W10 10.05.12
REAKCJE Z BROMKAMI
W reakcjach z jonem bromkowym, kwas chlorowy(I) utlenia je ilościowo w zależności od pH, kwasu bromowego(I) HBrO bądź do jony bromianowego(I) BrO-.
rys.1
rys.2
Reakcja ze związkami nieorganicznymi:
Proces utleniania azotanów(III), siarczanów(IV), cyjanków, siarczanów. HClO reaguje z nimi poprzez przeniesienie kationu CL+ i powstanie nietrwałych produktów przejściowych :ClCN, ClNO2, które ulegają hydrolizie z utworzeniem cyjanów, azotanów(V), siarczanów.
Uboczne produkty chlorowania:
1. trihalometany - chloroform, bromodichlorometan, chlorodibromometan, bromoform,
2. halocetonitryle - bromochloroacetonitryl, dichloroacetonitryl
3. kwas halo organiczne - kwas chlorooctowy, kwas dichlorooctowy, kwas trichlorooctowy
4. haloaldehydy - aldehyd dichlorooctowy
5. haloketony - 1,1-dichloropropanon
6. inne - chloropikryna
Wady usuwania trichlorometanów:
1. Przy zastosowaniu THM powstają też związki halogenoorganiczne( 70% chloru jest w nich ulokowane),
2. Usuwanie THM przez napowietrzanie nie prowadziło usunięcia prekursorów THM z wody. Końcowa dezynfekcja chlorem będzie skutkowała ponownym powstaniem THM,
3. Usuwanie THM przez napowietrzanie lub przez sorpcję na węglach to tylko przenoszenie utworzonego zanieczyszczenia z jednego medium( woda) do drugiego.
Zapobieganie powstania THM:
1. Jeśli woda pobierana jest z głębokich zbiorników wody powierzchniowej, to naturalna stratyfikacja powoduje zróżnicowanie w poszczególnych warstwach wody stężeń OWO( ogólny węgiel organiczny) i zdolność tworzenia THM,
2. Zakwit sinic wykazują znaczny potencjał tworzenia THM niż substancje humusowe
3. W ujęciach zagrożonych intruzją wód morskich jest więcej THM( jest większe stężenie bromków)
Sposoby usuwania materii organicznej:
adsorpcja( np. na węglu aktywnym, na tlenku żelaza(III)),
koagulacja,
wspomaganie silnymi utleniaczami( Cl2,ClO2,O3)
przez strącanie( zmiękczanie wody)
na filtrach węglowych biologicznie czynnych,
metody membranowe.
OCZYSZCZANIE WODY METODĄ ADSORPCJI
Pojęcia adsorpcji:
Adsorpcja - zjawisko występujące na granicy dwóch faz, a polegające na powstaniu różnic pomiędzy przeciętnym składek wnętrza faz, a składem warstw przylegających do powierzchni rozdziału.
Substancja ulegająca adsorpcji( adsorbat) najczęściej znajduje sie praktycznie tylko w jedne z faz objętościowych( fazie gazowej lub ciekłej) i dlatego proces adsorpcji opisuje sie tylko jako podział danej substancji pomiędzy jedną fazę objętościową i fazę powierzchniową.
Adsorpcja zachodzi prawie zawsze w przypadku zetknięcia się gazów lub cieczy z fazą stałą( adsorbentem).
Adsorpcja polega na usuwaniu:
zawiesin antropogenicznych( WWA, węglowodory, pestycydy, związki powierzchniowe czynne, rzadziej metale),
naturalnej materii organicznej(NMO)
dechloryzacji wody
chloranów(III) - ubocznych produktów stosowania ClO2 do utleniania wstępnego.
W zależności od rodzaju sił utrzymujących cząsteczki zaadsorbowane na powierzchni ciała stałego rozróżniamy:
adsorpcję fizyczną uwarunkowaną siłami oddziaływań międzycząsteczkowych( van der Waalsa).
adsorpcję chemiczną - chemisorpcję, adsorpcję specyficzną, zachodzącą pod wpływem sił chemicznych.
Adsorpcję fizyczną charakteryzuje przede wszystkim niewielkie ciepło procesu adsorpcji, odwracalność i w odpowiednich warunkach cisnienia i temperatury, tworzenia sie warstw adsorpcyjnych o grubości odpowiadającej kilku średnicom cząstek adsorbatu.
Adsorpcję chemiczną cechuje natomiast duże ciepło adsorpcji, tego samego rzędu co ciepło reakcji chemicznej, bardzo trudne usunięcie warstw adsorpcyjnych, będących z reguły jednocząsteczkowymi.
Etapy adsorpcji
1. transport( dyfuzja) cząstek adsorbatu z głębi roztworu do warstw granicznej roztwór - adsorbent,
2. dyfuzja cząstek przez warstwę graniczną do powierzchni adsorbentu( zewnętrzny transport masy),
3. transport masy w wewnętrznej strukturze ziaren sorbentu z udziałem dwóch zjawisk:
a) dyfuzji w porach( w cieczy wypełniającej pory) i dalej adsorpcji na centrach aktywnych,
b) dyfuzji na powierzchni porów( cząsteczki adsorbatu są najpierw adsorbowane, a następnie dyfundują z jednych centrów aktywnych do innych).
rys.3
Równowaga adsorpcyjna
W procesie adsorpcji dochodzi po pewnym czasie do ustalenia się równowagi, zależnej od warunków zewnętrznych, Równowagę adsorpcyjną można opisać za pomocą funkcji:
f(a, p, T)=0 lub f(a, c, T)=0
W przypadku zetknięcia sie gazu z powierzchnią adsorbentu i dla adsorpcji z roztworu, gdzie a oznacza ilośc substancji zaadsorbowanej na jednostkę masy adsorbentu, p - prężność równowagowa gazu w fazie objętościowej, c - stężenie równowagowe substancji adsorbowanej w fazie objętościowej i T - temperaturę bezwzględną.
Podczas badania równowag adsorpcyjnych jeden z parametrów utrzymuje się niezmieniony i wówczas, w zależności od tego, która zmienna pozostaje na stałym poziomie otrzymuje sie odpowiedni:
izotermę adsorpcji(T=const): a=f(p)T
izobarę adsorpcji( p=const): a=f(T)p
izosterę adsorpcji( a=const): a=f(T)a
Czas ustalenia równowagi adsorpcyjnej zależy od:
1. właściwości adsorbatu i adsorbentu,
2. warunków prowadzenia procesu:
stężenia substancji adsorbowanej
intensywność mieszania
szybkość przepływu
rozmiar ziaren adsorbentu
stosunek objętości roztworu do objętości adsorbentu
temperatura
pH
RÓWNANIE IZOTERMY FREUNDLICHA
Przebieg izoterm, pozwala na określenie względnej pojemności adsorpcyjnej różnych adsorbentów:
izotermy położone wyżej wskazują na wyższą pojemność adsorpcyjną adsorbentu
izoterm adsorpcji nachylone do poziomu pod małym kątem( mała zawartość 1/n) są charakterystyczne dla adsorbentów wykazujących zbliżoną pojemność adsorpcyjną na szerokim zakresie stężeń danego zanieczyszczenia wody,
duży kąt nachylenia wskazuje na adsorbent wykazujący niewielką pojemność adsorpcyjną w zakresie niskich stężeń zanieczyszczeń.
Izoterma Langmuira
W modelu tym przyjęte są następujące założenia:
nie występują oddziaływania między adsorbentem, a cząstkami absorbatu,
na powierzchni adsorbentu jest adsorbowana tylko jedna warstwa( monowarstwa) cząsteczek absorbatu,
ciepło adsorpcji nie zależy od stopnia pokrycia adsorbentu przez adsorbat, a więc powierzchnia adsorbentu jest jednorodna,
położenie cząsteczek adsorbatu na powierzchni adsorbentu się nie zmienia.
Inoterma Brunauer- Emmett - Teller(BET)
Model BET jest to adsorpcja wielowarstwowa. Zgodnie z teorią BRT w miejscach aktywnych adsorbentu zatrzymane są kolejno pojedyncze, podwójne, potrójne, itd. kompleksy adsorpcyjne adsorbatu.
Węgiel aktywny: był już znany wiele lat temu, a jego pierwsze praktyczne zastosowanie związane było z medycyną. Już Hipokrates i jego uczniowie zalecali zasypywanie ran węglem drzewnym w celu ich szybszego gojenia i usuwania przykrego zapachu. W Egipcie ok. 1500 roku p.n.e. stosowano węgiel drzewny w dolegliwościach żołądkowych a w Indiach do oczyszczania wody pitnej.
CAŁA SERIA ZDJĘĆ :D