Ультразвуковая электрокоагуляционная очистка сточных вод от поверхностно-активных веществ

• Автор: Киршанкова, Екатерина Викторовна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ .
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СПАВ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Классификация СПАВ. .

1.2. Использование СПАВ в промышленности и быту, источники их поступления в сточные воды.

1.3. Существующие методы удаления СПАВ из водных растворов и сточных вод

1.3.1. Биохимическое окисление

1.3.2. Флотация.

1.3.3. Реагеитиая очистка.

1.3.4. Адсорбция

1.3.5. Мембранное разделение
1.3.6. Экстракция.
1.3.7. Ионный обмен.
1.3.8. Озонирование.
1.3.9. Электрохимические методы.
1.4. АНАЛИЗ ОБЗОРА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.
ГЛАВА 2. НАУЧНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ЭЛЕКТРОФЛОТОКОАГУЛЯЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
2.1. Нелинейные акустические эффекты в жидкой фазе.
2.1.1. Акустическая кавитация.
2.1.2. Акустические течения.
2.1.3. Радиационное давление
2.2. Нелинейные акустические эффекты в трехфазной среде
2.2.1. Поверхностные эффекты
2.2.2. . Флотационные эффекты.
2.3. Технологические эффекты ультразвука.
2.4. Использование ультразвука в процессах водоочистки.
2.4.1. Использование ультразвука в гидромеханических методах
2.4.2. Использование ультразвука в реагентных методах.
2.4.3. Использование ультразвука в деструктивных методах
2.5. Расчет размера пузырьков водорода, образующихся на катодной поверхности при электрофлотокоагуляции в ультразвуковом ПОЛЕ .

2.6. ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ
ГЛАВА 3. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1. Постановка задачи экспериментальных исследований.
3.1.1. Электрохимическое растворение металла
3.1.2. Образование пенокондснсата.
3.1.3. Гидравлическая крупность хлопьев коагулянта
3.2. Планирование эксперимента
3.3. ВЫБОР критериев оптимизации и основных ФАКТОРОВ варьирования.
3.4. Описание лабораторной установки
3.5. Описание пилотной установки 0Ф0ФтФ0Ф0Ф0ФФ0ФФ0
3.5.1. Общий вид аппарата.
3.5.2. Режим работы аппарата
3.5.3. Материалы
3.5.4. Конструкция волновода
3.6. Методы исследования и анализа 0 0 0 0 ФФ 0 ФФФ0ФФ0ФФФФФФ ФФФ 0 0 0Ф0ФФ
3.7. Оценка погрешностей измерений факторов варьирования
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
4.1. Исследование влияния параметров обработки на скорость электрохимического растворения металла.
4.2. Исследование влияния параметров обработки на кратность пеноконденсата
4.3. Исследование влияния параметров обработки на средний диаметр частиц коагулянта
4.4. Исследование влияния параметров обработки на гидравлическую крупность хлопьев коагулянта
4.5. Исследование влияния параметров обработки на эффективность удаления СПАВ
ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ ВНЕДРЕНИЕ.
5.1. Разработка технологической схемы .
5.2. Разработка методики расчета аппарата.
. апробация способа и аппарата в реальных условиях.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Многие соединения, содержащие реакционноспособный атом водорода (кислоты, спирты, фенолы, амины), реагируя с окисью этилена, образуют неионогенные СПАВ, характерной особенностью которых является жидкое состояние и малое мицеллообра-зование вследствие разрыва водородной связи при повышении температуры. Ионогенные СПАВ диссоциируют в воде на ионы, обладающие адсорбционной (поверхностной) активностью, и противоионы. Если адсорбционно-активной частью является анион, СПАВ относят к анионным или анионоактивным (АПАВ), а в случае адсорбционно-активных катионов - к катионным или катионоактивным (КПАВ). Амфолит-ные СПАВ, гидрофильная часть молекул которых содержит как кислотные, так и основные группы, в щелочной среде ионизируются до поверхностно-активного аниона и проявляют свойства анионных СПАВ, а в кислой - до поверхностно-активного катиона и проявляют свойства катионных СПАВ. Амфолитные СПАВ сохраняют способность к диссоциации при любых значениях pH. Анионоактивные СПАВ в водном растворе диссоциируют и находятся в равновесии с поверхностно-активным анионом и катионом металла или другим донором электронов. Примерами АПАВ являются органические кислоты и их соли, алкилсульфаты (сульфоэфиры), алкилсульфонаты, алкилбензолсульфонаты, натриевые и калиевые мыла жирных кислот, нейтрализованные продукты сульфирования высших жирных кислот, олефинов, алкилбензолов и т. Катионоактивные СПАВ в водном растворе диссоциируют и находятся в равновесии с поверхностно-активным катионом и соответствующим анионом. Примерами КПАВ являются основания, амины различной степени замещения и их соли, молекулы которых обязательно содержат атом азота, фосфора или серы - носителя положительного заряда. Рис. Кроме классификации по физико-химической структуре, все СПАВ можно разделить по типу систем, образуемых ими при взаимодействии с растворяющей средой, на мицеллообразующие и СПАВ, не образующие мицелл. Дифильность и способность к образованию мицелл (коллоидных частиц, состоящих из десятков или сотен молекул или ионов) являются фундаментальными характеристиками всех моющих СПАВ. По-^ этому их водные растворы при концентрации выше критической концентрации мицел-лообразования (ККМ) относят полуколлоидным системам. Полуколлоиды занимают промежуточное положение между жидкими растворами и золями, так как представляют собой микрогетерогенные системы, образованные мицеллами - ассоциатами растворенного в дисперсной среде вещества. Мицеллы находятся в состоянии термодинамического равновесия с раствором, вследствие чего разбавление до концентрации ниже ККМ или повышение температуры выше верхнего температурного предела мицеллообразования (точка Крафта) приводит к распаду ассоциа-тов и возращению раствора в гомогенное (однофазное) состояние. Свойства СПАВ определили их широкое применение практически во всех отраслях народного хозяйства. В работах академика П. Использование СПАВ в различных технологических процессах и быту делает проблему очистки воды от них значимой и своевременной, а обширная область применения обусловливает наличие этой группы загрязнений в стоках самых различных категорий (Табл. Табл. Источники образования Моющие растворы высокой начальной концентрации, характерны для большинства водоемких производств легкой промышленности, предприятий коммунально-бытового обслуживания и др. Концентрированные растворы СПАВ образуются, главным образом, в процессах стирки и “влажной” чистки изделий, красильно-отделочных производствах, предприятий мойки автотранспорта и пр. Сточные воды перечисленных производств имеют в своем составе АПАВ и НПАВ, трудно поддающиеся биохимическому разложению по причине наличия у них углеродных цепей с разветвленным или ароматическим строением. И, несмотря на то, что в последнее время для большинства технологических процессов наблюдается тенденция к применению биоразлагаемых СПАВ, имеющих преимущественно линейное строение, водоемы продолжают загрязняться этими веществами. Поступая со сточными водами в реки и озера, СПАВ загрязняют окружающую среду, способствуют пенообразованию, нарушению газообмена и режима нормального функционирования биогеоценозов.