Физико-химические основы адсорбционной очистки воды от органических веществ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Московский Государственный Технический Университет

имени Н.Э. Баумана»

Калужский филиал

Кафедра Промышленной экологии

Курсовая работа по курсу «Химия окружающей среды»

на тему «Физико-химические основы адсорбционной очистки воды от органических веществ»

Калуга, 2008

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение

2. Адсорбционные методы

3. Сорбция из водных растворов

4. Изотермы адсорбции. Уравнение Лэнгмюра. Уравнение Фрейндлиха......

5. Расчет изотермы адсорбции молекулярно-растворенных органических веществ на активных углях без экспериментальных измерений

5.1 Аддитивность величин стандартного уменьшения свободной энергии адсорбции

5.2 Парциальная константа адсорбционного равновесия при адсорбции из водных растворов на пористых углеродных сорбентах

5.3 Коэффициент активности. Предельное значение коэффициента активности

5.4 Вычисление изотерм адсорбции органических веществ из водных растворов углеродными адсорбентами

6. Методы выбора и контроля адсорбентов для очистки воды

6.1. Влияние природы поверхности и пористости углеродных адсорбентов на молекулярную адсорбцию органических веществ из водных растворов

6.2. Влияние ионизации и ассоциации молекул в растворе на их адсорбцию

7. Кинетика и динамика сорбции из водных растворов

8. Активные угли и их регенерация

9. Использование дешевых сорбентов и отходов

Заключение

Практическая часть

Список используемой литературы

1. ВВЕДЕНИЕ

Объем потребляемой в мире воды достигает 4 трлн. м³ в год, а
преобразованию со стороны человека подвергается практически вся гидросфера. Химическая и нефтехимическая отрасли промышленности способствуют проникновению в водную среду веществ, обычно отсутствующих в ней, или превышению естественного уровня их концентрации, ухудшающей качество водной среды. [9]

За время существования человечества в природную среду было введено огромное количество органических веществ. Вредные химические элементы и вещества попадают в водоемы, ухудшая их санитарное состояние и вызывая необходимость специальной глубокой очистки воды перед использованием ее для хозяйственно-питьевых и некоторых промышленных целей. Многие органические примеси не извлекаются из воды механически, не нейтрализуются при биологической очистке, не удаляются такими традиционными методами водоочистки, как отстаивание, коагуляция и флотация. Это обуславливает введение в комплексную технологическую схему водоподготовки стадии адсорбционной доочистки. Как правило, эта стадия является заключительным этапом в технологическом процессе очистки воды. Адсорбционный метод является хорошо управляемым процессом. Он позволяет удалять загрязнения различного характера практически до любой остаточной концентрации независимо от их химической устойчивости. При этом отсутствуют вторичные загрязнения. Отсюда перспективной является тенденция развития фильтрующе-сорбирующих устройств, предназначенных для локальной доочистки питьевой воды, и этот вопрос является весьма актуальным.

2. АДСОРБЦИОННЫЕ МЕТОДЫ

Адсорбция – процесс концентрирования растворенного вещества (адсорбата) или растворителя (адсорбтива) из объема фаз на поверхности раздела между ними (на поверхности твердого тела (адсорбента) или жидкости). [3]

В зависимости от характера сорбционного взаимодействия адсорбата и адсорбента различают физическую адсорбцию, активированную адсорбцию и хемосорбцию.

Физическая адсорбция обусловлена силами межмолекулярного взаимодействия Ван-дер-Ваальса, не избирательна, полностью необратима, протекает с высокой скоростью и имеет сравнительно низкую теплоту адсорбции – от нескольких килоджоулей до нескольких десятков килоджоулей на моль адсорбата. Адсорбция протекает молекулярно, т.е. преимущественно адсорбируются соединения в недиссоциированном состоянии. Физическая адсорбция характерна для веществ, адсорбируемых из парогазовой фазы, а при адсорбции из растворов осложнена физико-химическим взаимодействием адсорбата, адсорбтива и адсорбента.

Активированная адсорбция обусловлена взаимодействием адсорбата и адсорбента с образованием поверхностного соединения особого рода, характерного тем, что молекулы адсорбента, вступившие во взаимодействие с молекулами адсорбата (адсорбтива), остаются в кристаллической решетке адсорбента. Активированная адсорбция избирательна, как правило, протекает медленно (с повышение температуры скорость адсорбции заметно возрастает), необратима и характеризуется высокой теплотой адсорбции – до нескольких сотен килоджоулей на моль адсорбата.

Хемосорбция – обычная химическая реакция, протекающая на поверхности адсорбента и сопровождающаяся выделением теплоты, эквивалентной теплоте химической реакции.

Использование комбинации нескольких адсорбентов разного типа позволяет осуществлять комплексную корректировку состава воды по всем необходимым в каждом конкретном случае показателям. Использование смесей адсорбентов определенного состава для подготовки питьевой воды не только высокоэффективно, но и чрезвычайно экономически выгодно. [4]

Похожие работы

Физико-химические основы коагулирования примесей воды

Скачать

26163

0

3

... не только электролитами, но и взаимодействием противоположно заряженных коллоидов, наступающим при адсорбции одного коллоида поверхностью другого. Этот процесс играет некоторую роль при осветлении воды коагулированием. Необходимым условием взаимной коагуляции является равенство противоположных зарядов частичек золей. При несоблюдении этого условия коагуляция протекает либо неполно, либо вовсе не ...

Обращенная газовая хроматография: физико-химические основы метода, применение, современное аппаратурное оформление

Скачать

28684

0

0

... , параметров термодинамического взаимодействия Флори — Хаггинса для систем полимер — растворитель, а также для исследования кинетики кристаллизации полимеров из расплава. Основы метода обращенной газовой хроматографии 1. Основные положения теории газовой хроматографии как метода физико-химических измерений. В основе физико-химических измерений с помощью газовой хроматографии лежит связь между ...

Создание научных основ обеззараживания и очистки воды на основе нанотехнологии

Скачать

109782

5

3

... 4 5. » 80 » 125 5 6. » 125 » 250 7 7. » 250 » 450 10 9. » 400 » 800 14 Глава 3. Электрофизический способ очистки и обеззараживания питьевой воды 3.1 Очистка воды с помощью нанотехнологий Качество питьевой воды имеет огромное значение для здоровья людей. Все чаще водопроводная вода по своему составу напоминает химическую и бактериологическую смесь, опасную для нашего здоровья. ...

Очистка подземных и поверхностных вод по озоно-сорбционной технологии для хозяйственного назначения

Скачать

66457

4

8

... работу насоса. • Установить уровнемеры с показаниями рабочего и аварийного уровня воды в фильтрах и в резервуаре W= 10000 м3. 3. Эколого-экономическая часть   3.1 Очистка подземных и поверхностных вод по озоно-сорбционной технологии для хозяйственного назначения Производительность 10-300 м3 /час; Состав исходной воды: взвешенные вещества — 127 мг/л; нефтепродукты — 0,31 мг/л, жесткость — ...