Курс общей химии. Мингулина, Масленникова, Коровин_1990 -446с (996867), страница 97
Текст из файла (страница 97)
В настоящее время ведутся широкие исследования будущих энергетических систем, в которых передача и распределение энергии будут осуществляться с помощью водорода. Применение водорода значительно снизит уровень загрязнения атмосферы, так как при его окислении образуется безвредный продукт — вода. Природные запасы соединений водорода огромны. Водород легко вступает в химические реакции, при его окислении выделяется большое количество теплоты. Поэтому водород может найти широкое применение в промышленности и быту, для синтеза различных соединений, освещения, отопления и охлаждения, приготовления пищи и для получения электроэнергии с помощью электрохимических генераторов. Водородная энергетическая система будет иметь установки для получения водорода, подсистемы его передачи и распределения и установки для его использования. Существует большое количество способов получения водорода.
Наиболее широко в настоящее время применяются способы пароводяной конверсии и электролиза. В последнее время большое внимание уделяется фотохимическому способу получении водорода. В перспективе при разработке термоядерных реакторов может стать экономически целесообразным получение водорода термохимическим разложением воды. Таким образом, водородную энергетическую систему с учетом различных способов получения водорода и путей его использования можно представить схемой Фотохимическое Термохимическое разложение волы Разложение воды Электролит воды ароводяна конверсия Отделение водорода Хранение Хранение водорода кислорода Транспорт газов Использование кислорода Использование водорода промышленность промышленность транспорт бытовое хозяйство и другие области коммунальное и бытовое хозяйство Получение злектрознергии Вода в ЭХГ Теплота Потребители злектрознергии Водород можно получать за счет пароводяной конверсии угля; С+ Н,О = СО+ Нз СО+ НзО = СОз + Нз б ХЗЧЛ.
ОХРАНА ВОДНОГО ЕАССЕЯНА Характеристика сточных вод. Вода, использованная на производственные или бытовые нужды и получившая загрязнения, которые изменили ее свойства, и подлежащая очистке или уда- При этом водород необходимо отделить от диоксида углерода и других продуктов конверсии. Эту проблему еще нельзя считать разрешенной. Одним из основных методов получения водорода в недалеком будущем рассматривается электролиз на атомных электростанциях. Кроме водорода выделяется и кислород, который также может быть использован в промышленности и быту. Кроме электролитического рассматриваются термохимические и фотохимические методы получения водорода.
Термохимический метод получения может быть особенно перспективен при разработке термоядерных энергоустановок. Однако для применения этого метода необходимо решить задачу разделения водорода и кислорода. Большой интерес вызывает фотохимический способ разложения воды с использованием биологических катализаторов.
лению с данного объекта или населенного пункта, называется сточной. Состав сточных вод отличается исключительным разнообразием и зависит от типа производства, В сточных водах могут содержаться токсичные вещества, такие, как цианиды, соединения мышьяка, селена, ртути, свинца, кадмия. Наибольшее количество примесей имеют воды химической, горнометаллургической, целлюлозно-бумажной, нефте- и углеперерабатывающей отраслей промышленности. Эти воды содержат кислоты или щелочи, соли, соответственно нефтепродукты и продукты переработки углей и т. п.
На производство 1 кВт.ч электроэнергии требуется 200 — 400 л воды. Для работы ТЭЦ мощностью 1000 МВт необходимо 1,2 — 1,б км~ воды в год, а АЭС такой же мощности — 3 км' в. год. На станциях большой мощности в сутки сбрасывается 1000 т и более воды, загрязненной примесями. В зависимости от назначения исходной воды сточные воды можно подразделить на следующие основные виды: реакционные воды, в которых вода является продуктом реакции; исходные воды, содержащиеся в сырье или реагентах, например воды углей; маточные водные растворы, образующиеся в результате протекания реакций в водных средах; лромывные воды, образующиеся после промывки сырья, продуктов реакции и оборудования; охлаждающие воды, используемые для охлаждения аппаратов и продуктов. Загрязненность вод существенно отличается.
Например, охлаждающие воды, как правило, мало загрязнены. Поэтому для каждого вида вод применяют свой метод очистки. Хотя сточные воды существенно отличаются по составу, однако все примеси этих вод можно подразделить на группы. В зависимости от размеров частиц примеси можно разделить иа грубодисперсные, коллоидные и истинно растворенные.
Последние в свою очередь подразделяются на примеси ионного и молекулярного характера. В зависимости от рН сточные воды могут быть щелочные, кислые или нейтральные. Сточные воды характеризуются рядом технологических показателей, таких, как содержание нерастворимых и растворимых примесей, окисляемость, рН, жесткость, кислотность, общее содержание солей и др. Методы очистки сточных вод. Так как состав вод весьма разнообразен, то разнообразны и методы их очистки. Все методы воздействия на примеси можно подразделить на две группы: деструктивные и регенеративные. При деструктивных методах примеси разрушаются и выводятся из воды в виде газов или остаются в воде в обезвреженном состоянии. При регенеративных способах примеси извлекаются и передаются для использования.
зэз Применение того или иного метода определяется экономическими соображениями. По технологическому признаку все методы обезвреживания сточных вод можно подразделить на три группы: очистка от суспензированных и эмульгированных примесей, очистка от растворенных примесей, устранение или уничтожение сточных вод. Очистка сточных вод от суспензированных или эмульгированных примесей. Грубодисперсные примеси удаляются из сточных вод отстаиванием, фильтрованием и флотацией. Отстаивание проводится в специальных емкостях периодического и непрерывного действия.
Очистка от примесей ускоряется при пропускании воды через слой взвешенного осадка. Флотация заключается в образовании комплексов частиц примесей с пузырьками газа, подъема комплексов и удалении их с поверхности воды. Фильтрование обычно проводится как завершающая стадия после других видов очистки, В зависимости от состава обрабатываемой воды и ее кислотности фильтрующими материалами служат песок, кварц, антрацит, мрамор, доломит, магнезит, полимеры и др.
Очистка от коллоидных примесей проводится методом коагуляцин (см. $ У!.8). Очистка сточных вод от растворенных неорганических примесей. В зависимости от вида и концентрации примесей применяют реагентные, ионообменные, электрохимические и другие методы очистки. Реагентные методы очистки включают в себя нейтрализацию, осаждение, окисление и восстановление примесей.
Если сточные воды имеют кислотный характер, то их нейтрализуют основными реагентами (известью Са(ОН), едким натром НаОН, известняком СаСОз, содой МазСОэ, магнезитом МдО или МдСОз, аммиаком МН~ и др.) или их растворами. Сточные воды, имеющие щелочной характер, нейтрализуют кислотными реагентами (диоксидом серы, оксидом азота, растворами кислот и др.). В промышленности применяют и метод взаимной нейтрализа.
ции кислотных и щелочных сточных вод. Некоторые ионы (Нй'", Рйэ" Сп~+, Са'" и др.) можно вывести из сточных вод в виде их малорастворимых солей. Как известно, для малорастворимых солей произведение растворимости постоянно. Например, для соли РЬ80, ПР = гчэ: що где арь, азш — активность ионов свинца и сульфат-ионов. Увеличивая концентрацию ионов противоположного знака, в данном примере сульфат-ионов, можно уменьшить концентрацию вредных ионов, в данном примере ионов свинца (подробнее см $ ХЮ.З).
С помощью окислительно-восстановительных реакций можно превратить вредные вещества в безвредные или в соединения, 394 легко выводимые из раствора. В качестве окислителя используют хлор, кислород, озон, гипохлорит натрия. Например, цианид-ион Можно окислить гипохлоритом до азота и диоксида углерода 201Ч + ЗОСГ+ 2На = 2СОз+ Нз+ ЗС! + НзО Гидразин можно окислить кислородом воздуха до азота ЫзНз + Оз = Нз + 2НзО Если сточные воды содержат легко восстанавливаемые примеси, то их можно отделить методом восстановления. В качестве восстановителей используют водород, гидразин, алюминий, диоксид серы и др.
Например, триоксид хрома можно восстановить диоксидом серы 2СгОз + ЬОз + НзО = Сгз (ЗОз) з + ЗНзО Ионообменные методы получают все более широкое применение для удаления примесей из сточных вод. Общие принципы ионного обмена описаны в $ Х!'зг.З. Для очистки сточных вод используют как катионирование, так и аниоиирование. При катионировании вредные катионы сточных вод обмениваются на безвредные ионы ионита. Например, для удаления ионов Сц'+ из сточной воды последнюю можно подвергнуть б!а-катионированию: 2й" лмаа+ лСазг = йГлСлзз + 2лиаа Катионирозание сточных вод обычно проводят как одну из заключительных стадий для глубокой очистки, так как стоимость ионитной обработки достаточно высока.
Если концентрация примесей в воде высока, то основную часть примесей предварительно удаляют другими, более дешевыми методами. С помощью ионообменных смол можно очистить сточные воды от радиоактивных катионов, например от ионов стронция лягал + 2й' лН+ —.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
