Su arıtımında sorpsiyon yöntemi. Sorpsiyon (atık su arıtma). Hangi tür sorpsiyon suyu arıtması ayrılır?

Sorbentlerin seçimi. Endüstri tarafından ön su arıtımı için üretilen sorbent çeşitleri çok çeşitlidir. Suyu organik maddelerden arındırmak için aktif karbonlar, jel ve makro gözenekli anyon değiştiriciler vb. Orijinalin yarısından azı), mekanik kırılganlık, yüksek kül içeriği.

Anyon değiştiriciler, özellikle makro gözenekli olanlar, listelenen dezavantajların çoğundan muaftır. Bunlardan en iyisinin ilk seçimi, sorbentlerin model solüsyonlarla veya verilen suyla bir saat boyunca temas etmesi durumunda statik koşullar altında gerçekleştirilir.

En iyi numuneleri seçtikten sonra (bu durumda bunların AB-171 tipi polimerizasyon ve IA-1 tipi yoğuşma tipi yerli sorbentler olduğu ortaya çıktı), kinetik çalışmalar gerçekleştirilir. Amaçları süreci sınırlayan aşamanın doğasını belirlemek, difüzyon katsayılarını ve dengeyi kurma süresini bulmaktır. Prosesi sınırlayan aşama, aşağıdaki kritere göre belirlenir: eğer çözeltinin karıştırılması soğurulmayı hızlandırıyorsa, bu, harici difüzyonun baskın etkisini gösterir; İntradifüzyon mekanizmasının doğrudan kanıtı "kesinti" deneyi tarafından sağlanmaktadır. Bir aradan sonra sorpsiyon süreci yeniden başlatılırsa ve katı fazın sorpsiyon aktivitesi artarsa, sürecin intradifüzyon doğasından güvenle bahsedebiliriz.

Hümik maddelerin emilimi. Verilere göre difüzyon içi kinetik, hümik maddelerin emilimini, yani suyun ön saflaştırılmasını sınırlandırmaktadır.

Bu denklemin analizi, emicinin doğrusal veya hacimsel birimleriyle ifade edilen koruyucu etki kaybının, akış hızı ne kadar büyük olursa (ve kolonun çalışma süresi ne kadar kısa olursa), emici taneciklerin yarıçapı ve verilen değerin o kadar büyük olduğunu gösterir. arıtma derinliği.

Kinetik deneylerden iyon değiştirici-çözelti sistemlerinde difüzyon katsayıları ve denge kurma süresi belirlenerek sorpsiyon izotermleri oluşturulmuştur. IA-1 ve AB-171 anyon değiştiricileri tarafından hümik ve fulvik asitlerin soğurma izotermleri Langmuir denklemi ile açıklanmaktadır.

Çalışmalar, hümik maddelerin çıkışından önce sorpsiyon kapasitesinin deneysel olarak belirlenmesinin sonuçlarını, denklemler kullanılarak hesaplanan sorpsiyon kapasitesi ile karşılaştırmaktadır; tutarsızlıklar %10-15'i geçmez. Akış hızını, temizleme derinliğini, sorbent tanesinin yarıçapını ve sorbentin kendisini değiştirerek, her seçenek için kolonun koruyucu etkisinin zaman kaybını belirlemek mümkündür. Aynı zamanda, bunun, adsorpsiyon dinamiklerinin hesaplanması için başlangıç verilerini sağlayan sorbent-çözelti sistemlerinde difüzyon ve denge katsayılarının belirlenmesinin doğruluğuna çok büyük bir sorumluluk yüklediği de unutulmamalıdır.

Bu nedenle, ön su arıtması için en iyi sorbentin, saflaştırılmış çözeltinin pH'ı 3.0-3.5'e eşit olan, klor formunda çalışan makro gözenekli anyon değiştirici IA-1 olduğu ortaya çıktı. Tane boyutuna gelince, seçimi drenaj sisteminin doğası ve istenen su akış hızı ile sınırlıdır.

Doğal sular hümik ve fulvik asitler içerir. İlki daha kötü emilir ve "atılımları" pratik olarak temizleme sürecini sınırlar. Bu nedenle değer, arıtılmış sudaki hümik asit içeriğine göre hesaplanmalıdır. Pıhtılaşma saflaştırmasından sonra yoksa, sorpsiyon kolonunun çalışma süresi sudaki fulvik asit içeriğine göre hesaplanır.

Zayıf ayrışan hümik ve fulvik asitlerin asidik ortamda ve tuz formundaki anyon değiştiricide emiliminin daha iyi olması, bu maddelerin emilimi için iyon olmayan bir değişim mekanizmasına işaret eder ve ön su için ekonomik ve teknolojik açıdan avantajlı bir plan önerir. saflaştırma. H-formlu katyon değiştiriciden ve ardından gelen karbon gidericiden sonra IA-1 iyon değiştiricili bir emme kolonu kurulmalıdır. Bu, katyonizasyon sırasında kendiliğinden asitleştiği için suyun asitleştirilmesi ihtiyacını ortadan kaldırır. Böylece sorpsiyon kolonu tuz giderme tesisinin ayrılmaz bir parçası haline gelir. Pıhtılaşma saflaştırması sorpsiyonla birleştirildiğinde, su organik yabancı maddelerden %80-85 oranında arındırılır. Ayrıca, tesisin tuzdan arındırma kısmındaki iyon değiştiriciler kullanılarak suyun organik yabancı maddelerden daha derinlemesine arıtılması gerçekleştirilir.

Diğer organik maddelerin ekstraksiyonu. Yüzey ve artezyen suları çeşitli bileşik sınıflarına ait organik maddeler içerir. Şekerler, protein benzeri maddeler, amino asitler gibi maddelerin iyon değişim kolonları sisteminden geçerek derinlemesine demineralize suya girdiği tespit edilmiştir. Üstelik miktarları kaynak suyunun bileşimine bağlıdır ve mineral safsızlıklarının içeriğini önemli ölçüde aşmaktadır. Bu maddelerin sorpsiyon yöntemiyle ön saflaştırılması sırasında sudan maksimum ekstraksiyonu gereklidir.

Çalışma, bazı aktif karbonların ve makro gözenekli anyon değiştiricilerin, doğal sularda çözünmüş, analitik olarak belirlenmiş çeşitli organik bileşikleri emme yeteneklerini karşılaştırmaktadır. Bunun için 100 hacim nehir suyu, H-katyonizasyonundan sonra 60 cm yüksekliğindeki sorbent tabakasından 7 m/saat hızla geçirildi ve bu da sorpsiyon için en uygun koşulları yarattı.

Fulvik asitler reçinelerle kömürden daha iyi çıkarılır ve iyon değiştiricilerin fulvik asitlere yönelik kapasiteleri neredeyse aynıdır. Ancak bu durumda bile IA-1 iyon değiştiricinin kullanılması daha uygundur çünkü daha kolay bir şekilde ve daha az reaktif tüketimiyle yenilenir.

Derin tuzdan arındırılmış suya girdiğinde elektriksel direncini etkileyebilecek ikinci çok önemli bileşik grubu karboksilik asitlerdir. SKT-VTU-2 kömür ve AV-171 anyon değiştirici bunların soğurulmasına en uygun olanlardır. Bu iki sorbentten elbette iyon değiştiriciye tercih edilmelidir, çünkü kapasitesi kimyasal reaktiflerle eski haline getirilebilmektedir. Basit ve karmaşık amino asitleri uzaklaştırmak için AB-171 anyon değiştirici de kullanılmalıdır.

Demineralize suyun elektriksel direncini etkilemeyen basit ve karmaşık şekerler büyük ölçüde yalnızca BAU karbonu tarafından emilir. Bu nedenle, su arıtma için sorbentler seçerken, yalnızca kapasitelerinin boyutuna ve geri kazanım olasılığına göre değil, aynı zamanda belirli bir bileşiği sudan çıkarma ihtiyacına göre de yönlendirilmelidir.

Bu sorbentlerin katmanlarındaki organik maddelerin dağılımının yaklaşık bir değerlendirmesi için karşılık gelen çıktı eğrileri kaydedildi. İyon değiştiricilerin klor formundaki yüklemesi 60 cm'lik bir katman yüksekliğinde 1 litre idi; çözelti akış hızı 10 m/saattir.

Analiz için süzüntü, her biri 10 L'lik fraksiyonlar halinde sürekli olarak toplandı. Kolonun çalışma süresinin süresi 200 azaltılmış hacme eşit olarak seçilir; Geçen suyun pH'ı kaynak suyun ön katyonizasyonuyla oluşturuldu. Çeşitli sorbentler ve bunların kombinasyonları kullanılarak suda çözünmüş organik maddelerin önemli bir kısmının uzaklaştırılması mümkündür. Ancak listelenen yöntemleri kullanarak organik maddelerden tamamen arındırılmış su elde etmek pek mümkün değildir.

Şekerler, proteinler, esterler vb. gibi elektrolit olmayan organik maddelerin içeriği ve oranı yalnızca bir coğrafi bölgeden diğerine değil, aynı zamanda bir bölge içinde de değişir. Bu nedenle aynı teknolojik şemalar ve demineralizasyon modları ile demineralize suların organik madde içeriğinin niceliksel ve niteliksel açıdan aynı olması beklenemez. Bu bağlamda, kaynağın bileşimi dikkate alınmadan yüksek dirençli suyun kuru kalıntısını standartlaştırma girişimlerine karşı dikkatli olunmalıdır.

Demirin uzaklaştırılması (erteleme). Demirli sular, 1 mg/l'den fazla demir içeren sulardır. Katyon değiştirici, iki değerlikli demir iyonlarını yaklaşık olarak kalsiyum iyonlarıyla aynı şekilde emer ve ferrik iyonları daha da etkili bir şekilde emer. İyon değişimiyle tuzdan arındırma sırasında suyun aynı anda "demirden arındırılması" beklenebilir. Ancak bu süreç, doğal sularda bulunan demir bileşiklerinin bazı fizikokimyasal özellikleri nedeniyle sekteye uğrar.

İyi havalandırılmış açık rezervuarlarda demirin önemli bir kısmı, değişen derecelerde hidrolizasyona sahip Fe bileşikleri formundadır.

Pıhtılaşma ve müteakip sorpsiyon saflaştırması sırasında, su yalnızca renkli (çoğunlukla humus bileşiklerinden) değil, aynı zamanda kolloidal ve karmaşık demir formlarından da arındırılır. Dolayısıyla organik maddelerden arınma aynı zamanda suyun ertelenmesi eylemidir.

Özellikle saf demineralize su tüketen işletmelerin, mümkün olan her yerde, genellikle organik kirletici maddeler içermeyen yeraltı suyundan elde etmeleri önerilir. Tüm su temin sistemlerinin %25'inden fazlasının demir içeriği 1 ila 5 mg/l arasında olan yeraltı suyunu aldığı bilinmektedir.

Oksijenden yoksun yeraltı suyunda demir çoğunlukla kısmen hidrolize edilmiş bikarbonat çözeltisi halinde bulunur. Bu madde katyon değişim reçinesine oksitlenmemiş ve hidrolize edilmemiş bir biçimde verilmişse veya katyon değişim reçinesi filtresinin kendisinde oksitlenmemişse, demir iyonlarının hidrojen iyonlarıyla neredeyse tamamen değişmesi beklenebilir. Bununla birlikte, hızı difüzyon işlemleriyle belirlenen iyon değişim reaksiyonunun yanı sıra, demir tuzlarının hidrolizi, oksidasyon ve kolloid oluşturabilen zayıf ayrışan ve pratik olarak çözünmeyen bileşiklere geçiş reaksiyonları da vardır. Bu tür proseslerin kombinasyonu, örneğin denge durumunda 0,16 mg/1 iyonik formda demir içeren suyun, 2 mg/1 toplam demir içeriği ile karakterize edilebilmesine yol açar. Katyon değiştirici demirin yalnızca iyonik formunu absorbe edecek ve en az kalıcı hidroliz ürünlerinin bazılarını absorbe ederek çözecektir.

Katyon değiştiricinin çalışması sırasında hidrojen iyonlarının salınması reaksiyonu kısıtlayabilir ve hatta sola kaydırabilir, özellikle de H-katyonize sudaki hidrojen iyonlarının sayısı neredeyse iki derece olan toplam tuz içeriği tarafından belirlendiğinden dolayı. sudaki demir iyonlarının sayısından daha büyük.

Katyon değiştiricinin üst katmanları etkinleştirildiğinde, reaksiyonun sağa kaymasına iki durum katkıda bulunacaktır: katmanda Fe(II) iyonlarının varlığı, bunların Fe(III) iyonlarına dönüşümünü katalitik olarak hızlandırır ve hidrojen iyonlarının katyon değiştirici tarafından kısmen emilmesi, doldurulduğu sodyum ve kalsiyum iyonları ile değiştirilmesi harcanan reçine tabakası. Bu koşullar altında oluşan Fe(III) hidroksit ve diğer hidroliz ürünleri artık iyon değişimine katılmayacak ve tıpkı orijinal suda mevcut olan demir bileşiklerinin bir kısmı gibi H-katyonize suya geçecektir.

Bu süreçlerin niceliksel bir açıklaması hala zordur. Aynı zamanda, H-katyonize ve tuzdan arındırılmış sularda iyonik olmayan formdaki demirin varlığı, önerilen konseptle tatmin edici bir şekilde açıklanmakta ve demirin, tuzdan arındırma iyon değiştirme tesisine beslenmeden önce demirli yeraltı suyundan çıkarılması gerektiğine işaret etmektedir. Yukarıdaki denklem demiri sudan çıkarmanın ana yollarını göstermektedir. Bunlar havalandırma (oksijen doygunluğu) ve alkalileştirmedir (hidrojen iyonlarının bağlanması). Bikarbonatlı sularda ikincisi, stokiyometrik miktarda karbondioksitin salınmasıyla kendiliğinden meydana gelir. Havalandırma, hava üfleyerek, havaya su püskürterek veya ozon uygulayarak gerçekleştirilebilir; Aktif klor ve potasyum permanganat diğer oksitleyici maddeler olarak kullanılabilir. Oksitleyici maddelerin etkisi altında iyon değiştiriciler "yaşlanır", bu nedenle demir gideriminin reaktif içermeyen bir yöntemle yapılması tavsiye edilir.

Demirin yeraltı suyundan uzaklaştırılmasına yönelik, sorunun hem teorik hem de teknolojik yönlerini özetleyen bir monografi ayrılmıştır. Endüstriyel amaçlar için nispeten küçük hacimlerde oldukça saf demineralize su elde etmenin özelliklerini ve bu tür suyu tüketen endüstrilerin özelliklerini göz önünde bulundurarak, basitleştirilmiş havalandırma ve ardından filtreleme yöntemine odaklanmalıyız.

Açık filtrenin üzerinde, besleme borularındaki deliklerden su fışkırır. Filtredeki kum tabakasının kalınlığı genellikle en az 1,2 m'dir ve tane boyutu 0,8 ila 1,6 mm arasındadır. Toplam kalınlığı 1,2-1,5 m olan ve üst katmanın kalınlığı 0,5 m olan iki katmanlı yüklemeye sahip filtreler, daha fazla kir tutma kapasitesi ile ayırt edilir Alt katman için, tane büyüklüğü 0,8-1,2 mm olan kuvars kumu kullanılır ve üst kısım için 0,9-2,4 mm'lik antrasit talaşları kullanılır. Açık filtrelerde filtrasyon hızı 10 m/saat'e ulaşır. Kural olarak su iletim hızının azalmasıyla filtrelerin kir tutma kapasitesi artar ve bu nedenle açık filtreler 5-7 m/saat'i geçmeyecek şekilde tasarlanmalıdır.

Kabul edilen filtreleme hızına, sudaki başlangıçtaki demir içeriğine ve diğer faktörlere bağlı olarak filtrelerin süresi doğal olarak değişir. 5-7 m/saat filtreleme hızında ve sudaki başlangıç demir içeriği 3-4 mg/l olduğunda tesisin çalışma döngüsü 60-100 saattir.Bundan sonra filtreler ters akım yoğunluğuyla yıkanır. 10-15 dakika boyunca 15-18 l/(s-m2).

Su erteleme bölümündeki filtreler için yıkama suyunun hacmi, arıtılmış su hacminin %4'üne ulaşır. Bu tip bir demir giderme tesisinin çalışması iyi ayarlandığında, filtrattaki demir içeriği 0,05-0,1 mg/l olur.

5 µg/l'ye kadar demir içeren distilattan farklı olarak teknik kondens, korozyon ürünleriyle zenginleştirilebilir. Bu tür bir kondensattan özellikle saf demineralize su elde edilirken, ön erteleme gereklidir. Bu amaçla %25-50 verimle çalışan sülfonik karbon filtreler veya daha verimli manyetit filtreler, alüvyonlu selüloz filtreler, alüvyonlu iyonit filtreler (yurtdışında powdex olarak adlandırılır) kullanılır. Demir gideriminin OH formundaki anyon değiştiricinin pıhtılaştırıcı etkisine dayandığı anyon değiştirici filtreler önerilmiştir. Alüvyon iyon değiştirme filtreleri, prosesin neredeyse anlık kinetiği nedeniyle %100'e yaklaşan bir verimle çalışır. Burada, sıvı fazdan iyonların emilmesinin yanı sıra, alüvyon tabakası için bir katyon ve anyon değiştirici karışımı kullanılırsa, katı fazdaki parçacıkların mekanik olarak tutulması, pıhtılaşma ve bir anyon değiştirici ile kompleks oluşumu meydana gelir.

Deneyler, alüvyon iyon değiştirme filtrelerinin demir ve diğer metalleri sudan kompleksleyen humik maddelerin çıkarılması için uygun olduğunu göstermiştir.

Ön su arıtma aşaması olarak demir giderme sorununun ciddiyeti, özellikle mikroelektronik üretimi için ultra saf su kullanma ihtiyacı ile bağlantılı olarak ortaya çıktı. Alet parçalarının yıkanmasına verilmeden önce suyun son saflaştırılması için, mikrobiyal cisimleri tutan 0,2 mikron gözenekli bir mikro filtre kullanılır. Demir, önceki aşamalarda demineralize sudan yeterince uzaklaştırılmazsa mikro filtreler hızla tıkanır.

Su yumuşatma. Elektrodiyaliz yöntemini kullanarak veya ters ozmoz kullanarak suyu kısmen tuzdan arındırırken, bazı durumlarda önce suyu yumuşatmak, yani suyun uygun anyonik bileşimi ile yüzeyde çökeltiler oluşturabilen kalsiyum ve magnezyum katyonlarından arındırmak gerekir. iyon değiştirme membranları veya ters ozmoz ünitelerinde kullanılan membranlar (lifler) üzerinde.

Nispeten küçük su kütlelerinin iyon değiştirme yöntemi kullanılarak tuzdan arındırılması sırasında yumuşatmanın bir ön saflaştırma adımı olarak gerçekleştirilmesi tavsiye edilir. Katyon değiştiricinin rejenerasyonu, yani sodyum formuna dönüştürülmesi, harcanan sorbent katmanından %6-10'luk bir sodyum klorür çözeltisinin geçirilmesi ve ardından su ile yıkanması yoluyla gerçekleştirilir.

Aşağıda tartışılacak nedenlerden dolayı, rejenerasyon için sofra tuzu tüketimi stokiyometrik olanı 2,5-5 kat aşmaktadır. Tuz içeriği yüksek suyla çalışırken yumuşatma için KU-2 tipi güçlü asit katyon değiştirici kullanılması tavsiye edilir. Aynı zamanda sülfonatlı kömür veya KU-1 gibi katyon değiştiricilerle karşılaştırıldığında rejenerasyon için tuz tüketimi oldukça azalır.

Mevcut su arıtma yöntemleri arasında sorpsiyon yöntemi en yaygın olanlardan biridir. Sorpsiyonlu su arıtma nedir ve neden gereklidir? Bu prosedür, parçacıkları moleküler düzeyde bağlayarak zararlı yabancı maddelerin ve kimyasal bileşiklerin uzaklaştırılmasına olanak tanıyan, sıvıların derinlemesine temizlenmesine yönelik etkili yöntemleri ifade eder. Bu tür bir filtrelemenin benzersizliği, başka hiçbir şekilde ayrılamayan organik maddeleri sudan çıkarma yeteneğinde yatmaktadır.

Yüksek derecede aktif sorbentler kullanan su arıtmanın sorpsiyon yöntemi, içinde neredeyse hiç konsantre olmayan bir sıvı elde etmeyi mümkün kılar. Emici maddelerin yüksek aktivitesi, konsantrasyonlarına bakılmaksızın maddelerle etkileşime girmeyi mümkün kılar: küçük dozlarda zararlı yabancı maddelerle bile bu yöntem işe yarayacaktır.

Adsorpsiyon kavramı ve etkinliği

"Adsorpsiyon" terimi, sudaki kirletici maddelerin katıların yüzeyi tarafından emilmesi sürecini ifade eder. Bu tür yabancı maddelerin moleküllerinin adsorbanı çevreleyen özel bir filmden geçirilerek yüzeyine çekilmesi prensibine dayanır. Yukarıdaki işlem temizleme sıvısı karıştırıldığında gerçekleşir.

Bu yöntem, güçlü temizlik durumunda gözlemlenen düşük konsantrasyonlarda zararlı madde ile en büyük etkiyi elde edebilir. Önceki filtrelerde çökmeyen her şey sorpsiyonla giderilir ve çıktı temiz su olur.

Sürecin hızı ve verimliliği bir dizi faktöre bağlıdır:

Emici yapılar.
Sıcaklıklar.
Kirletici konsantrasyonu ve bileşimi.
Çevresel reaksiyon aktivitesi.

Modern tesislerde suyu etkili bir şekilde arıtan en iyi sorbent seçeneği çeşitli türlerdeki aktif karbondur. Belirli bir maddenin mikro gözenekleri ne kadar fazlaysa, karbon emilimi yoluyla su arıtmanın kalitesi de o kadar yüksek olur.

Ruswater uzmanları, sorpsiyon prensibine göre çalışan filtre üniteleri için en iyi seçeneği seçmenize yardımcı olacak; bu, amacı ne olursa olsun, etkili su arıtımı düzenlemeyi ve suyu çeşitli yabancı maddelerden arındırmayı mümkün kılacaktır.

Suyun aktif karbon yoluyla filtrelenmesi, çözünmüş süspansiyonlara ve kolloidal parçacıklara sahip sıvıların emici maddeye girmesini önlemelidir, çünkü bunlar karbonun yüzeyini bozarak gözeneklerini korur. Bu maruz kalma nedeniyle kullanılamaz hale gelen sorbent yenilenir veya değiştirilir.

Suyun klorunu gidermek için, suyu daha iyi hale getiren ve aynı zamanda azotlu kalıntılardan arındırılmasını sağlayan aktif karbon bazlı sorpsiyon filtreleri kullanılır. Sorpsiyon ve ozonlamanın birlikte kullanılması, temizlemenin etkinliğini büyük ölçüde arttırırken aynı zamanda aktif karbonun yeteneklerini de arttırır. Sorbent olarak Ca ve Mg içeren doğal minerallerin yanı sıra alüminyum oksitler kullanıldığında, sudan fosfor bileşikleri uzaklaştırılır.

Neden sorpsiyona ihtiyaç duyulur ve nerede kullanılır?

Çeşitli tipteki sorpsiyon üniteleri kullanılarak suyun kömürle filtrelenmesi, kanalizasyonun organik maddeden arıtılması da dahil olmak üzere kapalı sistemlerde sıvıların derin arıtılması için kullanılır.

Mevcut ince arıtma yöntemleri arasında sorpsiyon, organik maddelerin sudan önemli maliyetler olmadan uzaklaştırılmasında en etkili yöntemlerden biri olarak kabul edilmektedir. Teknoloji, atık suyun boyalardan temizlenmesinin yanı sıra diğer hidrofobik bileşiklerin uzaklaştırılmasının gerekli olduğu durumlarda popülerdir.

Atık suyun yalnızca inorganik kirleticiler içermesi veya içinde çözünmüş organik maddenin düşük moleküler yapıya sahip olması durumunda bu yöntem uygun değildir. Sorpsiyon, biyolojik arıtmayla birlikte kullanılabilir veya bağımsız bir araç olarak hareket edebilir.

Emici su arıtma, sıvıyı hidrojen sülfit ve klorun tadından arındırmanıza ve hoş olmayan kokuları gidermenize olanak tanır. Aktif karbonun sorbent olarak kullanılmasının etkinliği yapısıyla açıklanmaktadır: filtreleme mevcut mikro gözenekler tarafından gerçekleştirilir. Aktif karbon odun, turba, hayvansal ürünler veya fındık kabuklarından elde edilir. Aktif karbonun yüzeyine gümüş iyonu parçacıklarının uygulanması, malzemeyi çeşitli mikroorganizmaların zararlarından korur.

Çoğu durumda aktif karbon, suyu organik maddeden arındırmak ve ters ozmoz öncesinde su arıtma işlemini gerçekleştirmek için kullanılır. Sorpsiyon, kloru sudan etkili bir şekilde çıkarmanıza ve kalitesini artırmanıza olanak tanır. Aynı zamanda hijyenik amaçlarla kullanılan proses suyunu hazırlamak için bu yöntemle klor da giderilir.

Karbon temizleme sistemlerimiz

Toplama filtreleri genel demir giderme sisteminde daha az talep görmemektedir. Çözünmeyen oksitlere oksidasyondan sonra katı parçacıklarını çıkarmak için suyun demirden emici saflaştırılması gerekir.

Sorpsiyon arıtma sistemleri farklı olabilir. Belirli bir seçeneğin seçimi, suyun analiz edilmesinden ve içerdiği safsızlıkların belirlenmesinden sonra gerçekleşir. Bu tür çalışmalar profesyoneller tarafından yapılmalıdır, bu nedenle uzmanlarımız bu konuda size her zaman yardımcı olmaya hazırdır.

Sorpsiyon yöntemleri

Sorpsiyon yöntemleri, katı fazdaki radyonüklitlerin iyon değişimi, adsorpsiyon, kristalizasyon ve diğerleri mekanizmaları yoluyla emilmesine dayanır.

Sorpsiyon dinamik ve istatistiksel koşullar altında gerçekleştirilir. Dinamik sorpsiyonda, başlangıçtaki sıvı atık, sorbentten sürekli olarak filtrelenir ve statik sorpsiyonda, iki fazın geçici teması, daha fazla ayırma ile karıştırılarak gerçekleştirilir.

Dinamik sorpsiyon alüvyon veya yığın filtrelerde gerçekleştirilir. Aradaki fark, toplu filtrelerin granüler dayanıklı malzeme formundaki emicileri kullanmasıdır; Ön kaplama filtrelerinde sorbent olarak yapay ve organik kökenli inorganik ve organik malzemeler kullanılmaktadır.

Sıvı radyoaktif atıkları radyonüklidlerden, KB-51-7, KU-2-8 (güçlü asit katyon değiştirici), AV-17-8 (güçlü baz anyon değiştirici), AN-31 gibi sorbentlerden (iyon değiştiriciler) arındırmak için ve AN-2FN (zayıf bazik anyon değiştiriciler), vermikülit. Emici maddeler, kullanımdan önce aktivasyon için özel bir çözeltiye batırılmış granül formunda üretilir. Listelenen sorbentlerin tümü yüksek saflaştırma katsayılarına ve iyi filtreleme özelliklerine sahiptir.

İyon değişimi heterojen reaksiyonları tersine çevrilebilir, bu da sorbentin yenilenmesine izin verir, ancak harcanan sorbentin depolanması sırasında radyonüklidlerin süzülmesi için koşullar yaratır. Sorbentin değişim kapasitesinin neredeyse tamamı, mikro bileşenlerin özelliklerine benzerliklerinden dolayı makro bileşenlerin - tuzların emilimi için kullanılır. Daha sonra mikro bileşenlerin (radyonüklitlerin) emiliminin gerçekleşmesi için ön tuz giderme işleminin yapılması gerekir. Aksi takdirde bu, emici maddenin sık sık yenilenmesine ve dolayısıyla temizlik maliyetlerinin artmasına yol açacaktır.

Yüksek tuzluluk oranına sahip sıvı radyoaktif atıkların, sorbentin yenilenmesi sırasında 2-2,5 kat fazla alkali ve asit gerekmesi (arıtma maliyeti artar) nedeniyle organik sorbentlerle arıtılması kârsızdır.

Özellikleri makrobileşenlerinden farklı olan radyonüklitlerde ise durum tam tersidir. Çok değerlikli radyonüklidler, sodyum iyonlarının varlığında katyon değiştiricide iyi bir şekilde emilir. Bu nedenle sıvı radyoaktif atıkta bulunan sodyum iyonları emilmez, bu da rejeneratörün hacminde, ikincil atıkta ve rejenerasyon frekansında gözle görülür bir azalmaya yol açar.

Sentetik organik sorbentlerin kullanılması, iyonik formdaki tüm radyonüklidlerin sıvı radyoaktif atıklardan uzaklaştırılmasını mümkün kılar. Ancak bu tür emici maddelerin kullanımında ciddi dezavantajlara dönüşen bazı kısıtlamalar vardır. Bu tür sorbentler kullanıldığında, moleküler ve kolloidal formdaki radyonüklidler sıvı radyoaktif atıklardan uzaklaştırılmaz. Ayrıca, sıvı radyoaktif atık kolloidler veya büyük moleküllü organik maddeler içeriyorsa, bu durumda sorbent özelliklerini kaybeder ve gözeneklerin tıkanması nedeniyle başarısız olur.

Uygulamada, iyon değişimi gerçekleştirilmeden önce kolloidal parçacıkların uzaklaştırılması için ön kaplama filtreleri üzerinde filtrasyon kullanılır. Filtrasyon yerine pıhtılaşma yönteminin kullanılması büyük miktarlarda atık oluşumuna yol açmaktadır. Sıvı radyoaktif atıklardan organik bileşikler ultrafiltrasyon yoluyla uzaklaştırılır. Sıvı radyoaktif atıkların saflaştırılması için iyon değişiminin kullanılmasının ana dezavantajlarından biri dikkat çekicidir - bu tür atıkların ön hazırlanmasına duyulan ihtiyaç.

Sentetik organik sorbentler, yüksek derecede aktif radyasyonun etkilerine karşı kararsız olmaları nedeniyle, yüksek derecede aktif sıvı atıkların saflaştırılmasında kullanılmamaktadır. Bu tür bir maruz kalma, sorbentin tahrip olmasına yol açar.

Yüksek derecede saflaştırma sağlamak için iyon değişimli saflaştırma işlemi iki aşamada gerçekleştirilir. İlk aşamada sıvı atıklardan tuzlar ve az miktarda radyonüklidler uzaklaştırılırken, ikinci aşamada tuzdan arındırılmış sıvı atıklardan nüklitler doğrudan uzaklaştırılır. Emici maddenin yenilenmesi ters akımda gerçekleştirilir. Filtrelerin performansını arttırmak için devir başında hız (90h100) m/h olarak ayarlanır, çevrim sonunda ise (10h20) m/h değerlerine düşürülür.

Tuzdan arındırılmış atıkların saflaştırılması, bu tür atıkların temizlenmesi sırasında yenilenme ihtiyacının minimum düzeyde olması nedeniyle etkili karma etkili filtrelerin (yenilenmeleri zordur) ve ön kaplama filtrelerinin kullanılmasını mümkün kılar. H+ ve OH- formundaki anyon değiştiricilerin ve katyon değiştiricilerin karışık yüklenmesi sayesinde karşı iyonik etki ortadan kaldırılır ve bu, saflaştırma derecesinin artmasına ve filtrasyon hızının 100 m/saat'e yükseltilmesi olanağına yol açar. .

Tüm sıvı radyoaktif atıklar, moleküler ve iyon değişimi emilimine eğilimi olan bir miktar süspansiyon içerir. Ayrıca demir, manganez, kobalt ve nikelin hidratlı oksitlerini içeren korozyon ürünleri mikro bileşenleri emebilir. Bu bağlamda, sıvı atıkların saflaştırma derecesinin önemli ölçüde iyileştirilmesi için askıda kalan maddenin ayrılması önerilmektedir.

Atıktan 137 Cs, 99 Sr, 60 Co gibi bileşenleri çıkarmak için, bu bileşenlerin %98 oranında saflaştırılmasını sağlayan seçici sorbentlerin, bu durumda nanokillerin (montmorillonit) ilavesini kullanıyorlar. Seçici bileşenler üzerindeki emilim, pıhtılaşma ile kombinasyon halinde gerçekleştirilir.

Kimyasal çöktürme, statik absorpsiyon için etkili seçeneklerden biridir. Kimyasal yöntemlerin avantajları arasında düşük maliyet, reaktiflerin bulunabilirliği, iyonik ve koloidal formlardaki radyoaktif mikro bileşenlerin uzaklaştırılması ve ayrıca tuzlu sıvı atıkların işlenmesi yer alır.

Kimyasal biriktirmenin ana özelliği çeşitli mikro bileşenlere, özellikle 137 Cs, 106 Ru, 60 Co, 131 I, 90 Sr'ye karşı seçici olmasıdır. Pıhtılaşma ve yumuşatma kimyasal çöktürme yöntemleridir; Bu yöntemler kullanıldığında radyonüklidler kolloidal, iyonik ve moleküler formlardan uzaklaştırılır.

Soda-kireç yumuşatma kullanıldığında, CaCO3 ve MgOH2 çökelir ve CaCO3 ile kristalizasyon yoluyla uzaklaştırılan 90 Sr için toplayıcı görevi görür. Ayrıca bu yöntemin kullanılması 95 Zr ve 95 Nb'yi çıkarmanıza olanak sağlar.

Sezyum (137 Cs), demir, nikel (en etkilisi), bakır ve çinkonun ferrosiyanürlerinin 100 saflaştırma faktörü ile çökeltilmesiyle giderilir.

Rutenyum (106 Ru) ve kobalt (60 Co), kimyasal formlarının çokluğu nedeniyle çökeltilerde zayıf bir şekilde yoğunlaşır. Rutenyum, kadmiyum sülfür, demir sülfür ve kurşun sülfür gibi sorbentler kullanılarak çıkarılır. Kobalt giderimi krom ve manganez oksihidratlar üzerinde etkilidir. Radyoaktif iyot 131I, bakır veya gümüş iyodür ile birlikte çöktürme yoluyla üretilir.

Kimyasal biriktirme faz ayırma prosedürleriyle tamamlanır. Fazlar ayrıldığında sıvı atıkların çoğu arıtılır ve çamur konsantre edilir. Faz ayrımı, filtreleme yoluyla veya sistemin yerçekimsel (yerleşimciler ve arıtıcılar) ve eylemsiz (santrifüjler) olabilen bir kuvvet alanına maruz bırakılmasıyla gerçekleştirilir. Çok yüksek nem oranına sahip büyük hacimli kağıt hamuru oluşumu nedeniyle, çökeltme tankları çok nadiren kullanılır ve bu amaçla durultucular kullanılır. Bu tür cihazlarda berraklaştırma yüksek hızlarda gerçekleşir ve yüksek derecede saflaştırma sağlar.

Sıvıyı daha da berraklaştırmak için filtreleme yapılır. Toplu filtrelerin kullanımı daha ince filtreleme sağlar, bu tür filtreler daha fazla üretkenliğe sahiptir ve rejenerasyonları sırasında az miktarda atık üretilir. Toplu filtreler, rejenerasyon sırasında büyük miktarda ikincil atık oluşmasına rağmen basitlikleri ve güvenilirlikleri nedeniyle daha yaygın hale gelmiştir.

Sorpsiyon filtreleri, yükleme tahılının iç yüzeyindeki kirleticiyi emerek çeşitli mekanik ve organoklorlu yabancı maddeleri gidermek için oldukça popüler ürünlerdir.

Bu makalede sorpsiyon filtrelerinin seçimi ve montajı ele alınacaktır.

Adsorpsiyon nedir

"Adsorpsiyon" terimi, sıvı kirliliğinin bir katının yüzey tabakası tarafından emilmesi sürecini ifade eder. Kirletici moleküllerin, adsorban parçacıkları çevreleyen özel bir sıvı film yoluyla ikincisinin yüzeyine difüzyonuna dayanır ve bu, saflaştırılan sıvı karıştırıldığında meydana gelir.

Daha sonra difüzyon, kullanılan adsorbanın yapısına ve toplanan maddelerin molekül büyüklüğüne göre belirlenen hızda devam eder.

Bu işlem, sıvının düşük konsantrasyonda kirletici maddeye sahip olduğu durumlarda (derinlemesine temizleme aşamasında) en etkili yöntemdir. Bu gibi durumlarda, prosesin verimliliği, çıktıda pratik olarak sıfır kirletici konsantrasyonunun elde edilmesini mümkün kılar.

Adsorpsiyonun verimliliği ve hızı doğrudan şunlara bağlıdır:

emici yapılar;
kirleticilerin konsantrasyonları ve kimyasal yapıları;
çevrenin aktif reaksiyonu;
sıcaklık.

Günümüzde su arıtmaya yönelik en iyi sorbentler çeşitli markaların aktif karbonlarıdır. İkincisinin etkinliği mikro gözeneklerin varlığıyla belirlenir. Toplam hacimleri ana özelliktir ve her marka için belirtilmiştir.

Sorpsiyon işlemi sırasında kömürün, içinde koloidal ve askıda maddelerin çözündüğü suyla temasının önlenmesi gerekir. aktif karbonun gözeneklerini tararlar. Emilim özelliğini kaybetmiş kömür yenilenir veya yenilenir.

Su filtreye girmeden önce ozon veya klorin (oksitleyici bir madde) eklenmesi, aktif karbonun değiştirilmeden önceki ömrünü uzatır, çıkış suyunun kalitesini iyileştirir ve onu mevcut nitrojen bileşiklerinden arındırır.

Ozonlama ve sorpsiyonun birlikte uygulanması, aktif karbonun yeteneklerini neredeyse 3 kat artıran sinerjik bir etkinin elde edilmesini mümkün kılar.

Ön klorlamadan sonra soğurma meydana gelirse, arıtılan sıvıdan amonyak nitrojeni çıkarılır.

Sorbent olarak doğal kökenli Mg ve Ca içeren mineraller veya alüminyum oksitler kullanılırsa, fosfor bileşikleri sudan çok etkili bir şekilde uzaklaştırılır.

Amaç ve Kapsam

Çeşitli markaların emme filtreleri, kapalı su tedarik sistemlerinde derin su arıtımının yanı sıra atık sudan organik kirleticilerin (biyolojik olarak sert olanlar dahil) arıtılmasında kullanılır.

Sorpsiyon prosesi kullanılarak yapılan saflaştırma, bu suların organik kökenli kirletici maddelerden hassas şekilde arıtılması için en etkili yöntemlerden biri olarak kabul edilir.

Teknoloji, atık suyun boyalardan, alifatik grubun hidrofobik ve aromatik bileşiklerinden, zayıf elektrolitlerden vb. temizlenmesinde en etkilidir.

Sorpsiyon yöntemi, yalnızca inorganik kökenli maddeler veya düşük moleküler ağırlıklı organik maddeler (aldehitler, alkoller) ile kirlenmiş atık suyun arıtılması için kullanılmaz.

Sorpsiyon saflaştırma teknolojileri, derin ön saflaştırma aşamasında hem bağımsız olarak hem de biyolojik saflaştırma ile blok halinde kullanılır.

Sorpsiyon arıtma tesislerinin sınıflandırılması

İşlem türüne göre:

periyodik;

sürekli.

Hidrodinamik rejime göre:

yer değiştirme tesisleri;

karıştırma tesisleri;

ara tip tesisler.

Emici katmanların durumuna göre:

hareketli;

sabit.

Filtreleme yönüne göre:

karşı akış;

doğrudan akış;

karışık trafik.

Etkileşimli aşamaların temasıyla:

adım attı;

sürekli.

Filtre tasarımına göre:

kolon;

kapasitif

Sorpsiyon filtre tasarımı

Sorpsiyon filtresi aşağıdakilerden oluşur:

gerekli boyutlarda bir fiberglas silindir olan gövde;
çakıl destekli sabit bir aktif karbon tabakası;
farklı tiplerde kontrol vanası (seçenek - mekanik vana);
atık suyun sağlandığı boru hattı;
arıtılmış suyun boşaltıldığı boru hattı;
gevşetme suyunun sağlandığı boru hattı;
Drenaj ve dağıtım sistemi.

Filtrelemenin doğrusal hızı büyük ölçüde arıtma için sağlanan suyun kirlenme derecesine bağlıdır. Değeri 1 ila 10 m3/saat arasında olabilir. Sorbentin tane boyutları 1 ile 5 mm arasında değişmektedir.

En uygun temizleme seçeneğinin, sıvının aşağıdan yukarıya doğru beslendiği filtreleme olduğu kabul edilir. Bu durumda filtrenin tüm kesit alanı eşit şekilde doldurulur ve suyla birlikte giren hava kabarcıkları oldukça kolay bir şekilde yer değiştirir.

Sabit bir sorbent katmanına sahip filtreler, rejeneratif atık su arıtımında kullanılırken aynı zamanda içlerinde bulunan değerli bileşenlerin geri dönüştürülmesi sorunlarını da çözer. Desorpsiyon kimyasal solventler veya su buharı kullanılarak gerçekleştirilir.

Çalışma prensibi

Fırtına kanalizasyonlarının teknolojik şemalarında kullanılan FSB serisinin bir modeli örneğini kullanarak bir sorpsiyon filtresinin çalışma prensibini ele alalım. Doğrudan girişine bir kum tutucu ve bir yağ tutucu monte edilmiştir; bu, bu tür kirlilik göstergelerinin izin verilen konsantrasyonlara düşürülmesini mümkün kılar.

Yukarıda açıklanan ön filtreden geçen su, besleme borusu yoluyla sorpsiyon bloğuna girer. Buradan dağıtım ve tahliye borusu aracılığıyla su alt dağıtım bölgesine doğru hareket eder.

Burada, markası ve hacimleri kirleticilerin ilk ve son konsantrasyonuna ve gerekli üretkenliğe bağlı olan gömülü sorbentin tüm alanına eşit olarak dağıtılır. P

Bundan sonra su, yükselen bir akışla dairesel bir toplama tepsisine yönlendirilir ve oradan bir boru aracılığıyla boşaltılır.

Sorpsiyon filtresinin montajı

Kurulum süreci:

gerekli boyutlarda bir çukur kazılmıştır;
taban, tabakası 300 mm kalınlığa ulaşan kumla dökülür, daha sonra dikkatlice sıkıştırılır;
geometrik boyutları “filtre gövdesi çapı + 1000 mm” değeri ile belirlenen bu yastığın üzerine betonarme bir levha (300 mm veya daha fazla) dökülür;
son işlem için sorpsiyon ünitesinin mahfazası plaka üzerine kesinlikle dikey olarak monte edilir;
stabilite için, muhafazanın içine yaklaşık olarak delikli taban seviyesine kadar su önceden doldurulur;
doldurma sırasında gövdenin kaymasını önlemek için önceden ankrajlarla sabitlenir;
Çukur, 300 mm'lik katmanlar halinde taşsız kumla doldurulur ve her katman dikkatlice sıkıştırılır. Çıkış ve giriş boruları seviyesine ulaşıldıktan sonra dolgu tamamlanır;
boru hatları bağlanır (taşma, çıkış, giriş). Daha sonra doldurma işlemi filtre yuvasının üst kısmına kadar devam eder. Yukarıda belirtilen boru hatlarının bağlantı noktalarında vibratörün çalışmasının onlara zarar vermeyecek şekilde kontrol edilmesi gerekir;
yük, torbalar halinde muhafazanın içine beslenir. Ayrıca, bir öncekinin içeriği delikli tabanın tüm yüzeyine eşit olarak dağıtıldıktan sonra bir sonraki servis edilir;
Devreye almadan önce yüklenen yük iyice yıkanmalıdır.

Muhafaza yükleme ve temiz su ile doldurulmalıdır.

Seçtiğiniz sorpsiyon filtresinin mümkün olan maksimum sayıda kirletici türünü gidermesi için, listesi işletmenizdeki (sahadaki) öncelikli kirleticiler dikkate alınarak belirlenen karbon filtresine çeşitli iyon değiştirici maddeler eklenmelidir.

Genel olarak sorpsiyon, bir maddenin iki faz arasındaki arayüzde yüzey (adsorpsiyon) ve hacimsel (absorbsiyon) emilimi süreçleri olarak anlaşılır: katı ve sıvı, katı ve gaz, sıvı ve gaz. Sorpsiyon süreçleri, çok benzer fizikokimyasal özelliklere sahip maddelerin (nadir toprak elementleri, zirkonyum ve hafniyum gibi metaller vb.) ayrılmasına olanak tanıdığından, modern yarı iletken ve dielektrik teknolojisinde önemli bir rol oynar.

Adsorpsiyon sistemi aşağıdakilerden oluşur: emici- yüzeyinde emilimin gerçekleştiği madde ve adsorbat - Molekülleri emilen bir madde. Proseslerin doğasına bağlı olarak fiziksel ve kimyasal adsorpsiyon ayırt edilir. Şu tarihte: fiziksel adsorpsiyon adsorbat molekülleri adsorban ile kimyasal etkileşime girmez ve bu nedenle emicinin yüzeyinde bireyselliklerini korur; bu durumda adsorpsiyon van der Waals kuvvetlerinin etkisinden kaynaklanmaktadır. Şu tarihte: kimyasal adsorpsiyon, veya kemisorpsiyon, adsorbe edilen moleküller yüzeyde kimyasal bileşikler oluşturmak için adsorban ile kimyasal reaksiyona girer. Ters işlem - moleküllerin adsorbanın yüzeyinden uzaklaştırılması işlemine denir desorpsiyon. Kimyasal adsorpsiyondan farklı olarak fiziksel adsorpsiyon geri dönüşümlüdür. Desorpsiyon işlemi aynı zamanda bir saflaştırma yöntemi olarak da kullanılabilir. Adsorpsiyon seçici bir süreçtir, yani. Adsorbanın yüzeyinde, yalnızca yüzey katmanının serbest enerjisini azaltan veya başka bir deyişle çevreye göre yüzey gerilimini azaltan maddeler adsorbe edilir. Böylece, örneğin çözelti içinde bulunan maddelerin farklı adsorpsiyon yetenekleri kullanılarak, birini bir adsorban ile absorbe edip diğerini çözelti içinde bırakarak ayırmak ve saflaştırmak mümkündür. Bir adsorpsiyon sisteminin niceliksel bir özelliği adsorpsiyon izotermi. Bir maddenin konsantrasyonu arasındaki ilişkiyi ifade eder. İLE solüsyonda ve miktarı CS, Adsorpsiyon dengesi koşulları altında sabit bir sıcaklıkta bir adsorban yüzeyi birimi tarafından adsorbe edilir. 1. Adsorbanın yüzeyi sınırlı sayıda bağımsız adsorpsiyon bölgesine sahiptir ve her bölge yalnızca bir molekülü adsorbe edebilir.

2. . Yarı iletkenlerin MOS hidrit epitaksisi.

Çoğu yarı iletken bileşik A 3 B 5 , A 2 B 6 ve A 4 B 6 MOC teknolojisi kullanılarak büyütülebilir. A3B5 bileşiklerinin büyümesi durumunda, beşinci grubun elementlerinin organometalik bileşikleri yerine karşılık gelen elementlerin hidritleri kullanılabilir. Bu durumda MOC-hidrit teknolojisi teriminin kullanılması gelenekseldir. Bazı organometalik bileşikler: Ga(CH3)3 - trimetilgalyum (TMG), Ga(C2H5)3 - trietilgalyum (TEG), In(CH3)3 - trimetilindiyum (TMI), In(C2H5)3 – trietilindiyum (TEI), Al(CH3)3 – trimetilalüminyum (TMA) (genel olarak – MR3, burada M metaldir, R3 – (CH3) veya (C2H5) – alkil). Hidritler: AsH 3 – arsin, PH 3 – fosfin.

MOS hidrit epitaksi sırasındaki işlemlerin şematik bir açıklaması, Şekil 2'de gösterilmektedir. 2. Reaksiyon, soğuk duvarlı bir reaktörde atmosferik veya azaltılmış basınçta bir gaz akışında meydana gelir. Taşıyıcı gaz genellikle hidrojendir. Tam reaksiyonun bireysel aşamaları zaten gaz fazında gerçekleşir. Son aşamalar ve kafese dahil olma yarı iletkenin yüzeyinde meydana gelir. Tipik reaktörler birden fazla organometalik ve hidrit kaynağının bağlanmasına izin verir, böylece farklı malzemelerin alternatif katmanları tek bir büyüme döngüsünde sırayla büyütülebilir. Bu, çok katmanlı, çok bileşenli epitaksiyel yapıların elde edilmesini mümkün kılar.

Metal-organik epitaksinin teknolojik süreci dağlayıcıları içermez ve büyüme süreci, diğer bazı buhar-gaz fazı epitaksi yöntemlerinde olduğu gibi biriktirme ve dağlama arasındaki rekabetin sonucu değildir. Sonuç olarak, katmanlar arasında keskin sınırlar ve büyüyen katmanların kalınlık ve bileşim bakımından tekdüzeliği sağlanır.

MOS hidrit epitaksi, gaz fazından A III B V bileşiklerinin epitaksiyel katmanlarını üretmek için tüm teknolojilerin en basitidir. Bileşiklerin oluşumuna yönelik genel reaksiyon aşağıdaki türde bir reaksiyondur:

Ga(CH3)3 +AsH3 →GaAs (katı) +3CH4,