ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы выбора и контроля сорбентов для очистки воды из "Сорбционная очистка воды" Промышленность выпускает много сорбентов, характеристики которых известны. В процессе использования сорбента, однако, и особенно его регенерации, происходит изменение некоторых свойств материала по сравнению с исходными. Необходим поэтому достаточно частый контроль некоторых параметров сорбента и сопоставление их с таковыми свежего сорбента. Использование специальных сравнительных методик значительно сокращает затраты труда на подобный контроль. [c.104] Общепризнанными методами определения сорбционных характеристик и констант АУ сл /жат сорбционная емкость по бензолу, иоду, фенолу, мелассе и метиленовому синему определение площадей поверхности, размеров и объемов пор методами БЭТ и ртутной порометрии. Знание этих характеристик позволяет предсказывать поведение системы сорбат — сорбент в условиях сорбции из смеси известного состава. [c.104] Сорбционная очистка воды ведется при очень низких концен- трациях одного или нескольких соединений (0,01—1,0 ммоль/л), которые во многих случаях сорбируются независимо друг от друга. При этом сорбционный процесс часто протекает в области, где выполняется закон Генри Гр = /(Ср, а изотерма сорбции линейна и проходит через начало координат Гр/Ср, что несколько облегчает исследования сорбции [114]. [c.105] Ср = - Ср, а rt —число изучаемых образцов . [c.105] В дальнейшем сравниваются не Гр, а Г . Точность определения Г повышается при (Ср — ) 0,ЗС (см. рис. II. 3). [c.105] Критерий Эр указывает на технические возможности увеличения количества обрабатываемой воды. В процессе использования возможно самопроизвольное снижение Эр (потеря сорбента или активности материала Э Эв 1) и направленное его увеличение (деактивация Э 1). Лучшими являются стабильные режимы обработки, которые обеспечивают Эр 1. [c.107] Высокая стоимость АУ и сложность регенерационных процессов требуют технико-экономического сравнения себестоимости очистки-воды с различными вариантами восстановления сорбента, начиная с ранних этапов предварительных исследований и кончая стабильным режимом эксплуатации сооружений промышленного масштаба. Затраты на приобретение свежего АУ, необходимого для восполнения его потерь при регенерации или периодическую полную замену при дезактивации, составляют от 40 до 85% всех затрат на очистку воды, и доля их зависит от производительности станции. Средние потери угля составляют от 5 до 15% за цикл и зависят исключительно от метода обработки АУ. В то же время расходы на собственно восстановление сорбента на указанных станциях составляют, как правило, менее 25% затрат на очистку воды. Качество же регенерированного угля обычно не зависит от стоимости его обработки на установках равной производительности. [c.107] Безразмерный критерий Эо характеризует относительные эксплуатационные затраты на очистку воды с регенерацией сорбента. Рассмотренные выше безразмерные критерии (Э, Эв, Эр и Эо) позволяют определить технико-экономическую и технологическую эффективность различных методов обработки и регенерации АУ и решать задачи оптимизации этих процессов. Например, нахождение методов обработки сорбента, позволяющих при его многократном использовании очистить наибольшее количество воды, есть задача поиска максимума Эр, а обработка с наименьшими затратами — поиск минимума Эо. Большинство методов регенерации растворителями, растворами неорганических реагентов или пропарка без выгрузки угля из адсорбера позволяют полностью сохранить сорбент (Эв 1), но из-за неполноты десорбции (Эс 1) эффективность восстановления невысока (Эр 1). Эти методы обработки целесообразны на малых установках (при Эо О,2). Высокотемпературная регенерация (так же как другие методы обработки в жестких условиях) ведет к потере вещества сорбента (Эв I) при перегрузке за счет обгара и т. д. Однако эффективная реактивация (Э 1) позволяет очищать большое количество воды (Эр 1), особенно на крупных установках, где можно вести процесс с малыми потерями угля (П 0,1, Эо 0,1). [c.108] Результаты такого исследования отличаются от промышлеН ных, в которых сорбционную емкость ГАУ определяли экстракцией загрязнений из АУ хлороформом лишь на 5—10%. [c.110] Экспресс-методика оценки адсорбционных свойств углей. Методика составлена на основании опыта работы ВНИИ ВОДГЕО и позволяет быстро произвести предварительный отбор перспективных новых и регенерированных сорбентов, которые затем могут быть изучены подробно. Необходимое количество сорбента 50—55 см (20—30 г), воды 3,5—7,1 л, общее число анализов — 10. [c.110] Сорбент (50—55 см ) обеспыливают 3 мин рассевом на сите с отверстиями 0,1 мм с последующим трехкратным кипячением по 15 мин в 250— 300 мл дистиллированной воды. Отмытый сорбент сушат 24 ч на стекле при 110°С в слое 3—5 мм и взвешивают. Тонкодисперсные сорбенты на ситах не рассеивают. Приготовленный уголь хранится в герметичной стеклянной таре. Непосредственно перед экспериментом необходимые навески угля дополнительно сушат в бюксах 2 ч при ПО С, охлаждают в эксикаторе и взвешивают повторно с точностью до 0,2 мг (то) и помещают на 1 ч в емкость с влажностью воздуха 85—98% для предварительного насыщения парами воды. [c.110] Изучаемую воду фильтруют до содержания взвешенных веществ не более 5 мг/л и jfpaHHT до опыта при О—2°С в стеклянной таре. Воду анализируют стандартными методами [115] после сорбции ГАУ ее фильтруют через однослойный, а после ПАУ — через двойной бумажный фильтр (синяя лента). [c.110] Отработанный сорбент отделяют от воды фильтрованием через бумажный фильтр (синяя лента), подсушивают 2—4 ч на воздухе, а затем в эксикаторе при 20—25 °С 2 сут и взвешивают (mi). Досушивают сорбент при ПО С в течение 4 ч с последующим взвешиванием (тг). [c.110] Для построения изотермы сорбции четыре образца АУ по ПО, 660, 1750 и 3920 мг помещают в колбы с притертыми пробками на 200—300 мл со 150 мл воды. Образцы 44 ч встряхивают непрерывно с малой интенсивностью при 20 1 °С воду и уголь анализируют. [c.110] Кинетика сорбции. Три образца сорбентов по 660 г помещают в колбы с притертыми пробками на 200—300 мл со 150 мл воды. Колбы встряхивают с малой интенсивностью непрерывно в течение 305 с, 40 и 355 мин, причем образец угля, помещенный в воду последним, извлекают первым через 305 с, воду и уголь анализируют. [c.110] Для определения динамики сорбции на ГАУ используют стеклянную колонку диаметром 11—13 мм. Образец (20 см ) известной массы слоем 160— 170 мм размещают на слой 20—30 мм из стекловаты, а затем снова покрывают 20—30 мм таким же слоем ее. Воду фильтруют с постоянным расходом 80 мл/ч непрерывно 1,2—3 сут, сверху вниз слой воды в колонке под сорбентом постоянно должен быть равным 15—20 мм. Перед опытом собранную колонку с углем заливают (обратным током) горячей дистиллированной водой (60—70°С) и выдерживают до охлаждения (не менее двух часов) исследуемую воду подают без предварительного слива дистиллята. По ходу опыта отбирают пробы очищенной воды через 26 мин, 7 ч и 72 ч 40 мин с момента начала работы, при общем расходе воды 5,9 л. При недостатке воды (всего 2,3 л) отбор проб ведут через 31 мин, 6 ч 20 мин и 28 ч 40 мин воду и уголь анализируют. [c.110] По результатам опытов рассчитывают сорбционную емкость углей пО известным формулам Г = вДС/те и Г =(ш.—то) тц. Отношение /Г.1 — /П2)/то характеризует летучесть сорбата. [c.111] В исследованиях методов регенерации находят время его отработки. Время отработки зависит от кинетики сорбционного процесса и точности методов анализов (например, точность измерения ХПК в 95% случаев не выше 1%). Во ВНИИ ВОДГЕО разработана методика одновременного изучения от 1 до 30 образцов гранулированного сорбента в идентичных условиях с сохранением всех исходных параметров каждого из них. Для этого известные образцы сорбента помещают в плоские [а 6 с = 10 10(5) 1] пакеты из капроновой сетки, объем которых на 5—10% больше объема образцов. Пакеты крепят к рамной мешалке, которую помещают в сосуд со сменяемой водой. Время отработки сорбента до равновесия в пакетах на 30—50% больше, чем в свободном объеме, различие в степени обработки не превышает 5—8%, разрушение гранул не наблюдается. [c.111] Для проведения лабораторных работ выпускается набор АУ, который содержит по 500 г БАУ, СКТ, АГ-3, КАД-молотый, МД, ДАК, 04-Б и ОУ-А а угля КАД-иодный — 250 г. [c.111] Вернуться к основной статье