бесплатно рефераты скачать
  RSS    

Меню

Быстрый поиск

бесплатно рефераты скачать

бесплатно рефераты скачатьВодовідводні системи промислових підприємств

Водовідводні системи промислових підприємств

Міністерство освіти та науки України

Запорізька Державна Інженерна Академія

Сокольник В.I.

Романець О.В.

Водовідводні системи промислових підприємств

Методичні вказівки до лабораторних робіт для студентів ЗДІА спеціальності 7.092601 “Водопостачання і водовідведення” денного та заочного відділення

Запоріжжя, ЗДІА

2004

Міністерство освіти та науки України

Запорізька Державна Інженерна Академія

Водовідводні системи промислових підприємств

Методичні вказівки до лабораторних робіт для студентів ЗДІА спеціальності 7.092601 “Водопостачання і водовідведення” денного та заочного відділення

Рекомендовано до видання на засіданні кафедри ВВ,

протокол №__ від ________2004р

Запоріжжя, ЗДІА

2004

Водоводні системи промислових підприємств. Методичні вказівки до лабораторних робіт для студентів спеціальності 7.092601 “Водопостачання і водовідведення” денного та заочного відділення / Укладачі Сокольник В.І., Романець О.В. - Запоріжжя, ЗДІА, 2004. - с.

Укладачі - В.І. Сокольник, к. т. н., доцент

О.В. Романець, асистент

Відповідальний за випуск - В.І. Сокольник, к.т. н., доцент,

зав. каф. ВВ.

Зміст

Вступ

1. Лабораторна робота №1. Очищення стічних вод від катіонів важких металів переводом їх в важкорозчинні сполуки

2. Лабораторна робота №2. Електрохімічне очищення промислових стічних вод від йонів міді

3. Лабораторна робота №3. Визначення оптимальної дози коагулянту при очищенні промислових стічних вод

4. Лабораторна робота №4. Вибір розчинника для рідинної екстракції із води

5. Лабораторна робота №5. Визначення сорбційної ємності катіонітів при очищення стічних вод йонообмінним методом

Література

ВСТУП

Трасування,
будівництво та експлуатацію систем водовідведення промислових об'єктів повинні очолювати висококваліфіковані спеціалісти. В інженерній підготовці студентів по спеціальності „Водопостачання і водовідведення” курс „Водовідводні системи промислових підприємств” має дуже важливе значення. Ефективність засвоєння цієї учбової дисципліни в значній мірі залежить від змісту і постановки лабораторного практикуму.

Лабораторія, обладнана діючими експериментальними установками (моделями) та комплексною приладоаналітичною базою, допомагає студентам практично вивчити зміст технологічних процесів, а також визначити чинники, які впливають на ці процеси.

Лабораторна робота №1

Очищення стічних вод від катіонів важких металів переводом їх в важкорозчинні сполуки

1.1 Мета роботи

Ознайомитися з методом очищення стічних вод від йонів важких металів переводом їх в важкорозчинні сполуки.

1.2 Загальні положення

В промислових стічних водах можуть знаходитись йони металів. В залежності від того, які йони і яка їх концентрація, стоки можна розглядати як забруднену воду або як джерело цінних речовин.

Для видалення таких речовин використовують реакції осадження, в результаті яких розчинна речовина перетворюється в нерозчинну або малорозчинну. Осад, який утворюється, легко видаляється.

В якості реагентів-осаджувачів використовують різноманітні речовини. Але зміст методу завжди залишається постійним і заключається в тому, що в результаті хімічної реакції утворюється осад. Про розчинність осаду судять по значенню добутку розчинності. На величину добутку розчинності впливають такі чинники, як: рН-середовища та концентрація іонів осаджувача.

В лабораторних умовах найбільш зручним методом, для встановлення необхідної дози реагента-осаджувача, є пробне осадження [2]. При такому осадженні, процес переходу катіонів металу в малорозчинну сполуку проходить в відповідності з потенціометричною криво. (рис. 1.1)

Рисунок 1.1 - S-подібна потенціометрична крива осадження катіонів металів із стічних вод

Згідно з рис. 1.1. зона А відповідає процесу нейтралізації вільної кислоти або лугу при введенні іонів реагента-осаджувача до початку реакції осадження.

Зона В (рис. 1.1.) відповідає процесу переходу йонів металу в малорозчинну сполуку;

а-b - кількість реагенту витраченого на реакцію осадження.

Зона С (рис. 1.1.) відповідає надлишку реагента-осаджувача, а відрізок b-c - надлишок реагента-осаджувача.

Методи осадження застосовують в основному для очищення промислових стоків, які забруднені катіонами металів (Ni2+, Cu2+, Co3+, Fe3+, Hg2+ і т.д.), рідше аніонами (поширена лише обробка фосфатів).

Недоліком методу осадження, як і всіх хімічних методів, є поява в розчинах великої кількості йонів Na+, K+, Ca2+.

Оптимальну дозу хімічного реагенту, необхідного для повного осадження йонів-забруднювачів визначають експериментально: пробним коагулюванням або методом потенціометричного титрування.

1.3. Реактиви, посуд та прилади

1. 0,1н розчин NaOH.

2. Розчин Na2CO3.

3. Розчин, який імітує стічну воду і містить іони Cu2+ (або Ni2+).

Рисунок 1.2 - Схема лабораторної установки для визначення оптимальної дози реагента-осаджувача

4. Хімічні стакани - 2 шт.

5. Лабораторна установка (рис. 1.2)

1 - магнітна мішалка;

2 - стакан;

3 - електроди потенціометра;

4 - бюретка;

5 - потенціометр (рН-метр).

1.4 Методика експерименту та обробка даних

В скляний стакан ємністю 100мл наливають 50 мл стічної води, яка містить йони міді (або йони нікелю).

В бюретку №1 до нульової позначки наливають розчин реактива-осаджувача - 0,1н розчин NaOH.

Визначають рН вихідної стічної води. Потім в стічну воду добавляють 1-2 мл титрувального розчину. Записують значення потенціометра. Для побудови кривої осадження необхідно виконати: подальші титрування і заміри на потенціометрі (від 10 до 20). Результати експерименту заносять до табл. 1.1.

Таблиця 1.1 - Титрування 0,1н розчином NaOH

Номер точки

1

2

3

4

....

17

18

19

20

Об'єм розчину, який витрачено на титрування, мл

Значення потенціометра, мВ

Аналогічно проводять експеримент з реактивом-осаджувачем - розчином Na2CO3.

Результати експерименту заносять до табл.1.2, яка за структурою аналогічна табл.1.1.

По даним табл.1.1 та 1.2 будують графіки на міліметровій бумазі, які аналогічні графіку зображеному на рис.1.1. Визначають оптимальні дози реагентів-осаджувачів (NaOH та Na2CO3), виконують аналіз по ефективності того чи іншого осаджувача. Записують висновок.

1.5 Зміст звіту

В звіті зазначаються: назва та мета лабораторної роботи; схема лабораторної установки, описується методика експерименту та наводяться результати у вигляді таблиць та графіків. В кінці роботи пишеться висновок.

1.6 Контрольні запитання

1. Зміст методу хімічного осадження (з наведенням хімічних реакцій).

2. Чинники, які впливають на процес осадження йонів важких металів із стічних вод.

3. Обґрунтуйте S-подібну криву потенціометричного титрування, яку отримали при хімічному осадженні.

4. Яким реактивом-осаджувачем краще осаджуються йони міді.

5. Переваги та недоліки методу хімічного осадження.

Лабораторна робота №2

Електрохімічне очищення промислових стічних водвід іонів міді

2.1 Мета роботи

Ознайомитися з електрохімічним методом очищення стічних вод від йонів важких металів.

2.2 Загальні положення

При проходженні струму через межу електрод-електроліт виникає перехід від електронної проникності (металевий провідник) до йонної (електроліти). В зв'язку з цим на межі електрод-електроліт проходить електрохімічна реакція.

Існує зв'язок між кількістю пропущеної через систему електроенергії та кількістю речовини, яка зазнала хімічних перетворень в міжфазовому просторі. Такий зв'язок був знайдений та описаний Фарадеєм у вигляді двох законів.

Перший закон Фарадея: кількість проредагованої на електродах речовини пропорційна силі струму (І), яка пройшла через систему, та часу проходження (Т).

Другий закон Фарадея: при електрохімічному розщепленні різних електролітів однією тією ж кількістю електрики, кількість отриманих на електродах продуктів пропорційна їх хімічним еквівалентом, тобто:

, (2.1)

де qТ - теоретична кількість виділеного на катоді металу, г;

І - сила струму, А;

Z - хімічний еквівалент металу (атомна вага поділена на валентність йонів даного металу, Z=A/n);

F - число Фарадея, F=96500 Кл.

Кількість речовини (в грамах), яку отримали при проходженні одиниці електрики, називають електрохімічним еквівалентом. На практиці електрохімічний еквівалент відносять не до сталої Фарадея, а до 1А·год. Оскільки F=96500 Кл =26,8 А·год, то електрохімічний еквівалент (m) зв'язаний з хімічним наступним співвідношенням:

(2.2)

Електрохімічний еквівалент міді m=1,185.

Кількість металу, яка виділилась на катоді, згідно за законом Фарадея, визначається за формулою:

. (2.3)

При електролізі розчину міді:

на катоді в електролізері проходять слідуючи процеси:

процес проходить з виділенням водню;

інколи 2Н++SO42-H2SO4 - проведення процесу без виділення водню;

на аноді: 4OH- _ 4O2+H2O

В реальних умовах при електролізі проходять побічні електрохімічні та другорядні хімічні реакції, які зменшують вихід за струмом (Вт). Величина Вт вказує наскільки правильно організовано процес електролізу і розраховується за формулою (%):

, (2.4)

де qексп - кількість грамів металу, яка виділилась на катоді при проведенні досліду, г;

qТ - кількість грамів металу, яка повинна була виділитися на катоді згідно з законом Фарадея, г.

2.3 Реактиви, посуд та прилади

1. Стічна вода, яка містить 250 г/л CuSO4·5H2O та 64г/л H2SO4.

2. Стічна вода, яка містить 100 г/л CuSO4·5H2O та 64 г/л H2SO4.

3. Аналітичні терези.

Рисунок 2.1 - Схема лабораторної установки для катодного осадження металу

4. Лабораторна установка (рис. 2.1)

1 - електролізер;

2 - мідний катод;

3 - свинцевий анод;

4 - амперметр;

5 - вольтметр;

6 - джерело струму.

2.4 Методика експерименту та обробка даних

Катод перед початком експерименту зачищають наждачним папером, знежирюють в содовому розчині та промивають водою. Потім висушують і зважують на аналітичних терезах.

Величину струму розраховують виходячи з прийнятої густини струму та розмірів катода за формулою:

, (2.5)

де j - густина струму, приймається j=5 А/дм2;

S - площа катода, дм2.

Перевіривши правильність зібраної схеми лабораторної установки, електроди занурюють в електроліт і пропускають через систему електричний струм. На протязі всього експерименту (приблизно 1год) струм підтримують постійним і визначають напругу в електролізері.

По закінченню електролізу катод обережно промивають водою, залишки води видаляють за допомогою фільтрувального паперу. Катод висушують і зважують на аналітичних терезах.

Потім розраховують вихід за струмом (формула 2.4).

Витрату електроенергії на одиницю видаленого металу (Wпит) визначають за формулою:

Wпит = U·105/(m·Вт), кВт·год/т, (2.6)

де U - напруга на клемах електролізера, В.

Експерименти проводять із стічними водами, які містять: в першому випадку 250 г/л CuSO4·5H2O та 64г/л H2SO4; в другому випадку 100г/л CuSO4·5H2O та 64г/л H2SO4.

Результати експериментів заносять до таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Результати експериментів при катодному осадженню міді

Хімічний склад електроліту

Концентра-ція компо-нентів Co, г/л

Площа катода S, дм2

Густина струму j, А/дм2

Величина сили струму J, А

Напруга U, В

Вага катода

Вихід за струмомВт, %

Витрата електро-енергії Wпит, кВт·год/m

початкова, г

кінцева, г

CuSO4·5H2O

H2SO4

250

64

CuSO4·5H2O

H2SO4

250

64

2.5 Зміст звіту

В звіті зазначаються: назва та мета лабораторної роботи; наводиться схема лабораторної установки; описується методика експерименту та наводяться результати розрахунків у вигляді табл. 2.1.

В кінці роботи пишеться висновок.

2.6 Контрольні запитання

1. Сформулювати закони Фарадея. Фізичний зміст сталої Фарадея.

2. Хімічний та електрохімічний потенціали металів.

3. Які основні хімічні процеси проходять на катоді та аноді в електролізері.

4. Як визначається вихід за струмом.

Лабораторна робота №3

Визначення оптимальної дози коагуляНту при очищенні промислових ст
ічних вод

3.1. Мета роботи

Вивчити методику пробної коагуляції та визначити оптимальні дози коагулянту без підлужування та за підлужуванням води.

3.2 Загальні положення

Для очищення промислових стічних вод, які містять забруднення у вигляді тонкодисперсних домішок та колоїдів, застосовують метод коагуляції. В якості коагулянтів використовують: сульфат алюмінію Al2(SO4)3, оксохлорид алюмінію Aln(OH)mCl, хлорид заліза FeCl3, сульфат двохвалентного заліза FeSO4, сульфат трьохвалентного заліза Fe2(SO4)3. Особливістю цих солей є здатність утворювати в результаті гідролізу малорозчинні сполуки:

;

;

;

.

Гідроокис двовалентного заліза має значну розчинність, тому його переводять в тривалентну форму, використовуючи окислювачі, наприклад кисень повітря, хлор, озон та інші:

;

В процесі гідролізу утворюються сірчана або соляна кислоти, які треба нейтралізувати вапном або іншими лугами. Нейтралізація кислот може проходити за рахунок лужного резерву стічної води:

.

На ефективність дії коагулянтів впливає багато чинників (факторів), таких як: склад та якість забрудненої стічної води, температура, рН води, умови введення та перемішування реагуючих речовин, доза та склад коагулянту.

Для максимального видалення забруднень процес коагуляції необхідно здійснювати в діапазоні оптимальних величин рН. При відсутності цих даних можна приймати, що найбільший ефект очищення стічних вод при використанні в якості коагулянту сульфату алюмінію досягається в інтервалі значень рН середовища від 6.5 до 8; при використанні хлориду заліза - в інтервалі значень від 7 до 8,5; при використанні сульфату двовалентного заліза від 9 до 9,5.

Оптимальну дозу коагулянту визначають експериментально, пробним коагулюванням для кожного конкретного складу стічних вод при суворо визначених умовах проведення експерименту.

3.3 Реактиви, посуд та прилади

1. рН-метр.

2. Циліндри по 500 мл - 5 штук.

3. Бюретка, колби по 250 мл для титрування, хімічні стакани.

4. 0,1н разчин НСl.

5. Метилоранж - індикатор.

6. Гідроокис кальцію, 0,1%-й розчин: 1г попередньо прокаленого окису кальцію СаО при 900оС на протязі 5 годин розтирають в ступці і змивають киплячою дистильованою водою в мірну колбу ємністю 1000мл. Після того як рідина охолола розчин доводять до 1л дистильованою водою.

7. Сульфат алюмінію, 1%-й розчин: навіс 19,5г Al2(SO4)3·18H2O, що відповідає 10г безводного сульфату алюмінію Al2(SO4)3, насипають в мірну колбу, розчиняють при нагріванні в 300-500 мл дистильованої води, охолоджують і доводять до 1л дистильованою водою.

Страницы: 1, 2


Новости

Быстрый поиск

Группа вКонтакте: новости

Пока нет

Новости в Twitter и Facebook

  бесплатно рефераты скачать              бесплатно рефераты скачать

Новости

бесплатно рефераты скачать

© 2010.