P o l i t e c h n i k a W a r s z a w s k a
W y d z i a B I n |y n i e r i i Zr o d o w i s k a
U z d a t n i a n i e w o d y d o c e l w p r z e m y s Bo w y c h
Z m i k c z a n i e i d e k a r b o n i z a c j a w o d y n a j o n i t a c h
G r u p a : Z W i O Z 1
Z e s p B 1 :
D i a n a U s a r e k
C a r l o s P y r c z
J o a n n a S t o c h o w s k a
P i o t r Z a p a Bo w s k i
Au k a s z
1 . W s t p t e o r e t y c z n y
Z m i k c z e n i e i d e k a r b o n i z a c j a w o d y n a j o n i t a c h o p i e r a s i n a w y k o r z y s t a n i u z j a w i s k a
w y m i a n y j o n w p o m i d z y s u b s t a n c j s t a B ( j o n i t e m ) a o t a c z a j c y m j r o z t w o r e m
( u z d a t n i a n w o d ) . W a |n e j e s t a b y z a c h o d z c y p r o c e s b y B o d w r a c a l n y i p o w o d o w a B
z n a c z n y c h z m i a n w s t r u k t u r z e c i a Ba s t a Be g o . J o n i t y d z i e l i m y w z a l e |n o [c i o d r o d z a j u
u s u w a n y c h z w o d y j o n w n a : k a t i o n i t y ( w y m i e n i a j k a t i o n y ) i a n i o n i t y ( w y m i e n i a j
a n i o n y ) . Z e w z g l d u n a r o d z a j g r u p f u n k c y j n y c h k a t i o n i t y d z i e l i m y n a : s Ba b o k w a [n e
( u s u w a j k a t i o n y z w i z a n e z r e s z t a m i s Ba b y c h k w a s w ) o r a z s i l n i e k w a [n e ( u s u w a j
w s z y s t k i e k a t i o n y z w i z a n e z r e s z t a m i k w a s w ) . A n i o n i t y d z i e l i m y n a : s Ba b o
z a s a d o w e ( u s u w a j r e s z t y m o c n y c h k w a s w ) i s i l n i e z a s a d o w e ( u s u w a j r e s z t y
w s z y s t k i c h k w a s w ) .
Z m i k c z a n i e w o d y p o l e g a n a u s u w a n i u z n i e j j o n w w a p n i a i m a g n e z u . W t y m c e l u
s t o s u j e s i k a t i o n i t s i l n i e k w a [n y w c y k l u s o d o w y m . W w y n i k u w y m i a n y k a t i o n w z
w o d y n a j o n s o d o w y p o w s t a j e w o d o r o w g l a n s o d u , k t r y p r z y w y s o k i m c i [n i e n i u i
t e m p e r a t u r z e r o z k Ba d a s i n a N a O H i C O 2 , o d p o w i e d z i a l n e z a p i e n i e n i e s i w o d y
o r a z k o r o z j .
D e k a r b o n i z a c j a w o d y p o l e g a n a u s u n i c i u z w i z a n e g o d w u t l e n k u w g l a p o p r z e z
u |y c i e k a t i o n i t u w c y k l u w o d o r o w y m . W w y n i k u z a c h o d z c y c h r e a k c j i p o w s t a j s i l n e
k w a s y m i n e r a l n e o r a z z n a c z n e i l o [c i C O 2 . D w u t l e n e k w g l a u s u w a n y j e s t w w y n i k u
o d g a z o w a n i a , n a t o m i a s t k w a [n y o d c z y n w o d y n e u t r a l i z o w a n y j e s t p o p r z e z
z m i e s z a n i e s t r u m i e n i w o d y z k a t i o n i t w p r a c u j c y c h o d p o w i e d n i o w c y k l u s o d o w y m i
w o d o r o w y m .
2 . C e l i z a k r e s w i c z e n i a
C e l e m w i c z e n i a b y Bo p r z e b a d a n i e p r z e b i e g u p r o c e s u z m i k c z a n i a i d e k a r b o n i z a c j i
w o d y n a k a t i o n i t a c h s o d o w y m i w o d o r o w y m p r a c u j c y c h w u k Ba d z i e r w n o l e g By m
o r a z u s t a l e n i e s t o s u n k u z m i e s z a n i a s t r u m i e n i c i e c z y z o b u j o n i t w .
Z a k r e s w i c z e n i a o b e j m o w a B:
P r z e p r o w a d z e n i e p r o c e s u z m i k c z a n i a o r a z d e k a r b o n i z a c j i w o d y w z a d a n y c h
w a r u n k a c h
A n a l i z w Ba [c i w o [c i w o d y p r z e d i p o u z d a t n i a n i u
U s t a l e n i e o d p o w i e d n i e g o s t o s u n k u w c e l u u z y s k a n i a z a d a n y c h p a r a m e t r w
3 . M e t o d y k a
P r o c e s w y m i a n y j o n o w e j p r o w a d z o n y b y B n a d w c h k a t i o n i t a c h p r a c u j c y c h
r w n o l e g l e w c y k l u s o d o w y m i w o d o r o w y m p r z y u s t a l o n e j p r d k o [c i f i l t r a c j i 5 [ m / h ] .
W s u r o w e j o r a z u z d a t n i o n e j w o d z i e o z n a c z a n o : t w a r d o [, z a s a d o w o [, k w a s o w o [
o g l n i m i n e r a l n i p H .
N a p o d s t a w i e u z y s k a n y c h w y n i k w o b l i c z o n o s t o p i e D w y m i e s z a n i a o d c i e k w z
k a t i o n i t w w c e l u u z y s k a n i a w a r t o [c i w y m a g a n y c h d l a w o d y d o c e l w
p r z e m y s Bo w y c h . Z m i e s z a n w o d d o p r o w a d z o n o d o w r z e n i a w c e l u o d p d z e n i a
C O 2 .
4 . O t r z y m a n e w y n i k i
O t r z y m a n e w y n i k i p r z e d s t a w i o n o w p o s t a c i t a b e l a r y c z n e j :
O z n a c z a n y W o d a
J e d n o s t k a K t N a + K t H +
w s k a zn i k s u r o w a
T w a r d o [ [ m v a l / l ] 6 , 0 0 0 , 0 0 0 , 0 0
Z a s a d o w o [ [ m v a l / l ] 3 , 6 0 3 , 2 5 0 , 0 0
K w a s o w o [ o g . [ m v a l / l ] 0 , 5 0 0 , 6 0 5 , 1 0
K w a s o w o [ m i n . [ m v a l / l ] - - 4 , 5 0
p H [ - ] 7 , 0 2 7 , 2 1 2 , 6 7
S t o p i e D w y m i e s z a n i a s t r u m i e n i c i e c z y p o k a t i o n i t a c h o b l i c z o n o z n a s t p u j c e g o
u k Ba d u r w n a D:
+ = 0 , 2
" - " = " 0 , 2
G d z i e :
- V 1 - o b j t o [ p r b k i p o k a t i o n i c i e p r a c u j c y m w c y k l u s o d o w y m [ m l ]
- V 2 - o b j t o [ p r b k i p o k a t i o n i c i e p r a c u j c y m w c y k l u w o d o r o w y m [ m l ]
- Z - z a s a d o w o [ p o k a t i o n i c i e p r a c u j c y m w c y k l u s o d o w y m [ m v a l / l ]
- K m i n - k w a s o w o [ p o k a t i o n i c i e p r a c u j c y m w c y k l u w o d o r o w y m [ m v a l / l ]
- x - z a Bo |o n a z a s a d o w o [ w w o d z i e p o z m i e s z a n i u s t r u m i e n i c i e c z y [ m v a l / l ]
P r z y z a Bo |e n i u x = 0 , 5 [ m v a l / l ] o t r z y m a n o n a s t p u j c e o b j t o [c i w y m i e s z a n i a :
= 0 , 1 3 = 1 3 0
= 0 , 0 7 = 7 0
D l a w o d y p o w y m i e s z a n i u w p o w y |s z y m s t o s u n k u u z y s k a n o n a s t p u j c e w y n i k i
b a d a D:
p H = 5 , 6 2
z a s a d o w o [ = 0 , 7 [ m v a l / l ]
t w a r d o [= 0 [ m v a l / l ]
P o o d p d z e n i u C O 2 z w o d y p o w y m i e s z a n i u p H w y n o s i 6 , 5 .
5 . A n a l i z a w y n i k w . W n i o s k i .
U z y s k a n e p o d c z a s b a d a D w y n i k i p o r w n a n o z w a r t o [c i a m i w y m a g a n y m i d l a w o d y d o
c e l w p r z e m y s Bo w y c h :
T w a r d o [ = 0 [ m v a l / l ]
Z a s a d o w o [ ( 0 , 3 1 , 0 ) [ m v a l / l ]
( )
p H 6 , 5 9 , 0
A n a l i z a w y n i k w :
k a t i o n i t p r a c u j c y w c y k l u s o d o w y m :
t w a r d o [ w o d y u z y s k a Ba w a r t o [ 0 [ m v a l / l ] c o [w i a d c z y o p e Bn e j s k u t e c z n o [c i
w u s u n i c i u j o n w w a p n i a i m a g n e z u
z a s a d o w o [ u t r z y m u j e s i n a p o d o b n y m p o z i o m i e . Z m i e n i a s i r o d z a j
z a s a d o w o [c i , p o n i e w a | w w y n i k u p o j a w i e n i a s i w o d o r o w g l a n u s o d u
( N a H C O 3 ) p o j a w i Ba s i z a s a d o w o [ a l k a l i c z n a .
k a t i o n i t p r a c u j c y w c y k l u s o d o w y m n i e w p By w a w s p o s b z n a c z c y n a z m i a n
k w a s o w o [c i o g l n e j
n i e o d n o t o w u j e m y k w a s o w o [c i m i n e r a l n e j , p o n i e w a | p H z n a j d u j e s i w
z a k r e s i e 4 , 5 - 8 , 3
p o n i e w a | k w a s o w o [ o r a z z a s a d o w o [ p o z o s t a j n a p o r w n y w a l n y m
p o z i o m i e , n i e o d n o t o w u j e s i z m i a n y p H
k a t i o n i t p r a c u j c y w c y k l u w o d o r o w y m :
t w a r d o [ w o d y u z y s k a Ba w a r t o [ 0 [ m v a l / l ] c o [w i a d c z y o p e Bn e j s k u t e c z n o [c i
w u s u n i c i u j o n w w a p n i a i m a g n e z u
k w a s o w o [ m i n e r a l n a w r a s t a ( z 0 d o 4 , 5 ) , p o n i e w a | p o k a t i o n i c i e w o d o r o w y m
p o j a w i a j s i s i l n e k w a s y m i n e r a l n e : k w a s s o l n y i k w a s s i a r k o w y
k w a s o w o [ o g l n a w z r a s t a , w w y n i k u p o j a w i e n i a s i k w a s w m i n e r a l n y c h
w w y n i k u z n a c z n e g o w z r o s t u k w a s o w o [c i o r a z s p a d k u p H p o n i |e j w a r t o [c i
4 , 5 , n i e o d n o t o w u j e m y w y s t p o w a n i a z a s a d o w o [c i
p H s p a d a w z n a c z n y m s t o p n i u ( z 7 , 0 2 d o 2 , 6 7 ) , p o n i e w a | n a s t p u j e w y m i a n a
k a t i o n w z w o d y n a j o n y H + o r a z p o w s t a j s i l n e k w a s y m i n e r a l n e
w o d a p o w s t a Ba w w y n i k u w y m i e s z a n i a c i e c z y p o k a t i o n i t a c h :
w w y n i k u w y m i a n y j o n o w e j n a k a t i o n i c i e p r a c u j c y m w c y k l u s o d o w y m j a k i
n a k a t i o n i c i e p r a c u j c y m w c y k l u w o d o r o w y m u z y s k a n o s p a d e k t w a r d o [c i d o
0 [ m v a l / l ] , d l a t e g o w w o d z i e p o z m i e s z a n i u t w a r d o [ r w n i e | n i e w y s t p u j e c o
o d p o w i a d a w y m a g a n i o m s t a w i a n y m w o d z i e n a c e l e p r z e m y s Bo w e
p o z m i e s z a n i u w o d y z o b u k a t i o n i t w w o b l i c z o n y c h p r o p o r c j a c h u z y s k a l i [m y
w a r t o [ z a s a d o w o [c i 0 , 7 [ m v a l / l ] m i e s z c z c s i w p r z e d z i a l e w y m a g a n y m d l a
w o d y p r z e z n a c z o n e j n a c e l e p r z e m y s Bo w e
p H z m i e s z a n e j c i e c z y w y n o s i 5 , 6 2 i n i e m i e [c i s i w w y m a g a n y m p r z e d z i a l e
( 6 , 5 - 9 , 0 ) . P o o d p d z e n i u C O 2 p H w z r a s t a d o 6 , 5 s p e Bn i a j c w y m a g a n i a
s t a w i a n y m w o d z i e n a c e l e p r z e m y s Bo w e
W n i o s k i :
Z m i k c z a n i e w o d y z a r w n o n a k a t i o n i c i e p r a c u j c y m w c y k l u s o d o w y m j a k i
w o d o r o w y m m a w y s o k s k u t e c z n o [ ( w w a r u n k a c h l a b o r a t o r y j n y c h u z y s k a l i [m y
c a Bk o w i t e u s u n i c i e t w a r d o [c i ) . Z a s t o s o w a n i e p o j e d y n c z e g o k a t i o n i t u n i e p o z w a l a
j e d n a k |e n a u z y s k a n i e p a r a m e t r w w y m a g a n y c h d l a w d w y k o r z y s t y w a n y c h w
c e l a c h p r z e m y s Bo w y c h . O s i g n i c i e o d p o w i e d n i e g o s t o p n i a u z d a t n i e n i a w y m a g a
z a s t o s o w a n i a u k Ba d u r w n o l e g Be g o k a t i o n i t w z e z m i e s z a n i e m o d c i e k w w
o d p o w i e d n i c h p r o p o r c j a c h . D o p i e r o t a k w y m i e s z a n a i o d g a z o w a n a n a d a j e s i d o
w y k o r z y s t a n i a w c e l a c h p r z e m y s Bo w y c h .
W o d a u z d a t n i o n a z g o d n i e z o p i s e m z a w a r t y m w m e t o d y c e s p e Bn i a w y m o g i s t a w i a n e
w o d z i e u |y w a n e j d o c e l w p r z e m y s Bo w y c h .
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