Сорбционен метод при пречистване на вода. Сорбция (пречистване на отпадъчни води). На какви видове сорбционно пречистване на водата се разделят?

Избор на сорбенти. Гамата от сорбенти за предварително пречистване на водата, произвеждана от промишлеността, е много разнообразна. За пречистване на вода от органични вещества се използват активен въглен, гел и макропорести анионобменници и др.. Активният въглен има бавна кинетика на сорбция от разтвори, което изисква големи площи на филтриране, лоша регенерируемост с помощта на реагенти (остатъчният капацитет след първата регенерация е значително по-малко от половината от оригинала), механична чупливост, високо съдържание на пепел.

Анионообменниците, особено макропорестите, са лишени от много от изброените недостатъци. Първоначалният избор на най-добрите от тях се извършва при статични условия, когато сорбентите влизат в контакт с моделни разтвори или с дадена вода за един час.

След избора на най-добрите проби (в този случай те се оказаха домашни сорбенти от полимеризационен тип AB-171 и кондензационен тип IA-1), се извършват кинетични изследвания. Тяхната цел е да определят характера на етапа, ограничаващ процеса, да намерят коефициентите на дифузия и времето за установяване на равновесие. Етапът, ограничаващ процеса, се определя от следния критерий: ако разбъркването на разтвора ускорява сорбцията, това показва преобладаващото влияние на външната дифузия; пряко доказателство за интрадифузионния механизъм се осигурява от експеримента с „прекъсване“. Ако след прекъсване процесът на сорбция се възобнови и сорбционната активност на твърдата фаза се увеличи, можем уверено да говорим за интрадифузионния характер на процеса.

Сорбция на хуминови вещества. Вътрешната дифузионна кинетика, според данните, ограничава сорбцията на хуминови вещества, т.е. сорбционното предварително пречистване на водата.

Анализът на това уравнение показва, че загубата на защитен ефект, изразена в линейни или обемни единици на сорбента, е толкова по-голяма (и работният период на колоната е толкова по-кратък), колкото по-голям е скоростта на потока, радиусът на зърната на сорбента и дадената дълбочина на пречистване.

От кинетични експерименти се определят коефициентите на дифузия и времето за установяване на равновесие в системи йонообменник-разтвор и се конструират сорбционни изотерми. Сорбционните изотерми на хуминови и фулвинови киселини от анионобменници IA-1 и AB-171 се описват с уравнението на Langmuir.

Работите сравняват резултатите от експерименталното определяне на сорбционния капацитет преди пробива на хуминови вещества с сорбционния капацитет, изчислен с помощта на уравненията; несъответствията не надвишават 10-15%. Чрез промяна на скоростта на потока, дълбочината на пречистване, радиуса на зърното на сорбента и самия сорбент е възможно да се определи загубата на време на защитното действие на колоната за всяка опция. В същото време трябва да се помни, че това налага много голяма отговорност върху точността на определяне на коефициентите на дифузия и равновесие в системите сорбент-разтвор, които предоставят първоначалните данни за изчисляване на динамиката на сорбция.

И така, най-добрият сорбент за предварително пречистване на вода се оказа макропорест анионобменник IA-1, работещ в хлорна форма, при рН на пречистения разтвор, равно на 3,0-3,5. Що се отнася до размера на зърното, изборът му е ограничен от естеството на дренажната система и желания дебит на водата.

Природните води съдържат хуминови и фулвинови киселини. Първите се сорбират по-зле и техният „пробив“ практически ограничава процеса на почистване. Следователно стойността трябва да се изчисли въз основа на съдържанието на хуминови киселини в пречистената вода. Ако те липсват след коагулационно пречистване, работният период на сорбционната колона се изчислява въз основа на съдържанието на фулвинови киселини във водата.

Фактът, че сорбцията на слабо дисоцииращите се хуминови и фулвинови киселини е по-добра в кисела среда и на анионобменник в солева форма, показва нейонобменен механизъм за абсорбция на тези вещества и предлага икономически и технологично изгодна схема за предварителна вода пречистване. Сорбционна колона с йонообменник IA-1 трябва да се монтира след катионобменника с H-форма и следващия декарбонизатор. Това елиминира необходимостта от подкисляване на водата, тъй като тя се подкиселява спонтанно по време на катионизацията. Така сорбционната колона става неразделна част от инсталацията за обезсоляване. При комбиниране на коагулационно пречистване със сорбция водата се освобождава от органични примеси на 80-85%. Освен това се извършва по-дълбоко пречистване на водата от органични примеси на йонообменници в обезсоляващата част на инсталацията.

Екстракция на други органични вещества. Повърхностните и артезианските води съдържат органични вещества, принадлежащи към различни класове съединения. Установено е, че вещества като захари, белтъчноподобни вещества, аминокиселини преминават през системата от йонообменни колони и навлизат в дълбоко деминерализирана вода. Освен това тяхното количество зависи от състава на изходната вода и значително надвишава съдържанието на минерални примеси. Необходимо е максимално извличане на тези вещества от водата по време на нейното предварително пречистване чрез сорбционен метод.

Работата сравнява способността на някои активни въглени и макропорести анионобменници да сорбират различни аналитично определени органични съединения, разтворени в естествени води. За целта 100 обема речна вода бяха прекарани през сорбентен слой с височина 60 cm със скорост 7 m/h след H-катионизирането им, което създаде най-благоприятните условия за сорбция.

Фулвиновите киселини се извличат по-добре от смоли, отколкото от въглища, а капацитетът на йонообменниците за фулвинови киселини е почти същият. Но дори и в този случай използването на йонообменник IA-1 е по-целесъобразно, тъй като той се регенерира по-лесно и с по-малък разход на реагент.

Втората много важна група съединения, които при навлизане в дълбоко обезсолена вода могат да повлияят на нейното електрическо съпротивление, са карбоксилните киселини. Най-подходящи за тяхната сорбция са въглищата SKT-VTU-2 и анионобменникът AV-171. От тези два сорбента предпочитание трябва, разбира се, да се даде на йонообменника, тъй като неговият капацитет може да бъде възстановен с химически реагенти. За премахване на прости и сложни аминокиселини трябва да се използва и анионобменник AB-171.

Простите и сложните захари, които не влияят на електрическото съпротивление на деминерализирана вода, се сорбират до голяма степен само от BAU въглерод. Ето защо, при избора на сорбенти за пречистване на вода, трябва да се ръководи не само от размера на техния капацитет и възможността за неговото възстановяване, но и от необходимостта от отстраняване на конкретно съединение от водата.

За приблизителна оценка на разпределението на органичните вещества в слоевете на тези сорбенти бяха записани съответните криви на изход. Зареждането на йонообменници в хлорна форма беше 1 литър при височина на слоя 60 cm; скоростта на потока на разтвора е 10 m/h.

Филтратът за анализ се събира непрекъснато на фракции от по 10 L всяка. Продължителността на работния период на колоната е избрана равна на 200 намалени обема; pH на преминалата вода се създава чрез предварително катионизиране на изходната вода. С помощта на различни сорбенти и техните комбинации е възможно да се отстрани значителна част от органичните вещества, разтворени във вода. Въпреки това, едва ли е възможно да се получи вода, напълно освободена от органични вещества, като се използва изброеният набор от средства.

Съдържанието и съотношението на органичните неелектролити, като захари, протеини, естери и др., варира не само от една географска зона до друга, но и в рамките на един регион. Поради това не може да се очаква, че при едни и същи технологични схеми и режими на деминерализиране деминерализираните води ще бъдат еднакви по отношение на количественото и качественото съдържание на органични вещества. В това отношение трябва да се внимава с опитите за стандартизиране на сухия остатък на вода с високо съпротивление, без да се вземе предвид съставът на източника.

Отстраняване на желязо (деферизация). Железистите води са води със съдържание на желязо над 1 mg/l. Катионният обменник сорбира двувалентните железни йони приблизително по същия начин като калциевите йони, а железните йони дори по-ефективно. Може да се очаква, че по време на йонообменното обезсоляване водата едновременно ще бъде „деиронизирана“. Този процес обаче е възпрепятстван от някои физикохимични характеристики на железните съединения, присъстващи в естествените води.

В открити водоеми, добре аерирани, значителна част от желязото е под формата на железни съединения с различна степен на хидролиза.

По време на коагулацията и последващото сорбционно пречистване водата се освобождава не само от оцветени (главно хумусни съединения), но и от колоидни и сложни форми на желязо. По този начин пречистването от органични вещества е същевременно акт на обезжелезяване на водата.

Предприятията, които консумират особено чиста деминерализирана вода, се препоръчва да я получават, когато е възможно, от подземни води, които обикновено не съдържат органични замърсители. Известно е, че повече от 25% от всички водоснабдителни системи получават подземни води със съдържание на желязо от 1 до 5 mg/l.

В подпочвените води, лишени от кислород, желязото се намира предимно под формата на частично хидролизиран разтвор на бикарбонат. Ако това вещество се подаде към катионообменната смола в неокислена и нехидролизирана форма или не се окисли в самия филтър от катионообменна смола, може да се очаква почти пълен обмен на железни йони с водородни йони. Въпреки това, заедно с йонообменната реакция, чиято скорост се определя от дифузионни процеси, има реакции на хидролиза на железни соли, окисление и преход към слабо дисоцииращи и практически неразтворими съединения, способни да образуват колоиди. Комбинацията от такива процеси води до факта, че водата, съдържаща например в равновесно състояние 0,16 mg/l желязо в йонна форма, може да се характеризира с общо съдържание на желязо от 2 mg/l. Катионният обменник ще абсорбира само йонната форма на желязото и ще разтвори с абсорбцията някои от най-малко устойчивите продукти на хидролиза.

Освобождаването на водородни йони по време на работата на катионния обменник може да ограничи реакцията и дори да я измести наляво, особено след като броят на водородните йони в Н-катионизираната вода се определя от общото съдържание на сол, което е почти два порядъка от величина, по-голяма от броя на железните йони във водата.

Тъй като горните слоеве на катионния обмен се активират, две обстоятелства ще допринесат за изместване на реакцията надясно: наличието на Fe(II) йони в слоя, каталитично ускоряващо тяхното превръщане в Fe(III) йони, и частично поглъщане на водородни йони от катионния обменник, обменящи се с натриеви и калциеви йони, с които е изпълнен слой от отработена смола. Fe(III) хидроксид и други продукти на хидролиза, образувани при тези условия, вече няма да участват в йонния обмен и ще преминат в Н-катионизирана вода, точно като тази част от такива железни съединения, която присъства в първоначалната вода.

Количественото описание на тези процеси все още е трудно. В същото време наличието на желязо в нейонна форма в Н-катионизирани и обезсолени води се обяснява задоволително от предложената концепция и показва необходимостта от отстраняване на желязото от желязната подпочвена вода, преди да се подаде към обезсоляваща йонообменна инсталация. Горното уравнение предлага основните начини за отстраняване на желязото от водата. Това са аерация (насищане с кислород) и алкализиране (свързване на водородни йони). В бикарбонатните води последният възниква спонтанно с отделяне на стехиометрично количество въглероден диоксид. Аерирането може да се извърши чрез издухване на въздух, пръскане на вода във въздуха или прилагане на озон; Като други окислители могат да се използват активен хлор и калиев перманганат. Под въздействието на окислители, йонообменниците „остаряват“, така че е препоръчително отстраняването на желязото да се извърши по метод без реагент.

На отстраняването на желязо от подпочвените води е посветена монография, която обобщава както теоретичните, така и технологичните аспекти на проблема. Имайки предвид спецификата на получаване на сравнително малки обеми деминерализирана вода с висока чистота за промишлени цели и спецификата на самите индустрии, които консумират такава вода, трябва да се съсредоточим върху метода на опростена аерация, последвана от филтриране.

Над отворения филтър водата пръска през отвори в захранващите тръби. Дебелината на пясъчния слой във филтъра обикновено е най-малко 1,2 m, а размерът на зърната е от 0,8 до 1,6 mm. Филтрите с двуслойно натоварване с обща дебелина 1,2-1,5 m и дебелина на горния слой 0,5 m се отличават с по-голяма способност за задържане на мръсотия.За долния слой кварцов пясък с размер на зърното 0,8-1,2 mm се използва, а за плота - антрацит чипове 0,9-2,4 мм. Скоростта на филтриране в отворени филтри достига 10 m/h. Като правило, с намаляване на скоростта на предаване на водата, капацитетът за задържане на мръсотия на филтрите се увеличава и следователно отворените филтри трябва да бъдат проектирани за скорост, която не надвишава 5-7 m / h.

В зависимост от възприетата скорост на филтриране, първоначалното съдържание на желязо във водата и други фактори, продължителността на филтрите естествено варира. При скорост на филтриране 5-7 m/h и начално съдържание на желязо във водата 3-4 mg/l, работният цикъл на инсталацията е 60-100 ч. След това филтрите се промиват с интензитет на противоток от 15-18 l/(s-m2) за 10-15 мин.

Обемът на промивната вода за филтрите в секцията за обезжелезяване на водата достига 4% от обема на пречистената вода. При добре настроена работа на инсталация за обезжелезяване от този тип съдържанието на желязо във филтрата е 0,05-0,1 mg/l.

За разлика от дестилата, който съдържа до 5 µg/l желязо, техническият кондензат може да бъде обогатен с продукти от корозия. При получаване на особено чиста деминерализирана вода от такъв кондензат е необходимо предварително обезжелезяване. За тази цел се използват филтри със сулфоновъглен, работещи с ефективност 25-50%, или по-ефективни магнетитни филтри, алувиални целулозни филтри, алувиални йонитни филтри (в чужбина наричани пудекс). Предложени са анионобменни филтри, при които отстраняването на желязото се основава на коагулиращия ефект на анионобменника в ОН форма. Алувиалните йонообменни филтри работят с ефективност, близка до 100%, поради почти мигновената кинетика на процеса. Тук, заедно със сорбцията на йони от течната фаза, се получава механично задържане на частици от твърдата фаза, коагулация и образуване на комплекси с анионобменник, ако се използва смес от катиони и анионобменници за алувиалния слой.

Експериментите са показали пригодността на алувиалните йонообменни филтри за извличане на хуминови вещества, които образуват комплекс от желязо и други метали от водата.

Сериозността на проблема с отстраняването на желязото като етап на предварително пречистване на водата беше особено разкрита във връзка с необходимостта от използване на свръхчиста вода за производство на микроелектроника. За окончателно пречистване на водата преди подаването й за измиване на инструменталните части се използва микрофилтър с пори 0,2 микрона, който задържа микробните тела. Ако желязото не е достатъчно отстранено от деминерализирана вода в предишните етапи, тогава микрофилтрите бързо се запушват.

Омекотяване на водата.При частично обезсоляване на водата чрез метода на електродиализа или чрез обратна осмоза, в някои случаи е необходимо първо да се омекоти водата, т.е. да се освободи от калциеви и магнезиеви катиони, които при подходящ анионен състав на водата могат да образуват утайки върху йонообменните мембрани или върху мембраните (влакната), използвани в апаратите за обратна осмоза.

Препоръчително е да се извърши омекотяване като предварителен етап на пречистване, когато се обезсоляват сравнително малки маси вода, като се използва йонообменен метод. Регенерирането на катионния обменник, т.е. превръщането му в натриева форма, се извършва чрез преминаване на 6-10% разтвор на натриев хлорид през отработения сорбентен слой и последващо промиване с вода.

По причини, които ще бъдат разгледани по-долу, консумацията на готварска сол за регенерация надвишава стехиометричната с 2,5-5 пъти. При работа с вода с високо съдържание на сол е препоръчително да се използва силно киселинен катионен обменник от типа KU-2 за омекотяване. В същото време, в сравнение с такива катионни обменници като сулфонирани въглища или KU-1, консумацията на сол за регенерация е значително намалена.

Сред съществуващите методи за пречистване на вода методът на сорбция е един от най-често срещаните. Какво е сорбционно пречистване на вода и защо е необходимо? Тази процедура се отнася до ефективни методи за дълбоко почистване на течности, позволяващи премахване на вредни примеси и химични съединения чрез свързване на частици на молекулярно ниво. Уникалността на такава филтрация се състои в способността да се отстраняват органичните вещества от водата, които не могат да бъдат отделени по друг начин.

Сорбционният метод за пречистване на водата с помощта на високоактивни сорбенти позволява да се получи течност, в която почти няма остатъчен концентрат. Високата активност на сорбентите дава възможност за взаимодействие с вещества, независимо от тяхната концентрация: дори при малки дози вредни примеси, този метод ще работи.

Концепцията за адсорбция и нейната ефективност

Терминът "адсорбция" се отнася до процеса на абсорбиране на замърсители във водата от повърхността на твърдите вещества. Тя се основава на принципа на преминаване на молекули от такива примеси през специален филм, обграждащ адсорбента и привличането им към повърхността му. Горният процес се случва, когато почистващата течност се разбърква.

Този метод може да постигне най-голям ефект при ниски концентрации на вредни вещества, което се наблюдава при силно почистване. Всичко, което не се е утаило върху предишните филтри, се отстранява чрез сорбция, а изходът е чиста вода.

Скоростта на процеса и неговата ефективност зависят от редица фактори:

Сорбентни структури.
Температури.
Концентрация на замърсителя и неговия състав.
Реакционна активност на околната среда.

В съвременните инсталации най-добрият вариант на сорбент, който ефективно пречиства водата, е различни видове активен въглен. Колкото повече микропори има дадено вещество, толкова по-високо е качеството на пречистването на водата чрез сорбция на въглерод.

Специалистите на Ruswater ще ви помогнат да изберете най-добрия вариант за филтърни агрегати, работещи на принципа на сорбция, което ще ви позволи да организирате ефективно пречистване на водата и да пречистите водата от различни примеси, независимо от нейното предназначение.

Филтрирането на водата през активен въглен трябва да предотврати навлизането на течности с разтворени суспензии и колоидни частици в сорбента, тъй като те развалят повърхността на въглена, екранирайки порите му. Сорбентът, който е станал неизползваем поради такова излагане, се възстановява или заменя.

За дехлориране на водата се използват сорбционни филтри на базата на активен въглен, които правят водата по-добра и също така позволяват нейното пречистване от азотни включвания. Комбинираното използване на сорбция и озониране значително повишава ефективността на почистването, като същевременно увеличава възможностите на активния въглен. Когато като сорбент се използват естествени минерали с Ca и Mg, както и алуминиеви оксиди, фосфорните съединения се отстраняват от водата.

Защо е необходима сорбцията и къде се използва?

Филтрирането на вода с въглища с помощта на сорбционни агрегати от различни видове се използва за дълбоко пречистване на течности в затворени системи, включително пречистване на канализацията от органични вещества.

Сред съществуващите методи за фино пречистване, сорбцията е призната за един от най-ефективните методи за отстраняване на органични вещества от водата без значителни разходи. Технологията е популярна в случаите, когато е необходимо да се почистят отпадъчните води от багрила, както и да се премахнат други хидрофобни съединения.

Този метод не е подходящ, ако отпадъчните води съдържат само неорганични замърсители или органичните вещества, разтворени в тях, имат нискомолекулна структура. Сорбцията може да се използва в комбинация с биологично третиране или да действа като самостоятелно средство.

Сорбционното пречистване на водата ви позволява да освободите течността от вкуса на сероводород и хлор и да премахнете неприятните миризми. Ефективността на използването на активен въглен като сорбент се обяснява с неговата структура: филтрирането се извършва от съществуващите микропори. Активният въглен се получава от дърво, торф, животински продукти или черупки от ядки. Нанасянето на частици сребърни йони върху повърхността на активния въглен предпазва материала от увреждане от различни микроорганизми.

В повечето случаи активният въглен се използва за пречистване на водата от органични вещества и за извършване на процеса на пречистване на водата преди обратната осмоза. Сорбцията ви позволява ефективно да премахнете хлора от водата, подобрявайки нейното качество. В същото време хлорът също се отстранява с помощта на този метод за подготовка на технологична вода, използвана за хигиенни цели.

Нашите системи за почистване с въглерод

Сорбционните филтри са не по-малко търсени в цялостната система за отстраняване на желязо. Сорбционното пречистване на водата от желязо е необходимо за отстраняване на нейните твърди частици след окисляване до неразтворими оксиди.

Системите за сорбционно пречистване могат да бъдат различни. Изборът на конкретна опция става след анализ на водата и идентифициране на примесите, които съдържа. Такава работа трябва да се извършва от професионалисти, така че нашите специалисти винаги са готови да ви помогнат с това.

Сорбционни методи

Сорбционните методи се основават на абсорбцията на твърдофазни радионуклиди чрез механизмите на йонообмен, адсорбция, кристализация и др.

Сорбцията се извършва при динамични и статистически условия. При динамична сорбция първоначалните течни отпадъци се филтрират непрекъснато през сорбента, а при статична сорбция се осъществява временен контакт на две фази с разбъркване с по-нататъшно разделяне.

Динамичната сорбция се извършва в наносни или насипни филтри. Разликата е, че масовите филтри използват сорбенти под формата на гранулиран издръжлив материал; във филтрите с предварително покритие като сорбент се използват неорганични и органични материали от изкуствен и органичен произход.

За пречистване на течни радиоактивни отпадъци от радионуклиди, сорбенти (йонообменници) от такива типове като KB-51-7, KU-2-8 (силен киселинен катионен обменник), AV-17-8 (силно основен анионен обменник), AN-31 и AN-2FN (слабо основни анионобменници), вермикулит. Сорбентите се произвеждат под формата на гранули, които преди употреба се накисват в специален разтвор за активиране. Всички изброени сорбенти имат високи коефициенти на пречистване и добри филтриращи свойства.

Йонообменните хетерогенни реакции са обратими, което позволява регенерирането на сорбента, но създава условия за излугване на радионуклиди по време на съхранението на отработения сорбент. Почти целият обменен капацитет на сорбента се използва за сорбция на макрокомпоненти - соли, поради сходството им със свойствата на микрокомпонентите. След това, за да се извърши сорбция на микрокомпоненти (радионуклиди), е необходимо да се извърши предварително обезсоляване. В противен случай това ще доведе до чести регенерации на сорбента и съответно до увеличаване на разходите за почистване.

Течните радиоактивни отпадъци с висока соленост е нерентабилно да се пречистват с органични сорбенти поради факта, че при регенерирането на сорбента е необходим 2-2,5-кратен излишък от алкали и киселина (разходите за пречистване се увеличават).

Обратното е положението при радионуклидите, чиито свойства са различни от тези на техните макрокомпоненти. Многовалентните радионуклиди се сорбират добре върху катионния обмен в присъствието на натриеви йони. Следователно натриевите йони, намиращи се в течните радиоактивни отпадъци, не се сорбират, което води до забележимо намаляване на обема на регенератора, вторичните отпадъци и честотата на регенериране.

Използването на синтетични органични сорбенти позволява отстраняването на всички радионуклиди в йонна форма от течните радиоактивни отпадъци. Но такива сорбенти имат някои ограничения за употреба, които се превръщат в сериозни недостатъци. При използването на такива сорбенти радионуклидите в молекулярна и колоидна форма не се отстраняват от течните радиоактивни отпадъци. Освен това, ако течните радиоактивни отпадъци съдържат колоиди или органични вещества с големи молекули, тогава сорбентът губи свойствата си и се проваля поради запушване на порите.

На практика, преди да се извърши йонообмен, се използва филтриране върху филтри с предварително покритие за отстраняване на колоидните частици. Използването на метода на коагулация вместо филтриране води до образуването на големи количества отпадъци. Органичните съединения от течните радиоактивни отпадъци се отстраняват чрез ултрафилтрация. Забележим е един от основните недостатъци на използването на йонообмен за пречистване на течни радиоактивни отпадъци - необходимостта от предварителна подготовка на такива отпадъци.

Синтетичните органични сорбенти не се използват за пречистване на високоактивни течни отпадъци поради тяхната нестабилност към въздействието на високоактивна радиация. Такова излагане води до разрушаване на сорбента.

За да се осигури висока степен на пречистване, процесът на йонообменно пречистване се извършва на два етапа. На първия етап от течните отпадъци се отстраняват соли и малки количества радионуклиди, а на втория етап нуклидите се отстраняват директно от обезсолени течни отпадъци. Регенерацията на сорбента се извършва в противоток. За да се увеличи производителността на филтрите, скоростта в началото на цикъла е настроена на (90h100) m/h, а в края на цикъла се намалява до стойности от (10h20) m/h.

Пречистването на обезсолени отпадъци дава възможност за използване на ефективни филтри със смесено действие (тяхното регенериране е трудно) и филтри с предварително покритие, поради факта, че при почистване на такива отпадъци необходимостта от регенерация е минимална. Благодарение на смесеното натоварване на анионобменници и катионобменници във формите H + и OH-, противойонният ефект се елиминира, което води до повишаване на степента на пречистване и възможност за увеличаване на скоростта на филтриране до 100 m/h .

Всички течни радиоактивни отпадъци съдържат известно количество суспензия, която има склонност към молекулярна и йонообменна сорбция. Също така корозионните продукти с хидратирани оксиди на желязо, манган, кобалт и никел могат да сорбират микрокомпоненти. В тази връзка се предлага отделяне на суспендирани вещества, за да се подобри значително степента на пречистване на течните отпадъци.

За отстраняване на компоненти като 137 Cs, 99 Sr, 60 Co от отпадъците, те използват добавянето на селективни сорбенти, в този случай наноглини (монтморилонит), което осигурява 98% пречистване на тези компоненти. Сорбцията на селективни компоненти се извършва в комбинация с коагулация.

Химическото утаяване е един от ефективните варианти за статична сорбция. Предимствата на химичните методи включват ниска цена, наличие на реагенти, възможност за отстраняване на радиоактивни микрокомпоненти в йонни и колоидни форми, както и обработка на солени течни отпадъци.

Основната характеристика на химическото отлагане е селективността към различни микрокомпоненти, особено към 137 Cs, 106 Ru, 60 Co, 131 I, 90 Sr. Коагулацията и омекването са химични методи за утаяване; При използването на тези методи радионуклидите се отстраняват от колоидни, йонни и молекулярни форми.

Когато се използва омекотяване с натриева вар, CaCO 3 и MgOH 2 се утаяват и служат като колектори за 90 Sr, който се отстранява чрез кристализация с CaCO 3. Също така използването на този метод ви позволява да премахнете 95 Zr и 95 Nb.

Цезият (137 Cs) се отстранява чрез утаяване на фероцианиди на желязо, никел (най-ефективните), мед и цинк, с фактор на пречистване 100.

Рутеният (106 Ru) и кобалтът (60 Co) са слабо концентрирани в утайките поради големия брой на техните химични форми. Рутеният се отстранява с помощта на сорбенти като кадмиев сулфид, железен сулфид и оловен сулфид. Отстраняването на кобалт е ефективно при хром и манганови оксихидрати. Радиоактивният йод 131I се получава чрез съвместно утаяване с меден или сребърен йодид.

Химичното отлагане се завършва чрез процедури за разделяне на фазите. Когато фазите се разделят, по-голямата част от течните отпадъци се избистрят и утайката се концентрира. Разделянето на фазите се извършва чрез филтриране или чрез излагане на системата на силово поле, което може да бъде гравитационно (утаители и утаители) и инерционно (центрофуги). Поради образуването на големи обеми пулп с много висока влажност, утаителните резервоари се използват изключително рядко, като за тази цел се използват утаители. Избистрянето в такива устройства се извършва при високи скорости и осигурява висока степен на пречистване.

За допълнително избистряне на течността се извършва филтриране. Използването на насипни филтри осигурява по-фино филтриране, такива филтри имат по-голяма производителност и по време на тяхното регенериране се генерира малко количество отпадъци. Насипните филтри са станали по-широко разпространени поради тяхната простота и надеждност, въпреки образуването на голямо количество вторични отпадъци по време на регенерацията.

Сорбционните филтри са доста популярни продукти за отстраняване на различни механични и органохлорни примеси чрез абсорбиране на замърсителя върху вътрешната повърхност на зареждащото зърно.

Изборът и инсталирането на сорбционни филтри ще бъдат обсъдени в тази статия.

Какво е адсорбция

Терминът „адсорбция“ се отнася до процеса на абсорбиране на течно замърсяване от повърхностния слой на твърдо вещество. Основава се на дифузия на молекули на замърсители през специален течен филм, който обгражда частиците на адсорбента към повърхността на последния, което се случва, когато течността, която се пречиства, се смеси.

След това дифузията продължава със скорост, определена от структурата на използвания адсорбент и размера на молекулите на събраните вещества.

Този процес е най-ефективен в случаите, когато течността има ниска концентрация на замърсители (по време на етапа на дълбоко почистване). В такива случаи ефективността на процеса позволява да се получи практически нулева концентрация на замърсители на изхода.

Ефективността и скоростта на адсорбция зависи пряко от:

сорбентни структури;
концентрации на замърсители и тяхната химична природа;
активна реакция на околната среда;
температура.

Днес най-добрите сорбенти, предназначени за пречистване на вода, са активен въглен от различни марки. Ефективността на последното се определя от наличието на микропори. Общият им обем е основна характеристика и се посочва за всяка марка.

По време на процеса на сорбция трябва да се предотврати контактът на въглищата с вода, в която са разтворени колоидни и суспендирани вещества, т.к. те екранират порите на активен въглен. Въглищата, които са загубили своята сорбционна способност, се заменят или регенерират.

Добавянето на озон или хлор (окислител) преди водата да влезе във филтъра увеличава живота на активния въглен преди смяната, подобрява качеството на изходящата вода и я пречиства от съществуващите азотни съединения.

Комбинираното прилагане на озониране и сорбция дава възможност за постигане на синергичен ефект, който увеличава възможностите на активния въглен почти 3 пъти.

Ако сорбцията настъпи след предварително хлориране, тогава амонячният азот се отстранява от течността, която се пречиства.

Ако като сорбенти се използват минерали, съдържащи Mg и Ca от естествен произход или алуминиеви оксиди, фосфорните съединения се отстраняват много ефективно от водата.

Цел и обхват

Сорбционните филтри от различни марки се използват за дълбоко пречистване на вода в затворени водоснабдителни системи, както и за пречистване на органични замърсители (включително биологично твърди) от отпадъчни води.

Пречистването чрез сорбционен процес се счита за един от най-ефективните методи за фино пречистване на тези води от замърсители от органичен произход.

Технологията е най-ефективна при почистване на отпадъчни води от багрила, хидрофобни и ароматни съединения от алифатната група, слаби електролити и др.

Сорбционният метод не се използва за пречистване на отпадъчни води, замърсени изключително с вещества от неорганичен произход или органични вещества с ниско молекулно тегло (алдехиди, алкохоли).

Технологиите за сорбционно пречистване се използват както самостоятелно, така и в блок с биологично пречистване на етапа на дълбоко предварително пречистване.

Класификация на сорбционните пречиствателни станции

По вид процес:

периодичен;

непрекъснато.

Според хидродинамичния режим:

изместителни инсталации;

смесителни инсталации;

инсталации от междинен тип.

Според състоянието на сорбентните слоеве:

движещ се;

фиксирани.

По посока на филтриране:

противоток;

директен поток;

смесен трафик.

Чрез контакт на взаимодействащи фази:

стъпаловиден;

непрекъснато.

Според дизайна на филтъра:

колона;

капацитивен

Дизайн на сорбционен филтър

Сорбционният филтър се състои от:

тяло, което е цилиндър от фибростъкло с необходимите размери;
фиксиран слой от активен въглен с подложка от чакъл;
регулиращ вентил от различни видове (опция - механичен клапан);
тръбопровод, през който се доставят отпадъчни води;
тръбопровод, през който се изпуска пречистена вода;
тръбопровод, през който се подава вода за разхлабване;
дренажна и разпределителна система.

Линейната скорост на филтриране зависи до голяма степен от степента на замърсяване на водата, подадена за обработка. Стойността му може да бъде от 1 до 10 m3/час. Размерът на зърната на сорбента е от 1 до 5 mm.

Най-оптималната опция за почистване се счита за филтриране, при което течността се подава отдолу нагоре. В този случай цялата площ на напречното сечение на филтъра е равномерно запълнена и въздушните мехурчета, които влизат с вода, се изместват доста лесно.

Филтрите с фиксиран слой от сорбенти се използват за регенеративно пречистване на отпадъчни води, като същевременно се решават проблемите с рециклирането на съдържащите се в тях ценни компоненти. Десорбцията се извършва с помощта на химически разтворители или водна пара.

Принцип на действие

Нека разгледаме принципа на работа на сорбционния филтър, използвайки примера на модел от серията FSB, използван в технологичните схеми на дъждовната канализация. Непосредствено на входа му са монтирани пясъкоуловител и маслоуловител, което позволява намаляване на показателите за тези видове замърсяване до допустимите концентрации.

Водата, преминала през описания по-горе предфилтър, навлиза в сорбционния блок през захранващата тръба. Оттук, през разпределителната и нагнетателната тръба, водата се придвижва към долната разпределителна зона.

Тук той е равномерно разпределен по цялата площ на вградения сорбент, чиято марка и обеми зависят от първоначалната и крайната концентрация на замърсители и необходимата производителност. П

След това водата се насочва във възходящ поток в събирателна кръгла тава, а оттам се изпуска през тръба.

Монтаж на сорбционен филтър

Процес на инсталиране:

изкопава се яма с необходимите размери;
дъното е разлято с пясък, слой от който достига дебелина 300 mm, след което внимателно се уплътнява;
върху тази възглавница се излива стоманобетонна плоча (300 mm или повече), чиито геометрични размери се определят от стойността „диаметър на корпуса на филтъра + 1000 mm“;
корпусът на сорбционния блок за последваща обработка е монтиран строго вертикално върху плочата;
за стабилност водата се напълва предварително в корпуса приблизително до нивото на перфорираното дъно;
за да се избегне изместване на тялото при засипване, то е предварително закрепено с анкери;
Ямата се запълва на слоеве от 300 mm с пясък без камъни, като всеки слой внимателно се уплътнява. Засипването приключва след достигане на нивото на отвеждащата и входящата тръба;
тръбопроводите са свързани (преливник, изход, вход). След това процесът на пълнене продължава до горната част на корпуса на филтъра. Необходимо е да се контролира работата на вибратора в точките на свързване на споменатите по-горе тръбопроводи, за да не се повредят;
товарът се подава вътре в корпуса в торби. Освен това следващият се сервира, след като съдържанието на предишния е равномерно разпределено по цялата повърхност на перфорираното дъно;
Преди пускане в експлоатация натовареният товар трябва да бъде добре измит.

Корпусът трябва да се напълни с товарна и чиста вода.

За да може избраният от вас сорбционен филтър да премахне максималния възможен брой видове замърсители, към въглеродния филтър трябва да се добавят различни йонообменни вещества, чийто списък се определя, като се вземат предвид приоритетните замърсители във вашето предприятие (обект).

Най-общо сорбцията се разбира като процеси на повърхностна (адсорбция) и обемна (абсорбция) абсорбция на вещество на границата между две фази: твърдо и течно, твърдо и газообразно, течно и газообразно. Сорбционните процеси играят важна роля в съвременната технология на полупроводниците и диелектриците, тъй като позволяват разделянето на вещества с много сходни физикохимични свойства (редкоземни елементи, метали като цирконий и хафний и др.).

Адсорбционната система се състои от адсорбент- веществото, върху чиято повърхност се извършва абсорбция, и адсорбат -вещество, чиито молекули се абсорбират. Въз основа на характера на процесите се разграничават физическа и химична адсорбция. При физическа адсорбцияадсорбатните молекули не влизат в химично взаимодействие с адсорбента и по този начин запазват своята индивидуалност на повърхността на абсорбера; адсорбцията в този случай се дължи на действието на силите на Ван дер Ваалс. При химическа адсорбция,или хемосорбция, адсорбираните молекули влизат в химическа реакция с адсорбента, за да образуват химически съединения на повърхността. Обратният процес - процесът на отстраняване на молекулите от повърхността на адсорбента се нарича десорбция.Физическата адсорбция, за разлика от хемосорбцията, е обратима. Процесът на десорбция може да се използва и като метод за пречистване. Адсорбцията е селективен процес, т.е. На повърхността на адсорбента се адсорбират само онези вещества, които намаляват свободната енергия на повърхностния слой или, с други думи, намаляват повърхностното напрежение спрямо околната среда. По този начин, използвайки различните адсорбционни способности на веществата, открити например в разтвор, е възможно те да бъдат разделени и пречистени чрез абсорбиране на едно от тях с адсорбент и оставяне на другото в разтвор. Количествена характеристика на адсорбционната система е изотерма на адсорбция.Той изразява връзката между концентрацията на дадено вещество СЪСв разтвор и неговото количество ° Сс, адсорбирани от единица повърхност на адсорбента при постоянна температура при условия на адсорбционно равновесие. 1. Повърхността на адсорбента има ограничен брой независими адсорбционни места и всяко място може да адсорбира само една молекула.

2. . MOS хидридна епитаксия на полупроводници.

Повечето полупроводникови съединения A 3 B 5 , A 2 B 6 и A 4 B 6 могат да се отглеждат чрез MOC технология. В случай на растеж на съединения A 3 B 5, вместо органометални съединения на елементи от петата група, могат да се използват хидриди на съответните елементи. В този случай е обичайно да се използва терминът MOC-хидридна технология. Някои органометални съединения: Ga (CH 3) 3 - триметилгалий (TMG), Ga (C 2 H 5) 3 - триетилгалий (TEG), In (CH 3) 3 - триметилиндий (TMI), In (C 2 H 5) 3 – триетилиндий (TEI), Al(CH 3) 3 – триметилалуминий (TMA) (най-общо – MR3, където M е метал, R 3 – (CH 3) или (C 2 H 5) – алкил). Хидриди: AsH 3 – арсин, PH 3 – фосфин.

Схематично описание на процесите по време на MOS хидридна епитаксия е показано на фиг. 2. Реакцията протича в газов поток при атмосферно или понижено налягане в реактор със студени стени. Носещият газ обикновено е водород. Отделните етапи на пълната реакция вече протичат в газовата фаза. Последните етапи и включването в решетката се случват на повърхността на полупроводника. Типичните реактори позволяват свързването на множество органометални и хидридни източници, така че редуващи се слоеве от различни материали могат да се отглеждат последователно в един цикъл на растеж. Това дава възможност за получаване на многослойни многокомпонентни епитаксиални структури.

Технологичният процес на металоорганична епитаксия не включва ецващи средства и процесът на растеж не е резултат от конкуренция между отлагане и ецване, както при някои други методи на парогазова епитаксия. В резултат на това се осигуряват резки граници между слоевете и еднаквост на нарастващите слоеве по дебелина и състав.

MOS хидридната епитаксия е най-простата от всички технологии за производство на епитаксиални слоеве на A III B V съединения от газовата фаза. Общата реакция за образуване на съединения е реакция от типа

Ga(CH 3) 3 +AsH 3 →GaAs (твърд) +3CH 4,