Ćwiczenie 1.doc

(64 KB) Pobierz
Ćwiczenie 1

Ćwiczenie  1

Uzdatnianie wody

 

Cel uzdatniania wody: usuwanie zanieczyszczeń:

 

-          zanieczyszczenia zawieszone (wpływ na mętności i barwę wody)

-          substancje organiczne pochodzenia naturalnego i antropogenicznego (smak i zapach)

-          związki Fe i Mn

-          twardość (związki Ca i Mg), zasolenie

-          pasożyty i drobnoustroje (dezynfekcja)

 

Metody usuwania stałej zawiesiny

 

-          Koagulacja, flokulacja, klarowanie

-          Filtracja

 

Koagulacja wody solami glinu i żelaza Zasady teoretyczne procesu

 

-          Koloidy są to substancje stałe, rozdrobnione, których średnica cząsteczek wynosi 10-9 do 2*10-7 m.

-          Cząstki rozproszone < od 10-9m tworzą z wodą roztwór właściwy i nie są identyfikowalne metodami optycznymi

-          Cząstki > 2*10-7 m tworzą zawiesinę, która jest dostrzegana gołym okiem.

-          Związki koloidalne nadają wodom naturalnym barwę i mętność i nie dają się usunąć za pomocą metod mechanicznych

 

Układy koloidowe

 

-          Koloidy składają się cieczy, w której fazę rozproszona (zdyspergowaną) stanowią cząstki o wymiarach koloidowych.

-          Układy te charakteryzują się stabilnością. Siłami stabilizującymi są przeważnie siły elektrostatycznego odpychania się cząstek koloidowych, jednoimiennie naładowanych.

 

Budowa cząstki koloidowej

 

1.      jądro

2.      warstwa ładująca (+)

3.      warstwa absorpcyjna (-)

4.      warstwa dyfuzyjna (+ - )

5.      potencjał elektrokinetyczny zeta

 

Pomiędzy warstwom absorpcyjną i warstwą dyfuzyjną powstaje różnica potencjałów elektrokinetycznych tzw. potencjał zeta - z. Który świadczy o stopniu trwałości koloidu.

 

 

 

 

 

 

Szybkości procesu koagulacji

 

Oznaczenia:

1-     próg koagulacji,

2-     koagulacja powolna.

3-     Koagulacja szybko

z - potencjał elektrokinetyczny – potencjał zeta

 

 

Koagulacja

 

Koagulacja

                           Zol                                      à                           Żel

(ciało w stanie koloidalnym)                         ß                 (bezpostaciowe osad wydzielony

                                                                                    z  roztworu koloidalnego)

                                          peptyzacja

 

koagulację można spowodować przez:

 

-          Dodatek elektrolitu redukującego potencjał elektrokinetyczny

-          Dodatek roztworu koloidu (koagulantu) o przeciwnym ładunku

-          Działanie promieniami Beta i Gamma

-          Ogrzewanie

-          Działanie mechaniczne np. wytrząsanie

 

Koagulacja i jej przebieg

 

-          I faza à dodatek koagulanta à destabilizacja cząstek koloidalnych (kilka sekund, intensywne mieszanie)

-          II faza à flokulacja – dodatek flokulanta – transport i zderzenia cząstek zdestabilizowanych i powstawanie kłaczków à sedymentacja à filtracja (1-24 godziny, powolne mieszanie)

 

Koagulanty

 

Koagulantami nazywamy związki chemiczne, które w wodzie ulegają hydrolizie tworząc nierozpuszczalne wodorotlenki i wolny kwas. Najczęściej stosujemy

 

-          Fe2(SO4)2 – siarczan żelaza

-          Al2(SO4)3 x 18 H2) – siarczan glinu

-          NaALO2 – glinian sodu

-          FeCl3 – chlorek żelaza

-          FeSO4 . 7 H2O[(Fe2SO4)3+FeCl3] – chlorowany siarczan żelazowy

Ilości koagulanta powinna być dawką optymalną tj. najmnijszą ilością koagulantu dającą najlepsze wyniki.

 

Koagulacja – chemizm

 

Koagulanty w wodzie ulegają dysocjacji a następnie hydrolizie (wielostopniowej):

Fe2(SO4)3 + 6H2O ßà 2Fe(OH)3 + H2SO4 à Jony H+ muszą być usuwane z wody             H+ + HCO3 à H2CO3 à H2O + CO2

 

W wodzie wzrasta stężenie wolnego CO2, co prowadzi do agresywności kwasowęglowej wody.

 

Flokulacja

 

Flokulacja – proces nagromadzania koloidalnych cząsteczek przez dodatek flokulantów, przyspieszających sedymentację (osiadanie) cząstek zawiesiny w wodzie.

 

Sedymentacja

 

Sedymentacja – zjawisko zagęszczania zawiesiny pod wpływem działania pola grawitacyjnego Ziemi.

 

Konieczne zaistnienia zjawiska – różnica pomiędzy gęstością ciała stałego i cieczy

 

Prawo Stokesa – prędkości swobodnego opadania cząstek w cieczy V0:

 

 

 

 

 

Gdzie:

 

V0 – szybkości opadania, m/s

.g – przyśpieszenie grawitacyjne, 9,80665 m/s2

- gęstości masy ziarna, kg/m3

- gęstości cieczy, kg/m3

- lepkości dynamiczna cieczy, kg/(m s)

d –średnica cząstki, m

 

Flokulanty organiczne – polielektrolity

 

-          związki jonowe (polielektrolity) – zobojętniają ładunki elektryczne którymi obdarzone są cząstki koloidalne i przyśpieszają koagulację

-          dodatek koagulanta jest niewielki rzędu mg/dm3

-          flokulant anionowy będzie reagował z zawiesiną której cząsteczki zawieszone są elektro dodatnie (potencjał zeta dodatni): wodorotlenki metali, sole

-          flokulant kationowy będzie reagował z zawiesiną cząsteczkach elektro ujemnych: krzemian związki organiczne.

 

 

...
Zgłoś jeśli naruszono regulamin