Очистка сточных вод сорбционными методами

Сорбция — это процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом, жидкостью или газом. Поглощающее тело называется сорбентом, а поглощаемое — сорбитом. Различают поглощение вещества всей массой жидкого или газообразного сорбента (абсорбция) и поверхностным слоем твердого или жидкого сорбента (адсорбция). Сорбция, сопровождающаяся химическим взаимодействием сорбента с поглощаемым веществом, называется хемосорбцией.

При очистке сточных вод в основном используют адсорбционный процесс на развитой твердой поверхности сорбентов.

Адсорбция растворенных веществ — результат перехода молекулы растворенного вещества из раствора на поверхность твердого сорбента под действием силового поля поверхности. В этом случае существует два вида межмолекулярного взаимодействия: молекул растворенного вещества с молекулами поверхности сорбента и молекул растворенного вещества с молекулами воды в растворе (гидратация). Разность этих двух сил межмолекулярного взаимодействия и есть та сила, с которой удерживается извлеченное из раствора вещество на поверхности сорбента.

Чем больше энергия гидратации молекул растворенного вещества, тем большее противодействие испытывают эти молекулы при переходе на поверхность сорбента и тем слабее адсорбируется вещество из раствора. Поэтому сорбционная очистка сточных вод более эффективна при наличии соединений, энергия связи которых с твердой поверхностью сорбента значительно превосходит энергию гидратации.

Адсорбционный метод применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках, если концентрация этих веществ в воде невелика и они биологически не разлагаются или являются сильно токсичными.

Достоинство метода — высокая эффективность при малых концентрациях загрязнений сточных вод, возможность очистки сточных вод, содержащих несколько веществ, а также возможность рекуперации этих веществ.

Адсорбционная очистка сточных вод наиболее рациональна, если в них содержатся преимущественно ароматические соединения, неэлектролиты или слабые электролиты, красители, непредельные соединения, гидрофобные (например, содержащие хлор или нитрогруппы) алифатические соединения. При содержании в сточных водах только неорганических соединений, а также низших одноатомных спиртов этот метод неприменим.

В качестве адсорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: торф, активные глины, золу, шлаки, опилки, коксовую мелочь, алюмогели и др. Эффективными адсорбентами являются активированные угли различных марок. Пористость этих углей составляет 60—75%, а удельная площадь поверхности — 400—900 м2/г. Адсорбционные свойства активированных углей зависят от структуры и величины пор. Они должны обладать определенными свойствами: слабо взаимодействовать с молекулами воды и хорошо — с органическими веществами, быть относительно крупнопористыми, чтобы их поверхность была доступна для органических молекул. В зависимости от размера нор активированные угли делятся на крупнопористые, мелкопористые и смешанного типа. Угли должны быть прочными, быстро смачиваться водой, иметь определенный гранулометрический состав.

Схема одноярусного адсорбера

Рис. 5.12. Схема одноярусного адсорбера

Активность адсорбента характеризуется количеством поглощаемого вещества на единицу объема или массы сопбента (кг/м3, кг/кг).

вода адсорбент

Адсорбция — процесс обратимый, т.е. адсорбированное вещество (адсорбат) может переходить с адсорбента обратно в раствор. Скорости протекания сорбционного (прямого) и десорбционного (обратного) процессов пропорциональны концентрации вещества в растворе и на поверхности адсорбента. На рис. 5.12 представлена схема одноярусного адсорбера.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >