16183 str036 (4)

70 Ćwiczenie nr 9

koagulanta. Proces koagulacji przebiega najkorzystniej dla siarczanu glinowego przy pH = 6,5-7,5, a dla siarczanu żelazawego przy pH ok. 8,2. Do przyspieszenia procesu koagulacji stosowane sa tzw. flokulanty, które wspomagają proces koagulacji np. krzemionka aktywna, polielektro-lity organiczne, polimetakrylan sodu itp.. Proces tzw. koagulacji klasycznej polega na przygotowaniu roztworu koagulantów, dawkowaniu koagulantów do wody, szybkim wymieszaniu wody z koagulantami, powolnym mieszaniu uzdatnianej wody (flokulacja) i oddzieleniu skoagulowa-nych kłaczków najczęściej w osadnikach.

Inne metody koagulacji polegają na stosowaniu klarowników z tzw. warstwą zawieszonego osadu.

Odżelazianie ma na celu usunięcie nadmiernych ilości żelaza z wody. W zależności od pochodzenia wody i charakteru związków żelaza w niej zawartych stosowane są różne metody odżelaziania.

Do wód podziemnych, które zawierają związki żelaza dwuwartościowego, stosuje się napowietrzanie i filtrowanie przez złoże żwirowe. Na skutek napowietrzania związki żelaza dwuwartościowego ulegają hydrolizie i utlenieniu prowadzącemu do wytrącania trudno rozpuszczalnego wodorotlenku żelazowego, który następnie oddziela się od wody w osadnikach i przez filtrowanie. W niektórych przypadkach trzeba stosować oprócz napowietrzania nawapnianie wody.

Do odżelaziania wód powierzchniowych napowietrzanie jest zbędne, ponieważ zawierają one tlen; żelazo występuje w danym przypadku w postaci związków koloidalnych trójwartościowego żelaza, które usuwa się za pomocą koagulacji. Jednocześnie przy zastosowaniu koagulacji usuwa się mętność i barwę wody.

Odmanganianie ma podobny przebieg jak odżelazianie. Jedna z metod stosowanych jest napowietrzanie przy odpowiednio wysokim pH (pH — 10) i filtrowanie.

Zmiękczanie wody, polegające na usuwaniu z niej jonów wapnia i magnezu, jest stosowane głównie do uzdatniania wód przemysłowych (produkcyjnych i kotłowych). Stosowane są następujące metody zmiękczania wody: termiczne, chemiczne, wymiany jonowej i kombinowane.

Termiczne zmiękczanie wody stosuje się do wód o twardości węglanowej (wodorowęglany wapnia i magnezu). Wapń i magnez ulegają w znacznej ilości wytrąceniu na skutek podwyższenia temperatury wody do ok. 100°C. Zmiękczanie termiczne stosuje się głównie do wody zasilającej niskoprężne kotły parowe. Ze względu na wykorzystanie ciepła, urządzenie do termicznego zmiękczania wody instalowane jest we wnętrzu kotła parowego.

Metody chemicznego zmiękczania wody opierają się na strącaniu wapnia i magnezu za pomocą wapna lub wapna i sody względnie ługu sodowego i sody. We wszystkich przypadkach wodorotlenki usuwają twardość węglanową, a soda usuwa twardość niewęglanową.

Dekarbonizację wody (zmiękczanie wapnem) stosuje się wtedy, gdy woda uzdatniana ma przeważającą twardość węglanową wapniową i znacznie mniejszą twardość węglanową magnezową.

Zmiękczanie wapnem i sodą stosowane jest wtedy, gdy z danej wody należy usunąć twardość węglanową i niewęglanową. Zmiękczanie takie nie usuwa jednak całkowicie twardości, pozostałość tzw. twardość szczątkowa, może wynosić 4-5 stopni twardości lub l,4-l,8mval/dm³. W Polsce najbardziej rozpowszechnione jest wyrażanie twardości w stopniach ogólnoeuropejskich lub w jednostkach uniwersalnych jakimi są vale składnika w 1 m³ wody. Z przyjętej konwencji wynika, że 1° twardości odpowiada 10 g CaO/m³, a w takim razie 1 mol/m³ = 5,6° twardości.

Wodę zdekarbonizowaną jak i zmiękczoną wapnem i sodą należy poddać filtrowaniu przez filtr, na którym zatrzymane zostają drobne zawiesiny wytrąconego osadu, wynoszonego z komory reakcji.

Zmiękczanie za pomocą wymieniaczy jonowych stosowane jest w celu otrzymania bardzo miękkiej wody technologicznej, np. do zasilania kotłów parowych. Polega ono na usuwaniu z wody jonów wapnia i magnezu i wprowadzaniu na ich miejsce równoważnej ilości jonów sodowych i wodorowych. Kationy przechodzące do wody pochodzą z grupy funkcjonalnej jonitów (kationitu), która zatrzymuje wychwytywane z roztworu kationy powodujące twardość wody.

Proces zmiękczania wody polega na przepuszczeniu wody przez warstwę kationu sodowego, znajdującego się w wymienniku, nazywanym niekiedy filtrem kationowym. Proces regeneracji jonitu polega na wyparciu jonu wapniowego lub magnezowego przez jon sodowy (wodorowy). Roztworami stosowanymi do regeneracji kationitów są: roztwór chlorku sodu (kationit sodowy) lub roztwór kwasu solnego (kationit wodorowy). W obu przypadkach ścieki poregeneracyjne składają się głównie z roztworu chlorków wapnia i magnezu. Po przepłukaniu regenerowanego kationitu wodą jest on gotowy do dalszej pracy.

prac*

2KtNa + Ca⁺² ■    Kt£a + 2Na⁺    (3)

regeneracja

Odsalanie wody za pomocą wymieniaczy jonów ma miejsce w przypadku konieczności stosowania wody nie zawierającej jakichkolwiek składników rozpuszczonych np. do zasilania kotłów parowych wysokoprężnych. Podczas odsalania (demineralizacji) wody oprócz usuwania kationów stosuje się usuwanie z wody anionów. Wodę do demineralizacji przepuszcza się w pierwszej fazie przez kationit wodorowy, a następnie przez anionit wodorotlenowy. Anionity regenerowane są najczęściej roztworem ługu sodowego. Najodpowiedniejsze do demineralizacji wody są anionity o charakterze silnie zasadowym, które mogą oprócz anionów silnych kwasów (S0₄‘², Cl", NÓ₃j sorbować aniony słabych kwasów (np. C0₃'², Si0₃²).

praca

2KtH + Me^ł2	, ' Kt,Me + 2H^+	(4)
	regeneracja
	praca
AnOH + X r	-• AnX + OH"	(5)
	regeneracja
H^+ + OH" =	HjO	(6)

Poza metodą jonitową stosowane są do odsalania wody jeszcze metody termiczne (destylacja lub wymrażanie) oraz elektrochemiczne (elektrodializa).

Odkwaszanie wody ma miejsce wtedy, gdy konieczne jest usuwanie z niej rozpuszczonego dwutlenku węgla. Odkwaszanie może być przeprowadzone za pomocą metod mechanicznych, termicznych lub chemicznych.

Odkwaszanie mechaniczne polega na przedmuchiwaniu powietrza przez wodę lub rozpyleniu jej w powietrzu w postaci drobnych kropelek. Na skutek powstawania bardzo dużej powierzchni stykania się wody z powietrzem dwutlenek węgla rozpuszczony w wodzie dyfunduje z niej do powietrza (proces ten przebiega jednocześnie z odżelazianiem wody). Odkwaszanie termiczne jest równoznaczne z odgazowaniem termicznym tj. usunięciem z wody rozpuszczonych w niej gazów na skutek ogrzania do temperatury wrzenia.

Do odkwaszania chemicznego wykorzystuje się zobojętnianie kwaśnych składników wody za pomocą reakcji z alkaliami, stosowanymi w postaci wody wapiennej lub złoża składającego się z ziaren kamienia wapiennego, dolomitu lub specjalnej masy (Dofiltr, Magno i inne).

Odgazowanie wody stosowane jest glównia do uzdatniania wody zasilającej kotły parowe o wysokim ciśnieniu. W celu zabezpieczenia wnętrza kotła przed korozją usuwa się z niegc w pierwszym rzędzie tlen.

Metody chemiczne odgazowania wody, stosowane na ogól w małej skali, polegają na prze prowadzaniu reakcji odtleniania wody za pomocą dodawania siarczynu sodu, dwutlenku siark lub hydrazyny.

Odkrzemianie wody jest konieczne wtedy, gdy zawiera ona dużo krzemionki i jest uzdatnia na do zasilania wysokoprężnych kotłów parowych. Kamień kotłowy zawierający znaczny udzia krzemionki jest bardzo twardy i trudny do usuwania. Do najczęściej stosowanych metod odkrze miania wody należą metoda sorpcyjna i wymiany jonów.

Dezynfekcję wody przeznaczonej do picia i potrzeb gospodarczych stosuje się we wszy stkich przypadkach możliwości występowania w niej bakterii chorobotwórczych. Najczęścif stosowanymi metodami dezynfekcji wody są metody chemiczne, które polegają na chlorowani