Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Удаление кислорода из воды.




Кислород, растворенный в воде, вызывает коррозию металла парогенераторов электростанций, трубопроводов станций и тепловых сетей, поэтому должен быть удален из воды. Удаление кислорода осуществляется деаэрацией и химическим восстановлением.

Деаэрация основана на использовании закона Генри, согласно которому растворимость газа прямо пропорциональна его давлению над жидкостью. Снижая парциальное давление газа над жидкостью, можно снизить растворимость его в жидкости. Парциальное давление можно снизить или уменьшением общего давления газа, или вытеснением данного газа другим газом. В практике используют оба приема. Обычно воду продувают водяным паром, при этом парциальное давление кислорода уменьшается. Однако методом деаэрации не удается обеспечить глубокое удаление кислорода. Последнее достигается взаимодействием кислорода с химическими восстановителями. Первоначально для этих целей использовался сульфит натрия, который при окислении перехо­дит в сульфат натрия:

2Na2SO3 + О2 = 2Na2SO4

 

Этот метод и до сих пор применяется на станциях малой мощности. Однако при сульфитной обработке воды повышается солесодержание, что недопустимо на электростанциях, работающих при высоком дав­лении пара. На таких станциях кислород удаляют при помощи гидра­зина N2Н4,являющегося сильным восстановителем. При взаимодействии гидразина с кислородом образуются азот и вода по уравнению реакции

N2H4 + O2 = N2 + 2H2O

 

При этом солесодержание не меняется. К недостатку гидразина следует отнести его токсичность, поэтому при работе с ним должны соб­людаться соответствующие правила техники безопасности.

 

6.5.2. Умягчение воды методом осаждения.

Для малорастворимых солей при постоянной температуре соблюдается постоянство произведений активностей ионов, называемое произведением растворимости ПР. Например, при 20o С для равновесий

Концентрацию иона, входящего в малорастворимое соединение, можно уменьшить увеличением концентрации иона противоположного знака,входящего в то же соединение,например,концентрацию ионов Ca2+ и Mg2+ можно понизить увеличением концентрации ионов СО32- и ОН- соответственно. Этот принцип можно использовать для осаждения нежелательных примесей из раствора. Метод осаждения малорастворимых соединений применяется для очистки воды, например для ее умягчения (снижения жесткости). Для уменьшения карбонат­ной жесткости применяется метод известкования, при котором в обра­батываемую воду вводят известь Са(ОН)2. В результате электролити­ческой диссоциации извести Са(ОН)2 = Са2+ + 20Н- возрастает рН воды, что приводит к смещению углекислотного равновесия в сторону образования карбонат-ионов:

 

В результате этого достигается произведение растворимости карбоната кальция, и последний выпадает в осадок:

Кроме того, при увеличении концентрации гидроксил-ионов достигается произведение растворимости гидроксида магния, и последний выпа­дает в осадок Mg2+ + 20Н- = Mg(OH)2 .

Реакции, протекающие при введении извести, можно записать в молекулярной форме уравнениями

 

Как видно, при введении извести снижается концентрация ионов Са2+ и Mg2+ (умягчение), НCO3 (снижение щелочности) и H2CO3 .

Метод известкования непригоден для снижения некарбонатной жесткости. Для этих целей необходимо вводить хорошо растворимую соль, содержащую карбонат-ионы. Обычно для этого используют соду Na2CO3, которая, диссоциируя, дает ионы СО32-:

 

Углекислотное равновесие может быть смещено вправо и при нагрева­нии:

 

В результате этого увеличивается концентрация карбонат-ионов и до­стигается произведение растворимости карбоната кальция, который выпадает в осадок. Такой метод умягчения называется термическим. Жесткость, удаляемая методом нагревания, называется временной жесткостью. Термический метод применяется только тогда, когда нет необходимости в глубоком смягчении и когда вода должна подогревать­ся по технологическому процессу.

Для очистки природных и сточных вод от примесей широко применяются методы катионирования, анионирования и химического обессоливания.

 

 

Ионный обмен.

Для удаления ионов из воды широко используется метод ионного обмена. Ионный обмен протекает на ионитах, представляющих собой твердые полиэлектролиты, у которых ионы одного знака заряда закреплены на твердой матрице, а ионы противоположного знака заряда способны переходить в раствор и заменяться на другие ионы того же знака заряда.

Способностью к ионному обмену обладают некоторые природные соединения, например алюмосиликаты. Однако более широкое применение получили синтетические ионообменники, которыми обычно служат полимерные материалы. В качестве примера полимеров, служащих основой (матрицей) для ионитов, можно назвать сополимеры стирола с дивинилбензолом и метакриловой кислоты с дивинилбензолом.Ионит состоит из матрицы, на которой имеется большое число функциональных групп. Последние или вводятся в мономер или в реакционную смесь при полимеризации, или прививаются к полимеру после полимеризации. Функциональные группы способны диссоциировать в растворе, при этом ионы одного знака заряда остаются на ионите, а ионы другого знака заряда переходят в раствор. В зависимости от того, какие ионы переходят в раствор, различают катиониты и аниониты.

У катионитов в раствор переходят катионы, которые затем могут обмениваться на катионы, находящиеся в растворе. Функциональными группами у катионитов обычно служат сульфогруппы —SO3H, фосфорнокислые группы —РО(ОН)2, карбоксильные группы —COOH, гидроксильные группы —ОН. При контакте ионита с раствором эти группы диссоциируют, посылая в раствор ионы Н+. В результате этого ионит заряжается отрицательно, раствор около ионита — положительно. В зависимости от степени диссоциации функциональных групп различают сильные и слабые катиониты. Катионит после диссоциации функциональных групп можно условно обозначать формулой Rn-nKt+, а ионный обмен представить уравнением

где Kt+1 и Kt+2 — катионы, участвующие в ионном обмене.

У анионитов функциональные группы при диссоциации посылают в раствор анионы, а на ионите остаются положительно заряженные ионы. Функциональными группами у анионитов обычно служат аминогруппы --NH2, =NH,-- N и четвертичные аммонийные основания —NR. При диссоциации этих групп ионит заряжается положи­тельно, а раствор около ионита — отрицательно. Анионит после дис­социации функциональных групп можно обозначить формулой Rn+ nA-,а анионный обмен представить уравнением

 

A-1 иА-2—анионы, участвующие в ионном обмене. Аниониты также могут быть сильными и слабыми.






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных