час на 1 m 2 от филтърния слой. Втори етап - Обратно промиване с вода със скорост от 20 до 35 m 3 /m 2 /час, в зависимост от температурата на суровата вода. Продължителността на обратното промиване е приблизително 15 -20 минути. Продължителността на цикъла на филтриране между обратното промиване е приблизително 24-48 часа. Обем на водата за обратно промиване на филтър: Обем на водата за обратно промиване при 20 m/h (105, 6 × 20 / 60) = 704 m3 Макс. обем вода за обратно промиване при 35 m3/h (105,6 × 35 × 15 / 60) = 924 m3 Средният обем вода за обратно промиване е 814 m3, разрешено е 800 m3

Отличителни черти на технологичното решение, използвано за пречистване на водата в блок К-6, са отхвърлянето на предварителното хлориране на водата, което прави възможно допълнително намаляване на съдържанието на хлорорганични съединения в питейната вода (в момента тази цифра е повече от три пъти по-ниска от нормативните изисквания, дължащи се на използването на технология за амонифициране на водата), — предварително озониране на вода с ниски дози озон, което осигурява повърхностно окисление на хумусни съединения и подобряване на последващата им коагулация, — утаяване на водата след коагулация в тънък слой ламелен избистрител, който осигурява по-ефективно отстраняване на суспендирани твърди вещества в сравнение с традиционните утаители, — филтриране на вода върху двуслойни филтри, заредени с гранулиран активен въглен и кварцов пясък, осигуряващи допълнително отстраняване на разтворени органични съединения, включително нефтопродукти.

Средни показатели за качеството на пречистената вода през ноември 2011 г. на блок К-6 и на други МОД блокове Нева качествен индикатор К-6 блок Други МОП блокове (общо) Ефективност на пречистването, % Блок К-6 Други МОД блокове (общо) Мътност , mg/dm 3 2, 26 0, 28 0, 58 87, 6 74, 3 Цвят, град. 37,4 3,55 5,88 90,5 84,3 Окисляемост, mg/dm3 7,17 2,03 2,61 76,8 70,2 пок. алуминий, mg/dm 3 0,06 0,21 97,6 *) 92,8 *) r. H 6, 62 6, 63 *) Изчислено въз основа на количеството инжектиран коагулант.

Кошчета за съхранение на отработен активен въглен. Отработеният активен въглен се отстранява от филтрите с помощта на мобилна система за извеждане, като се използва вода като движеща сила. Въглищата се транспортират като втечнена целулоза до два дренажни силоза, разположени в блока за третиране на утайки. Отработените въглища се отстраняват от всеки филтър и се заменят с чисти въглища, съхранявани в пречиствателната станция. Пълният цикъл на процеса на реактивиране продължава около месец и включва разтоварване на един от филтрите, пълнене на контейнери, транспортиране на отработените въглища, повторно активиране на въглищата, транспортирането им обратно до почистващата станция в големи пластмасови торби и съхранение до следващия цикъл.

Съхранение на гранулиран активен въглен в блок К-6 Складът на пресен гранулиран активен въглен се намира до сградата за преработка на утайки. Има и силози за съхранение на отработен активен въглен. И двата свода са разположени на нивото на приземния етаж. Пресни или регенерирани въглища, опаковани в найлонови торбички, пристигат в съоръженията с ремарке и се съхраняват в сградата за третиране на утайки. Зоната за съхранение на нов или преработен активен въглен се основава на съхранението на 126 m 3 въглища плюс 5% марж за загуби от претоварване. За зареждане на един филтър са необходими 126 m 3 активен въглен. Кошчета за отработен активен въглен Капацитет на бункера (ефективен) 62 m 3 Диаметър на бункера 4 m Височина на бункера 7,5 m Разстояние под бункера за транспортиране на контейнери 3 m Материал на бункера Фибростъкло (фибростъкло) Брой кошчета

Гранулираният въглен се транспортира до филтрите с помощта на ежектор

Системата за зареждане на активен въглен във филтърните съоръжения на блок К-6 Ежекторна система за хидравличен транспорт на пресни и регенерирани въглища до филтрите Основни конструктивни данни: Обемът на активен въглен в един филтър е 126,72 m 3 Линейна скорост в разредената пулпа тръбопровод 1,5 - 2,0 m /sec Плътност на пулпа 0,12 kg въглища / l вода Спад на налягането приблизително ежектор за транспортиране на твърди частици Брой единици: 1 Тегло: 38 kg Ежекторна система за хидравлично транспортиране на отпадъчни въглища от филтри Линейна скорост в тръбопровода на разреден пул 1,5 – 2,0 m/s Плътност на пулпа 0,12 kg въглища / l вода Капково налягане Приблизително 5 mbar / 1 m тръбопровод Разход на активен въглен 15 m 3 /h Приблизително време за транспортиране на въглища от един филтър 8,5 h Изхвърляне помпена система: Производител Koerting, тип Hannover Твърд струен ежектор за транспортиране на твърди частици Количество единици 1 Тегло 38 kg И двата тръбопровода под налягане за транспортиране на GAC са положени успоредно един на друг: от филтърната галерия, между филтърния блок и ферма за реагенти и завършва в черновата на блока за третиране. Транспортирането на отработения GAC от отделен филтър се извършва с помощта на промишлена двигателна вода, която се изпомпва от транспортната помпа GAU, разположена в индустриалната водопомпена станция. Водата се разпределя през филтърната галерия към всеки филтър (филтрите се свързват чрез гъвкави маркучи към преносим GAU ежектор), а след това, през ежектора и външния тръбопровод за транспортиране на отработени GAU, въглищата се подават в бункери за отработени GAU.

Характеристики на GAC Filtrasorb TL 830 Марката GAC Filtrasorb TL 830 е въглища с повишена якост, осигурена от използването на специални свързващи вещества при производството му. Специална производствена технология определя относително високата цена на Filtrasorb TL 830 GAC. Важна характеристика на блока K-6, която определя ефективността на неговата работа, е необходимостта от поддържане на сорбционния капацитет на GAC, използван като товар (заедно с кварцов пясък) в бързите филтри на блока на необходимото ниво. Насипна плътност, не повече от 430 g/dm 3. Плътност на сухия продукт (истинска плътност), 1,2 g/cm 3. Влажност, не повече от 2,0%. Съдържанието на пепел е общо, не повече от 10,0%. Размер на гранулата d екв. = 0,9 -1,1 mm Механична якост (за абразия), не по-малко от 75%. Порьозност (обем на порите) общо, не по-малко от 1,0 cm 3 /g. Специфична повърхност по BET, 950 m 2 /g Избистряща способност според метиленово синьо - не по-малко от 200 mg / g Адсорбционна активност за йод, не по-малко от 1000 mg / g. Сорбционни характеристики на GAU Filtrasorb TL-

Проучвания на състоянието на Filtrasorb TL 830 GAU по време на експлоатацията му в блок К-6 Според доставчика на технологията, срокът на експлоатация на Filtrasorb TL 830 GAU преди повторното активиране е 3 години. След този период технологичният доставчик (TAHAL, Израел) препоръчва повторно активиране на GAU. В резултат на работата, извършена от специалистите от катедрата по химична технология на материалите и продуктите от сорбционна технология, беше установено, че състоянието на GAU Filtrasorb TL 830, заредено в бързите филтри на блока, се различава значително от първоначалното състояние от пресни въглища. Установено е намаляване на сорбционната активност на GAC по време на работата му в блок К-6 на ЮВС. Скоростта на намаляване на сорбционната активност на GAU Filtrasorb TL 830 при условията на неговата работа в блока К-6 на ЮВС е: - за метиленово синьо - 4,25 mg / g на месец, - за йод - 25 mg / g на месец, - за окислимост на перманганат - 0,0175 mg/g на месец. Извършената работа показа, че до лятото на 2013 г. сорбционната активност на GAC, заредена в бързите филтри на блок К-6, ще бъде под 25% от първоначалните стойности. Намаляването на сорбционната активност на GAC Filtrasorb TL 830 до стойности, които са по-малко от 20% от първоначалната сорбционна активност на въглищата, ще доведе до нейната безвъзвратна загуба, тъй като реактивирането и по-нататъшната експлоатация на въглищата ще станат невъзможни. В този случай ще е необходима пълна подмяна на отработения сорбент с нов, което, както е показано по-долу, ще доведе до икономически щети за предприятието СУЕ „Водоканал на Санкт Петербург“.

Начини за поддържане на функционалното състояние на бързите филтри на блока К-6 В хода на работата специалистите от катедра „Химична технология на материалите и продуктите на сорбционната технология“ разгледаха три варианта за поддържане на функционалното състояние на бързите филтри на блок К-6: филтри и неговото повторно активиране в специализирано промишлено предприятие. В същото време трябва да се поддържа производителността на блока K-6 по отношение на пречистената вода (в същото време е необходимо да се разтовари и реактивира GAU само от един бърз филтър). 2) Претоварване на филтриращи съоръжения с кварцов пясък (преход към използване на еднослоен товар и отказ от използването на сорбционния метод за пречистване на водата). В същото време трябва да се поддържа производителността на блока K-6 по отношение на пречистената вода (в същото време е необходимо да се претовари GAU само в един бърз филтър). 3) Претоварване на горния слой на филтриращи съоръжения (GAC) с пресен гранулиран въглен Filtrasorb TL 830. В същото време трябва да се поддържа капацитетът на блока К-6 за пречистена вода (в същото време е необходимо да се заменете GAC с кварцов пясък само в един бърз филтър).

Процесът на повторно активиране включва четири термични стъпки: * Сушене при 100°C: отстраняване на водата. * Термично изпаряване при 100 -250°C: физическа десорбция на адсорбирани летливи органични вещества. * Образуване на карбонизат при 200 -750°C: пиролиза на нелетливи органични вещества и карбонизация на пиролизат. * Газификация на карбонизат при 800 -1000°C: газификация на пиролизат чрез контролирана реакция с пара, въглероден диоксид или кислород. Реактивирането е връщането на отработените въглища в производството с дейност, достатъчна за използване в процеса, за който първоначално са били предназначени. Реактивиране = Връщане към производството чрез термично реактивиране Регенерация = Повторна употреба чрез обработка с пара или химическа регенерация на мястото на употреба. Реактивирането с активен въглен се състои от: Разтоварване на въглерода от адсорбера Обработка в специална пещ при високи температури Компенсиране на загуби Презареждане на въглен във филтри

Обобщени технически и икономически резултати от опции за организиране на работата на филтриращите съоръжения на блок K-6 след разработване на сорбционния ресурс на GAU Според доставчика на технологията експлоатационният живот на GAU Filtrasorb TL 830 преди повторното активиране е 3 години. След този период технологичният доставчик (TAHAL, Израел) препоръчва повторно активиране на GAU. опция за организиране на работата на филтриращи съоръжения размера на капиталовите разходи, хиляди рубли. очаквано увеличение на оперативните разходи, хиляди рубли. очаквано увеличение на цената на пречистената вода, руб. /m 3 ниво на риск *) Претоварване на горния слой на бързите филтри с пресен GAC 114 203,61 **) — 0,36 **) 2 Претоварване на горния слой на бързи филтри с кварцов пясък 23 919 634 158 865 0. 45 9 Претоварване на горния слой от бързи филтри, реактивиран GAU 68 163 800,6 — 0,15 3 АЕЦ "Полихим". При придобиване на GAU от други доставчици, размерът на индикатора ще бъде по-висок.

Информация за NPP Polikhim NPP Polikhim е един от водещите производители на модифицирани въглеродни сорбенти в Северозападната част на Русия. Предприятието има следните поделения: 1. Цех за производство на въглеродни сорбенти 2. Цех за производство на пластмасово оборудване 3. Секция за антикорозионна защита на стоманено оборудване 4. Проектен отдел 5. Проектен отдел 6. Разчетен отдел 7. Изследователска лаборатория 8. Място за монтаж и пускане в експлоатация Годишната мощност в момента е 600 тона/година при номиналния капацитет на електрическите пещи. Същите пещи могат да се използват за реактивиране на активен въглен. ← Електрическа пещ EVP-300 в производствената сграда на LLC NPP Polikhim Електрическа пещ EVP-300 M в производствената сграда на LLC NPP Polikhim PT, MAU-6 A. Технологията за получаване на активен въглен от тези класове е разработена с пряко участие на Санкт Петербургския държавен технологичен институт (Технически университет), по-специално катедрата по химична технология на материалите и продуктите на сорбционната технология.

Извършване на пробно реактивиране на GAU Filtrasorb TL 830 в производствените мощности на LLC NPP Polikhim Гранулираните активни въгли могат лесно да се регенерират в LLC NPP Polikhim по най-разпространения стандартен метод (пара) в резултат на реактивиране в пещ EVP-300). В съответствие с условията на споразумението между СУЕ „Водоканал на Санкт Петербург и Санкт Петербург. През септември-ноември 2012 г. GTI (TU) на производствената площадка на LLC NPP Polikhim извърши пилотно повторно активиране на отработения GAU Filtrasorb TL-830 в размер на 0,5 тона.

Резултатите от пробното реактивиране на GAC Filtrasorb TL 830 в производствените мощности на LLC NPP Polikhim в сравнение с параметрите на отработения материал, но също така в сравнение с параметрите на оригиналната прясна проба на Filtrasorb TL-830 carbon Ws е общата пора обем, Vmi е обемът на микропорите, Vme е обемът на мезопорите. Проба Ws, cm 3 /g Vmi, cm 3 /g Vme, cm 3 /g TL-830 (Лот 8613 E 008), оригинал (пресни въглища) 0,467 0,374 0,093 Отпадъчна проба TL-830 (14 08.12) 0,4740 Проба от повторно активиран TL-830 (14.08.12) 0,508 0,462 0,046 Партида изразходван TL-830 (13.09.12) 0,403 0,355 0,048 Партида от реактивиран TL-830 (13.09.462 0,046 Партида повторно активиране на 13.09.42406012 Партида повторно активиране на TL-830 (13.09.12), двукратно повторно активиране 0,547 0, 499 0, 048 Получените резултати се обясняват с факта, че производителят на GAC (Chemviron Carbon), за да осигури дълъг експлоатационен живот на Filtrasorb TL-830 GAC, въз основа на използването на множество процеси на неговото реактивиране, произвежда недостатъчно активиран продукт, като по този начин прави възможно запазването на неговите сорбционни и експлоатационни свойства при многократно реактивиране.

Параметри на порестата структура на пробите на Filtrasorb TL-830 GAC преди и след реактивиране Наблюдаваното намаляване на механичната якост на GAC по време на реактивиране е свързано с отстраняването на незначителна част от свързващия компонент, което се получава по време на реактивирането. Въпреки това, механичната якост на реактивираните проби GAC Filtrasorb TL-830, която е 78-80%, се различава леко от механичната якост на оригиналните въглища (84-85%), което прави възможно по-нататъшното им използване без никакво намаляване в изпълнение. Wo е измереният обем на сорбционното пространство, Eo е енергията на адсорбция на бензол. В процеса на реактивиране сорбционната активност за метиленово синьо и стойността на йодното число се възстановяват и дори се повишават в сравнение с прясната проба GAU. проба W 0 , cm 3 /g E 0 , k. J/mol IC, mg/g Сорбционна активност от MG, mg/g Мех. сила, % TL-830 (Лот 8613 E 008), оригинал (пресни въглища) 0,378 25,4 927 198 84 Отпадъчна проба TL-830 (14.08.12) 0,369 20,8 759 98 80 TL-80 TL-80 реактивирана проба 16.16.16.10 проба 1080 213 78 Лот употребявани TL-830 (13.09.12) 0,369 20,2689 94 85 Лот повторно активиран TL-830 (13.09.12) 12), еднократно повторно активиране 0,444 21610 активиран повторно (9 TL-830, 94,72). 12), двукратно повторно активиране 0,509 26,

Заключения относно резултатите от проведените проучвания Оптималното решение за организиране на работата на филтърните съоръжения на блока K-6 след разработването на сорбционния ресурс на GAU е повторно активиране на въглищата в организация на трета страна, последвано от неговото зареждане в бързите филтри на блока и повторна употреба. Като организация на трета страна за реактивиране на отработени въглища от бързите филтри на блока К-6 се препоръчва LLC NPP Polikhim. Тази организация се отличава с 1) високото качество на производствения процес за реактивиране на GAU, установено чрез провеждане на пробно реактивиране на партида GAU Filtrasorb TL-830, избрана от съществуващите бързи филтри на блок K-6, 2 ) най-ниската цена на реактивиране сред руските предприятия с подобен профил, 3) най-близкото местоположение по отношение на южния водопровод на Санкт Петербург. Размерът на разходите за набора от мерки за повторно активиране на отработения GAC от бързите филтри на блока K-6 и презареждането на филтрите с реактивиран въглен е приблизително 68 милиона рубли. , което е почти 2 пъти по-ниско от размера на капиталовите разходи за подмяна на отработените ГАУ с пресни въглища. Изпълнението на комплекс от мерки за реактивиране на отработения ГАК от бързите филтри на блок К-6 и презареждането на филтрите с реактивиран въглен ще бъде придружено от най-малко значително увеличение на цената на пречистената вода в К. -6 блок, възлизащ на 15 копейки за 1 m 3, което е 2 пъти по-малко от същия показател, постигнат при замяна на отработения GAC с пресни въглища и 3 пъти по-малко, отколкото при замяна на отработения GAC с кварцов пясък. Не се препоръчва подмяната на отработения GAC от бързите филтри на блок K-6 с кварцов пясък поради неизбежното рязко влошаване на качеството на пречистването на водата в блок K-6 и свързаните с това икономически и материални щети на Държавното унитарно предприятие Водоканал на Санкт Петербург.

Сорбционните филтри са доста популярни продукти за отстраняване на различни механични и органохлорни примеси чрез абсорбиране на замърсителя от вътрешната повърхност на товарното зърно.

Изборът и инсталирането на сорбционни филтри ще бъдат обсъдени в тази статия.

Какво е адсорбция

Терминът "адсорбция" се отнася до процеса на абсорбиране на течно замърсяване от повърхностния слой на твърдо вещество. Тя се основава на дифузията на молекулите на замърсителя през специален течен филм, който обгражда частиците на адсорбента до повърхността на последния, което се получава при смесване на течността, която се пречиства.

След това дифузията продължава със скорост, определена от структурата на използвания адсорбент и размера на молекулите на събраните вещества.

Този процес е най-ефективен, когато течността има ниска концентрация на замърсители (на етапа на дълбоко пречистване). В такива случаи ефективността на процеса позволява да се получи изход от почти нулева концентрация на замърсители.

Ефективността и скоростта на адсорбция директно зависят от:

• сорбентни структури;
• концентрации на замърсители и тяхната химическа природа;
• активна реакция на околната среда;
• температура.

Към днешна дата активните въглени от различни марки се считат за най-добрите сорбенти за пречистване на вода. Ефективността на последното се определя от наличието на микропори. Общият им обем е основна характеристика и е посочен за всяка марка.

По време на процеса на сорбция трябва да се изключи попадането на вода върху въглищата, в която се разтварят колоидни и суспендирани вещества, т.к. те защитават порите на активен въглен. Въглищата, които са загубили способността си да се сорбират, се заменят или регенерират.

Добавянето на озон или хлор (окислител) преди водата да влезе във филтъра, увеличава живота на активния въглен преди смяна, подобрява качеството на излизащата вода и я почиства от съществуващите азотни съединения.

Съвместното прилагане на озониране и сорбция прави възможно постигането на синергичен ефект, което увеличава възможностите на активния въглен почти 3 пъти.

Ако се получи сорбция след предварително хлориране, тогава амониевият азот се отстранява от пречистената течност.

Ако като сорбенти се използват естествени минерали, съдържащи Mg и Ca или алуминиеви оксиди, фосфорните съединения се отстраняват много ефективно от водата.

Цел и обхват

Сорбционните филтри от различни марки се използват за дълбоко пречистване на водата в системи за рециркулация на водата, както и за пречистване от органични замърсители (включително биологично твърди) отпадъчни води.

Пречистването чрез процеса на сорбция се счита за едно от най-много ефективни методиизвършване на фино пречистване на тези води от замърсяване от органичен произход.

Технологията е най-ефективна при извършване на пречистване на отпадъчни води от багрила, хидрофобни и ароматни съединения от алифатната група, слаби електролити и др.

Сорбционният метод не се използва за пречистване на отпадъчни води, замърсени изключително с неорганични или органични нискомолекулни вещества (алдехиди, алкохоли).

Технологиите за сорбционно пречистване се използват както самостоятелно, така и в блок с биологично пречистване на етапа на дълбока предварителна обработка.

Класификация на сорбционните пречиствателни станции

Тип процес:

• периодичен;

• непрекъснато.

Според хидродинамичния режим:

• инсталации за изместване;

• смесителни инсталации;

• междинни инсталации.

Според състоянието на сорбентните слоеве:

• движещ се;

• фиксирани.

По посока на филтриране:

• противоток;

• направо през;

• смесено движение.

Според контакта на взаимодействащите фази:

• стъпаловидно;

• непрекъснато.

Дизайн на филтъра:

• колонен;

• капацитивен.

Дизайн на сорбционен филтър

Сорбционният филтър се състои от:

• тяло, което е цилиндър от фибростъкло с необходимите размери;
• фиксиран слой от активен въглен с чакъл;
• управляващ клапан от различни видове (опция - механични клапани);
• тръбопровод, през който се доставят отпадъчни води;
• тръбопровод, през който се изхвърля пречистена вода;
• тръбопровод, през който се подава разхлабваща вода;
• дренажна разпределителна система.

Линейната скорост на филтриране зависи до голяма степен от степента на замърсяване на водата, подадена за пречистване. Стойността му може да бъде от 1 до 10 m3/час. Размерите на зърната на сорбента варират от 1 до 5 mm.

Най-оптималната опция за почистване е филтрация, по време на която течността се подава отдолу нагоре. В този случай цялата площ на напречното сечение на филтъра е равномерно запълнена, а въздушните мехурчета, които са влезли с вода, се изместват доста лесно.

Филтрите с фиксиран слой сорбенти се използват за регенеративно пречистване на отпадъчни води с едновременно решаване на проблемите с оползотворяването на съдържащите се в тях ценни компоненти. Десорбцията се извършва с помощта на химически разтворители или пара.

Принцип на действие

Помислете за принципа на действие на сорбционния филтър на примера на модел от серия FSB, използван в технологични схеми дъждовна канализация. Непосредствено на входа му са монтирани пясъкоуловител и маслоуловител, което дава възможност за намаляване на показателите за посочените видове замърсяване до разрешените концентрации.

Водата, преминавайки през описания по-горе предварителен филтър, навлиза в сорбционния агрегат през захранващата тръба. Оттук през разпределителната и изпускателната тръба водата се придвижва към долната разпределителна зона.

Тук той е равномерно разпределен по цялата площ на вградения сорбент, чиято марка и обем зависят от началните и крайните концентрации на замърсители и необходимата производителност. П

След това водата се насочва с възходящ поток към събирателната кръгла тава, а оттам се изпуска през разклонителната тръба.

Монтаж на сорбционен филтър

Процес на монтаж:

• изкопава се яма с необходимите размери;
• дъното се събужда с пясък, чийто слой достига дебелина 300 мм, след което внимателно се набива;
• върху тази възглавница се излива стоманобетонна плоча (300 mm или повече), чиито геометрични размери се определят от стойността „диаметър на корпуса на филтъра + 1000 mm“;
• тялото на сорбционната единица за последваща обработка е монтирано строго вертикално върху плочата;
• за стабилност водата предварително се излива в тялото до приблизително нивото на перфорираното дъно;
• за да се избегне изместване на тялото по време на засипване, той е предварително фиксиран с котви;
• на слоеве от 300 мм, ямата е покрита с пясък без камъни, като всеки слой се уплътнява внимателно. Запълването приключва след достигане на нивото на изходните и входните дюзи;
• тръбопроводи (преливник, изход, вход) са свързани. Освен това процесът на обратно запълване продължава до горната част на корпуса на филтъра. Необходимо е да се контролира работата на вибратора в точките на свързване на тръбопроводите, споменати по-горе, за да не се повредят;
• товарът се подава в тялото в чували. Освен това следващият се подава, след като съдържанието на предишното се разпредели равномерно по цялата повърхност на перфорираното дъно;
• преди пускане в експлоатация положеният товар трябва да се измие добре.

Корпусът трябва да се напълни с товар и чиста вода непременно.

За да може избраният от вас сорбционен филтър да отстрани максималния възможен брой видове замърсители, към въглеродния филтър трябва да се добавят различни йонообменни вещества, чийто списък се определя, като се вземат предвид приоритетните замърсители във вашето предприятие (обект ).