Очистка сточных вод от ионов аммония методом окисления (стр. 4 из 5)
4.4 Гипохлорит кальция
Бесцветные кристаллы, устойчив в сухой атмосфере, в отсутствии СО2.
При 1800С разлагается с выделением большого количества тепла.
При 500С медленно распадается с отделением активного хлора.
Са(ОСl)2 → CaCl2 + O2
→ Ca(ClO3)2 + CaCl2
→ CaO + Cl2
Ca(OH)2 - замедляет распад
СО2 и влага ускоряют
В промышленности выпускается Са(ОСl)2 с содержанием активного хлора 50 – 70 %
Или 3Са(ОСl)2 * 2Ca(OH)2 * Н2О содержание активного хлора 50 – 55 %
Так же водный раствор с концентрацией активного хлора 85 – 110 г/л
Применяется так же как NaClO.
Глава 5. Методика проведения эксперимента
При проведении эксперимента использовали следующую методику. В термостатируемый реакционный сосуд заливали 100 мл сточной воды с содержанием ионов аммония 0,816 г/л. Затем, используя делительную воронку, подавали рассчитанное количество окислителей: гипохлорита натрия (техническое название «Белизна»), с содержанием активного хлора ClO- - 78 г/л. или гипохлорита кальция с содержанием активного хлора ClO- - 66,48 г/л. Расчет количества окислителей проводили по уравнениям реакции.
2NH4OH + 3NaClO = N2 + 3NaCl + 5H2O
4NH4OH + 3Ca(ClO)2 = 2N2 + 3CaCl2 + 10H2O
После прибавления окислителей с помощью магнитной мешалки осуществляли непрерывное перемешивание в течении заданного времени. Процесс окисления проводили при температурах 00С, 200С, 300С. После проведения процесса отбирались пробы для анализа содержания концентрации ионов аммония и гипохлорит ионов. Анализ концентраций проводился в Институте мелиорации колориметрическим методом.
Результаты исследований отражены в таблицах и графиках
Глава 6. Практическая часть
В настоящее время на многих промышленных предприятиях существует проблема очистки сточных вод от ионов аммония. Большое количество аммонийного азота в стоках приводит к кислородному голоданию растений и отрицательно влияет на флору и фауну водного бассейна.
В технологии очитки сточных вод от ионов аммония могут быть использованы различные методы. Однако большинство этих методов имеет ряд недостатков, что ограничивает область их применения. Одним из широко применяемых методов очистки сточных вод с содержанием аммония является окислительный метод. В качестве окислителя могут применяться озон и хлор, однако их применение связано с высокими затратами и повышенной опасностью. Могут быть использованы также гипохлориты щелочных и щелочноземельных металлов. При этом необходима предварительная корректировка pH сточных вод до начальных значений 8 – 10,5 щелочным агентом, затем проводят обработку гипохлорит-ионами, используя гипохлориты щелочных или щелочноземельных металлов NaClO или Ca(ClO)2 в количестве эквивалентном или превышающем эквивалентное содержание аммиака или аммонийных солей в сточных водах. Процесс окисления протекает в жидкой гомогенной среде с образованием газообразных продуктов и нетоксичных веществ.
2NH4OH + 3NaClO = N2 + 3NaCl + 5H2O ,
4NH4OH + 3Ca(ClO)2 = 2N2 + 3CaCl2 + 10H2O
В результате токсичные ионы аммония заменяются на ионы натрия или кальция.
Способ прост в осуществлении, не требует создания специальных установок (как при озонировании) и обеспечивает высокую степень очистки. В отличие от хлора и озона растворы гипохлоритов натрия или кальция являются безопасными, имеют меньшую стоимость, поскольку образуются в качестве отходов некоторых химических предприятий.
В данной работе проведены исследования отработки наиболее оптимальных режимов очистки сточных вод от ионов аммония методом окисления.
Целью исследования являлось определение степени очистки сточных вод от ионов аммония при различных условиях проведения химико-технологического процесса, таких как температура, значение рH среды и количества окислителя.
Объектом нашего исследования являлись промышленные сточные воды с содержанием ионов аммония 0,816 г/л. В качестве окислителя, как уже указывалось раньше, мы использовали гипохлорит натрия NaClO (техническое название «Белизна») с содержанием активного хлора 78 г/л и гипохлорита кальция Ca(ClO)2 с содержанием активного хлора 66,48 г/л.
Процесс окисления проводился в жидкой гомогенной среде при рН среды 8, как при стехиометрическом, так и превышающем стехиометрический на 20, 40 %, при температурах 00, 200, 300 в промежутке времени от 20 до 90 минут. Таблицы и графики полученных при исследовании результатов приведены ниже.
Таблица 1.
Результаты очистки сточных вод раствором гипохлорита натрия при различных температурах и стехиометрическом расходе окислителя.
Таблица 2.
Результаты очистки сточных вод раствором гипохлорита кальция при различных температурах и стехиометрическом расходе окислителя
| t, мин | X, % | CNH4+ | t0C |
| 30 | 64 | 0.522 | 0 |
| 60 | 75 | 0.612 | |
| 90 | 84 | 0.685 | |
| 30 | 65 | 0.530 | 20 |
| 60 | 78 | 0.636 | |
| 90 | 84 | 0.685 | |
| 30 | 65 | 0.530 | 30 |
| 60 | 80 | 0.653 | |
| 90 | 84 | 0.685 |
| t, мин | Проценты | CNH4+ | t0C |
| 30 | 71 | 0,579 | 20 |
| 60 | 85 | 0,694 | |
| 90 | 88 | 0,718 | |
| 30 | 83 | 0,677 | 30 |
| 60 | 89 | 0,726 | |
| 90 | 90 | 0,734 |
| t, мин | X, % | CNH4+ | t0C |
| 30 | 80 | 0,653 | 20 |
| 60 | 83 | 0,677 | |
| 90 | 86 | 0,702 | |
| 30 | 79 | 0,645 | 30 |
| 60 | 88 | 0,718 | |
| 90 | 90 | 0,734 |
График 1. Зависимость степени очистки сточной воды Х(%) от времени t (мин) при температурах: 1. – 00С , 2. – 200С, 3 – 300С для гипохлорита натрия при стехиометрическом расходе окислителя. 
График 2. Зависимость степени очистки сточной воды Х(%) от времени t (мин) при температурах: 1. – 00С , 2. – 200С, 3 – 300С для гипохлорита кальция при стехиометрическом расходе окислителя. 
График 3. Зависимость степени очистки сточной воды Х(%) от времени t (мин) при температурах: 1, 2. – 200С; 3, 4 – 300С и избытке окислителя 1, 3 – 20 %; 2, 4 – 40% для гипохлорита натрия. 
График 4. Зависимость степени очистки сточной воды Х(%) от времени t (мин) при температурах: 1, 2. – 200С; 3, 4 – 300С и избытке окислителя 1, 3 – 20 %; 2, 4 – 40% для гипохлорита кальция.