Федеральное агентство по образованию
Нижегородский государственный технический университет
им. Р.Е. Алексеева
Кафедра «Технология неорганических веществ»
Реферат
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГРАНУЛИРОВАНИЯ СУЛЬФАТА АЛЮМИНИЯ
Выполнил:
Смирнов А.С.
Проверил:
д.т.н., проф.
Михайлов Ю.И.
Содержание
Введение 3
1. Общие сведения о промышленных коагулянтах 4
2. Методы получения основных промышленных коагулянтов 14
Заключение 19
Список использованных источников 21
В связи с ростом промышленного и сельскохозяйственного производства, коммунального водопотребления и усилением внимания к охране окружающей среды следует ожидать роста потребности в реагентах для очистки питьевых и сточных вод.
Вместе с тем, осуществляемый перевод экономики страны на новые условия хозяйствования – хозрасчёт, самоокупаемость, самофинансирование – должен привести к более экономному расходованию коагулянтов, в том числе сульфата алюминия. С одной стороны, не будут заявляться избыточные количества в расчёте на урезание заявок, что всегда имело место в недалёком прошлом. С другой – более эффективное функционирование трудовых коллективов предприятий-потребителей будет способствовать снижению расходных коэффициентов за счёт совершенствования применяемой технологии; уменьшения непроизводительных потерь коагулянтов при их транспортировке, хранении, подаче в производство.
Происходящие перемены требуют пересмотра сложившихся взглядов на перспективу развития производства и технологии коагулянтов, в частности алюминийсодержащих /1/.
В связи с этим была начата поисковая научно-исследовательская работа (НИР) по получению коагулянта – сульфата алюминия в гранулированной форме.
1 Общие сведения о промышленных коагулянтах
Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.
Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.
Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.
Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное количество воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.
Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.
На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды /2/.
Задача обеспечения населения Российской Федерации питьевой водой нормативного качества является в настоящее время одной из самых актуальных. Эта проблема приобрела кризисный характер в Приморском крае, Дагестане, Калмыкии и Бурятии, Архангельской, Калининградской, Ярославской и ряде других областей. В Калмыкии, Мордовии, Астраханской, Волгоградской, Курской, Оренбургской и Ярославской областях существует дефицит доброкачественной питьевой воды.
Сложившаяся ситуация обусловлена следующими причинами:
· несовершенство существующих технологий, их неспособность обеспечить очистку природных вод, сильно загрязнённых веществами антропогенного и природного происхождения (тяжёлыми металлами, биогенными элементами, хлорсодержащими органическими соединениями, фенолам и др.) до требуемых показателей;
· аварийное состояние 40% сетей водопровода, что приводит к вторичному микробному загрязнению питьевой воды;
· недостаточная мощность (или полное отсутствие) очистных сооружений систем водоотведения городов и предприятий промышленности и сельского хозяйства, приводящая к сбросу ненормативно очищенных (и неочищенных) сточных вод в поверхностные источники воды;
· недостаточная мощность (или отсутствие) систем оборотного водоснабжения в отдельных отраслях народного хозяйства, что приводит к завышенному забору природных вод для технологических целей и сбросу большого количества сточных вод;
· отсутствие отвечающих современным требованиям хранилищ для жидких и твёрдых отходов сточных вод, что приводит к загрязнениям подземных вод.
В настоящее время проводятся фундаментальные, поисковые и прикладные исследования с целью разработки технологий, сооружений и аппаратов нового поколения для приготовления питьевой воды, соответствующей мировым стандартам, и глубокой очистки сточных вод; разработки систем промышленного водопользования, создания технологий и технических средств по защите поверхностных и подземных источников питьевой воды от загрязнения /3/.
Сточные воды любого производства содержат примеси, которые могут быть отнесены к грубодисперсным (суспензии, эмульсии, размер частиц 10-2 – 10-5см), тонкодисперсным (коллоидные растворы, высокомолекулярные соединения, 10-5 – 10-6см), молекулярно-растворимым (10-6 – 10-7см) и ионным (10-7 – 10-8см) /4/. Присутствие двух первых из перечисленных выше примесей обуславливает наличие в воде взвешенных частиц, часто её цветность, химическое потребление кислорода сточной воды.
Удаление из сточной воды наиболее грубодисперсных частиц не представляет значительных трудностей. Для его осуществления широко применяют механические способы очистки (фильтрование, отстаивание, флотация). Более трудную задачу представляет удаление тонкодисперсных примесей. Биологическая очистка, которая широко применяется для удаления низкомолекулярных примесей, не может решить этой задачи.
Проблема очистки сточных вод от тонкодисперсных примесей может быть решена и практически решается при использовании процесса коагуляции. Этот процесс представляет собой укрупнение мелких частиц под действием электролитов. Образовавшиеся в результате этого процесса частицы, имеющие значительно большую по сравнению с исходными частицами гидравлическую крупность (скорость седиментации), легко удаляются обычными механическими способами.
Как известно /5/, в отсутствие дополнительно введённого электролита многие дисперсные системы являются агрегативно-устойчивыми, частицы в которых самопроизвольно не слипаются. Причиной этого является наличие заряда на частицах и обусловленного им двойного электрического слоя, а также часто значительная гидрофильность, препятствующая подходу частиц на близкие расстояния, на которых преобладают молекулярные силы притяжения. Чем больше протяжённость двойного электрического слоя, окружающего частицы, и выше их электрический потенциал, тем больше ионно-электростатические силы отталкивания между одинаковыми частицами. Введение в дисперсную систему (сточную воду) электролита приводит к сжатию двойного электрического слоя и часто к уменьшению электрического потенциала частиц, что в свою очередь вызывает уменьшение ионно-электростатических сил отталкивания и как следствие приводит к потере агрегативной устойчивости – коагуляции.
Так как большинство загрязнений в сточных водах заряжено отрицательно, то коагулирующим действием обладают катионы введённого электролита, причём обычно чем выше заряд катиона, тем выше его коагулирующая способность /6/.
Вещества, способные вызвать коагуляцию частиц, называют в общем случае коагуляторами, а в водоподготовке – коагулянтами или гидролизующимися коагулянтами. Последние не только вызывают коагуляцию частиц загрязнений, но и образуют, гидролизуясь, малорастворимые продукты, способные объединяться в крупные хлопья.
Важная особенность коагулирования состоит в том, что при правильной организации процесса, помимо решения основной технологической задачи – очистка воды от тонкодисперсных примесей и коллоидных загрязнений, с его помощью можно добиться заметного удаления некоторых истинно растворённых примесей /7/.
Для очистки сточных вод применяют различные минеральные коагулянты, способные образовывать аморфные или мелкокристаллические структуры, малорастворимые в воде. Наиболее широкое распространение получили соединения алюминия, железа, магния и кальция.