Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ќкиснювальн≥ методи очистки ст≥чних вод




ƒо окиснювальних метод≥в належать:

Ø ќкиснювальн≥;

Ø “ермоокиснювальн≥;

Ø ≈лектрох≥м≥чн≥;

Ø –ад≥ац≥йно-окиснюван≥.

“ермоокиснювальн≥ методи окисненн€: паро фазне, р≥дкофазне окисненн€, паро фазне катал≥тичне окисненн€. “ермоокисненн€ пол€гаЇ в окисненн≥ забруднювач≥в води киснем пов≥тр€ при висок≥й температур≥. „асто виступаЇ Їдиним можливим методом знезараженн€ токсичних вод.

≈лектрох≥м≥чн≥ процеси окисненн€

ќкисненн€ Ц процес втрати (передач≥) атомом, молекулою, ≥оном одного або дек≥лькох електрон≥в. ѕри в≥дновленн≥ електрони приЇднуютьс€. Ѕудь-€кий процес окисненн€ завжди звТ€заний з процесом окисненн€. ќкисно-в≥дновн≥ реакц≥њ Ц процеси перем≥щенн€ електрон≥в в≥д донора до акцептора.

«агальне число електрон≥в в систем≥ п≥д час такоњ реакц≥њ не зм≥нюЇтьс€. як окисники можна використовувати: метали вищого ступенн€ окисненн€ (Cu2+, Cr6+, Fe3+), неметали 6-оњ ≥ 7-оњ групи пер≥одичноњ системи, дл€ €ких характерна висока електронегативн≥сть (—l, F, Br), а також так≥ сполуки: Ќ2ќ2, KClO3, KClO4, KMnO4.

ћетали з найб≥льш низьким ступенем окисненн€ лише в≥дновн≥ властивост≥. Ќеметали з в≥дТЇмним ступенем окисненн€ Ц в≥дновники (Ќ2S).

–уш≥йна сила окисно-в≥дновних реакц≥й Ц р≥зниц€ електродних потенц≥ал≥в дл€ кожноњ нап≥вреакц≥њ. «агальне р≥вн€нн€:

ε Ц електрох≥м≥чний потенц≥ал; ε0 Ц стандартний електрох≥м≥чний потенц≥ал; n Ц число електрон≥в, що беруть участь в реакц≥њ; F Ц число ‘араде€; , Ц активност≥ сполук, що беруть участь в реакц≥њ.

ѕрирода речовин, що беруть участь в окисно-в≥дновному перетворенн≥ враховуЇтьс€ стандартним елктрох≥м≥чним потенц≥алом. (в стандартих таблиц€х в пор€дку зростанн€ Ц в≥д найб≥льш негативного, до найб≥льш позитивного).

ќкисно-в≥дновна реакц≥€ може проходити лише в напр€мку, при €кому окисник з позитивним значенн€м ε0. ¬ процес≥ окисненн€-в≥дновленн€ (ќ¬) потенц≥али електродн≥ потенц≥али обох нап≥вреакц≥й зм≥нюютьс€.

ѕотенц≥ал окисника б≥льш позитивний, в≥дновника Ц б≥льш негативний. ѕри њх вир≥внюванн≥ наступаЇ р≥вновага.

’лор ≥ його сполуки

√азопод≥бний хлор ≥ його сполуки: д≥оксид хлору, г≥похлорити, концентрац≥€ його оц≥нюЇтьс€ по величин≥ активного хлору. ѕри розчиненн≥ у вод≥ хлор г≥дрол≥зуЇ з утворенн€м HCl ≥ хлорнуватистоњ кислоти HClO. –≥ст рЌ приводить до зм≥ни форми активного хлоруз утворенн€м г≥похлорит ≥он≥в. —ильнокисле середовище Ц активний хлор, рЌ 5 Ц хлорнуватиста кислота, рЌ 10 Ц г≥похлорити.

—l2 Ц ε0=1,352 ¬

HClO − ε0=1,5 ¬

√≥похлорит Ц ε0=0,906 ¬

’лорноватиста кислота ≥снуЇ т≥льки в розчин≥, розкладаЇтьс€ на св≥тл≥ з вид≥ленн€м ќ2, г≥похлорит б≥льш ст≥йкий ≥ використовуЇтьс€ част≥ше. √≥похлорит б≥льш ст≥йкий Ц використовуЇтьс€ част≥ше. ¬ водо п≥дготовц≥ використовують хлорне вапно Ca(ClO)2. ƒуже сильний окисник —lќ20=1,5 ¬), зеленожовтий газ. ѕор≥вн€но з —l2 волод≥Ї б≥льш високими дезодоруючими ≥ бактерицидними властивост€ми, не утворюЇ токсичноњ орган≥ки, але утворю токсичн≥ хлорати ≥ перхлорати. —l2, хлорноватиста кислота, г≥похлорити легко взаЇмод≥ють з ам≥аком ≥ сол€ми амон≥ю з утворенн€м хлорам≥н≥в.

ѕероксид водню Ќ2ќ2

ѕро€вл€Ї ќ¬ властивост≥ €к в лужному, так ≥ в кислому середовищ≥. ќкисна функц≥€ ч≥тк≥ше в кислому середовищ≥, в≥дновна Ц в лужному. Ќ2ќ2 легко переводить неорган≥чн≥ сполуки в нижч≥ ступен≥ окисненн€: NO‾2 → NO‾3, SO‾3 → SO‾4, Fe (≤≤) → Fe (≤≤≤). ¬ лужному середовищ≥ (рЌ 9-13) окисл€Ї ц≥ан≥ди до ц≥анат≥в. ƒ≥€ Ќ2ќ2 посилюЇтьс€ при на€вност≥ катал≥затора Ц ≥он≥в метал≥в зм≥нноњ валентност≥ (Cu, Cr, Fe, Mn, Ag ≥ т. д.). Ќ2ќ2 використовуЇтьс€ в систем≥ ‘ентона, реакц≥€ в €к≥й обумовлена утворенн€м високоактивних г≥дроксильних радикал≥в, утворенн€ €ких прискорюЇтьс€ в присутност≥ св≥тла.

Ќ2ќ2 достаньо легко окиснюЇ ѕј¬, алк≥лбензилсульфонати окислюютьс€ на 98 % до —ќ2 та Ќ2ќ. ¬ чистому вигл€д≥ використовувати Ќ2ќ2 занадто дорого.

ќзон ќ3

ќкисна здатн≥сть висока ε0=2,7 ¬, але в лужному середовищ≥ менша ε0=1,24 ¬. при нормальн≥й температур≥ руйнуЇтьс€ велика к≥льк≥сть орган≥чних речовин нав≥ть при низьких дозах. ƒобре розчин€Їтьс€ у вод≥, але це залежить в≥д рЌ ≥ на€вност≥ дом≥шок. ѕри на€вност≥ кислот ≥ солей Ц розчинн≥сть зростаЇ, в лужному середовищ≥ Ц знижуЇтьс€. ƒисоц≥юЇ на пов≥тр≥ ≥ в водному розчин≥. Ўвидше дисоц≥юЇ ≥ розкладаЇтьс€ у водному розчин≥ при вищих рЌ ≥ температур≥. —т≥йк≥сть в нейтральному ≥ кислому середовищ≥ зумовлена утворенн€м Ќќ3, що маЇ г≥дратну оболочку, €ка захища даний асоц≥ат. –озклад ќ3 у вод≥прискорюЇна€вн≥сть метал≥в зм≥нноњ валентност≥. ѕрискоренн€ окисненн€: ¬аќ2, –2ќ5. ѕластмаси F, Cl Цвм≥сн≥, скло Ц не впливают ь на стаб≥льн≥сть озону. ¬исоке значенн€ потенц≥алу ќ3 в вод≥ нейтрал≥зуЇтьс€ тим, що процес розчиненн€ в≥дбуваЇтьс€ в гетерофазн≥й систем≥, що впливаЇ на швидк≥сть первинного розчиненн€ озону у вод≥ю –озчинн≥сть ќ3 п≥дпор€дковуЇтьс€ закону √енр≥, коеф≥ц≥Їнт розчинност≥ при атмосферному тиску становить 0,2-0,4.

ѕараметри дл€ розрахунку камери знезараженн€: величина концентрац≥€*температура. ќптимальна доза Ц 1,6 мг/хв. ƒл€ ефективного знезараженн€ необх≥дно ввести 0,4 мг/дм3 прот€гом 4 хв. « б≥льш≥стю орган≥чних сполук реагуЇ до пром≥жних продукт≥в: альдег≥ди, кетони, карбонов≥ кислоти. ѕри взаЇмод≥њ ароматики з озоном утворюютьс€ гл≥оксаль, гл≥оксалев≥ кислоти. Ќа€вн≥сть ќЌ-групи (фенол) зб≥льшуЇ швидк≥сть ≥ ступ≥нь окисненн€. ѕол€дерна ароматика руйнуЇтьс€ озоном значно легше €к пох≥дн≥ —6Ќ6. ќ3 використовуЇтьс€ дл€ видаленн€ алкен≥в з ст≥чних вод. якщо вони м≥ст€ть метильн≥ групи, то вони окиснюютьс€ до формальдег≥да ≥ мурашиноњ кислоти. јм≥но групи повн≥стю переход€ть в н≥тратн≥. ќрган≥чн≥ кислоти легко окиснюютьс€ до —ќ2 ≥ Ќ2ќ. ” випадку окисненн€ неорган≥чних сполук озоном, в окисненн≥ приймаЇ участь т≥льки 1 атом ќ, ≥ вид≥л€Їтьс€ ќ2: Mn → MnO4, N → N2O5, NH3→ NH4NO3. √алогени утворюють вищ≥ оксиди, ц≥ан≥ди Ц карбонат амон≥ю ≥ карбам≥д. ќзон чинить дуже сильну бактерицидну д≥ю, ≥ на в≥дм≥ну в≥д хлору руйнуЇ цитоплазму кл≥тин бактер≥й, коли хлор д≥Ї т≥льки на ферменти, а в≥руси не мають ферментноњ системи.

ќ2 пов≥тр€

ћолекул€рний кисень ε0=1,229 ¬. Ћегко окиснеюЇ фенол —6Ќ5ќЌ, утворюючи ан≥они карбонових кислот, а при великих дозах —ќ2 ≥ Ќ2ќ.«астосовуЇтьс€ дл€ очистки нафтовм≥сних —¬ (ст≥чних вод), особливо в окисних баштах.

—полуки Mn

¬ технолог≥њ використовуЇтьс€ KMnO4, MnO2. KMnO4 Ц потужний окисник орган≥чних сполук. Ќапр€мок реакц≥њ залежить в≥д рЌ середовища: в кислому Ц реакц≥€ з приЇднанн€м 5 електрон≥в, в слабко лужному Ц 3 електрони, в сильно лужному Ц 1 електрон. ¬заЇмод≥€ перманганату ≥ орган≥чних сполук може зд≥йснюватись по 2 механ≥змах:

1. ѕр€ма взаЇмод≥€ KMnO4 з орган≥чною речовиною;

2. ƒ≥€ про€вл€Їтьс€ лише п≥сл€ накопиченн€ в розчин≥ пром≥жних сполук, €к≥ зб≥льшують швидк≥сть реакц≥њ. “акий процес називаЇтьс€ автокатал≥тичним.

 р≥м KMnO4 використовуЇтьс€ MnO2, не дивл€чись на малу розчинн≥сть у вод≥ при на€вност≥ невеликих концентрац≥й кислот MnO2 легко вступаЇ в реакц≥њ з в≥дновниками, переход€чи в Mn (≤≤).

—ол≥ Mn2+ в результат≥ обробки лугом ≥ киснем пов≥тр€ знову переход€ть MnO2 (режим ф≥льтрац≥њ через завантаженн€ Mn-руди). MnO2 Ї не т≥льки окисником, але ≥ катал≥затором окисненн€, €кщо використовуЇтьс€ ќ2, ќ3, Ќ2ќ2. ¬ так≥й комб≥нац≥њ ц≥ системи легко окиснюють с≥рковм≥сн≥ сполуки, спри€ють окисненню формальдег≥ду киснем до —ќ2 ≥ Ќ2ќ.

јќ– процеси

јќ– процеси Ц окисн≥ процеси п≥двищеноњ ефективност≥, €к≥ включають де€ку групу технолог≥й, до €ких в≥днос€тьс€:

- ѕр€ме озонуванн€;

- ќ3 + Ќ2ќ2;

- ќ3 + Ќ2ќ2 + ”‘;

- Ќап≥впров≥дников≥ катал≥затори + ”‘;

- —истеми ‘ентона;

- —истеми –аффа;

- ”льтразвукова обробка;

- –≥дкофазне окисненн€.

¬ загальному процеси јќ– можуть бути визначенн≥ €к окисн≥ методи, що базуютьс€ на використанн≥ високоактивних радикал≥в Ц г≥дроксильних ‾ќЌ та ≥н.

ѕереваги јќ–:

- Ўвидк≥сть реакц≥њ;

- Ќеселективне окисненн€ Ц обробка р≥зномањтт€ забруднювач≥в одночасно.

–≥зн≥ вар≥анти складу јќ– процес≥в дозвол€ють у вс≥х випадках дос€гнути необх≥дну глибину очистки в≥д вс≥х орган≥чних сполук.

ќ32ќ2 Ц пероксон процес, використовуЇтьс€ дл€ видаленн€ м≥кродом≥шок —¬ ≥ усуваЇ запахи ≥ присмаки, видал€Ї орган≥ку, знижуЇ концентрац≥ю бромат-≥он≥в. —п≥льне використанн€ покращуЇ масоперенос ќ3 з газовоњ фази в р≥дку. ≈фективн≥сть використанн€ залежить в≥д:

1. ѕрироди ≥ концентрац≥њ окиснюваних сполук ≥ на€вност≥ в≥дпов≥дних дом≥шок.

2. ¬≥д точки введенн€ ≥ способу дозуванн€ Ќ2ќ2.

3. —п≥вв≥дношенн€ доз реагент≥в.

4. рЌ середовища.

–≥зн≥ супутн≥ сполуки (гум≥нов≥ ≥ фульвокислоти) при п≥двищених концентрац≥€х знижують ступ≥нь деструкц≥њ ц≥льового продукту, знижують ступ≥нь дисоц≥ац≥њ Ќ2ќ2 у вод≥ на радикали. ѕ≥двищений вм≥ст гум≥нових ≥ фульвокислот приводит до п≥двищенн€ дози окисника. ѕри низьких концентрац≥€х цих кислот в≥дбуваЇтьс€ б≥льш ≥нтенсивний розклад озону ≥ генеруванн€ активних радикал≥в. ѕри низьких концентрац≥€х ц≥ кислоти ≥н≥ц≥юють в≥льно радикальне окисненн€.

“очка вводу окисника в систему обираЇтьс€ там, де максимально знижено концентрац≥ю супутних дом≥шок (гум≥нових ≥ фульвокислот).

ќптимальний д≥апазон сп≥вв≥дношенн€ дозованих Ќ2ќ2 до ќ3: в≥д 0,5 до 0,7 моль/моль. Ќадлишок Ќ2ќ2 понижуЇ ступ≥нь очистки ≥ зб≥льшуЇ витрату ќ3.

ѕри рЌ>5 спостер≥гаЇтьс€ значне пришвидшенн€ розкладу Ќ2 ≥ Ќ2ќ2 з утворенн€м в≥льних радикал≥в. ¬≥домо, що при певних умовах сам ќ3 або ”‘ приводить до утворенн€ у вод≥ Ќ2ќ2. якщо правильно п≥д≥брати технолог≥чн≥ умови, то можна не вводити Ќ2ќ2. ¬ даному випадку реакц≥€ окисненн€ може усп≥шно проходити при високих концентрац≥€х гум≥нових ≥ фульвокислот.

”‘ опром≥ненн€

”‘ опром≥ненн€ покриваЇ область довжини хвиль в≥д 1 до 350 нм. ÷ю область розд≥л€ють на дек≥лька р≥зних областей:

”‘-ј Ц λ= 350-315 нм

”‘-Ѕ Ц λ= 315-280 нм

”‘-ј Ц λ= 280-200 нм

”‘-вакуумний Ц λ= 200-100 нм

≈кстримальний ”‘ Ц λ= 100-1 нм

—п≥льне джерело ”‘: ртутн≥ лампи низького тиску, парц≥альний тиск Hg Ц 1 ѕа. ÷ей тиск в≥дпов≥даЇ тиску пари Hg на ст≥нку лампи. Ѕлижн≥й ”‘ Ц до 200 нм, дальн≥й (вакуум) Ц 200-10 нм. ¬акуумний ≥нтенсивно поглинаЇ атмосферою ≥ розповсюджуЇтьс€ т≥льки у вакуумних камерах.

√оловними резонансними л≥н≥€ми Ї довжини хвиль 253,7 нм ≥ 184,9 нм. Ќайб≥льш ≥нтенсивною ем≥с≥Їю дл€ Hg-лампи низького тиску Ї 254 нм. ÷€ ем≥с≥€ найб≥льш ефективна дл€ знезаражуванн€ ≥ використанн€ в процесах јќ–.

¬акуум ”‘ приводить до фотол≥зу води з утворенн€м г≥дроксильних радикал≥в. ¬акуум ”‘ фотол≥з Ц ефективний метод окисненн€, внасл≥док великоњ швидкост≥ г≥дроксильних радикал≥в.

ѕри ”‘ опром≥ненн≥ розчин ќ3 дисоц≥юЇ з утворенн€м молекули ќ2 ≥ атомарного кисню, €кий взаЇмод≥Ї з водою з утворенн€м Ќ2ќ2.

 р≥м комб≥нац≥њ ”‘ з ќ3 ≥ ќ3 з Ќ2ќ2 в јќ– ≥снуЇ ≥нший вар≥ант розкладу ќ3 з генерац≥Їю оксидних ≥ г≥дроксид них радикал≥в: ќ3 + ”«, ќ3 + γ-випром≥нюванн€. ќстанн≥м часом зТ€вл€ютьс€ нов≥ п≥дходи до ”‘ опром≥нен€ дл€ процес≥в окисненн€ Ц ≥мпульсне випром≥нюванн€. ≤мпульсне ”‘ маЇ великий спектр ≥нтенсивностей в д≥апазон≥ 90-300 нм ≥ забезпечуЇ глибоку деструкц≥ю орган≥ки. ƒжерело: ≥мпульсн≥ розр€ди в ≥нертних газах або в њх сум≥шах з галогенами (ексимерн≥ сум≥ш≥). ¬икористовуютьс€ ксенонов≥ лампи. ѓх основна перевага: велика п≥кова потужн≥сть ≥мпульсу в 5-10 ћ¬т при тривалост≥ ≥мпульсу в дек≥лька сотень мкс. Ќа д≥апазон≥ довжин хвиль200-300 нм в≥дбуваЇтьс€ 25-30 % всього випром≥ненн€ з урахуванн€м втрат при пропусканн≥ бактерицидних ефект≥в в≥д т≥Їњ енерг≥њ, що вкладаЇтьс€ при отриманн≥. ƒл€ ксенонових ≥мпульсних ламп характерн≥ висок≥ затрати енерг≥њ.

ƒаний процес ≥мпульсного опром≥ненн€ називаЇтьс€ фотол≥зом. ”‘ знезаражуЇ шл€хом розриву кл≥тини.

ѕервинний процес в ≥мпульсному ”‘ Ц фото дисоц≥ац≥€ х≥м≥чних звТ€зк≥в орган≥чних сполук. ѕродукти фоторозкладу можуть дооокисн€тись ќ2, ќ3 та Ќ2ќ2. —п≥льне використанн€ ≥мпульсного ”‘ випром≥ненн€ ≥ окисник≥в п≥двищуЇ ефективн≥сть деструкц≥њ орган≥чних сполук ≥ знижуЇ тривал≥сть процесу. ƒос€гають швидкост≥ деструкц≥њ орган≥чних дом≥шок 1 мг/дм3 за 1 с. ÷е дозвол€Ї знизити час обробки води до 1 хв.

—истеми ‘ентона ≥ –аффа

÷е гомогенно-катал≥тичн≥ системи Ќ2ќ2 з ≥онами Fe (II) - ‘ентон або з Fe (I≤I) Ц –аффа.¬они заснован≥ на генерац≥њ в≥льних радикал≥в при катал≥затор≥ Ц ≥он Fe.

—истема ‘ентона реал≥зуЇтьс€ в слабкокислому середовищ≥ при рЌ < 2 ≥ при умов≥, що сп≥вв≥дношенн€ концентрац≥й Ќ2ќ2 до концентрац≥њ Fe (II) знаходитьс€ в межах > 0,5 але <200. ѕри зростанн≥ даного сп≥вв≥дношенн€ >200 Ќ2ќ2 розкладаЇтьс€ з вид≥ленн€м кисню.

—истема –аффа реал≥зуЇтьс€ б≥льш ефективно вже при б≥льш високих рЌ 3 ≥ при значному надлишку Ќ2ќ2 над вм≥стом Fe (≤II). «агальна схема утворенн€ радикал≥в однакова, але початкова швидк≥сть розкладу Ќ2ќ2 в присутност≥ Fe (≤II) значно нижче, н≥ж при Fe (II).





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-12-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 341 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—воим успехом € об€зана тому, что никогда не оправдывалась и не принимала оправданий от других. © ‘лоренс Ќайтингейл
==> читать все изречени€...

566 - | 504 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.017 с.