Проблема традиционных методов очистки

Большое содержание загрязняющих веществ или наличие особо токсичных соединений делают непригодным применение традиционных методов очистки, а стоимость обезвреживания отходов столь велика, что становится нерентабельным основное производство. Сложившаяся обстановка требует не только интенсификации известных уже методов водоочистки, но и разработки новых.

Уже очевидно, что более перспективным путём сохранения хорошего качества водных ресурсов планеты является предотвращение попадания загрязнений в водоемы. Водоочистные технологии становятся всё более сложными и дорогостоящими, так как увеличивается число загрязняющих веществ. Кроме того, средства, истраченные на удаление вредных веществ из воды, лучше бы использовать на то, чтобы грязь не попала в воду. Часто оказывается, что фабрики, спроектированные так, чтобы сделать минимальным объём сточных вод, оказываются более экономичным, чем те, которые строят собственные очистные сооружения, отвечающие экологическим требованиям.

Роль химии в защите окружающей среды.

Химические отрасли промышленности относятся к отраслям хозяйства, оказывающей отрицательное влияние на природу. Одновременно они имеют важное значение для осуществления мероприятий по её охране: в разнообразную гамму химической продукции входят различные реагенты, сорбенты, ионообменные материалы, катализаторы и др., которые широко используются в системах очистки отходящих газов и сточных вод. На основе достижений химической науки и производства разработаны и создаются экологически чистые виды топлива, новые электрохимические источники энергии, например, свинцово-кислотные аккумуляторы для перемещения на транспорте, методы локализации загрязнения Мирового океана нефти и нефтепродуктами, новые методы опреснения воды.   

Глава 4. Характеристика окислителей, применяемых при химической очистке сточных вод

Озон

Получают в озонаторах при пропуске тихого электрического разряда через О₂

О₃ – ядовит. ПДК – 0,16 мг/м³ в атмосферном воздухе.

0,002 – 0,02 мг/л вызывает раздражение дыхательных путей, кашель, рвоту, головокружение.

О₃ – взрывоопасен во всех агрегатных состояниях. Дополнительные примеси повышают ее чувствительность.

Обеззараживание озоном питьевой воды более эффективно, чем хлором.

О₃ используется для обезвреживания сточных вод химических предприятий, особенно в случае фенольных и цианидных загрязнений.

Хлор

Весьма токсичен.

Содержание Сl₂ в воздухе 0,006 мг/л оказывает раздражающее действие на дыхательные пути.

При большей концентрации, чем 0,1 мг/л опасен для жизни.

ПДК в атмосфере 0,1 мг/л3 – разовая. 0,03 – среднедопустимый.

При концентрации выше, чем 0,1 мг/л остановка дыхания может наступить через 5-25 минут.

Гипохлорит натрия

Бесцветен, нестабильный, содержание 95,2% активного Cl (количество) Cl₂ при взаимодействии с HCl

60⁰ C - разлагается

70⁰ C - взрывается

В водном растворе не устойчив. При обычной температуре (25⁰ С) распадается на 0,085 % в сутки. Наиболее устойчив в растворе с уровнем pH11.

Промышленность выпускает щелочной водный раствор NaClO.

Способ получения: хлорирование раствора NaOH или Na₂CO₃ при температуре не выше 35⁰С.

применяется для очистки воды, как дезинфицирующее средство, для отбеливания тканей и бумаги, при хлорировании и окислении органических соединений.

Негигроскопичен, на воздухе переходит в жидкое состояние из-за разложения. Добавление NaOH замедляет разложение в растворе.

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