Экстракционные способы очистки. Эвапорационные способы очистки

1. Экстракционные способы очистки. Эвапорационные способы очистки

ЭКСТРАКЦИОННЫЕ
СПОСОБЫ ОЧИСТКИ.
ЭВАПОРАЦИОННЫЕ
СПОСОБЫ ОЧИСТКИ

2. Экстракционные способы очистки

ЭКСТРАКЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ
Для выделения из производс твенных с точных вод рас творенных
в них органических вещес тв, например фенолов и жирных
кислот,
можно
использовать
способность
этих
веществ
рас творяться в какой-либо иной жидкос ти, не рас творимой в
очищаемой воде. Если такую жидкость прибавлять к очищаемой
сточной воде и перемешивать, то эти вещес тва буду т
рас творяться в прибавленной жидкос ти, а концентрация их в
сточной воде будет уменьшаться.
Этот физико-химический процесс основан на том, что при тщательном
перемешивании
двух
взаимно
нерас творимых
жидкос тей
всякое
вещес тво,
находящееся
в
рас творе,
распределяется между ними в соответс твии со своей
рас творимостью согласно закону распределения. Если же после
этого прибавленную жидкос ть выделить из сточных вод, то
последние оказываются час тично очищенными от растворенных
веществ.

3.

Этот способ удаления рас творенных вещес тв из с точных вод
называют жидкостной экстракцией ; удаляемые при этом
рас творенные
вещес тва
—
экстрагируемыми
веществами , а добавляемую, не смешивающуюся со
сточными водами жидкос ть — экстрагентом . В качес тве
экс трагентов
применяются
бу тилацетат,
изобу тилацетат,
диизопропиловый эфир, бензол и др.
Экстрагент не должен образовывать эмульсии с водой, так как
это ведет к снижению производительнос ти установки и к
увеличению
потерь
рас творителя,
должен
легко
регенерироваться, быть нетоксичным.
Отношение взаимоуравновешивающихся концентраций в двух
несмешивающихся (или слабо смешивающихся) рас творителях
при дос тижении равновесия является пос тоянным и называется
коэффициентом распределения .

4. Техника экстракционной очистки

ТЕХНИКА ЭКСТРАКЦИОННОЙ ОЧИСТКИ
К с точной воде добавляют экстрагент и перемешивают их до
установления равновесного распределения примеси между
обоими рас творителями. При последующем отстаивании смесь
из-за разности плотнос тей разделяется на два слоя, которые
могу т быть отделены друг от друга механическим пу тем.
При однократной экс тракции нельзя полностью удалить из
сточных вод экс трагируемое вещес тво; это может быть
достигну то лишь в результате повторной экс тракции одной и той
же порции воды новыми порциями экс трагента, что и
применяют на практике. Этот способ недостаточно экономичен,
так как требует большого количес тва экс трагента. Так,
например, чтобы уменьшить концентрацию фенолов в очищенных с точных водах с 6 до 0,1 г/л, нужно произвес ти несколько
экс тракций и для очистки 1 л с точной воды затратить такого
экстрагента, как бензол, 2,2 л.

5.

Более экономично проводить экстракцию, направляя поток
экс трагента навс тречу потоку с точных вод (противоточная
экс тракция). В этом случае для снижения концентрации фенолов
с 6 до 0,1 г/л необходимо всего 0,5 л того же экс трагента
(бензола) на 1 л с точной воды. Уменьшение расхода экс трагента
при противоточной экс тракции обусловливается большим
насыщением бензола фенолом, достигающим 10—15 г/л.
Экстракция по такому принципу проводится в экс тракционных
колоннах или в каскаде экстракторов).
Для лучшего смешивания очищаемых вод с экс трагентами
вну три
экс тракторов
устраивают
перегородки
или
устанавливают мешалки. Если экс трагент имеет меньшую
плотнос ть, чем с точная вода, то ее подают сверху, а экс трагент
— снизу. В противном случае подачу с точных вод осущес твляют
снизу, а экстрагента — сверху.

6.

1 — чистый
экстрагент; 2 —
сточная вода; 3 —
экстрагент,
насыщенный
загрязнениями; 4 —
очищенная вода

7.

В трехст упенчатом каскаде противоточной экстракции
очищаемые сточные воды проходят последовательно три
экстрактора, оборудованных механическими мешалками.
Чистый экстрагент вводят в третий экстрактор, в котором очищаемые воды содержат сравнительно немного загрязнений.
После выделения в отстойнике третьей ст упени этот эстрагент
перекачивается во второй экстрактор, где находится более
концентрированная сточная вода, чем в третьем экстракторе.
После отделения в отстойнике второй ст упени экстрагент
подается в первый экстрактор, где концентрация загрязнений
в
нем
достигает
предельной
величины.
Экстрагент,
выделенный в отстойнике первой ступени, направляется на
регенерацию и повторное использование.

8.

Экстрагенты по их растворяющей способности могу т быть
разделены на две группы. Одни из них могу т извлекать
преимущественно только одну какую-нибудь примесь или
примеси только одного класса, другие же — большую часть
примесей данных сточных вод (в предельном случае — все).
Экстрагенты
первого
типа
называют
селективными
(избирательными).
Экстрагирующие свойства растворителя можно усилить пу тем
использования синергического эффекта, обнаруженного при
экстракции смешанными растворителями. Например, при
извлечении фенола из сточных вод отмечается улучшение
экстракции бу тилацетатом в смеси с бу тиловым спиртом.

9. Эвапорационные способы очистки

ЭВАПОРАЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ
Очистка производственных сточных вод
эвапорационным способом состоит в том, что
через сточную воду, нагретую приблизительно
до 100° С, пропускается насыщенный водяной
пар,
который
увлекает
летучие
примеси. Далее пар проходит через какойлибо нагретый также примерно до 100° С
поглотитель, в котором из пара удаляются
захваченные им примеси (регенерация пара).
Освобожденный от них водяной пар снова
направляется на очистку сточных вод

10.

Очистка сточных вод эвапорационным методом
может производиться только в условиях прохождения
пара навстречу протекающей воде.
Аппарат,
применяемый
при
эвапорационном
методе, представляет собой колонну, состоящую из
двух частей: эвапорационной, где происходит
очистка сточных вод, и поглотительной, где
происходит регенерация пара.
Преимущество эвапорационной очистки сточных вод
по сравнению с другими методами регенеративной
очистки заключается в том, что при этом способе в
сточные воды не вводятся добавочные загрязнения
в виде остающихся в воде реагентов.

11.

Для многих увлекаемых с водяным паром лет учих вещес тв при
малых их концентрациях в рас творе (что характерно для
большинс тва с точных вод) между концентрацией вещества в
жидкой фазе и паровой фазе устанавливается равновесие.
В эвапорационных колоннах процесс протекает непрерывно.
Пар,
прошедший
эвапорационную
колонну,
подается
в
поглотительную колонну, где происходит выделение захваченных
веществ.
Так, например, выделение фенола из пара достигается пу тем
пропускания пара через нагретый до 100° С рас твор щелочи.
Щелочь переводит фенол в феноляты, которые являются
нелет учими, т. е. не уносятся водяным паром. Освобожденный от
фенола пар снова подается в эвапорационную колонну.
В верхней час ти эвапорационной колонны концентрация
отгоняемого вещес тва в с точной воде и паре максимальная.
Насыщение пара происходит при равновесной концентрации,
равной концентрации загрязненного вещества в сточной воде.

12.

Для извлечения фенола из пара применяют 10—20%-ный
раствор гидроксида натрия. Теоретически необходимый
расход последнего составляет 0,2 кг на 1 кг фенола; однако в
производственных условиях его расходуется в 2—3 раза
больше (0,5—0,6 кг/кг). В общей сложности на 1 м 3
очищенной сточной воды расходуется; пара 20 кг, гидроксида
натрия 2,2 кг, электроэнергии 18 кВт-ч.
Метод эвапорации достаточно прост, дает хорошие техникоэкономические показатели и удобен для последующей
биологической доочистки обесфеноленной сточной воды
(отсу тствуют дополнительные загрязнения, как, например,
при обесфеноливании методами экстракции).