58 беттің беті Қазақстан республикасының

Дәріс 5 - Химиялық өндірістегі су және ауа

жүктеу 4,17 Mb.

бет	3/27
Дата	22.05.2018
өлшемі	4,17 Mb.
	#16095

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 27

Дәріс 6 – Өндірістік су дайындау

Дәріс 5 - Химиялық өндірістегі су және ауа

Мазмұны:

Ауа және судың маңызы, қолданылуы
Табиғи судың жіктелінуі және су сапасы

1. Химия өндірісінде ауа шикізат ретінде немесе технология процестерінде реагент ретінде және энергетикалық мақсаттарда, ауадағы оттегі тотықтырғыш ретінде және металдарды оттегілі балқытуда домна процестерінде қолданылады. Ауадағы азот синтетикалық аммиак және басқа азотты заттар үшін шикізат және инертті газ ретінде қолданылады.

Ауаны энергетикада қолданылуы, әртүрлі отындарды жағу кезінде оттегіні тотықтырғыш ретінде жылу энергиясын алуына байланысты болады. Ауа, сол сияқты, газдар және сұйықтарды суытқан кезде мұздату агенті ретінде мұздатқыштарда немесе жанастыру аппараттарында кейбір қосылыстардың балқымаларын түйіршіктегенде қолданылады.

Көп жақты қасиеттеріне байланысты су, халық шаруашылығында кеңінен қолданылады, шикізат ретінде, химиялық реагент ретінде, еріткіш ретінде, жылу және салқынтасымалдағыш ретінде. Суды өндірісте кеңінен арзан, жеткілікті, жанбайтын еріткіш ретінде қатты, сұйық және газтәріздес заттарды еріту үшін қолданады. Судың тоқыма өндірісінде алатын орны үлкен. Су жоғары температурада жұмыс істеу қабілеті бар ерекше жылутасымалдағыш болып табылады. Суды, сол сияқты, жылуды тартып алатын мұздатқыш агент ретінде экзотермиялық реакцияларда және атом реакторларын суыту үшін қолданады.

2. Жаратылысы бойынша табиғи сулардың үш түрін айырады – атмосфералық, жер беті және жер асты сулары.

Атмосфералық су - жаңбыр және қар түрінде жер бетіне түсетін су. Олардың құрамында қоспалар аз болады. Жер астын сулары – артезиан скважиналарының, құдықтардың, бұлақтардың, гейзерлердің суларынан тұрады. Жер беті (сыртқы) сулары - өзендердің және көлдердің тұщы сулары және теңіздердің мен кейбір көлдердің ащы сулары.

Судың сапасы оның физикалық және химиялық қасиеттерімен анықталады: мөлдірлік, түс, иіс, температура, жалпы тұз мөлшері, кермектілік, тотығулық және судың реакциясы.

Кермектілік, Ca²⁺ немесе Mg²⁺ иондарының 1 кг судағы миллимоль – эквивалентімен анықталады, яғни кермектілік бірлігі ретінде 20, 04 мг/кг кальций иондары немесе 12,16 мг/кг магний иондарын алады.

Кермектік, уақытша (карбонаттық), тұрақты (карбонаттық емес) және жалпы түрлеріне бөлінеді.

Уақытша немесе жойылатын кермектілік судағы кальций және магний гидрокарбонаттарының арқасында пайда болады. Олар суды қайнатқанда ерімейтін орта немесе негізгі тұздар түрінде тұнбаға түседі (қақ):

Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃ ↓+ CO₂ + H₂O

2Mg(НCO₃)₂ = MgCO₃^. Mg(OH)₂ + 3CO₂ + H₂O

Тұрақты немесе жойылмайтын кермектілік, кальций және магнийдің суда еріген барлық басқа тұздары (күкірт, тұз, фосфор, кремний ж.б. қышқылдары) арқылы анықталады. Олар су қайнаған кезде еріген түрде қалады.

Жалпы кермектілік, ол уақытша және тұрақты кермектіліктердің қосындысы. Судың тотығуы судағы органикалық қоспалар арқылы сипатталады және 1 кг судағы органикалық қосылыстарды тотықтыруға кететін оттегінің миллиграммы арқылы өрнектеледі.

Судың активтік реакциясы оның қышқылдығы немесе негіздігі – сутегі иондарының концентрациясы арқылы сипатталады.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Химиялық технологияда су және ауаның қолданылуын көрсетіңіздер.

2. Табиғаттағы судың айналуы.

3. Судың сапасына қандай көрсеткіштер арқылы анықтайды?

Ұсынылған әдебиеттер:

Общая химическая технология: в 2-х ч.,/под ред. И.П. Мухленова. М:1984.
Кутепов А.М. и др. Общая химическая технология. М:1990.
Основы химической технологии/под ред. И.П. Мухленова М:1991.
Вольфкович С.И. Общая химическая технология. М: 1959
Соколов Р.С. Химическая технология: в 2-х т. М: 2000.

Дәріс 6 – Өндірістік су дайындау

Мазмұны:

1. Суды тұндыру әдістері

2. Суды жұмсартудың химиялық және ионалмастыру әдістері

3. Электрокоагуляция

4. Суды дегазациялау және зиянсыздандыру

1. Өндірістік су дайындау, судан молекулярлық еріген, коллоидтық және қалқыған күйдегі зиянды қоспаларды аластатуға арналған операциялардың жиынтығы болып табылады. Су дайындаудың негізгі операциялары: қалқыған қоспалардан тұндыру және сүзу арқылы тазарту, жұмсарту, ал кейбір жағдайларда – тұзсыздандыру, бейтараптандыру, газсыздандыру және зиянсыздандыру.

Суды тұндыру процесін үздіксіз жұмыс істейтін, бетондалған тұндырғыш резервуарларда жүргізеді. Түссіздендіруді және мөлдірлендіруді толық деңгейде жүргізу үшін, тұндырғыштың ішіндегі декантацияланатын суды коагуляцияға ұшыратады. Коагуляция – әртекті жүйелерді бөлудің нәтижелі процесі, атап айтқанда, судан лай, кварц құмының, карбонаттардың және басқа тау жыныстарының, сол сияқты, органикалық жаратылысты заттардың, мысалы, белоктардың, коллоидты дисперсиялық бөлшектерін бөліп алу. Коагуляция процесінің маңызы – өңделетін суға коагулянттарды, әдетте, әртүрлі электролиттерді енгізу. Коллоидтық бөлшектердің зарядына қарама қарсы заряды бар ион-коагулянт, бетте адсорбцияланады. Осының нәтижесінде бөлшектердің зарядтары бейтараптандырылады, коллоидтік бөлшектердің айналасындағы сольваттанған қабықшалар қосылып, сығылады да, олар бір бірімен бірігіп, седиментацияға түседі. Коагуляция арқылы түзілген тұнба судан сүзу арқылы бөлінеді.

Сүзу – әртекті жүйелерді бөлудің ең бір универсальды әдісі. Сүзу техникасында, сүзгіш ретінде қолданылатын материалдың дамыған беті, үлкен орын алады. Сүзу нәтижелілігі мына эмпирикалық формуламен анықталады:

, мұндағы d — сүзгіште ұсталып қалатын ең ұсақ бөлшектердің диаметрі, мм; l— инертті түйір материалдардың бөлшектерінің тиімді шамасы, мм; w— сүзу жылдамдығы, м/сағ; с —пропорционалдық коэффициенті, кварцті құм үшін 0,0095- ке тең.

2. Суды жұмсарту және тұзсыздандыру - кальций, магний және т.б. металдардың тұздарын судан аластату болып табылады. Қолданылатын реагенттер бойынша бұл әдістер былай ажыратады: әктік (күйдірілген әк), содалық (кальцинацияланған сода), натронды (натрий гидрототығы) және фосфатты (үшнатрий фосфат). Жұмсарту процесі келесі реакцияларға негізделген:

1. Уақытша кермектілікті жою, темір иондарын аластату және СО₂байланыстыру үшін, күйдірілген әкпен өңдеу:

Са(НС0₃)₂ + Са(ОН)₂ = 2СаСО₃ ↓+ 2Н₂О

Mg(HCO₃)₂ + 2Са(ОН)₂ = 2СаСО₃ ↓+ Mg(OH)₂ ↓ + 2Н₂0

2. Тұрақты кермектілікті жою үшін кальцинацияланған содамен өндеу:

3. Са²⁺ және Mg²⁺толық тұндыру үшін үшнатрийфосфатпен өндеу

ЗСа(НС0₃)₂ + 2Na₃P0₄ = Ca₃(P0₄)₂ ↓ + 6NaHCO_a

3MgCI₂ + 2Na₃P0₄ = Mg₃(P0₄)₂ ↓ + 6NaCI

Ионалмастыру әдісі. Суды жұмсартудың ионалмастыру әдісінің мәнісі – өзінің құрамындағы иондарды су құрамындағы иондарға алмастыру қабілеті бар иониттерді қолдану арқылы суды кальций және магний иондарынан тазарту болып табылады. Жұмсартудың катион алмастыру процесінің негізінде катиониттердегі натрий және сутегі иондарын Са²⁺ және Mg²⁺ иондарына алмастыру реакциясы жатады.

Na₂ [Кат] + Ca(HC0₃)₂ ↔ Са [Кат] +2NaHC0₃

Катион алмастыру процесіне жіберілетін судың мөлшері мына теңдеулер арқылы анықталады:

және

,

мұнда L_Na және L_H— Na- жәнеН-катиониттері бар сүзгішке жіберілетін судың мөлшері, %; h_кс, h_к, h_ж— бастапқы судың карбонаттық емес, карбонаттық, жалпы кермектілігі, град; h_б —жұмсартылған судың берілген сілтілігі, град.

Анион алмастыруға мысал ретінде ОН^-аниондарыналмастыру реакциясын алуға болады.

[Ан] ОН + НС1 ↔ [Ан] С1 + Н₂0

Н – катиондау және ОН-аниондау процестерін тізбектей жүргізу арқылы суды тұзсыздандырудың қазіргі кездегі әдісінің экономикалық тиімділігі өте үлкен. Осы процестердің нәтижесінде түзілген Н⁺ и ОН^- иондары өзара әрекеттесіп, су молекуласын құрайды.

3. Электрокоагуляция – еритін электродтары бар электролизерде суды тазартудың әдісі. Ол зиянды қоспаларға қатысты сорбциялық қабілетті жоғары алюминий гидрототығын электрохимиялық жолмен алуға негізделген. Иондардың ток мөлшерін тасымалдауға қатысу дәрежесі, олардың салыстырмалық концентрациясы және қозғалысының шапшандығы арқылы мына теңдеумен сипатталады

, мұнда λ_∞ — эквиваленттік электр өткізгіштігі; F — Фарадей тұрақтысы, 96 000 Кл; w_к, w_a—катион және анионның қозғалысының абсолюттік жылдамдығы.

4. Өндірістің қышқыл айналу суларын тазарту үшін нейтралдау – суды кальций тотығымен немесе гидрототығымен өңдеу әдісі қолданылады. Коррозияны төмендету үшін су дайындаудың маңызды бөлігі, судан еріген СО₂ және О₂ газдарын аластату болып табылады. Газдарды аластату бумен қыздыру арқылы десорбция (термиялық деаэрация) қолданылады.

Тұрмыстық қажетте қолданылатын суды міндетті түрде зиянсыздандырады. Зиянсыздандыру – ауру тарататын бактерияларды жою және органикалық қоспаларды тотықтуру – хлорлы әк, кальций гипохлориті және газ тәріздес хлорды қолдану арқылы хлорлаудың негізінде жүргізіледі.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Суды жұмсарту және тұзсыздандыру қалай жүргізіледі?

2. Электрокоагуляция әдісі.

3. Суды тұндыру әдісі?