Водовідводні системи промислових підприємств (стр. 1 из 4)
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;