Коллоидно-химические особенности очистки сточных вод от ионов Fe3+, Fe2+, Zn2+ аспирационной пылью

• Автор: Малахатка, Юлия Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Введение

1. Литературный обзор

1.1. Особенности физикохимических процессов поверхностных явлений

1.2.Современное состояние и основное направление развития технологии очистки сточных вод, содержащих тяжелые металлы

1.2.1. Загрязнение водных объектов Российской Федерации тяжелыми металлами

1.2.2. Содержание тяжелых металлов в водных объектах Белгородской области

1.3. Формы существования тяжелых металлов в поверхностных водах

1.4. Токсическое действие тяжелых металлов

1.5. Методы очистки сточных вод от тяжелых металлов

1.5.1. Метод реагентного осаждения

1.5.2. Коагуляционная очистка

1.5.3. Сорбционные методы очистки Выводы по литературному обзору
2. Объект ы и методы исследования
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Модельные растворы
2.1.2. Образование и химический состав сточных вод ОАО Белгородский завод Ритм
2.1.3. Аспирационная пыль ОАО Стройматериалы
2. 2. Методы исследования
2.2.1. Определение фракционного состава
2.2.2. Определение влажности материала
2.2.3. Определение водной вытяжки
2.2.4. Определение растворимости
2.2.5. Определение насыпной плотности
2.2.6. Определение истинной плотности
2.2.7.Микроскопические исследования
2.2.8. Рентгенофазовый анализ
2.2.9. Определение СаОакт
2.2 Определение БЮ2, СаО
2.2 Определение оксидов Без и А0з
2.2 Определение удельной поверхности
2.2 Определение объема микропор
2.2 Определение площади удельной поверхности по методу БЭТ
2.2 Измерение электрокинетического потенциала
2.2 Адсорбционные исследования
2.2 Методика проведения процесса очистки растворов, содержащих ионы тяжелых металлов
2.2 Определение ионов железа II, III
2.2 Определение ионов цинка
2.2 Методика изготовления образцов керамзита с добавлением шлама водоочистки
2.2 Методика определения предела прочности при сжатии Выводы к главе
3. Экспериментальная часть
3.1. Исследование физикохимических свойств АП
3.1.1. Химический состав АП
3.1.2. Рентгенофазовый анализ
3.1.3. Определение текстуры и размера частиц А
3.1.4. Определение общего объема пор
3.1.5. Исследование зависимости водной среды от массы навески АП и от длительности перемешивания
3.1.6. Определение гидратообзазования
3.1.7. Исследование изменения модельных растворов в зависимости
от массы АП
3.2. Изучение сорбции ионов Уе2, Бе3, хл АП
3.2.1. Определение сорбционной емкости
3.2.2. Исследование процесса сорбции на поверхности ОАП
3.2.3. Определение энергии сорбционного взаимодействия
3.2.4. Определение электрокинетического потенциала поверхности частиц
3.3. Образование активной кремнекислоты при растворении ОАП
3.4. Предполагаемый механизм очистки
3.5. Влияние различных технологических факторов на эффективность очистки модельных растворов
3.5.1. Влияние массы добавки АП на эффективность очистки
3.5.2. Влияние длительности контакта взаимодействующих веществ на эффективность очистки
4.5.3. Влияние температуры водной среды на эффективность очистки
4.5.4. Влияние раствора на эффективность очистки
3.6. Исследование комплексного влияния различных технологических факторов на эффективность очистки
Выводы к главе
4. Разработка технологической схемы очистки сточных вод и утилизация шлама водоочистки
4.1. Исследование процесса очистки сточных вод в производственных условиях с использованием АП
4.2. Разработка технологической схемы процесса очистки сточных вод
4.3. Утилизация осадка водоочистки
4.4. Исследование процесса выщелачивания ТМ из модельных керамических матриц
Выводы к главе
5. Экологоэкономнчсский анализ снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду в результате утилизации отходов
5.1. Расчет капитальных затрат на внедрение метода очистки
5.2. Расчет предотвращенного экономического ущерба от загрязнения водохозяйственного участка
5.3. Расчет экономической эффективности комплекса водоохранных мероприятий
Выводы к главе 5 Основные выводы Список литературы Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


К поверхностным явлениям относят особенности поведения веществ, которые наблюдаются на поверхности раздела фаз. Их причиной служит особое состояние молекул прилегающих к поверхности раздела фаз. Свойства молекул в поверхностном слое сильно отличаются от таковых в объеме системы. Молекулы находящиеся внутри жидкости, испытывают одинаковые воздействия со всех сторон. В результате силы сцепления взаимно уравновешиваются и их равнодействующая равна нулю. В то же время на молекулы, находящиеся на поверхности раздела фаз, например жидкостьвоздух, действуют силы неодинаковой величины. Это связано с тем, что силы сцепления между молекулами газов значительно меньше, чем между молекулами жидкости. Равнодействующая этих сил направлена перпендикулярно поверхности раздела вглубь объема жидкости, т. Так возникает поверхностное натяжение. В связи с этим поверхностный слой жидкости обладает определенным запасом поверхностной энергии. Рис. При постоянном давлении и температуре она соответствует свободной энергии Гиббса поверхностной энергии Гиббса 1,2. Поверхностная энергия Г прямо пропорциональна произведению коэффициента поверхностного натяжения о и площади поверхности Б Р о Б. Иначе говоря поверхностное натяжение это сила, стремящаяся сократить свободную поверхность тела до наименьших возможных пределов 3. Поверхностное натяжение зависит от температуры, природы граничащих фаз, концентрации растворенных веществ. С повышением температуры поверхностное натяжение на границе жидкостьвоздух уменьшается. Поверхностное натяжение определяется и природой жидкостей, в особенности ее полярностью. Именно полярность определяет силу взаимодействия между молекулами жидкости. Чем более полярна жидкость, тем выше ее поверхностное натяжение. Поверхностное натяжение растворов отличается от такого у чистого растворителя. Вещества, которые не изменяют или даже увеличивают поверхностное натяжение жидкостей называют поверхностноинактивными ПИВ. Обычно это сильные неорганические электролитыкислоты, щелочи, соли. Так как ионы солей хорошо гидратируются, а сила взаимодействия между молекулой воды и ионом электролита выше, чем взаимодействие между самими молекулами воды, то ионы интенсивно втягиваются в глубину раствора. Появление сильно гидратированных ионов электролита способствует усилению полярных свойств системы в целом, а следовательно и поверхностного натяжения. Коагуляция самопроизвольный физический процесс укрупнения частиц дисперсной фазы в результате потери агрегативной устойчивости под влиянием внешних факторов, которые приводят к изменению строения ДЭС, имеющегося на поверхности коллоидной частицы. Во всех случаях причиной коагуляции является уменьшение связи частиц с окружающей их дисперсионной средой. Это достигается, например, длительным диализом, введением в систему электролитов или неэлектролитов, механическим воздействием размешиванием или встряхиванием, сильным охлаждением или нагреванием, действием лучистой энергии, сильных окислителей, пропусканием электрического тока и др. Седиментация это процесс осаждения укрупненных частиц твердой фазы. В период скрытой коагуляции отсутствуют какиелибо внешние изменения в золе и нет выпадения осадка. В период явной коагуляции процесс агрегации обнаруживается визуально. Различают быструю и медленную коагуляцию. Под быстрой подразумевают такую, при которой все сближения частиц, находящихся в броуновском движении, кончаются их слипанием. При медленной коагуляции вследствие того, что на поверхности коллоидных частиц сохранился двойной электрический слой, сольватная оболочка и т. Больцмана г динамическая вязкость дисперсионной среды О время половинной коагуляции. Согласно эксперименту, рг 2. Селми, Гремом, И. Г. Борщовым было показано, что коагуляцию способны вызывать все электролиты. Важно, чтобы их концентрации было достаточно для сжатия двойного электрического слоя и уменьшения электрокинетического потенциала до величины критического потенциала коагуляции для многих золей фкр. Наименьшая концентрация электролита, способная вызывать коагуляцию за определенный промежуток времени называется порогом коагуляции.