Regenerácia vodíka.
Proces vodíkovej redukcie prvkov z ich halogenidov (najčastejšie chloridov) je široko používaný v priemysle na získanie epitaxných vrstiev kremíka, germánia a polovodičových zlúčenín, polykryštalického kremíka a radu ďalších vysoko čistých prvkov. V porovnaní s inými redukčnými činidlami (uhlík, oxid uhoľnatý atď.) má vodík množstvo výhod. Tieto zahŕňajú vysokú redukčnú schopnosť v dôsledku veľkej hodnoty normálnej afinity vodíka k halogenidom; jednoduchosť dávkovania a dodávania do reakčnej zóny; možnosť hĺbkového čistenia vodíka a s tým spojená nižšia pravdepodobnosť kontaminácie v procese výsledného materiálu. Avšak vysoká cena vysoko čistý vodík vedie k jeho veľkému príspevku k celkovým nákladom na získanie polovodičových materiálov.
Vysoko čistý vodík sa získava jeho prechodom cez vyhrievané rúrkové paládiové články. V tomto prípade cez ich steny difunduje vodík a nečistoty (vodná para, kyslík, dusík atď.) cez filter neprejdú a spolu s časťou prúdu vodíka sa uvoľňujú do atmosféry. Čistota vodíka je riadená zvyškovým obsahom vodnej pary, ktorý je určený rosným bodom. Dostatočne čistý je vodík s rosným bodom -70 °C, čo zodpovedá obsahu vodnej pary 10 - 4%.
Lístok číslo 8
1. Charakteristika technologických procesov spracovania surovín.
tetra
Spôsob pyrolýzy (tepelnej disociácie) v prietokovom systéme (pri atmosférickom a zníženom tlaku).
SiH4(g) "Si (tuhá látka) + 2H2(g)
a prebieha pri relatívne nízkych teplotách okolo 1000 °C, čo poskytuje vysoko čisté vrstvy znížením difúzie nečistôt zo substrátu do rastúcej vrstvy. Zníženie teploty procesu z 1100 na 1000 °C znižuje koeficienty difúzie bóru a fosforu do kremíka 10-násobne. Pri pyrolýze monosilánu nevznikajú v systéme činidiel halogénové zlúčeniny, ktoré sú schopné prenášať nečistoty z rôznych oblastí reakčnej zóny do rastúcej vrstvy.
Lístok číslo 9
1. Klasifikáciahlavné procesy čistenia p / p materiálov a ich zlúčenín. Stručný popis procesov.
Všeobecná charakteristika a klasifikácia čistiacich metód
Všetky metódy čistenia materiálov sú založené na rozdieloch vo fyzikálno-chemických vlastnostiach separovaných zložiek. Čím väčší je rozdiel vo vlastnostiach komponentov, tým je ľahšie ich oddeliť. V súčasnosti neexistuje jasná klasifikácia metód čistenia, čo sťažuje výber optimálneho procesu v každom konkrétnom prípade. Najrozšírenejšia je nasledujúca klasifikácia hlavných procesov separácie a čistenia materiálov:
Procesy založené na sorpcii (vrátane adsorpčných procesov, procesov iónovej výmeny a chromatografie);
Procesy spojené s extrakciou sú väčšinou kvapalné;
kryštalizačné procesy;
Procesy spojené s destiláciou cez plynnú fázu (zahŕňa procesy sublimácie, destilácie, rektifikácie, ako aj chemického transportu);
Procesy založené na elektrolýze;
Procesy založené na rozdieloch v difúznych koeficientoch;
Selektívne zrážacie, oxidačné a redukčné procesy.
Výber najúčinnejšej metódy alebo ich kombinácie sa uskutočňuje na základe špecifických fyzikálno-chemických vlastností tohto materiálu a jeho zlúčenín. Napríklad na efektívne čistenie kremíka destiláciou sa premení na chlorid kremičitý a po destilácii sa chlorid kremičitý redukuje na pôvodný kremík. AT všeobecný prípadčistenie materiálov sa uskutočňuje v dvoch stupňoch. Najprv sa tieto materiály prevedú na prechodné chemické zlúčeniny a vyčistia sa. V druhom stupni sa uskutočňuje redukcia chemických zlúčenín a v prípade potreby dodatočné čistenie materiálov uvedenými metódami, ktorých účinnosť sa zvyšuje pri práci s čistejšími materiálmi.
2. Rast vrstiev polovodičových zlúčenín z plynnej fázy s
pomocou chemických transportných reakcií.
Množstvo prvkov (Al, Ga, In, Sn, Pb, Mo, W, atď.) má nízky tlak nasýtených pár pri teplotách dosiahnuteľných v technologických procesoch (ignorujúc plazmové procesy), preto nie je možné aplikovať kryštalizáciu v plynnej fáze. proces k nim. Mnohé prvky nemajú chemické zlúčeniny, z ktorých by sa dali ľahko obnoviť, čo viedlo k vyvinutiu metódy, kedy sa prvok prenáša do depozičnej zóny pomocou parného transportného činidla. Je to buď nosný prvok alebo chemická zlúčenina nosného prvku. Pri jednej teplote reaktora v zdrojovej zóne interaguje transportné činidlo s transportovaným prvkom v kondenzovanej fáze; v tomto prípade vzniká prchavá zlúčenina prenášaného (dopravovaného) prvku, ktorá sa dostáva do ďalšej zóny reaktora - depozičnej zóny. V tejto zóne prebieha reakcia s tvorbou prenášaného prvku a parného nosného prvku alebo počiatočnej chemickej zlúčeniny tohto nosného prvku alebo inej prchavej zlúčeniny v tuhej fáze. Zložky parnej (alebo paroplynovej) fázy depozičnej zóny môžu byť odstránené z prietokového reaktora alebo znovu použité, keď cirkulujú v uzavretom reaktore (utesnená ampulka).
(GaAs) chloridovou technológiou. V prietokovom reaktore vyrobenom z kremenného skla je v zdrojovej zóne pri teplote T\ v lodi vyrobenej z rovnakého materiálu predbežne pripravený roztok arzénu v tavenine v gáliu. Príprava tohto zdroja prebieha v špeciálnom reaktore, v ktorom je umiestnený čln s vysoko čistým gálium, kedy sa na vstup do reaktora privádza paroplynová zmes AsCU a H2. Pary arzénu získané reakciou (7.8),
rozpúšťa sa v kvapalnej fáze (proces nasýtenia gálium arzénom). Teplota tohto procesu je o niekoľko stupňov vyššia ako T a rozpustnosť je o niečo väčšia ako rozpustnosť zodpovedajúca T \ (pozri napr. obr. 12.1; v zásade sa stavový diagram Ga-GaAs od toho nelíši znázornené na tomto obrázku). Preto v reaktore na epitaxiu pri teplote T\ dochádza k presýteniu roztoku taveniny arzénom a kryštalizujúci pevný arzenid gália, ktorého hustota je menšia ako hustota taveniny, vytvára tenkú vrstvu ("kôru") arzenidu gália. na zdrojovom povrchu. Substrát arzenidu gália (alebo niekoľko substrátov) sa umiestni do rastovej zóny epitaxnej vrstvy. Počas epitaxie sa substrát zahreje na teplotu T2 
Lístok číslo 10
SorpciaMetódy čistenia MET.
Sorpcia sa vo všeobecnosti chápe ako procesy povrchovej (adsorpcie) a objemovej (absorpcie) absorpcie látky na rozhraní dvoch fáz: tuhá a kvapalná, tuhá a plynná, kvapalná a plynná. Sorpčné procesy zohrávajú dôležitú úlohu v modernej technológii polovodičov a dielektrík, pretože umožňujú separáciu látok s veľmi podobnými fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami (prvky vzácnych zemín, kovy ako zirkónium a hafnium atď.).
Adsorpčný systém pozostáva z adsorbent- látka, na ktorej povrchu dochádza k absorpcii, a adsorbát - látka, ktorej molekuly sú absorbované. Podľa povahy procesov sa rozlišuje fyzikálna a chemická adsorpcia. O fyzikálna adsorpcia molekuly adsorbátu nevstupujú do chemickej interakcie s adsorbentom a zachovávajú si tak svoju individualitu na povrchu absorbéra; adsorpcia je v tomto prípade spôsobená pôsobením van der Waalsových síl. O chemická adsorpcia, alebo hemisorpcie, adsorbované molekuly vstupujú do chemickej reakcie s adsorbentom za vzniku chemických zlúčenín na povrchu. Reverzný proces - proces odstraňovania molekúl z povrchu adsorbentu sa nazýva desorpcia. Fyzikálna adsorpcia je na rozdiel od hemisorpcie reverzibilná. Desorpčný proces možno použiť aj ako metódu čistenia. Adsorpcia je selektívny proces, t.j. na povrchu adsorbentu sa adsorbujú len tie látky, ktoré znižujú voľnú energiu povrchovej vrstvy, alebo inými slovami, znižujú povrchové napätie vzhľadom na životné prostredie. Využitím rôznej adsorpčnej kapacity látok, ktoré sú napríklad v roztoku, je teda možné ich oddeliť a vyčistiť tak, že jednu z nich absorbujeme adsorbentom a druhú necháme v roztoku. Kvantitatívna charakteristika adsorpčného systému je adsorpčná izoterma. Vyjadruje vzťah medzi koncentráciou látky OD v roztoku a jeho množstvo Cs,
adsorbovaná jednotka povrch adsorbenta pri konštantnej teplote za podmienok adsorpčnej rovnováhy. 1. Povrch adsorbenta má obmedzený počet nezávislých adsorpčných miest a každé miesto môže adsorbovať iba jednu molekulu.
2. MOS-hydridová epitaxia polovodičov.
Pomocou technológie MOS možno pestovať väčšinu polovodičových zlúčenín A 3 B 5 , A 2 B 6 a A 4 B 6 . V prípade rastu zlúčenín A 3 B 5 namiesto organokovových zlúčenín prvkov piatej skupiny možno použiť hydridy zodpovedajúcich prvkov. V tomto prípade je zvykom používať termín MOS-hydridová technológia. Niektoré organokovové zlúčeniny: Ga (CH 3) 3 - trimetylgálium (TMG), Ga (C 2 H 5) 3 - trietylgálium (TEG), In (CH 3) 3 - trimetylindium (TMI), In (C 2 H 5) 3 - trietylindium (TEI), Al (CH 3) 3 - trimetylalumínium (TMA) (v všeobecný pohľad-MR3, kde M je kov, R3-(CH3) alebo (C2H5)-alkyl). Hydridy: AsH 3 - arzín, PH 3 - fosfín.
Schematický popis procesov počas MOS-hydridovej epitaxie je znázornený na obr. 2. Reakcia prebieha v prúde plynu pri atmosférickom alebo zníženom tlaku v reaktore so studenými stenami. Nosným plynom je zvyčajne vodík. Oddelené stupne úplnej reakcie prebiehajú už v plynnej fáze. Konečné štádiá a zabudovanie do mriežky sa vyskytujú na povrchu polovodiča. Typické reaktory umožňujú pripojiť niekoľko organokovových a hydridových zdrojov, takže striedajúce sa vrstvy rôznych materiálov môžu byť postupne pestované v jednom rastovom cykle. To umožňuje získať viacvrstvové viaczložkové epitaxné štruktúry.
Proces organokovovej epitaxie nezahŕňa leptadlá a proces rastu nie je výsledkom konkurencie medzi nanášaním a leptaním, ako v niektorých iných metódach epitaxie para-plyn. V dôsledku toho sú poskytnuté ostré hranice medzi vrstvami a rovnomernosť rastúcich vrstiev, pokiaľ ide o hrúbku a zloženie.
MOS hydridová epitaxia je najjednoduchšia zo všetkých technológií na získanie epitaxných vrstiev zlúčenín A III B V z plynnej fázy. Celková reakcia na tvorbu zlúčenín je reakciou tohto typu
Ga(CH 3) 3 + AsH 3 → GaAs (tv) + 3CH 4,
Lístok№11
Metódy iónovej výmeny purifikácie MET.
Iónová výmena je reverzibilná výmena iónov so súčasnými nábojmi medzi kvapalným roztokom a pevnou nerozpustnou látkou v kontakte s týmto roztokom. Pevná látka, ktorá vymieňa ióny, sa nazýva iónomenič alebo iónový výmenník, navyše, ak výmena prebieha iba s kladnými iónmi, potom je iónomeničom katiónový iónomenič - katex, ak sa výmena uskutočňuje iba zápornými iónmi, potom ide o aniónový menič, t.j. aniónový menič. Amfoterný iónomeniče sú schopné súčasne vykonávať katiónovú aj aniónovú výmenu. Iónová výmena je stechiometrická substitúcia: výmenou za každý ekvivalent jedného iónu absorbovaného z roztoku iónomenič dáva roztoku jeden ekvivalent iného iónu s nábojom rovnakého znamienka. Toto je hlavný rozdiel medzi iónovou výmenou a adsorpciou. Počas adsorpcie, ako sa ukázalo, adsorbent iba absorbuje rozpustenú látku bez toho, aby do roztoku odovzdal akúkoľvek inú látku. V praxi je iónová výmena spravidla vždy sprevádzaná adsorpciou, väčšina adsorbentov (napríklad oxid hlinitý, aktívne uhlie atď.) sa môže správať ako iónomeniče. Iónomenič pozostáva z matrice (obr. 2.3), ktorá má kladný alebo záporný náboj v dôsledku takzvaných fixných iónov, ktoré sa v nej nachádzajú. Náboj fixných iónov je kompenzovaný nábojom mobilných iónov opačného znamienka, umiestnených vo vnútri pórov matrice a tzv. protiióny. Pretože protiióny sú mobilné vo vnútri pórov kostry, môžu byť nahradené inými iónmi rovnakého znamienka vstupujúceho do pórov z roztoku obklopujúceho ionit.
2. Vákuová depozícia a epitaxia molekulárneho lúča.
Definícia
Druh epitaxie ako jedna z nanotechnologických metód získavania polovodičových heteroštruktúr. Epitaxný rast molekulárnych lúčov monokryštálových vrstiev polovodičových látok na substráte spočíva v ukladaní odparených zložiek na zahriaty monokryštálový substrát so súčasnou interakciou medzi nimi.
Popis
Každý ohrievač zariadenia MBE obsahuje téglik, ktorý je zdrojom jednej zo zložiek fólie. Teplota ohrievačov je určená tlakom pár odparovaných látok, ktorý musí byť dostatočný na vytvorenie zodpovedajúcich molekulárnych lúčov. Odparená látka sa prenesie na substrát za podmienok vysokého vákua. Ohrievače sú usporiadané tak, že maximá rozloženia intenzity lúča sa pretínajú v rovine substrátu. Výber teploty ohrievačov a substrátu umožňuje získať zložité filmy chemické zloženie. Zvýšenie teploty substrátu na určitú hranicu zvyčajne vedie k zvýšeniu kvality epitaxných vrstiev. Dodatočná kontrola procesu rastu vrstvy sa vykonáva pomocou uzáverov umiestnených medzi ohrievačom a substrátom, ktoré umožňujú prerušiť alebo obnoviť tok ktoréhokoľvek z molekulárnych lúčov na substrát. Zariadenia MBE sú vybavené vákuovými zámkami na výmenu vzoriek a môžu obsahovať zariadenia na in situ analýzu filmov metódami difrakcie odrazených elektrónov, hmotnostnou spektrometriou a Augerovou spektrometriou s možnosťou štúdia Augerových spektier naprašovaných iónov. Metóda MBE pomocou masiek umožňuje pestovať na povrchu lokálne štruktúry rôznych reliéfov. Jedinečnou vlastnosťou MBE je možnosť rastu supermriežok – polovodičových heteroštruktúr s ostrými hranicami, ktoré sú hladké na atómovej úrovni. + prednáška 
Číslo lístka 12
Chromatografické metódy na separáciu a čistenie MET.
Chromatografia pochádza z gréckych slov chroma (farba) a grapho (písanie), čo doslova znamená „farebná maľba“. Chromatografia je v súčasnosti široko používaná na hĺbkovú separáciu a čistenie látok. Všetky chromatografické metódy sú založené na rozdiele v sorbovateľnosti zložiek zmesi separovaných na sorbente. To vedie k rôznym rýchlostiam pohybu zložiek separovanej zmesi, keď sa pohybuje cez porézne sorpčné médium. Predpokladom separácie je teda selektivita a reverzibilita procesu sorpcie zložiek zmesi. Rýchlosť pohybu každej zložky zmesi je nepriamo úmerná stupňu sorpcie. V dôsledku rôznych rýchlostí pohybu komponentov je zmes rozdelená do niekoľkých pásov a zón, ktoré tvoria chromatogram. Oddelené zložky sa potom od seba mechanicky oddelia. Chromatografické separačné procesy sa výrazne líšia formulár implementáciu. Hlavné metódy kvapalinovej adsorpčnej chromatografie sú vyvíjacia, vytesňovacia a frontálna. Zvážte ich pomocou príkladu oddelenia zmesi pozostávajúcej z dvoch zložiek ALE a AT, a látka AT adsorbované silnejšie ako látka ALE.
rozvíjajúca metóda(premývacia metóda) spočíva v zavedení zmesi, ktorá sa má separovať, do hornej časti kolóny s adsorbentom A+B ktorý sa okamžite adsorbuje. Potom cez kolónu prechádza kvapalina (vývojka E), adsorbované slabšie ako obe zložky zmesi AT. Prechod cez vrstvu obsahujúcu adsorbované zložky ALE a B, vývojka z nej postupne vyplaví obe zložky, ale hlavne zložku ALE, pretože sa menej adsorbuje. V dôsledku toho bude po chvíli pozorované oddelenie komponentov. ALE a AT pre rôzne adsorpčné zóny (obr. 2.4, a). Nakoniec komponenty A a B sú odstránené z kolóny premývacou kvapalinou po častiach oddelených od seba čistou vývojkou.
preventívna metóda(alebo prejav vytesnenia) sa od predchádzajúceho líši tým, že ako splachovač sa používa kvapalina (vytesňovač). D), ktorý sa adsorbuje silnejšie ako zložky ALE a AT. Výsledkom je vytesnenie kvapaliny D obe zložky ALE a AT z adsorbentu a zložky ALE rýchlejšie vylúčený. To vedie k oddeleniu komponentov (obr. 2.4, b) a spolu so zónami obsahujúcimi komponenty ALE a AT oddelene, bude existovať prechodná zóna, kde sú obidva obsiahnuté. Pri ďalšom vykonávaní procesu vytesňovania sa môžu získať niektoré zložky na výstupe z kolóny čistej forme, ale časť z neho zostane v zmesi.
Predná metóda spočíva v tom, že kolónou prechádza iba zmes, ktorá sa má separovať. Vzhľadom na nižšiu adsorpciu zložky ALE v stĺpci sa dosiahne distribúcia komponentov znázornená na obr. 2,4, v. Tento spôsob umožňuje získať v čistej forme určité množstvo len slabo adsorbovanej zložky. ALE. Chromatografická separačná metóda našla široké uplatnenie na separáciu zložitých zmesí na zložky, na izoláciu požadovaných látok z veľmi zriedených roztokov, na separáciu iónov s podobnými vlastnosťami (napríklad vzácnych zemín, kovov) atď.
Sorpčné metódy
Sorpčné metódy sú založené na absorpcii rádionuklidov tuhej fázy mechanizmami iónovej výmeny, adsorpcie, kryštalizácie a pod.
Sorpcia sa uskutočňuje za dynamických a štatistických podmienok. Pri dynamickej sorpcii prebieha kontinuálna filtrácia počiatočného kvapalného odpadu cez sorbent a pri statickej sorpcii dočasný kontakt dvoch fáz za miešania s ďalšou separáciou.
Dynamická sorpcia sa uskutočňuje v aluviálnych alebo objemových filtroch. Rozdiel spočíva v tom, že objemové filtre používajú sorbenty vo forme zrnitého odolného materiálu; v predumývacích filtroch sa ako sorbent používajú anorganické a organické materiály umelého a organického pôvodu.
Na čistenie kvapalných rádioaktívnych odpadov od rádionuklidov, sorbentov (iónomeničov) typu KB-51-7, KU-2-8 (silne kyslý katex), AV-17-8 (silne zásaditý aniónomenič), AN-31 a AN-2FN (slabé bázické aniónomeniče), vermikulit. Sorbenty sa vyrábajú vo forme granúl, ktoré sa pred použitím namočia do špeciálneho roztoku na aktiváciu. Všetky uvedené sorbenty majú vysoké čistiace koeficienty a dobré filtračné vlastnosti.
Iónovo-výmenné heterogénne reakcie sú reverzibilné, čo umožňuje regeneráciu sorbentu, ale spôsobuje vytvorenie podmienok na vymývanie rádionuklidov pri skladovaní použitého sorbentu. Výmenná kapacita sorbentu sa takmer úplne využíva na sorpciu makrozložiek – solí, vzhľadom na ich podobnosť s vlastnosťami mikrozložiek. Potom, aby mohla prebiehať sorpcia mikrozložiek (rádionuklidov), je potrebné vykonať predbežné odsoľovanie. V opačnom prípade to povedie k častej regenerácii sorbentu a následne k zvýšeniu nákladov na čistenie.
Kvapalné rádioaktívne odpady s vysokou salinitou je nerentabilné čistiť organickými sorbentmi, pretože pri regenerácii sorbentu je potrebný 2-2,5-násobný nadbytok alkálií a kyselín (zvyšujú sa náklady na čistenie).
Situácia je opačná pri rádionuklidoch, ktorých vlastnosti sa líšia od vlastností makrozložiek. Multivalentné rádionuklidy sú dobre adsorbované na katex v prítomnosti sodíkových iónov. Preto sa sodné ióny v kvapalnom rádioaktívnom odpade nesorbujú, čo vedie k citeľnému zníženiu objemu regenerátora, sekundárneho odpadu a frekvencie regenerácie.
Použitie syntetických organických sorbentov umožňuje odstrániť z kvapalných rádioaktívnych odpadov všetky rádionuklidy v iónovej forme. Takéto sorbenty však majú určité obmedzenia na ich použitie, ktoré sa vyvíjajú do vážnych nevýhod. Pri použití takýchto sorbentov sa z kvapalného rádioaktívneho odpadu neodstraňujú rádionuklidy v molekulárnej a koloidnej forme. Taktiež, ak kvapalný rádioaktívny odpad obsahuje koloidy alebo organické látky s veľkými molekulami, potom sorbent stráca svoje vlastnosti a zlyhá v dôsledku upchávania pórov.
V praxi sa na odstránenie koloidných častíc pred iónovou výmenou používajú predpieracie filtre. Použitie koagulačnej metódy namiesto filtrácie vedie k tvorbe veľkých objemov odpadu. Organické zlúčeniny z kvapalného rádioaktívneho odpadu sa odstraňujú ultrafiltráciou. Jedna z hlavných nevýhod použitia iónovej výmeny na čistenie kvapalného rádioaktívneho odpadu je zrejmá - je to potreba predbežnej prípravy takéhoto odpadu.
Syntetické organické sorbenty sa nepoužívajú na čistenie vysokoaktívnych kvapalných odpadov z dôvodu ich nestability voči vysokej úrovni žiarenia. Takýto náraz vedie k zničeniu sorbentu.
Na zabezpečenie vysokého stupňa čistenia sa proces čistenia s iónovou výmenou uskutočňuje v dvoch stupňoch. V prvom stupni sa z tekutého odpadu odstraňujú soli a malé množstvá rádionuklidov a už v druhom stupni sa priamo odstraňovajú nuklidy z odsoleného tekutého odpadu. Regenerácia sorbentu sa uskutočňuje protiprúdom. Pre zvýšenie výkonu filtrov sa rýchlosť na začiatku cyklu nastaví na (90h100) m/h a na konci cyklu sa zníži na hodnoty (10h20) m/h.
Čistenie odsoľovaného odpadu umožňuje použiť efektívne zmiešané filtre (ich regenerácia je náročná) a predpieracie filtre, keďže pri čistení takéhoto odpadu je potreba regenerácie minimálna. Vďaka zmiešanému zaťaženiu aniónomeničov a katexov vo forme H+ a OH- je eliminovaný protiiónový efekt, čo vedie k zvýšeniu stupňa čistenia a možnosti zvýšenia rýchlosti filtrácie až na 100 m. /h
Všetok kvapalný rádioaktívny odpad obsahuje v jednom alebo druhom množstve suspenzie, ktoré sú náchylné na molekulárnu a iónomeničovú sorpciu. Taktiež produkty korózie s hydratovanými oxidmi železa, mangánu, kobaltu a niklu môžu absorbovať mikrokomponenty. V tomto ohľade sa navrhuje separovať suspenzie, aby sa výrazne zlepšil stupeň čistenia tekutého odpadu.
Na odstránenie zložiek ako 137 Cs, 99 Sr, 60 Co z odpadu sa používa prídavok selektívnych sorbentov, v tomto prípade nanoíl (montmorillonit), ktorý zabezpečuje 98% čistenie od týchto zložiek. Sorpcia na selektívne zložky sa uskutočňuje v kombinácii s koaguláciou.
Chemické zrážanie je jednou z účinných možností statickej sorpcie. Medzi výhody chemických metód patrí nízka cena, dostupnosť činidiel, schopnosť odstraňovať rádioaktívne mikrokomponenty v iónovej a koloidnej forme, ako aj spracovanie slaného tekutého odpadu.
Hlavným znakom chemického zrážania je selektivita voči rôznym mikrozložkám, najmä voči 137 Cs, 106 Ru, 60 Co, 131 I, 90 Sr. Koagulácia a zmäkčovanie sú metódy chemického zrážania; pri aplikácii týchto metód sa rádionuklidy odstraňujú v koloidnej, iónovej a molekulárnej forme.
Pri použití sodnovápenatého zmäkčovania sa CaCO 3 a MgOH 2 vyzrážajú a slúžia ako zberače pre 90 Sr, ktorý sa odstraňuje kryštalizáciou z CaC03. Použitie tejto metódy tiež umožňuje odstrániť 95 Zr a 95 Nb.
Cézium (137 Cs) sa odstraňuje zrážaním ferokyanidov železa, niklu (najúčinnejšie), medi a zinku, s čistiacim faktorom 100.
Ruténium (106 Ru) a kobalt (60 Co) sú slabo koncentrované v sedimentoch kvôli veľkému počtu ich chemických foriem. Ruténium sa odstraňuje pomocou sorbentov, ako je sulfid kademnatý, sulfid železa a sulfid olovnatý. Odstraňovanie kobaltu je účinné na oxyhydráty chrómu a mangánu. Rádioaktívny jód 131I sa vyrába spoločným zrážaním s jodidom medi alebo strieborným.
Chemické zrážanie je ukončené postupmi separácie fáz. Počas separácie fáz sa väčšina kvapalného odpadu vyčíri a kal sa zahustí. Fázová separácia sa vykonáva filtráciou alebo vystavením systému silovému poľu, ktoré môže byť gravitačné (usadzovače a čističky) a inerciálne (centrifúgy). V dôsledku tvorby veľkých objemov buničiny s veľmi vysokým obsahom vlhkosti sa usadzovacie nádrže používajú veľmi zriedkavo, pričom sa na to používajú číridlá. Čírenie v takýchto zariadeniach prebieha vysokou rýchlosťou a poskytuje vysoký stupeň čistenia.
Na ďalšie vyčírenie kvapaliny sa uskutoční filtrácia. Použitie objemových filtrov zabezpečuje jemnejšiu filtráciu, takéto filtre majú väčšiu kapacitu a pri ich regenerácii vzniká malé množstvo odpadu. Objemové filtre sa pre svoju jednoduchosť a spoľahlivosť rozšírili aj napriek vzniku veľkého množstva sekundárneho odpadu pri regenerácii.
Spomedzi existujúcich metód úpravy vody je sorpčná metóda jednou z najbežnejších. Čo je sorpčné čistenie vody a prečo je to potrebné? Tento postup sa týka účinných metód hĺbkového čistenia kvapaliny, ktoré umožňujú odstránenie škodlivých nečistôt a chemických zlúčenín naviazaním častíc na molekulárnej úrovni. Jedinečnosťou takejto filtrácie je schopnosť odstraňovať z vody organické látky, ktoré sa nedajú oddeliť iným spôsobom.
Sorpčný spôsob čistenia vody pomocou vysoko aktívnych sorbentov umožňuje získať kvapalinu, v ktorej nie je takmer žiadny zvyškový koncentrát. Vysoká aktivita sorbentov umožňuje interakciu s látkami bez ohľadu na ich koncentráciu: aj pri nízkych dávkach škodlivých nečistôt bude táto metóda fungovať.
Pojem adsorpcia a jej účinnosť
Výraz "adsorpcia" znamená proces absorpcie kontaminantov vo vode povrchom pevných látok. Je založená na princípe prechodu molekúl takýchto nečistôt cez špeciálnu fóliu obklopujúcu adsorbent a priťahuje ich na jeho povrch. Vyššie uvedený proces nastane, ak sa čistiaca kvapalina zmieša.
Táto metóda umožňuje dosiahnuť najväčší účinok pri nízkej koncentrácii škodlivých látok, ktorá sa pozoruje v prípade silného čistenia. Všetko, čo sa neusadilo na predchádzajúcich filtroch, sa odstráni sorpciou, pričom výstupom je čistá voda.
Rýchlosť procesu a jeho účinnosť závisí od mnohých faktorov:
- Sorpčné štruktúry.
- Teploty.
- Koncentrácie a zloženie znečisťujúcich látok.
- Reakčná aktivita prostredia.
V moderných zariadeniach je aktívne uhlie rôznych typov uznávané ako najlepšia možnosť sorbentu, ktorý účinne čistí vodu. Čím viac má táto látka mikropórov, tým vyššia je kvalita čistenia vody metódou sorpcie uhlia.
Špecialisti Ruswater vám pomôžu vybrať najlepšiu možnosť pre filtračné jednotky fungujúce na princípe sorpcie, čo umožní organizovať efektívnu úpravu vody a čistenie vody od rôznych nečistôt bez ohľadu na jej účel.
Filtrácia vody cez aktívne uhlie by mala vylúčiť vniknutie kvapaliny s rozpustenými suspenziami a koloidnými časticami na sorbent, pretože poškodzujú povrch uhlia a chránia jeho póry. Sorbent, ktorý sa v dôsledku takejto expozície stal nepoužiteľným, sa obnoví alebo zmení.
Na dechloráciu vody sa používajú sorpčné filtre na báze aktívneho uhlia, ktoré vodu skvalitňujú a umožňujú aj jej čistenie od dusíkatých inklúzií. Kombinované použitie sorpcie a ozonizácie výrazne zvyšuje účinnosť čistenia pri súčasnom zvýšení schopností aktívneho uhlia. Pri použití prírodných minerálov s Ca a Mg ako sorbentov, ako aj oxidov hliníka sa z vody odstraňujú zlúčeniny fosforu.
Čo je sorpcia a kde sa používa?
Filtrácia vody uhlím pomocou rôznych typov sorpčných zariadení sa používa na hĺbkové čistenie kvapalín v uzavretých systémoch, vrátane čistenia splaškových vôd od organických látok.
Medzi existujúcimi metódami jemného čistenia je sorpcia uznávaná ako jedna z najúčinnejších metód, ktorá vám umožňuje odstraňovať organické látky z vody bez značných nákladov. Technológia je populárna v prípadoch, keď je potrebné vyčistiť odtoky od farbív, ako aj odstrániť ďalšie hydrofóbne zlúčeniny.
Táto metóda nie je vhodná, ak sú v odpadových vodách prítomné iba anorganické znečisťujúce látky alebo ak organické látky v nich rozpustené majú štruktúru s nízkou molekulovou hmotnosťou. Sorpciu možno použiť v kombinácii s biologickou úpravou alebo pôsobiť ako nezávislý prostriedok.
Sorpčná úprava vody umožňuje oslobodiť kvapalinu od chuti sírovodíka a chlóru a odstrániť nepríjemné pachy. Účinnosť použitia aktívneho uhlia ako sorbentu sa vysvetľuje jeho štruktúrou: filtrácia sa vykonáva existujúcimi mikropórmi. Aktívne uhlie sa získava z dreva, rašeliny, živočíšnych produktov alebo orechových škrupín. Aplikácia častíc iónov striebra na povrch aktívneho uhlia chráni materiál pred poškodením rôznymi druhmi mikroorganizmov.
Vo väčšine prípadov sa aktívne uhlie používa na čistenie vody od organických látok a na vykonanie procesu úpravy vody pred reverznou osmózou. Sorpcia umožňuje efektívne odstraňovať chlór z vody a zlepšovať jej kvalitu. Zároveň sa touto metódou odstraňuje aj chlór na prípravu priemyselnej vody používanej na hygienické účely.
Naše uhlíkové čistiace systémy
Sorpčné filtre nie sú o nič menej žiadané spoločný systém odstránenie železa. Sorpčné čistenie vody zo železa je nevyhnutné na odstránenie jeho pevných častíc po oxidácii na nerozpustné oxidy.
Sorpčné čistiace systémy môžu byť rôzne. Výber konkrétnej možnosti nastáva po analýze vody a zistení nečistôt v nej obsiahnutých. Takúto prácu by mali vykonávať odborníci, takže naši špecialisti sú vždy pripravení vám s tým pomôcť.
Popis prezentácie Sorpčné metódy čistenia vody Fyzikálne a chemické metódy úpravy vody 1 diapozitívmi
Sorpčné metódy čistenia vody Fyzikálne a chemické metódyúprava vody 1 Prednáška
Úloha adsorpčných metód úpravy vody Fyzikálne a chemické metódy úpravy vody Úprava vody sa redukuje spravidla na prestup škodlivín v nej obsiahnutých do tuhej (zriedkavo do plynnej) fázy. Prenos látok prítomných vo vode v iónovej forme do tuhej fázy sa dosiahne ich premenou na ťažko rozpustné zlúčeniny (chemické vyzrážanie) alebo spoločným vyzrážaním (koagulácia). Ak sú však rozpustené látky prítomné vo vode v molekulárnej forme (najmä ak sú nepolárne alebo slabo polárne), na ich odstránenie sa musia použiť iné metódy, spomedzi ktorých sa ako najsľubnejšia javí adsorpcia. Adsorpcia je absorpcia molekúl látky rozpustenej vo vode pevným nerozpustným telesom - adsorbentom. K absorpcii dochádza v dôsledku fyzikálnej sorpcie alebo chemisorpcie na vyvinutom povrchu adsorbentu. Fyzikálna sorpcia je založená na silách medzimolekulovej interakcie. Chemisorpcia je založená na absorpcii s tvorbou chemických zlúčenín na povrchu pevnej látky za účasti chemických reakcií. Adsorbenty sú pevné nerozpustné telesá s vyvinutým povrchom (až 1000 m 2 /g) vďaka vysokej pórovitosti.
Štruktúra aktívneho uhlia Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vody Najbežnejšími adsorbentmi sú aktívne (aktívne) uhlie rôznej kvality. Aktívne uhlie sú porézne uhlíkové telesá, granulované alebo práškové, s veľkým povrchom. Heterogénna hmota pozostávajúca z grafitových kryštálov a amorfného uhlíka určuje zvláštnu poréznu štruktúru aktívnych uhlíkov, ako aj ich adsorpčné a fyzikálno-mechanické vlastnosti. Pórovitá štruktúra aktívneho uhlia je charakterizovaná prítomnosťou vyvinutého systému pórov, ktoré sú klasifikované podľa veľkosti nasledovne: Mikropóry sú najmenší druh pórov, zodpovedajúci veľkosti adsorbovaných molekúl. Špecifický povrch mikropórov dosahuje 800–1000 m2/g. Mezopóry sú póry, pre ktoré je charakteristické vrstvené vypĺňanie povrchu adsorbovanými molekulami, ktoré kulminuje k ich vyplneniu mechanizmom kapilárnej kondenzácie. Špecifický povrch mezopórov dosahuje 100–200 m2/g. Makropóry sú najväčšou škálou pórov, ktorých špecifický povrch zvyčajne nepresahuje 0,2–0,5 m 2 /g. Makropóry sa počas sorpcie nezapĺňajú, ale pôsobia ako transportné kanály na dodávanie látky na povrch adsorbujúcich pórov. V súlade s normami International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) sa póry s priemerom menším ako 0,4 nm nazývajú submikropóry, póry s priemerom 0,4 až 2,0 nm sa nazývajú mikropóry, póry s priemerom 1 do 50 nm sa nazývajú mezopóry a viac 50 nm - makropóry. - mikropóry - s veľkosťou do 20 A, - mezopóry - s veľkosťou 20–500 A, - makropóry - s veľkosťou nad 500 A.
Úloha adsorpčných metód čistenia vody Fyzikálne a chemické metódy úpravy vody. Adsorpčné vlastnosti aktívneho uhlia sa odhadujú podľa množstva modelovej látky sorbovanej na jednotku hmotnosti uhlia za určitých podmienok, ako aj podľa doby ochranného pôsobenia jednotky objemu uhlia až do úplného nasýtenia. V podstate adsorpčné vlastnosti uhlia určujú mikropóry, ktoré tvoria až 90 % celého povrchu aktívneho uhlia. Prebiehajú na ňom adsorpčné procesy, ktoré sú založené na interakcii energeticky nenasýtených atómov uhlíka s molekulami adsorbovaných látok. Mezo- a makropóry plnia hlavne transportnú úlohu. Veľký objem veľkých pórov vedie k zníženiu hustoty adsorbenta a jeho kapacity. Látky v molekulárnej forme sa lepšie adsorbujú, horšie v iónovej. Schopnosť organickej hmoty k sorpcii sa zvyšuje v rade: glykoly< спирты < кетоны < сложные эфиры < альдегиды < недиссоциированные кислоты < ароматические соединения. Способность к сорбции возрастает с ростом молекулярной массы и температуры.
Mechanizmy adsorpcie na uhlí Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vody. Pre adsorpciu v mikropóroch (špecifický objem 0,2 - 0,6 cm 3 /g a 800 - 1000 m 2 /g), úmernú veľkosti adsorbovaným molekulám, je charakteristický hlavne mechanizmus plnenia objemu. Podobne k adsorpcii dochádza aj v supermikropóroch (špecifický objem 0,15 - 0,2 cm 3 /g) - medziľahlých oblastiach medzi mikropórmi a mezopórmi. V tejto oblasti postupne degenerujú vlastnosti mikropórov, pričom sa objavujú vlastnosti mezopórov. Mechanizmus adsorpcie v mezopóroch spočíva v postupnej tvorbe adsorpčných vrstiev (polymolekulová adsorpcia), ktorá sa končí vyplnením pórov mechanizmom kapilárnej kondenzácie. Pre bežné aktívne uhlie je špecifický objem mezopórov 0,02 - 0,10 cm3/g, špecifický povrch je 20 -70 m2/g; avšak pre niektoré aktívne uhlie (napríklad čírenie) môžu tieto čísla dosiahnuť 0,7 cm3/g a 200-450 m2/g, v tomto poradí. Makropóry (špecifický objem a povrch 0,2 - 0,8 cm 3 /g a 0,5 - 2,0 m 2 /g) slúžia ako transportné kanály, ktoré privádzajú molekuly absorbovaných látok do adsorpčného priestoru granúl aktívneho uhlia. Mikro- a mezopóry tvoria najväčšiu časť povrchu aktívneho uhlia, resp. najviac prispievajú k jeho adsorpčným vlastnostiam.
Mechanizmy adsorpcie na uhlí Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vody. Mikropóry sú obzvlášť vhodné na adsorpciu malých molekúl, zatiaľ čo mezopóry sú obzvlášť vhodné na adsorpciu väčších organických molekúl. Surovina, z ktorej sa získavajú, má rozhodujúci vplyv na štruktúru pórov aktívneho uhlia. Aktívne uhlie na báze kokosovej škrupiny sa vyznačujú vyšším podielom mikropórov, kým aktívne uhlie na báze čierneho uhlia majú vyšší podiel mezopórov. Veľký podiel makropórov je charakteristický pre aktívne uhlie na báze dreva. V aktívnom uhlí sú spravidla všetky typy pórov a krivka diferenciálnej distribúcie ich objemu podľa veľkosti má 2-3 maximá. V závislosti od stupňa rozvoja supermikropórov sa aktívne uhlie rozlišuje s úzkou distribúciou (tieto póry prakticky chýbajú) a širokým (výrazne vyvinutým).
Mechanizmy adsorpcie na uhlí Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vody. V póroch aktívneho uhlia dochádza k medzimolekulovej príťažlivosti, čo vedie k vzniku adsorpčných síl (Van der Waalsove sily), ktoré sú svojou povahou podobné gravitačnej sile, len s tým rozdielom, že pôsobia na molekulárnu resp. nie na astronomickej úrovni. Tieto sily spôsobujú reakciu podobnú zrážaniu, pri ktorej môžu byť adsorbované látky odstránené z prúdov vody alebo plynu. Molekuly odstránených kontaminantov sú držané na povrchu aktívneho uhlia intermolekulárnymi Van der Waalsovými silami. Aktívne uhlie teda odstraňuje kontaminanty z čistených látok (na rozdiel napr. od bielenia, kedy sa molekuly farebných nečistôt neodstránia, ale chemicky sa premenia na bezfarebné molekuly). chemické reakcie môže nastať aj medzi adsorbovanými látkami a povrchom aktívneho uhlia. Tieto procesy sa nazývajú chemická adsorpcia alebo chemisorpcia, vo všeobecnosti však proces fyzikálnej adsorpcie prebieha počas interakcie aktívneho uhlia a adsorbovanej látky. Chemisorpcia je široko používaná v priemysle na čistenie plynu, odplyňovanie, separáciu kovov, ako aj v vedecký výskum. Fyzikálna adsorpcia je reverzibilná, to znamená, že adsorbované látky sa môžu za určitých podmienok oddeliť od povrchu a vrátiť ich do pôvodného stavu. Pri chemisorpcii sa adsorbovaná látka viaže na povrch cez chemické väzby zmenou jeho chemických vlastností. Chemisorpcia nie je reverzibilná. Niektoré látky sa na povrchu bežného aktívneho uhlia adsorbujú slabo. Medzi tieto látky patrí amoniak, oxid siričitý, ortuťové pary, sírovodík, formaldehyd, chlór a kyanovodík. Na účinné odstránenie takýchto látok sa používa aktívne uhlie impregnované špeciálnymi chemickými činidlami. Impregnované aktívne uhlie sa používa v špecializovaných aplikáciách pri úprave vzduchu a vody, v respirátoroch, na vojenské účely, v jadrovom priemysle atď.
Hlavné možnosti využitia sorpčných metód čistenia vody Fyzikálne a chemické metódy úpravy vody. Adsorpčné metódy je možné realizovať dvoma hlavnými spôsobmi: 1) Filtrácia cez vrstvu granulovaného aktívneho uhlia, 2) Dávkovanie práškového aktívneho uhlia do upravovanej vody (karbonizácia vody), 3) Filtrácia cez vláknitý materiál s obsahom aktívneho uhlia. Podľa tvaru a veľkosti častíc môže byť aktívne uhlie práškové, granulované (drvené a granulované), ako aj vláknité. Práškové majú veľkosť častíc menšiu ako 0,1 mm, zrnité - od 0,5 do 5 mm, vláknité - menej ako 0,1 mm v priemere a dlhé niekoľko centimetrov. Práškové aktívne uhlie sa používa na čistenie vody jednorazovo vo vodárňach, pričom sa zavádza počas alebo po koagulácii. Granulované uhlie sa používa na čistenie vody filtráciou v zariadeniach so súvislou vrstvou sorbentu (mechanické filtre). V závislosti od typu uhlia je možné ho regenerovať ostrou parou alebo činidlami. Z dôvodu zložitosti organizácie takéhoto procesu, veľkých strát uhlia a nemožnosti jeho úplnej regenerácie (iba 40–70 %) sa však uhlie zvyčajne používa pri čistení vody raz. Vláknité aktívne uhlie majú najväčšiu účinnú plochu a možno ich použiť v špeciálne navrhnutých vodných filtroch. Uplatnenie našli vo filtroch pre domácnosť. Pre posúdenie kvality granulovaného aktívneho uhlia používaného ako náplň do rôznych typov adsorbérov sú dôležité fyzikálne a mechanické vlastnosti, ako sú: frakčné zloženie (granulácia), objemová hmotnosť, mechanická pevnosť.
Hlavné charakteristiky aktívneho uhlia Fyzikálne a chemické metódy úpravy vody. Granulometrická veľkosť (granulometria) - veľkosť hlavnej časti granúl aktívneho uhlia. Jednotka merania: milimetre (mm), sieťka USS (US) a sieťka BSS (anglicky). Objemová hmotnosť je hmotnosť materiálu, ktorý svojou vlastnou hmotnosťou vyplní jednotkový objem. Jednotkou merania sú gramy na kubický centimeter (g / cm 3). Plocha povrchu je plocha povrchu pevnej látky vydelená jej hmotnosťou. Mernou jednotkou je meter štvorcový na gram uhlia (m 2 /g). Tvrdosť (alebo pevnosť) – Výrobcovia a používatelia aktívneho uhlia používajú na určenie pevnosti rôzne metódy. Väčšina metód je založená na nasledujúcom princípe: vzorka aktívneho uhlia je vystavená mechanickému namáhaniu a meradlom pevnosti je množstvo jemnej frakcie, ktorá vzniká pri deštrukcii uhlia alebo pri stredne veľkom mletí. Ako miera sily sa množstvo nezničeného uhlia berie ako percento (%). Vlhkosť - množstvo vlhkosti obsiahnuté v aktívnom uhlí. Mernou jednotkou je percento (%).
Hlavné charakteristiky aktívneho uhlia Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vody r. H vodný extrakt - hodnota p. H vodného roztoku po uvarení vzorky aktívneho uhlia v ňom. Ochranná akcia - meranie doby adsorpcie určitého plynu uhlíkom pred prechodom minimálnych koncentrácií plynu vrstvou aktívneho uhlia. Tento test sa používa pre uhlie používané na čistenie vzduchu. Najčastejšie sa aktívne uhlie testuje na benzén alebo tetrachlórmetán (aka tetrachlórmetán CCl 4). CTC adsorpcia (adsorpcia na tetrachlórmetán) - tetrachlórmetán prechádza objemom aktívneho uhlia, dochádza k nasýteniu do konštantnej hmotnosti, potom sa získa množstvo adsorbovanej pary vztiahnuté na hmotnosť uhlia v percentách (%). Jódový index (adsorpcia jódu, jódové číslo) - množstvo jódu v miligramoch, ktoré môže adsorbovať 1 gram aktívneho uhlia, vo forme prášku zo zriedeného vodného roztoku. Jednotkou merania je mg/g. Adsorpcia metylénovej modrej je množstvo miligramov metylénovej modrej absorbované jedným gramom aktívneho uhlia z vodného roztoku. Jednotkou merania je mg/g. Odfarbenie melasy (číslo alebo index melasy, skóre melasy) je množstvo aktívneho uhlia v miligramoch potrebné na dosiahnutie 50 % čírosti štandardného roztoku melasy.
Výroba aktívneho uhlia Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vody Na výrobu aktívneho uhlia sa používajú pece rôznych typov a prevedení. Najrozšírenejšie sú: viacpolicové, šachtové, horizontálne a vertikálne rotačné pece, ako aj fluidné reaktory. Hlavné vlastnosti aktívneho uhlia a predovšetkým porézna štruktúra sú dané typom východiskovej uhlíkatej suroviny a spôsobom jej spracovania. Najprv sa suroviny obsahujúce uhlík rozdrvia na veľkosť častíc 3-5 cm, potom sa podrobia karbonizácii (pyrolýze) – vypaľovaniu pri vysokej teplote v inertnej atmosfére bez vzduchu, aby sa odstránili prchavé látky. Vo fáze karbonizácie sa vytvára kostra budúceho aktívneho uhlia - primárna pórovitosť a pevnosť. Získaný karbonizovaný uhlík (karbonizát) má však slabé adsorpčné vlastnosti, pretože jeho veľkosť pórov je malá a vnútorný povrch je veľmi malý. Preto sa karbonizát podrobí aktivácii, aby sa získala špecifická štruktúra pórov a zlepšili sa adsorpčné vlastnosti. Podstatou aktivačného procesu je otvorenie pórov, ktoré sú v uhlíkovom materiáli v uzavretom stave. Základným princípom aktivácie je, že materiál s obsahom uhlíka je za vhodných podmienok podrobený selektívnemu tepelnému spracovaniu, čo vedie k tvorbe mnohých pórov, trhlín a trhlín a zväčšuje povrch pórov na jednotku hmotnosti. Technika využíva chemické metódy aktivácie a metódy aktivácie plyn-para. Existujú dva typy aktivácie: chemická aktivácia a aktivácia plynom.
Chemická aktivácia Fyzikálno-chemické spôsoby úpravy vody Pri chemickej aktivácii sa využívajú najmä nekarbonizované suroviny, medzi ktoré patrí rašelina a piliny. Môže sa použiť aj kal z procesov čistenia. Transformácia takýchto surovín na aktívne uhlie nastáva pôsobením dehydrotizačných činidiel pri vysokých teplotách. V tomto prípade sú kyslík a vodík selektívne a úplne odstránené z materiálu obsahujúceho uhlík, zatiaľ čo karbonizácia a aktivácia prebiehajú súčasne (typicky pri teplotách pod 650 °C). Karbonizované materiály sa vyznačujú zníženým obsahom kyslíka a vodíka, preto sa neaktivujú anorganickými činidlami tak ľahko ako nekarbonizované. Kyselina fosforečná, chlorid zinočnatý a sulfid draselný sa v tejto technike používajú hlavne ako aktivačné činidlá. Aktiváciu kyselinou fosforečnou je možné uskutočniť podľa nasledujúcej schémy: jemne mleté suroviny sa zmiešajú s roztokom kyseliny fosforečnej, zmes sa vysuší a zohreje v rotačnej peci na 400-600°C. Známe procesy, ktoré sa vykonávajú pri vyššej teplote (do 1100°C). Na získanie širokopórového uhlia, používaného najmä na čírenie, je potrebné podstatne väčšie množstvo kyseliny fosforečnej ako pri výrobe uhlia na čistenie plynu a úpravu vody.
Chemická aktivácia Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vody Pri aktivácii chloridom zinočnatým sa 0,4–5 dielov vo forme koncentrovaného roztoku zmieša s 1 dielom suroviny, zmes sa zahreje na 600–700°C. Výhody tohto spôsobu aktivácie sú nepochybne relatívne krátky čas aktivácie východiskových materiálov, vysoký výťažok uhlíkového zvyšku a dobré adsorpčné vlastnosti aktívneho uhlia. Chemická aktivácia zvyčajne produkuje mäkké a práškové produkty. Zmiešanie surovín obsahujúcich uhlík so spojivom obsahujúcim uhlík (napríklad piliny so sulfonátom lignitu) a aktivačným činidlom a následné tvarovanie umožňuje získať silné aktívne uhlie. Chemická aktivácia uhlia v rotačnej peci počas 3 hodín s použitím kyseliny fosforečnej a chloridu zinočnatého ako aktivačných prísad umožňuje získať lisované výrobky, ktorých pevnosť nie je horšia ako uhlie aktivované parou.
Aktivácia vodnou parou a plynmi Fyzikálno-chemické spôsoby úpravy vody Pri úprave látok s obsahom uhlíka oxidačnými plynmi za vhodných podmienok časť uhlíka vyhorí a odstráni sa s prchavými zložkami a zväčší sa vnútorný povrch. Ako oxidačné činidlá sa výhodne používajú vodná para, oxid uhličitý a kyslík alebo vzduch. Pri používaní kyslíka je potrebné postupovať opatrne, pretože reaguje s uhlíkom 100-krát rýchlejšie ako oxid uhličitý. Pri reakcii uhlíka s vodnou parou alebo oxidom uhličitým súčasne prebiehajú tieto reakcie: Keďže ide o endotermické reakcie, treba dodať teplo. Pritom má rozhodujúci význam dobrá výmena tepla medzi reaktivačným plynom a časticami uhlia. Táto požiadavka je splnená neustálym pohybom častíc uhlia počas aktivácie v rotačných peciach alebo reaktoroch s fluidným lôžkom. Pri použití pary je potrebná teplota okolo 800 °C na zabezpečenie efektívnej reakčnej rýchlosti a pri použití oxidu uhličitého 900 °C. Ak teplo dodáva hlavne aktivačný plyn, jeho teplota musí byť ešte vyššia.
Aktivačné pece Fyzikálno-chemické spôsoby úpravy vody Materiály s obsahom uhlíka sa aktivujú oxidačnými plynmi dostatočnou rýchlosťou až pri teplotách 600-1000°C. Ako už bolo uvedené, reakcia pevného materiálu s aktivačnými plynmi, ktoré sa používajú pri výrobe (zvyčajne vodná para a oxid uhličitý), je endotermická. Preto je potrebný stály prísun tepla. Na druhej strane je následné spaľovanie týchto plynov sprevádzané uvoľňovaním energie. Reaktory používané v technológii na aktiváciu plynu musia mať teda nasledujúce podmienky: 1) zahrievanie reakčného materiálu na vysokú teplotu; 2) dobrý kontakt medzi uhlíkatou látkou a aktivačnými plynmi; 3) dodávka tepla potrebného na reakciu; 4) prípadne nižšia spotreba tepelnej energie reakčného plynu. Tieto podmienky zodpovedajú nasledujúcim typom pecí používaných vo výrobe: rotačné, šachtové, viacpolicové, fluidné a pohyblivé reaktory.
Rotačné pece Fyzikálne a chemické metódy úpravy vody. Rotačné pece možno použiť na aktiváciu jemných a granulovaných alebo tvarovaných výrobkov. Kontakt medzi uhlíkovým materiálom a aktivačnými plynmi možno zlepšiť použitím miešadiel. Čas aktivácie závisí od uhla sklonu pece, ako aj od prítomnosti vnútorných usmerňovačov a veľkosti oporných prstencov. Materiál, ktorý sa má aktivovať, a plyn môžu byť dodávané v rovnakom smere alebo v protiprúde. Okrem toho sa rozlišujú dve konštrukcie: pece s vnútorným a vonkajším ohrevom. Rotačné pece s vnútorným ohrevom sú v hornej časti, kde sa nakladá uhlíkový materiál, vybavené horákom napájaným tekutým palivom alebo plynom. Vnútorný povrch pece je obložený žiaruvzdornými tehlami. Rotačná pec: 1 - zdvíhacie lopatky pozdĺž dĺžky pece; 2 - kladenie pece; 3 - horák.
Šachtové pece Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vody Šachtové pece pozostávajú prevažne z komôr umiestnených vertikálne nad sebou, ktorých steny sú obložené žiaruvzdornými tehlami. Aktivovaný materiál sa zaťažuje zhora, vodná para sa privádza zdola. Použitie trysiek alebo vodidiel umožňuje zväčšiť reakčnú plochu a zlepšiť miešanie. Šachtová pec: 1 - kanál na prívod reakčných plynov; 2 - vystreľovací kanál. Šachtové pece sa používajú na aktiváciu kusového uhlia, ktoré sa následne spracováva na granulované alebo práškové uhlie.
Reaktory s fluidným lôžkom Fyzikálne a chemické metódy úpravy vody V reaktoroch s fluidným lôžkom sa aktivované produkty a plyny dôkladne premiešajú. To výrazne znižuje čas aktivácie. Jednoduchú konštrukciu reaktora s fluidným lôžkom predstavuje utesnená valcová alebo obdĺžniková reakčná komora, vybavená na dne perforovaným rozvádzacím roštom, cez ktorý vstupujú reakčné plyny. Proces môže byť kontinuálny alebo dávkový. Známe sú viacstupňové reaktory pozostávajúce z vertikálne a horizontálne usporiadaných komôr s prechodmi medzi nimi, ako aj reaktory pozostávajúce z veľkého počtu oddelení oddelených priečkami. Sú určené na aktiváciu jemnozrnného a v niektorých prípadoch tvarovaného uhlia. Proces je možné zlepšiť ohrevom vnútorného objemu reaktora teplom získaným pri spaľovaní a vytvoreným v procese aktivácie vodnou parou. Ďalšou možnosťou dodatočného tepelného príkonu a zvýšenia produktivity je externý ohrev reaktora. Reaktor s fluidným lôžkom na aktiváciu plynu: 1 – „pokojný“ objem; 2 – hladina fluidnej vrstvy; 3 - vonkajšie vykurovanie; 4 - výmenník tepla; 5 - distribučná sieť; 6 - reaktor. Na obrázku je znázornená schéma pece, do ktorej sa privádzajú ohriate aktivačné plyny rýchlosťou, ktorá zabezpečuje nehybnosť spodnej vrstvy a fluidizáciu hornej vrstvy vsádzky. Vzniká tak možnosť mäkkej aktivácie rôznych surovín.
Adsorpčné metódy dezodorizácie vody Fyzikálno-chemické metódy úpravy vody Nepolárne adsorbenty sú široko používané v praxi úpravy pitnej vody na extrakciu organických látok, ktoré spôsobujú chute a pachy. Pri adsorpcii z roztokov organických nečistôt sa uprednostňuje aktívne uhlie, pretože voda (rozpúšťadlo), ktorá sa vyznačuje vysokým povrchovým napätím na rozhraní s povrchom zŕn uhlia, sa adsorbuje zanedbateľne. Dávka uhlia počas statickej adsorpcie je určená vzorcom: kde Co a Cf - koncentrácia adsorbovanej látky pred a po adsorpcii, T - špecifická adsorpcia v mg / l v bode zodpovedajúcom Cf. Rýchlosť adsorpcie organických látok z vody závisí od štruktúry uhlia, špecifického povrchu granúl (zŕn), podmienok výmeny hmoty s upravovanou vodou a r. N voda. Ak je v roztoku prítomných niekoľko látok súčasne, adsorpcia prebieha podľa zákona vytesňovania. S rastúcim počtom látok odstránených z vody klesá podiel adsorpcie každej z nich. Stupeň adsorpcie rôznych látok z vody sa odhaduje podľa hodnoty poklesu voľnej energie ΔF ads
Závislosť ΔF ad od tried organických látok pri adsorpcii na KAD uhlie jód z vodných roztokov Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vody Spolu s karbonizáciou (statické podmienky) prebieha na stacionárnych adsorbéroch v dynamických podmienkach aj dezodorácia vody na staniciach rôznych výkonov. - filtráciou zdrojovej vody cez vrstvu granulovaného uhlia s priemerom zŕn 1-2mm a hrúbkou do 2,0m Dochádza k dynamickej zaťažiteľnosti E d (mg-ekv / g) adsorbéra (pred r. prienik adsorbovanej látky do filtrátu) a plný E plný. (mg-ekv/g) po ukončení extrakcie adsorbovanej látky z vody. №№ Látky ΔF reklamy 1 fenol 5, 07 2 benzénsulfonol 4, 83 3 chlórhydrát 3, 26 4 kyselina mravčia 4, 21 5 kyselina šťaveľová 3, 22 6 naftalén 5, 85 7 chloroform 8, dichlór84, chloroform 4, dichlór
Parametre procesu karbonizácie vody Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vody Pri absencii pachových látok biologického pôvodu, pri adsorbovaní na uhlí rôznej kvality (BAU, KAD a pod.), líšiacich sa veľkosťou pórov, intenzita zápachu vody výrazne klesá. pri zvýšení dávky aktívneho uhlia z 2 na 20 -35 mg/l pri r. Н = 4 -12 a teplota vody od +6 do +35°С. Hlavnú úlohu v adsorpčnej kapacite uhlia zohrávajú mikropóry s polomerom (1, 1 -2, 5) 10 -7 mm s špecifický povrch až 1000 m 2 / h. Pri zauhľovaní vody by sa mali používať uhlie, ktoré sa ľahko zmáčajú vodou. Výhoda tohto spôsobu spočíva v nízkych požadovaných investičných nákladoch, pričom nevýhody sú v neproduktívnej spotrebe drahého adsorbenta a v zložitosti prevádzky. Malo by sa vziať do úvahy, že jemný uhoľný prášok so vzduchom tvorí výbušnú zmes a objem miestnosti na jeho skladovanie je potrebný v množstve 2 až 4,5 m 3 / t.
Parametre procesu karbonizácie vody Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vody V závislosti od adsorpčnej kapacity aktívneho uhlia a intenzity znečistenia vody látkami, ktoré jej dodávajú nepríjemnú chuť a zápach, sa spotreba uhlia môže pohybovať vo veľmi širokom rozmedzí – od desatina miligramu až 1000 mg / l. Najpoužívanejšie dávky uhlia pri sýtení prírodných vôd sa pohybujú v rozmedzí 3-15 mg/l. Pri dezodorizácii vôd kontaminovaných látkami, ktoré vytvárajú chute a pachy biologického pôvodu, sa tak dosiahla ich úplná eliminácia pomocou uhoľného stupňa OU-A sh v dávkach 10 -12 mg/l. V praxi proces karbonizácie zahŕňa namáčanie práškového uhlia, vytvorenie uhoľnej suspenzie s obsahom uhlia do 2,5 - 5% a jej dávkovanie do upravovanej vody. Aktívne uhlie sa podáva 10-15 minút pred zavedením iných činidiel. Požadovaný čas kontaktu adsorbenta s upravenou vodou je minimálne 15-20 minút. V počiatočnom štádiu úpravy vody s jej primárnou chloráciou sa pred alebo po zavedení chlóru zavedie práškový sorbent v závislosti od interakcie chlóru s látkami, ktoré vytvárajú chute a pachy.
Sorpčné materiály a ich vlastnosti Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vody
Sorpčné materiály a ich vlastnosti Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vody. V technológii úpravy vody sa aktívne uhlie používa vo forme prášku pri karbonizácii vody, drvené alebo nedrvené granule pri filtrácii cez uhlíkové filtre. Na čistenie vody od nečistôt slúži suché dávkovanie práškového aktívneho uhlia, mokré dávkovanie (vo forme suspenzie), filtrácia cez suspendovanú vrstvu aktívneho uhlia, filtrácia v stacionárnych adsorbéroch s granulovaným aktívnym uhlím, filtrácia cez kombinované pieskovo-uhlíkové filtre. použité. Voľba značky adsorpčného materiálu spočíva vo výbere parametrov jeho poréznej štruktúry v závislosti od veľkosti molekúl adsorbovaných látok. Ak je vo vode prítomná jedna látka s nízkou molekulovou hmotnosťou, napríklad fenol, amónny dusík, dusitanový dusík, potom tieto látky majú relatívne nízku molekulovej hmotnosti a molekulovou veľkosťou m = 0,63 nm, sa najlepšie absorbujú v mikropóroch (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).
Návrhy adsorbérov a základ ich výpočtu Fyzikálne a chemické metódy úpravy vody Návrh adsorbéra so zaveseným adsorbčným lôžkom 1 - protiprúd vyčistenej vody a adsorbentu (voda sa pohybuje zdola nahor a adsorbent zhora nadol); 2 - zber vyčistenej vody; 3 - odstránenie vyčistenej vody: 4 - dodávka zdrojovej vody; 5 - zásobovanie adsorbentom; b - odstránenie uhoľnej buničiny; 7 - systém rozvodu vyčistenej vody Návrh stacionárneho adsorbéra 1 - vrstva aktívneho uhlia; 2 - nosná vrstva; 3 - potrubie zdroja vody 4 - potrubie na odstraňovanie filtrátu; 5 - puzdro filtra; 6 - drenážny systém; 7 - reflektor
Návrhy adsorbérov a základ ich výpočtu Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vody Výška potrebnej vrstvy nakládky uhlia je určená vzorcom: kde Vr. f. - návrhová rýchlosť filtrácie rovná 10 -15 m/h; τ y je čas prechodu vody cez vrstvu uhlia, ktorý sa rovná 10 - 15 min, v závislosti od sorpčných vlastností uhlia, koncentrácie a typu znečistenia vody a iných faktorov a spresnený technologickým výskumom. Trvanie adsorpčnej vrstvy filtra do objavenia sa vo filtrovanom prúde adsorbovanej látky s koncentráciou C pr prekračujúcou maximálne prípustné, τ pr a dĺžka adsorbčnej vrstvy L súvisí v klasickej rovnici navrhovanej dynamiky sorpcie. pre výpočty N. A. Shilova: kde τ pr - čas do "prierazu" - čas ochranného pôsobenia adsorbčnej vrstvy, min; L je výška adsorbčnej vrstvy, cm; τ 0 ak sú konštanty: τ 0 =h/ν charakterizuje priestor a čas potrebný na vznik a realizáciu procesu prenosu hmoty; k = A 0 /(C 0 *ν) - koeficient ochranného pôsobenia, min / cm; ν je rýchlosť prietoku tekutiny, cm/min; Ao je limitná dynamická kapacita adsorbentu pri danej počiatočnej koncentrácii Co; h je „mŕtva“ vrstva, matematická funkcia charakterizujúca nevyužitú dĺžku adsorbčnej vrstvy, viď.
Výpočty adsorpčných parametrov Fyzikálne a chemické metódy úpravy vody. Proces adsorpcie, ktorý prebieha za dynamických podmienok, pozostáva z periódy tvorby adsorpčného čela, ktorá je charakterizovaná premennou: rýchlosťou jeho postupu a periódou jeho paralelného prenosu konštantnou: rýchlosťou. Závislosť ochranného účinku vrstvy τ pr od jej dĺžky L graficky popisuje krivka BAB (obr.). Štádium zodpovedajúce vytvoreniu adsorpčného čela zodpovedá OA krivke. Vychádzajúc z hodnôt vyjadrených rezom OL 0 , ochranný účinok filtračnej vrstvy závisí od jej dĺžky (druhá perióda procesu dynamickej adsorpcie). Hodnoty k, τ 0 a Lo sú určené graficky: k = tg ﮮ BHL, L 0 = OL 0, τ 0 = OD a h = OH. Regenerácia filtračnej sorpčnej náplne sa uskutočňuje 5 % roztokom Na. OH alebo kalcináciou uhlia pri teplote 700-750°C bez prístupu vzduchu. Závislosť doby ochranného pôsobenia od hrúbky vrstvy adsorbenta Dávka sorbentu pre každú látku je určená vzorcom: kde C i k je požadovaná konečná koncentrácia látky, mg/l; a je maximálne množstvo adsorbovanej látky, mg/mg, stanovené z adsorpčných izoterm. Na základe analytických údajov je možné získať nasledujúce hodnoty a: pre látky, ktoré spôsobujú farbu vody - 0,046 deg / mg; pre ľahko oxidovateľné organické látky (oxidovateľnosť manganistanu) - 0,0086 mg 0 2 / mg; pre ťažko oxidované organické látky (CHSK) - 0,02 mg 0 2 / mg; pre amónny dusík (NH4) - 0,00066 mg/mg; pre fenoly - 0,002 mg/mg; pre pesticídy - 0,04 mg/mg; pre chloroform - O, 16 mg/mg.
Výpočty adsorpčných parametrov Fyzikálne a chemické metódy úpravy vody. Celková dávka sorbentu je určená vzorcom: kde k η je koeficient, ktorý zohľadňuje stupeň využitia rovnovážnej statickej adsorpčnej kapacity granúl sorbentu rovnajúcej sa 1, 2 -1, 3. Hmotnosť množstvo sorbentu zavedeného do OSF sa určí podľa vzorca: kde D Ʃ je celková dávka sorbentu, mg/l; Q in - spotreba vody; T slave je trvanie filtračného cyklu, h) Filtrácia sa vykonáva prúdom upravenej vody smerom nahor. Cyklus filtrácie je ukončený, keď sa začne „skĺznuť“ do filtrátu kontrolovaného indikátora kvality vody. Priemerná dĺžka filtračného cyklu je zvyčajne 12-14 hodín, po ktorých sa záťaž prepláchne spätným prúdom. čistá voda v priebehu 3 -4 min s intenzitou 12 -15 l / (s m 2). Plávajúce zaťaženie počas splachovania sa rozširuje (až o 40 - 50%). Zrná adsorpčného materiálu sa pôsobením gravitácie pohybujú dole a sú vypúšťané z telesa filtra cez systém uzatváracích a regulačných ventilov do špeciálnej nádoby.
Fyzikálno-chemické metódy úpravy vody Problém zápachu vody z vodovodu a technológia dávkovania práškového aktívneho uhlia na vodárňach v St.
Fyzikálne a chemické metódy úpravy vody Japonské normy kvality pitnej vody Č. Indikátor Štandardná hodnota 1 Celkový počet mikroorganizmov Nie viac ako 100 CFU na 1 ml 2 Celkový počet koliformných baktérií Nedetegovať 3 Chloroform Nie viac ako 0,06 mg/l 4 Hliník Nie viac ako 0,2 mg/L 5 Železo Nie viac ako 0,3 mg/L 6 Geosmin Nie viac ako 0,00001 mg/L 7 2-metylizoborneol (MIB) Nie viac ako 0,00001 mg/L 8 Celkový organický uhlík (TOC) Nie viac ako 5 mg/ L l 9 Hodnota str. H 5, 8 – 8, 6 10 Chromatickosť Nie viac ako 5 stupňov
Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vody Kinetika sorpcie odorantov uhlím rôznych stupňov Y 1 - 2 -izopropyl-3 -metoxypyrazín, Y 2 - 2 -izobutyl-3 -metoxypyrazín, Y 3 -2 -metylizoborneol, Y 4 -2 , 4, 6 -trichlóranizol , Y 5 — Geosmin Silcarbon TH 90 G ОУ-А Carbopal MB 4 Ebadaya LG 20 S Silcarbon TH 90 G
Kinetika sorpcie odorantov uhlím rôznych stupňov Y 1 - 2 -izopropyl-3 -metoxypyrazín, Y 2 - 2 -izobutyl-3 -metoxypyrazín, Y 3 -2 -metylizoborneol, Y 4 -2, 4, 6 -trichlóranizol, Y 5 - geosmin Fyzikálne a chemické metódy úpravy vody Hydraffin SC 14 FF HRCM
Výsledky pilotných testov na štúdium vplyvu aktívneho uhlia na parametre filtrácie v procese kontaktnej koagulácie 12 -13. 05 Fyzikálne a chemické metódy úpravy vody
Zmena zákalu filtrátov a zvýšenie tlakových strát počas filtračných cyklov Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vody
Zariadenie na prípravu a dávkovanie roztokov zo suchého materiálu KD 440 od ALLDOS Fyzikálne a chemické metódy úpravy vody Charakteristika PAH Hydraffin S
Výsledky výrobných skúšok a analytických stanovení vzoriek vody surovej a čistenej vody VVS počas pilotnej prevádzky dávkovacej jednotky PAH 08. 2005 - 06. 09. 2005 Fyzikálne a chemické metódy úpravy vody. Trvanie filtračného cyklu (interval medzi umývaniami) čistiacej jednotky počas výrobných testov bolo v priemere 12 hodín, rovnako ako bez použitia PAU. Priemerný zákal filtrátu mal zároveň hodnotu 0,26 mg/dm 3, farba - 5,2 stupňa. , oxidovateľnosť - 2,9 mg / dm 3, r. H - 6, 5, a obsah zvyškového hliníka vo vode je 0,09 mg / dm 3, čo plne vyhovuje požiadavkám San. Pi. H 2. 1. 4. 10. Podľa výsledkov analytickej podpory pilotnej prevádzky dávkovacej jednotky PAH, uskutočnenej vo Výskumnom centre ekológie a ekológie Ruskej akadémie vied, vyplýva, že obsah ropy produktov v čistenej vode počas dávkovacej periódy PAH OU-A poklesli v porovnaní s ich obsahom v surovej vode 2,4-krát, za periódu dávkovania PAH Hydraffin SC 14 FF - 2,1-krát. Oxidovateľnosť manganistanu vyčistenej vody pri použití PAH OU-A klesla o 64,4 % oproti jej hodnote v surovej vode, pri dávkovaní PAH Hydraffin SC 14 FF– o 64,0 %, pričom v období bez dávkovania PAH bol tento ukazovateľ 56,3 %. Bakteriologické ukazovatele filtrátu za celý testovací cyklus neprekročili existujúce normy.
Výsledky výrobných skúšok a analytických stanovení vzoriek vody surovej a čistenej vody VVS počas pilotnej prevádzky dávkovacej jednotky PAH 08. 2005 - 06. 09. 2005 Fyzikálne a chemické metódy úpravy vody. Dátum dávka PAH OH-A dî çà Hydraffin SC 14 FF mg/l 1 ups 2 MO% odstránenie 1 ups 2 MO 01. Aug—8, 803, 8056, 820, 03—02. 7. augusta 203, 2055, 560, 04--03. 8. augusta 203, 2060, 980, 110, 01--04. 8. augusta 503, 7056, 470, 01--05. 9. augusta 104, 2053, 850, 01--08. 7. augusta 203, 4052, 780, 04--09. 3. augusta 00 -0, 220, 089, 403, 3064, 890, 03 ——10. 5. augusta 00 -0, 340, 058, 803, 1064, 770, 02 ——11. 5. augusta 00 -0, 540, 147, 502, 8062, 670, 02 ——12. 5. august 00 -0, 180, 067, 002, 6062, 860, 04 —— 15. august 7, 00*)-0, 070, 848, 302, 7067, 470, 05 —— 16. august *)-0, 070, 267, 202, 6063, 890, 04 ——17. 7. august 00-0, 380, 097, 502, 6065, 330, 05 —— 18. august 7, 00*)-0, 097, 002, 4065, 710, 02 —— 19. august*) 7, 00 -0, 310, 268, 202, 8065, 850, 03 —— 22. augusta 5 00*) -0, 340, 117, 402, 8062, 160, 120, 01 --- 24. augusta 00*) , 060, 018, 202, 8065, 850, 060, 01 --- 25. augusta, 3, 00 *)—7, 502, 8062, 670, 01——26. Aug—-8, 303, 5057, 830, 03-29. Aug-3, 000, 150, 087, 702, 7064, 940, 150, 080, 377, 007, 804, 1030. Aug-3, 000, 040, 067, 702, 2, 606,00 803, 7031. Aug-5, 000, 090, 028, 502, 9065, 880, 090, 020, 596, 008, 003, 8001. Sept-5, 000, 050, 64, 05,05 010, 237, 407, 903, 7002. Sep-7, 000, 040, 018, 202, 9064, 630, 040, 010, 577, 608, 003, 5004, 41.07.04, 04.04. sen-0, 577, 608, 403, 90 0, 180, 147, 912, 8464, 790, 050, 030, 406, 307, 903, 76 0, 220, 187, 08 842, 007, 08642, 007, 08642, 01 - 0, 070, 047, 902, 8663, 710, 070, 040, 406, 307, 903, 76 -8, 173, 5856, 07 -0, 367, 508, 404, 15 Ziro Valyad. hodnotu za obdobie dávkovania Hydraffin SC 14 FF celkový organický uhlík podľa údajov CICV Zmena obsahu ropných produktov a oxidovateľnosti manganistanu pri použití PAU na ropných produktoch VVS podľa CICI *) Výroba JSC "Sobren t", L. Trvalá z) hodnotu za obdobie bez dávkovania PAU ropné produkty podľa údajov NICEB RAS, oxidovateľnosť manganistanu podľa údajov CICV Priem. hodnotu po dobu dávkovania PAUSr. hodnotu za dávkovacie obdobie OU-A
Typy antropogénneho znečistenia a ich hlavné vlastnosti Fyzikálne a chemické spôsoby úpravy vôd
Zloženie a výkon úpravní vody UVS Stanica má vlastný odber vody. Je tu možnosť príjmu surovej vody do úpravne z čerpacej stanice 1. výťahu Severného vodného diela. Stanica obsahuje: Dve čerpacie stanice 1. výťahu, projektovaná kapacita: 1 n. o. - 745 t. m 3 / deň. 2 n. o. - 625 t. m 3 / deň. Hlavný technologický proces úpravy vody prebieha na piatich paralelných blokoch: dvoch blokoch filtračných a usadzovacích zariadení (FOS-1 a FOS-2) a troch blokoch kontaktných čističiek (BKO-1, BKO-2, BKO-3) . Parameter Merná jednotka FOS-1 FOS-2 BKO-1 BKO-2 BKO-3 K-6 Návrhová kapacita tis. m 3 /deň. 180 260 310 250 350 Rok uvedenia do prevádzky 1933 1947 1966 1980 1990 11. 2010 *) Znížená kapacita 99 99 230 182 184 o. - 220 t. m 3 / deň. 3 n. o. - 350 t. m 3 / deň. 4 n. o. - 430 t. m 3 / deň. 5 n. o. - 550 t. m 3 / deň. *) Blok K-6 dosiahol plnú kapacitu v máji 2011. Osem nádrží na čistú vodu s celkovým objemom 113 000 m
Technológia úpravy vody na SWS Hlavné chemické a nechemické technologické procesy používané pri úprave vody: Sorpcia organických znečisťujúcich látok práškovým aktívnym uhlím Dvojstupňová dezinfekcia (primárna chloramonizácia vody pomocou chlórnanu sodného a síranu amónneho, úprava vody na UV inštaláciách pred dodávkou vody k spotrebiteľovi ) Koagulácia znečisťujúcich látok Flokulácia pevných častíc Úprava vody sa realizuje na čistiarňach pracujúcich podľa jednostupňových (Kontaktné čistiace jednotky, BKO) alebo dvojstupňových (zariadenia na usadzovanie filtrov, FOS) schém: Jednostupňová schéma (BKO ) zahŕňa: mriežky; miešanie činidiel v mixéroch - zužovacie zariadenia; kontaktná koagulácia v piesčitom médiu na kontaktných čističoch kombinovaná s filtráciou. usadzovanie v horizontálnych usadzovacích nádržiach; filtrácia na rýchlych filtroch cez granulované nakladanie (kremenný piesok).
Závod na prípravu a dávkovanie práškového aktívneho uhlia (PAH)
BLOK K-6 Južnej vodárne Petrohrad hlavná technologická budova vrátane číriacej jednotky, filtračnej jednotky, ozonátora
Všeobecná charakteristika komplexu úpravní K-6 na výrobu pitnej vody Nový komplex K-6 Južnej vodárne je navrhnutý na výrobu nominálneho denného objemu vody 350 000 m 3 /deň s 24-hodinovou prevádzkou. Komplex vyrába pitnú vodu požadovanej kvality pri akejkoľvek produktivite od 20% do 125% nominálnej Kvalita upravenej vody vyhovuje - ruským normám pitnej vody: Norms San. Pin - Európske normy pre pitnú vodu: norma EEC
Dvojvrstvové rýchlofiltre s náplňou (piesok / granulované aktívne uhlie) Na bloku K-6 Južnej vodárne je využívaný vysoko účinný systém sorpčnej dočistenia vody s využitím 1200 ton AC a kapacitou upravenej vody až do 350 tisíc ton denne. Za posledné dva roky oddelenie HTMIST s partnermi dokončilo a je v procese uzatvárania 6 zmlúv súvisiacich s procesmi sorpčnej úpravy vody na zariadeniach SUE „Vodokanal St. Petersburg“.
Hlavné parametre filtračných zariadení Návrhový prietok 370 000 m 3 /deň. = 15 417 m 3 / h = 4,28 m 3 / s Max. spotreba 462 500 m 3 / deň. = 19 217 m 3 /h = 5,35 m 3 / s Počet filtrov 20 Filtračná plocha jedného filtra 105,6 m 2 Celková filtračná plocha (20 filtrov) 2112 m 2 Vrstva piesku - hĺbka vrstvy piesku 0,6 m - koeficient rovnomernosti 1, 4 - užitočný priemer zŕn piesku 0,5 -0,6 - objem piesku na 1 filter 63,36 m 3 - celkový objem piesku (20 filtrov) 1267,2 m 3 Vrstva granulovaného aktívneho uhlia - hĺbka vrstvy GAC 1,2 m - koeficient rovnomernosti 1, 4 - úžitková veľkosť 0,9 -1,1 mm - objem GAU na 1 filter 126,72 m 3 - celkový objem GAU (20 filtrov) 2534 m , 3 m/h Rýchlosť filtrácie pri projektovanom prietoku s jedným nefunkčným filtrom 7,7 m/h Rýchlosť filtrácie pri maximálnom prietoku 9,1 m/h Rýchlosť filtrácie pri maximálnom prietoku s jedným nefunkčným filtrom 9,6 m/h spätné preplachovanie 20 m/h – 35 m/h Rýchlosť preplachu vzduchu 30 – 50 m/h Premývanie filtrov vzduchom sa vykonáva v dvoch stupňoch: Prvý stupeň - Premývanie vzduchom po dobu 2-3 minút. Prietok privádzaného stlačeného vzduchu je od 30 do 50 m 3 /hod na 1 m 2 filtračnej vrstvy. Druhý stupeň - Spätné preplachovanie vodou v množstve 20 až 35 m 3 /m 2 /hod v závislosti od teploty surovej vody. Trvanie spätného preplachu je približne 15 - 20 minút. Trvanie filtračného cyklu medzi spätnými preplachmi je približne 24-48 hodín. Objem preplachovacej vody na filter: Objem preplachovacej vody pri 20 m/h (105, 6 × 20 / 60) = 704 m3 Max. objem vody na preplach pri 35 m3/h (105,6 × 35 × 15 / 60) = 924 m3 Priemerný objem vody na preplach je 814 m3, povolených je 800 m3
Charakteristickým znakom technologického riešenia používaného pri čistení vody v bloku K-6 je odmietnutie predbežnej chlórácie vody, čo umožňuje ďalšie zníženie obsahu organochlórových zlúčenín v pitnej vode (v súčasnosti je toto číslo viac ako trikrát nižšie ako regulačné požiadavky z dôvodu použitia technológie amonifikácie vôd), — predbežná ozonizácia vody nízkymi dávkami ozónu, ktorá zabezpečuje povrchovú oxidáciu humínových zlúčenín a zlepšenie ich následnej koagulácie, — sedimentácia vody po koagulácii v tenkej vrstve lamelový čistič, ktorý poskytuje efektívnejšie odstraňovanie nerozpustených látok v porovnaní s tradičnými sedimentačnými nádržami, — filtrácia vody na dvojvrstvových filtroch naplnených granulovaným aktívnym uhlím a kremenným pieskom, ktoré poskytujú dodatočné odstránenie rozpustených organických zlúčenín vrátane ropných produktov.
Priemerné ukazovatele kvality vody upravovanej v novembri 2011 na bloku K-6 a na ostatných blokoch SAŽP mg/dm 3 2, 26 0, 28 0, 58 87, 6 74, 3 Farba, st. 37,4 3,55 5,88 90,5 84,3 Oxidovateľnosť, mg/dm3 7,17 2,03 2,61 76,8 70,2 ostat. hliník, mg/dm 3 0,06 0,21 97,6 *) 92,8 *) r. H 6, 62 6, 63 *) Vypočítané na základe množstva vstreknutého koagulantu.
Zásobníky na vyhorené aktívne uhlie Vyhorené aktívne uhlie sa z filtrov odstraňuje pomocou mobilného odsávacieho systému s použitím vody ako hnacia sila. Uhlie sa prepravuje ako skvapalnená kaša do dvoch drenážnych síl umiestnených v odkalovacej jednotke. Vyhorené uhlie je odstránené z každého filtra a nahradené čistým uhlím uskladneným v úpravni vody. Kompletný cyklus procesu reaktivácie trvá približne mesiac a zahŕňa vyloženie jedného z filtrov, naplnenie kontajnerov, prepravu vyhoreného uhlia, reaktiváciu uhlia, jeho prepravu späť do čistiacej stanice vo veľkých plastových vreciach a uskladnenie do ďalšieho cyklu. .
Sklad granulovaného aktívneho uhlia na bloku K-6 Sklad čerstvého granulovaného aktívneho uhlia sa nachádza vedľa objektu kalu. K dispozícii sú aj silá na skladovanie použitého aktívneho uhlia. Obe klenby sa nachádzajú na úrovni prízemia. Čerstvé alebo regenerované uhlie, balené v plastových vreciach, prichádza do zariadení v prívese a je uskladnené v budove odkaliska. Skladovacia plocha pre nové alebo repasované aktívne uhlie je založená na skladovaní 126 m 3 uhlia plus 5 % rezerva na straty preťažením. Na naplnenie jedného filtra je potrebných 126 m 3 aktívneho uhlia. Zásobníky na použité aktívne uhlie Kapacita zásobníka (účinná) 62 m 3 Priemer zásobníka 4 m Výška zásobníka 7,5 m Vzdialenosť pod zásobníkom na prepravu kontajnerov 3 m Materiál zásobníka Sklolaminát (sklolaminát) Počet zásobníkov
Granulovaný uhlík je dopravovaný k filtrom pomocou ejektora
Systém nakladania aktívneho uhlia do filtračných zariadení bloku K-6 Ejektorový systém pre hydraulický transport čerstvého a regenerovaného uhlia k filtrom Hlavné konštrukčné údaje: Objem aktívneho uhlia v jednom filtri je 126,72 m 3 Lineárna rýchlosť v zriedenej buničine potrubie 1,5 - 2,0 m /s Hustota buničiny 0,12 kg uhlia / l vody Tlaková strata cca ejektor pre dopravu pevných látok Počet jednotiek: 1 Hmotnosť: 38 kg Systém vyhadzovania pre hydraulický transport odpadového uhlia z filtrov Lineárna rýchlosť v potrubí zriedenej buničiny 1,5 – 2,0 m/s Hustota buničiny 0,12 kg uhlia / l vody Spádový tlak Cca 5 mbar / 1 m potrubia Spotreba aktívneho uhlia 15 m 3 /h Odhadovaný čas prepravy uhlia z jedného filtra 8,5 h Vyhadzovanie čerpací systém: Výrobca Koerting, Hannover Typ Pevný prúdový ejektor na prepravu pevných látok Množstvo jednotiek 1 Hmotnosť 38 kg Obidve tlakové potrubia na prepravu GAC sú uložené paralelne k sebe: z filtračnej šachty, medzi filtračnou jednotkou a reagenčnej farme a končí v návrhu spracovateľskej jednotky. Doprava použitého GAC zo samostatného filtra je realizovaná pomocou priemyselnej hnacej vody, ktorú čerpá dopravné čerpadlo GAU umiestnené v čerpacej stanici priemyselnej vody. Voda je distribuovaná cez filtračnú galériu ku každému filtru (filtre sú pripojené flexibilnými hadicami k prenosnému ejektoru GAU) a potom sa cez ejektor a vonkajšie prepravné potrubie spotrebovaného GAU privádza uhlie do bunkrov vyhoreného GAU.
Charakteristika GAC Filtrasorb TL 830 Značka GAC Filtrasorb TL 830 je uhlie so zvýšenou pevnosťou, ktorá je zabezpečená použitím špeciálnych spojív pri jeho výrobe. Špeciálna výrobná technológia určuje relatívne vysokú cenu filtrasorbu TL 830 GAC Dôležitou vlastnosťou bloku K-6, ktorá určuje efektivitu jeho prevádzky, je potreba zachovania sorpčnej kapacity GAC používaného ako záťaž (spolu s kremenným pieskom) v rýchlych filtroch bloku na požadovanej úrovni. Sypná hmotnosť, nie viac ako 430 g/dm 3. Hustota suchého produktu (skutočná hustota), 1,2 g/cm 3. Vlhkosť nie viac ako 2,0 %. Obsah popola je celkový, nie viac ako 10,0 %. Veľkosť granúl d ekv. = 0,9 - 1,1 mm Mechanická pevnosť (pre oter), nie menej ako 75 %. Pórovitosť (objem pórov) celková, nie menšia ako 1,0 cm3/g. Špecifický povrch podľa BET, 950 m 2 /g Čistiaci schopnosť podľa metylénovej modrej - nie menej ako 200 mg / g Adsorpčná aktivita pre jód, nie menej ako 1000 mg / g. Sorpčné charakteristiky GAU Filtrasorb TL-
Prieskum stavu Filtrasorb TL 830 GAU počas prevádzky na bloku K-6 Doba prevádzky Filtrasorb TL 830 GAU pred reaktiváciou je podľa dodávateľa technológie 3 roky. Po uplynutí tejto doby dodávateľ technológie (TAHAL, Izrael) odporúča opätovnú aktiváciu GAU. Výsledkom práce špecialistov Katedry chemickej technológie materiálov a produktov sorpčnej technológie bolo zistenie, že stav GAU Filtrasorb TL 830 naložený do rýchlych filtrov bloku sa výrazne líši od pôvodného stavu. čerstvého uhlia. Zistil sa pokles sorpčnej aktivity GAC počas jeho prevádzky v bloku K-6 YuVS. Miera poklesu sorpčnej aktivity GAU Filtrasorb TL 830 v podmienkach jeho prevádzky na bloku K-6 YuVS je: - pre metylénovú modrú - 4,25 mg / g za mesiac, - pre jód - 25 mg / g za mesiac, - pre oxidovateľnosť manganistanu - 0,0175 mg/g za mesiac. Vykonané práce ukázali, že do leta 2013 bude sorpčná aktivita GAC naložených do rýchlych filtrov bloku K-6 nižšia ako 25 % počiatočných hodnôt. Pokles sorpčnej aktivity GAC Filtrasorb TL 830 na hodnoty menšie ako 20 % pôvodnej sorpčnej aktivity uhlia povedie k jeho nenávratnej strate, pretože reaktivácia a ďalšia prevádzka uhlia bude nemožná. V tomto prípade bude potrebná úplná výmena použitého sorbentu za nový, čo, ako je uvedené nižšie, povedie k ekonomickým škodám pre podnik SUE „Vodokanal of St. Petersburg“.
Spôsoby udržania funkčného stavu rýchlych filtrov bloku K-6 Odborní pracovníci Katedry chemickej technológie materiálov a produktov sorpčnej technológie v priebehu práce zvažovali tri možnosti udržania funkčného stavu rýchlych filtrov. bloku K-6: filtre a ich reaktivácia v špecializovanom priemyselnom podniku. Zároveň by mala byť zachovaná produktivita bloku K-6 z hľadiska upravenej vody (zároveň je potrebné vyložiť a znovu aktivovať GAU len z jedného rýchleho filtra). 2) Preťažovanie filtračných zariadení kremenným pieskom (prechod na používanie jednovrstvovej záťaže a upustenie od používania sorpčnej metódy čistenia vody). Zároveň by mala byť zachovaná produktivita bloku K-6 z hľadiska upravenej vody (zároveň je potrebné preťažiť GAU len v jednom rýchlom filtri). 3) Preťaženie hornej vrstvy filtračných zariadení (GAC) čerstvým granulovaným uhlím Filtrasorb TL 830. Zároveň by mala byť zachovaná kapacita jednotky K-6 na upravenú vodu (zároveň je potrebné vymeňte GAC za kremenný piesok iba v jednom rýchlom filtri).
Proces reaktivácie zahŕňa štyri tepelné kroky: * Sušenie pri 100°C: odstránenie vody. * Tepelné odparovanie pri 100 -250°C: fyzikálna desorpcia adsorbovaných prchavých organických látok. * Tvorba karbonizátu pri 200 -750°C: pyrolýza neprchavých organických látok a karbonizácia pyrolyzátu. * Splyňovanie karbonizátu pri 800 -1000°C: splyňovanie pyrolyzátu riadenou reakciou s vodnou parou, oxidom uhličitým alebo kyslíkom. Reaktivácia je návrat vyhoreného uhlia do výroby s dostatočnou aktivitou, aby sa dal použiť v procese, na ktorý bolo pôvodne určené. Reaktivácia = Návrat do výroby tepelnou reaktiváciou Regenerácia = Opätovné použitie úpravou parou alebo chemickou regeneráciou v mieste použitia. Reaktivácia aktívneho uhlia pozostáva z: Vyprázdnenia uhlia z adsorbéra Spracovanie v špeciálnej peci pri vysokých teplotách Kompenzácia strát Preplnenie dreveného uhlia do filtrov
Súhrnné technické a ekonomické výsledky možností organizácie prevádzky filtračných zariadení bloku K-6 po vývoji sorpčného zdroja GAU Životnosť GAU Filtrasorb TL 830 pred reaktiváciou je podľa dodávateľa technológie 3. rokov. Po uplynutí tejto doby dodávateľ technológie (TAHAL, Izrael) odporúča opätovnú aktiváciu GAU. možnosť organizácie práce filtračných zariadení výška kapitálových nákladov, tisíc rubľov. očakávané zvýšenie prevádzkových nákladov, tisíc rubľov. očakávané zvýšenie nákladov na upravenú vodu, rub. /m 3 úroveň rizika *) Preťaženie vrchnej vrstvy rýchlofiltrov čerstvým GAC 114 203,61 **) — 0,36 **) 2 Preťaženie vrchnej vrstvy rýchlofiltrov kremičitým pieskom 23 919 634 158 865 0. 45 9 Preťaženie vrchnej vrstva rýchlych filtrov reaktivovaná GAU 68 163 800,6 — 0,15 3 JE "Polykhim". Pri získavaní GAU od iných dodávateľov bude veľkosť ukazovateľa vyššia.
Informácie o JE Polikhim JE Polikhim je jedným z popredných výrobcov modifikovaných uhlíkových sorbentov na severozápade Ruska. Podnik má tieto divízie: 1. Dielňa na výrobu uhlíkových sorbentov 2. Dielňa na výrobu plastových zariadení 3. Sekcia protikoróznej ochrany oceľových zariadení 4. Konštrukčné oddelenie 5. Konštrukčné oddelenie 6. Oddelenie odhadov 7. Výskumné laboratórium 8. Miesto inštalácie a uvedenie do prevádzky Ročný výkon je v súčasnosti 600 t/rok pri menovitom výkone elektrických pecí. Rovnaké pece možno použiť na reaktiváciu aktívneho uhlia. ← Elektrická pec EVP-300 vo výrobnej budove LLC JE Polikhim Elektrická pec EVP-300 M vo výrobnej budove LLC JE Polikhim PT, MAU-6 A. Za priamej účasti bola vyvinutá technológia na získavanie aktívneho uhlia týchto druhov petrohradského štátneho technologického inštitútu (Technická univerzita), najmä Katedra chemickej technológie materiálov a produktov sorpčnej technológie.
Uskutočnenie skúšobnej reaktivácie GAU Filtrasorb TL 830 vo výrobných zariadeniach JE Polikhim LLC Granulované aktívne uhlie je možné v JE Polikhim LLC jednoducho regenerovať najbežnejšou štandardnou metódou (parou) ako výsledok reaktivácie v peci EVP-300. V súlade s podmienkami dohody medzi SUE „Vodokanal Petrohrad a Petrohrad. V septembri až novembri 2012 GTI (TU) vo výrobnom závode LLC JE Polikhim vykonala pilotnú reaktiváciu vyhoreného GAU Filtrasorb TL-830 v množstve 0,5 tony.
Výsledky skúšobnej reaktivácie GAC Filtrasorb TL 830 vo výrobných zariadeniach LLC JE Polikhim v porovnaní s parametrami použitého materiálu, ale aj v porovnaní s parametrami pôvodnej čerstvej vzorky Filtrasorb TL-830 carbon Ws je celková pórovitosť objem, Vmi je objem mikropórov, Vme je objem mezopórov. Vzorka Ws, cm 3 /g Vmi, cm 3 /g Vme, cm 3 /g TL-830 (Lot 8613 E 008), originál (čerstvé uhlie) 0,467 0,374 0,093 Vzorka odpadu TL-830 (14 08,12) 0,3593 Vzorka 0,433 reaktivovaného TL-830 (14.08.12) 0,508 0,462 0,046 Množstvo spotrebovaných TL-830 (13.09.12) 0,403 0,355 0,048 Dávka reaktivovaného TL-830 (13.08.12), jedna2429.12. (13.09.12), dvojnásobná reaktivácia 0,547 0, 499 0, 048 Získané výsledky vysvetľuje skutočnosť, že výrobca GAC (Chemviron Carbon), aby zabezpečil dlhú celkovú životnosť GAC Filtrasorb TL-830 na základe využitia viacerých procesov jeho reaktivácie vytvára nedostatočne aktivovaný produkt, čím umožňuje zachovať jeho sorpčné a prevádzkové vlastnosti pri opakovanej reaktivácii.
Parametre poréznej štruktúry vzoriek Filtrasorb TL-830 GAC pred a po reaktivácii Pozorovaný pokles mechanickej pevnosti GAC pri reaktivácii je spojený s odstránením nevýznamného podielu spojivovej zložky, ku ktorej dochádza pri reaktivácii. Mechanická pevnosť reaktivovaných vzoriek GAC Filtrasorb TL-830, ktorá je 78-80%, sa však mierne líši od mechanickej pevnosti pôvodného uhlia (84-85%), čo umožňuje jeho ďalšie použitie bez akéhokoľvek zníženia vo výkone. Wo je nameraný objem sorpčného priestoru, Eo je energia adsorpcie benzénu. V procese reaktivácie sa obnovuje a dokonca zvyšuje sorpčná aktivita pre metylénovú modrú a hodnota jódového čísla v porovnaní s čerstvou vzorkou GAU. vzorka W0, cm3/g Eo, k.J/mol IC, mg/g Sorpčná aktivita podľa MG, mg/g Mech. pevnosť, % TL-830 (Šarža 8613 E 008), originál (čerstvé uhlie) 0,378 25,4 927 198 84 Vzorka odpadu TL-830 (14. 08. 12) 0, 369 20. 8 759 98 vzorka 80 TL 14.08.12) 0,476 25,6 1080 213 78 Množstvo použitého TL-830 (13.09.12) 0,369 20,2689 94 85 Množstvo reaktivovaného TL-830 (13.09.12), 41 reaktivovaný TL-830 (13.09.12) 21.11. TL-830 (13.09.12), dvojnásobná reaktivácia 0,509 26,
Závery o výsledkoch vykonaných štúdií Optimálnym riešením pre organizáciu prevádzky filtračných zariadení bloku K-6 po rozvoji sorpčného zdroja GAU je reaktivácia uhlia v organizácii tretej strany, po ktorej nasleduje jeho načítanie do rýchlych filtrov bloku a opätovné použitie. Ako organizácia tretej strany na reaktiváciu odpadového uhlia z rýchlofiltrov bloku K-6 sa odporúča LLC JE Polikhim. Táto organizácia sa vyznačuje 1) vysokou kvalitou výrobného procesu na reaktiváciu GAU, zisteným vykonaním skúšobnej reaktivácie šarže GAU Filtrasorb TL-830, vybraného z existujúcich rýchlych filtrov bloku K-6, 2 ) najnižšie náklady na reaktiváciu medzi ruskými podnikmi podobného profilu, 3) najbližšia poloha vo vzťahu k južnému vodnému dielu v Petrohrade. Výška nákladov na súbor opatrení na reaktiváciu spotrebovaného GAC z rýchlych filtrov bloku K-6 a opätovné naplnenie filtrov reaktivovaným uhlím je približne 68 miliónov rubľov. , čo je takmer 2-krát nižšie ako výška kapitálových nákladov na nahradenie spotrebovaných GAU čerstvým uhlím. Implementáciu súboru opatrení na reaktiváciu vyčerpaného GAC z rýchlofiltrov bloku K-6 a prekládku filtrov reaktivovaným uhlím bude sprevádzať najmenej významné zvýšenie nákladov na vodu upravovanú na K-6. -6 blokov, čo je 15 kopejok na 1 m 3, čo je 2-krát menej ako rovnaký ukazovateľ, dosiahnuté pri nahradení vyhoreného GAC čerstvým uhlím a 3-krát menej ako pri nahradení použitého GAC kremenným pieskom. Výmena vyčerpaného GAC z rýchlych filtrov bloku K-6 za kremenný piesok sa neodporúča z dôvodu nevyhnutného prudkého zhoršenia kvality úpravy vody na bloku K-6 a s tým spojených ekonomických a materiálnych škôd na ŠP. Vodokanal Petrohradu.
Sorpčné filtre sú pomerne obľúbené produkty na odstraňovanie rôznych mechanických a organochlórových nečistôt pohlcovaním škodlivín vnútorným povrchom zrna záťaže.
Výber a inštalácia sorpčných filtrov bude diskutovaná v tomto článku.
Čo je adsorpcia
Výraz "adsorpcia" sa týka procesu absorpcie kvapalnej kontaminácie povrchovou vrstvou tuhej látky. Je založená na difúzii molekúl znečisťujúcich látok cez špeciálny tekutý film, ktorý obklopuje častice adsorbenta na povrch, ku ktorému dochádza pri zmiešaní kvapaliny, ktorá sa má čistiť.
Potom difúzia pokračuje rýchlosťou určenou štruktúrou použitého adsorbenta a veľkosťou molekúl zozbieraných látok.
Tento proces je najúčinnejší, keď má kvapalina nízku koncentráciu kontaminantov (v štádiu hĺbkového čistenia). V takýchto prípadoch účinnosť procesu umožňuje získať výstup takmer nulovej koncentrácie znečisťujúcich látok.
Účinnosť a rýchlosť adsorpcie priamo závisí od:
- sorbentové štruktúry;
- koncentrácie znečisťujúcich látok a ich chemická povaha;
- aktívna reakcia prostredia;
- teplota.
K dnešnému dňu sú aktívne uhlie rôznych značiek považované za najlepšie sorbenty na čistenie vody. Účinnosť posledného je určená prítomnosťou mikropórov. Ich celkový objem je hlavnou charakteristikou a je uvedený pri každej značke.
Počas sorpčného procesu by sa malo vylúčiť vniknutie vody na uhlie, v ktorom sú rozpustené koloidné a suspendované látky, pretože. chránia póry aktívneho uhlia. Uhlie, ktoré stratilo svoju schopnosť sorpcie, sa nahradí alebo regeneruje.
Pridanie ozónu alebo chlóru (oxidačné činidlo) pred vstupom vody do filtra zvyšuje životnosť aktívneho uhlia pred jeho výmenou, zlepšuje kvalitu odchádzajúcej vody a čistí ju od existujúcich zlúčenín dusíka.
Spoločná implementácia ozonizácie a sorpcie umožňuje dosiahnuť synergický efekt, ktorý takmer 3x zvyšuje schopnosti aktívneho uhlia.
Ak po predbežnej chlorácii dôjde k sorpcii, potom sa z vyčistenej kvapaliny odstráni amónny dusík.
Ak sa ako sorbenty použijú prírodné minerály obsahujúce Mg a Ca alebo oxidy hliníka, zlúčeniny fosforu sa z vody veľmi efektívne odstraňujú.
Účel a rozsah
Sorpčné filtre rôznych značiek sa používajú na hĺbkové čistenie vody v recirkulačných systémoch zásobovania vodou, ako aj na čistenie od organických znečisťujúcich látok (vrátane biologicky tvrdých) odpadových vôd.
Čistenie pomocou sorpčného procesu sa považuje za jeden z najviac účinných metód vykonávanie jemného čistenia týchto vôd od znečistenia organického pôvodu.
Technológia je najúčinnejšia pri čistení odpadových vôd od farbív, hydrofóbnych a aromatických zlúčenín alifatickej skupiny, slabých elektrolytov atď.
Sorpčná metóda sa nepoužíva na čistenie odpadových vôd kontaminovaných výlučne anorganickými alebo organickými látkami s nízkou molekulovou hmotnosťou (aldehydy, alkoholy).
Sorpčné technológie čistenia sa používajú samostatne aj v bloku s biologickým čistením v štádiu hĺbkového predčistenia.
Klasifikácia sorpčných čistiarní
Typ procesu:
- periodické;
- nepretržitý.
Podľa hydrodynamického režimu:
- výtlačné zariadenia;
- miešacie zariadenia;
- medziinštalácie.
Podľa stavu vrstiev sorbentu:
- pohybujúce sa;
- pevné.
Podľa smeru filtrácie:
- protiprúd;
- Priamo cez;
- zmiešaný pohyb.
Podľa kontaktu vzájomne pôsobiacich fáz:
- stupňovitý;
- nepretržitý.
Dizajn filtra:
- stĺpcový;
- kapacitné.
Dizajn sorpčného filtra
Sorpčný filter pozostáva z:
- teleso, ktorým je sklolaminátový valec požadovaných rozmerov;
- pevná vrstva aktívneho uhlia so štrkovým podložím;
- regulačný ventil rôznych typov (možnosť - mechanické ventily);
- potrubie, cez ktoré sa dodáva odpadová voda;
- potrubie, cez ktoré sa vypúšťa vyčistená voda;
- potrubie, cez ktoré sa dodáva uvoľňovacia voda;
- drenážny rozvodný systém.
Lineárna rýchlosť filtrácie závisí vo veľkej miere od stupňa kontaminácie vody dodávanej na úpravu. Jeho hodnota môže byť od 1 do 10 m3/hod. Veľkosti zŕn sorbentu sa pohybujú od 1 do 5 mm.
Najoptimálnejšou možnosťou čistenia je filtrácia, počas ktorej sa kvapalina dodáva zdola nahor. V tomto prípade je celá plocha prierezu filtra rovnomerne naplnená a vzduchové bubliny, ktoré sa dostali do vody, sa celkom ľahko vytlačia.
Filtre s pevnou vrstvou sorbentov slúžia na regeneračné čistenie odpadových vôd pri súčasnom riešení problémov využitia cenných zložiek v nich obsiahnutých. Desorpcia sa vykonáva pomocou chemických rozpúšťadiel alebo pary.
Princíp činnosti
Zvážte princíp fungovania sorpčného filtra na príklade modelu série FSB používaného v technologických schémach búrková kanalizácia. Priamo na jeho vstupe je namontovaný lapač piesku a lapač oleja, čo umožňuje znížiť ukazovatele pre uvedené druhy znečistenia na povolené koncentrácie.
Voda, ktorá prešla vyššie popísaným predfiltrom, vstupuje do sorpčnej jednotky cez prívodné potrubie. Odtiaľto sa cez rozvodné a výtlačné potrubie voda presúva do spodnej rozvodnej zóny.
Tu je rovnomerne rozložený po celej ploche zabudovaného sorbentu, ktorého značka a objem závisí od počiatočných a konečných koncentrácií škodlivín a požadovanej produktivity. P
Potom je voda smerovaná smerom nahor do zbernej kruhovej vaničky a odtiaľ je odvádzaná cez odbočnú rúrku.
Inštalácia sorpčného filtra
Proces montáže:
- vykope sa jama požadovaných rozmerov;
- dno sa prebúdza pieskom, ktorého vrstva dosahuje hrúbku 300 mm, potom sa opatrne ubíja;
- cez tento vankúš sa naleje železobetónová doska (300 mm alebo viac), ktorej geometrické rozmery sú určené hodnotou „priemer krytu filtra + 1 000 mm“;
- teleso sorpčnej jednotky na dodatočnú úpravu je namontované striktne vertikálne na doske;
- pre stabilitu sa voda predbežne naleje do tela približne do úrovne perforovaného dna;
- aby sa zabránilo posunutiu telesa počas zásypu, je vopred upevnené kotvami;
- vo vrstvách 300 mm je jama pokrytá pieskom bez kameňov, s opatrným podbíjaním každej vrstvy. Zásyp je ukončený po dosiahnutí úrovne výstupných a vstupných dýz;
- sú pripojené potrubia (prepad, výstup, prívod). Ďalej proces zásypu pokračuje až k hornej časti krytu filtra. Je potrebné kontrolovať činnosť vibrátora v miestach pripojenia potrubí uvedených vyššie, aby sa nepoškodili;
- náklad sa podáva do tela vo vreciach. Okrem toho sa ďalší podáva potom, čo sa obsah predchádzajúceho rovnomerne rozloží po celom povrchu perforovaného dna;
- pred uvedením do prevádzky je potrebné položený náklad dôkladne umyť.
Kryt musí byť bezpodmienečne naplnený nakladacou a čistou vodou.
Aby sorpčný filter, ktorý ste si zvolili, odstránil maximálny možný počet druhov škodlivín, musia byť do uhlíkového filtra pridané rôzne iónomeničové látky, ktorých zoznam je určený s prihliadnutím na prioritné škodliviny vo vašom podniku (miesto ).
