Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 2 (1044949), страница 41
Текст из файла (страница 41)
4. 7.о. Производство иоливииилхлорида К сточным водам производства ПВХ относятся: вода, отработанная в процессе полимеризации ВХ; разпичные виды конденсатов, образующихся на стадиях дегазации ПВХ и улавливания незаполимеризовавшегося ВХ, а также вода после промывки технологического оборудования на всех стадиях производства. Наибольшее количество сточных вод образуется при полимеризации ВХ суспензионным способом, так как большая часть участвующей в процессе полимеризации воды выделяется на центрифуге в виде фугата (маточника). Количество его составляет около 3 м'/т ПВХ,'а общее количество сточных вод производства достигает 5 м'/т. При получении ПВХ полимеризацией в массе и эмульсии большую часть сточных вод составляют промывные воды (1 — 2 м'/т ПВХ).
Отработанные и промывные воды производства ПВХ загрязнены полимерными частицами, взвешенными и растворенными органическими веществами (эмульгатор, остатки инициатора, добавки) и неорганическими соединениями (буферные соли, кислотные остатки и др.). Например, сточные воды производства суспензионного ПВХ содержат до 300 мг/л взвешенных веществ, до 400 мг/л растворенных 204 органических веществ и до 100 мг/л растворенных неорганических солей.
Согласно нормативам концентрация взвешенных веществ в воде, сбрасываемой в водоемы, не должна превышать 20 мг/л, а по ХПК— должна находиться в пределах 15 мг/л в зависимости от вида водоема. При необходимости повторного использования значительно возрастают требования к воде по содержанию как взвешенных, так и растворенных веществ, т.е. вода должна быть еще и обессолена до уровня, соответствующего электропроводности 10-'— 10 ' Ом-'.
см -'. Дисперсный состав взвешенных веществ в сточных водах производства ПВХ чрезвычайно широк: от частиц коллоидных размеров (1 — 10 Л) до грубых (200 мкм). Например, взвешенные частицы в сточной воде производства суспензионного ПВХ имеют следующий гранулометрический состав: Размер частиц, мкм < 10 10 — 50 50 — 100 100 — 200 Доля, % (мас.) 10 20 60 . 10 Крупные частицы легко осаждаются или могут быть отфильтрованы, мелкие (0,01 — 10 мкм) — образуют дисперсию, характеризующуюся высокой кинетической и агрегативной устойчивостью. Действи-. тельная скорость осаждения частиц, даже значительно более крупных по сравнению с коллоидными, оказывается намного меньше рассчитанной по.
закону осаждения Стокса. Это объясняется наличием поверхностных сил, создающих электростатический потенциал, который обусловливает дополнительную ки- Часть $7. 7ехнояогические решения очистки сточных вод петическую устойчивость в системе ионизированной сточной воды. Поверхность частиц дисперсной фазы имеет свободную энергию, которая приводит к изменению концентрации компонентов дисперсионной среды в прилегающем к поверхности объеме, т.е.
к адсорбции. Если водная фаза представляет собой электролит, то на поверхности сорбируются ионы, в результате чего вокруг дисперсных частиц образуется двойной ионно-молекулярный слой, который определяет кинетическую и агрегативную устойчивость дисперсной системы. Распределение ионов у поверхности частицы зависит от соотношения сил адсорбции, электростатического притяжения (или отталкивания) и диффузионных сил, стремящихся выровнять концентрацию ионов в объеме дисперсионной среды.
Под действием этих сил устанавливается равновесие. В целом система остается электрически нейтральной, так как заряды частиц уравновешены зарядами противоположного знака в растворе. К двойному электрическому полю, имеющему некоторый поверхностный потенциал Ч„примыкает другой, более размытый, диффузионный слой, определяемый электрокинетическим потенциалом ~. Значение ~-потенциала зависит от толщины диффузионного слоя ионов и во многом определяет степень устойчивости частиц.
Поверхность частиц ПВХ, взвешенных в воде, имеет отрицательный заряд. Присутствующие в воде эмульгаторы, поверхностно-активные вещества с полярными группами, некоторые ионы стабилизируют мелкие частицы, как это имеет место в латексных системах. Для нарушения агрегативной устойчивости частиц необходимо каким-либо способом нейтрализовать поверхностный стабилизированный потенциал, что приведет к неустойчивости, агрегированию частиц и осаждению их под действием силы тяжести.
Объективным критерием потери кинетической и агрегативной устойчивости является сжатие двойного электрического слоя, в результате чего происходит снижение поверхностного и электрокинетического потенциалов. При снижении потенциала с 70 до 30 мВ наступает коагуляция, Потеря агрегативной устойчивости дисперсных частиц может произойти под действием перемешивания и нагревания, замораживания и последующего оттаивания, ультрафиолетового и ионизирующего излучений, ультразвукового, электрического и магнитного полей, Хотя перечисленные методы воздействия находят применение при обработке сточных вод, они не имеют самостоятельного значения.
Наиболее эффективная коагуляция достигается при добавлении в устойчивую дисперсную систему электролитов, содержащих ионы с противоположным зарядом, в результате чего также ликвидируется агрегативная устойчивость частиц. В качестве коагулянтов в процессах электролитной коагуляцни применяют соли алюминия, железа и их смеси. Для коагуляции сточных вод производств ПВХ наибольшее распространение получил сульфат алюминия А1,(804),.
18Н,О, способный сам образовйвать коагуляцион- 205 Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности ные структуры. Как соль сильной кислоты и слабого основания, он в воде подвергается гидролизу, образуя гидроксид: 'ФБОФ)з + бНзО-з 2А1(ОН)з + ЗНз804 Благодаря большому заряду (+3) и относительно малому радиусу катионы алюминия сильно гидратированы. При гидратации образуются малорастворимые соединения— оксигидраты: АР' + 6Н,О-+ (А1(Н,О)зОН' )'+ + Н'+ АР+ + 6Н О-~ [Аз(Н О)4(ОН)з Д'++ 2Н'+ Оксигидраты алюминия малорастворимы в воде, поэтому выпадают в осадок, имеющий чрезвычайно развитую поверхность (сотни и'/г) и несущий положительный заряд.
Вследствие этого они эффективно сорбируются отрицательно заряженными взвешенными в воде частицами ПВХ, окружая их рыхлыми влагонасыщенными оболочками. Оказавшись в таких оболочках, частицы ПВХ утрачивают индивидуальные свойства (заряд, степень гидратации) и приобретают свойства оксигидратов. Покрытые нейтрализующей оболочкой частицы сминаются при столкновениях, обусловленных броуновским движением, и коагулируют, т.е. объединяются в агломераты в виде хлопьев, достигающих размеров нескольких миллиметров. Хлопья обладают достаточной массой, чтобы под действием силы тяжести быстро выделиться в осадок. Кроме того, рыхлая структура хлопьев способствует улавливанию коллоидных и других мелких взвешенных веществ, присутствующих в сточной воде.
206 Доза коагулянта зависит от концентрации частиц в системе. Часть дозы, зависящая от площади поверхности и химической природы вещества частиц, расходуется на их дестабилизацию, другая часть необходима для формирования хлопьев„отвечающих требованиям осаждения. Она зависит от кинетических особенностей процесса коагуляции.
Поэтому в целом зависимость дозы от концентрации частиц имеет экстремальный характер с минимумом, соответствующим значению концентрации примесей С = С (рис. 4.23). Это объясняется следующим. Когда частицы дестабилизированы, они могут взаимодействовать с вероятностью коагуляции. Скорость коагуляции зависит от числа столкновений, определяемого концентрациями коагулянта и дисперсных частиц. С ростом концентрации частиц первая часть дозы увеличивается, а вторая— уменьшается. Поэтому при С < С коагуляция определяется кинетическими особенностями системы, а при С > С вЂ” степенью дестаби- кр лизации примесей продуктами гидролиза.
При С = С„дестабилизиру- О, мг/л 40 80 120 160 С, мг/л Рис.4.23. Зависимосзъ дозы коагулянта (Ю) от концентрации примесей в сточной воде (Ц Часть И. Технологические решения очистки сточных еод ющие и кинетические условия удовлетворяются наилучшим образом, так как в этом случае требуется минимальная доза коагулянта. Для сточных вод, содержащих ПВХ, С„, = 20 — 60 мг/л, однако концентрация примесей в отработанных водах производства ПВХ может составлять от 100 до 800 мг/л. Для этого интервала концентраций доза коагулянта сульфата алюминия (безводного) составляет от 25 до 80 мг/л.
Следует заметить, что образующиеся хлопья имеют небольшую прочность и при перемешивании или при скорости потока воды 0,5— 0,7 м/с разрушаются, а при снятии напряжения свойства хлопьев восстанавливаются, т.е. система обладает тиксотропией, или тиксотропной обратимостью. Для интенсификации образования хлопьев гидроксидов алюминия и их стабилизации используют процесс флокуляции, когда к дестабилизированным частицам добавляют вещества, молекулы которых способны связывать хлопья путем адсорбции, т.е. принцип флокуляции заключается в «сшивании» хлопьев между собой. В качестве флокулянтов используют линейные полимеры: активную кремниевую кислоту хЯО, уН,О и по— ! лиакриламид ( — СН,— СН вЂ” СО1ч Н,)„.
Дозу полиакриламида при вводе перед отстойниками со взвешенным осадком принимают равной от 0,4 до 1,5 мг/л, дозу кремниевой кислоты — 2 — 3 мг/л. Рассмотренный коагуляционный способ очистки позволяет достаточно эффективно удалить из загрязненной воды тонковзвешенные твердые примеси, однако связать и вывести из сточных вод синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ) этим способом полностью не удается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
