ЭКСТРАКЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ. ЭВАПОРАЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ Д

ЭКСТРАКЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ. ЭВАПОРАЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ

Д л я в ы д е л е н и я и з п р о и з в о д с т в е н н ы х с т о ч н ы х в о д р а с т в о р е н н ы х в н и х о р г а н и ч е с к и х в е щ е с т в , н а п р и м е р ф е н о л о в и ж и р н ы х к и с л о т , м о ж н о и с п о л ь з о в а т ь с п о с о б н о с т ь э т и х в е щ е с т в р а с т в о р я т ь с я в к а к о й — л и б о и н о й ж и д к о с т и , н е р а с т в о р и м о й в о ч и щ а е м о й в о д е. Е с л и т а к у ю ж и д к о с т ь п р и б а в л я т ь к о ч и щ а е м о й с т о ч н о й в о д е и п е р е м е ш и в а т ь , т о э т и в е щ е с т в а б у д у т р а с т в о р я т ь с я в п р и б а в л е н н о й ж и д к о с т и , а к о н ц е н т р а ц и я и х в с т о ч н о й в о д е б у д е т у м е н ь ш а т ь с я. Э т о т ф и з и к о — х и м и ч е с к и й п р о ц е с с о с н о в а н н а т о м , ч т о п р и т щ а т е л ь н о м п е р е м е ш и в а н и и д в у х в з а и м н о н е р а с т в о р и м ы х ж и д к о с т е й в с я к о е в е щ е с т в о , н а х о д я щ е е с я в р а с т в о р е , р а с п р е д е л я е т с я м е ж д у н и м и в с о о т в е т с т в и и с о с в о е й р а с т в о р и м о с т ь ю с о г л а с н о з а к о н у р а с п р е д е л е н и я. Е с л и ж е п о с л е э т о г о п р и б а в л е н н у ю ж и д к о с т ь в ы д е л и т ь и з с т о ч н ы х в о д , т о п о с л е д н и е о к а з ы в а ю т с я ч а с т и ч н о о ч и щ е н н ы м и о т р а с т в о р е н н ы х в е щ е с т в. Э К С Т Р А К Ц И О Н Н Ы Е С П О С О Б Ы О Ч И С Т К И

Э т о т с п о с о б у д а л е н и я р а с т в о р е н н ы х в е щ е с т в и з с т о ч н ы х в о д н а з ы в а ю т ж и д к о с т н о й э к с т р а к ц и е й ; у д а л я е м ы е п р и э т о м р а с т в о р е н н ы е в е щ е с т в а — э к с т р а г и р у е м ы м и в е щ е с т в а м и , а д о б а в л я е м у ю , н е с м е ш и в а ю щ у ю с я с о с т о ч н ы м и в о д а м и ж и д к о с т ь — э к с т р а г е н т о м. В к а ч е с т в е э к с т р а г е н т о в п р и м е н я ю т с я б у т и л а ц е т а т , и з о б у т и л а ц е т а т , д и и з о п р о п и л о в ы й э ф и р , б е н з о л и д р. Э к с т р а г е н т н е д о л ж е н о б р а з о в ы в а т ь э м у л ь с и и с в о д о й , т а к к а к э т о в е д е т к с н и ж е н и ю п р о и з в о д и т е л ь н о с т и у с т а н о в к и и к у в е л и ч е н и ю п о т е р ь р а с т в о р и т е л я , д о л ж е н л е г к о р е г е н е р и р о в а т ь с я , б ы т ь н е т о к с и ч н ы м. О т н о ш е н и е в з а и м о у р а в н о в е ш и в а ю щ и х с я к о н ц е н т р а ц и й в д в у х н е с м е ш и в а ю щ и х с я ( и л и с л а б о с м е ш и в а ю щ и х с я ) р а с т в о р и т е л я х п р и д о с т и ж е н и и р а в н о в е с и я я в л я е т с я п о с т о я н н ы м и н а з ы в а е т с я к о э ф ф и ц и е н т о м р а с п р е д е л е н и я.

К с т о ч н о й в о д е д о б а в л я ю т э к с т р а г е н т и п е р е м е ш и в а ю т и х д о у с т а н о в л е н и я р а в н о в е с н о г о р а с п р е д е л е н и я п р и м е с и м е ж д у о б о и м и р а с т в о р и т е л я м и. П р и п о с л е д у ю щ е м о т с т а и в а н и и с м е с ь и з — з а р а з н о с т и п л о т н о с т е й р а з д е л я е т с я н а д в а с л о я , к о т о р ы е м о г у т б ы т ь о т д е л е н ы д р у г о т д р у г а м е х а н и ч е с к и м п у т е м. П р и о д н о к р а т н о й э к с т р а к ц и и н е л ь з я п о л н о с т ь ю у д а л и т ь и з с т о ч н ы х в о д э к с т р а г и р у е м о е в е щ е с т в о ; э т о м о ж е т б ы т ь д о с т и г н у т о л и ш ь в р е з у л ь т а т е п о в т о р н о й э к с т р а к ц и и о д н о й и т о й ж е п о р ц и и в о д ы н о в ы м и п о р ц и я м и э к с т р а г е н т а , ч т о и п р и м е н я ю т н а п р а к т и к е. Э т о т с п о с о б н е д о с т а т о ч н о э к о н о м и ч е н , т а к к а к т р е б у е т б о л ь ш о г о к о л и ч е с т в а э к с т р а г е н т а. Т а к , н а п р и м е р , ч т о б ы у м е н ь ш и т ь к о н ц е н т р а ц и ю ф е н о л о в в о ч и щ е н н ы х с т о ч н ы х в о д а х с 6 д о 0 , 1 г / л , н у ж н о п р о и з в е с т и н е с к о л ь к о э к с т р а к ц и й и д л я о ч и с т к и 1 л с т о ч н о й в о д ы з а т р а т и т ь т а к о г о э к с т р а г е н т а , к а к б е н з о л , 2 , 2 л. Т Е Х Н И К А Э К С Т Р А К Ц И О Н Н О Й О Ч И С Т К И

Б о л е е э к о н о м и ч н о п р о в о д и т ь э к с т р а к ц и ю , н а п р а в л я я п о т о к э к с т р а г е н т а н а в с т р е ч у п о т о к у с т о ч н ы х в о д ( п р о т и в о т о ч н а я э к с т р а к ц и я ). В э т о м с л у ч а е д л я с н и ж е н и я к о н ц е н т р а ц и и ф е н о л о в с 6 д о 0 , 1 г / л н е о б х о д и м о в с е г о 0 , 5 л т о г о ж е э к с т р а г е н т а ( б е н з о л а ) н а 1 л с т о ч н о й в о д ы. У м е н ь ш е н и е р а с х о д а э к с т р а г е н т а п р и п р о т и в о т о ч н о й э к с т р а к ц и и о б у с л о в л и в а е т с я б о л ь ш и м н а с ы щ е н и е м б е н з о л а ф е н о л о м , д о с т и г а ю щ и м 1 0 — 1 5 г / л. Э к с т р а к ц и я п о т а к о м у п р и н ц и п у п р о в о д и т с я в э к с т р а к ц и о н н ы х к о л о н н а х и л и в к а с к а д е э к с т р а к т о р о в ). Д л я л у ч ш е г о с м е ш и в а н и я о ч и щ а е м ы х в о д с э к с т р а г е н т а м и в н у т р и э к с т р а к т о р о в у с т р а и в а ю т п е р е г о р о д к и и л и у с т а н а в л и в а ю т м е ш а л к и. Е с л и э к с т р а г е н т и м е е т м е н ь ш у ю п л о т н о с т ь , ч е м с т о ч н а я в о д а , т о е е п о д а ю т с в е р х у , а э к с т р а г е н т — с н и з у. В п р о т и в н о м с л у ч а е п о д а ч у с т о ч н ы х в о д о с у щ е с т в л я ю т с н и з у , а э к с т р а г е н т а — с в е р х у.

1 — чистый экстрагент; 2 — сточнаявода; 3 — экстра гент, насыщенный загрязне ниями; 4 — очищенная вода

В т р е х с т у п е н ч а т о м к а с к а д е п р о т и в о т о ч н о й э к с т р а к ц и и о ч и щ а е м ы е с т о ч н ы е в о д ы п р о х о д я т п о с л е д о в а т е л ь н о т р и э к с т р а к т о р а , о б о р у д о в а н н ы х м е х а н и ч е с к и м и м е ш а л к а м и. Ч и с т ы й э к с т р а г е н т в в о д я т в т р е т и й э к с т р а к т о р , в к о т о р о м о ч и щ а е м ы е в о д ы с о д е р ж а т с р а в н и т е л ь н о н е м н о г о з а г р я з н е н и й. П о с л е в ы д е л е н и я в о т с т о й н и к е т р е т ь е й с т у п е н и э т о т э с т р а г е н т п е р е к а ч и в а е т с я в о в т о р о й э к с т р а к т о р , г д е н а х о д и т с я б о л е е к о н ц е н т р и р о в а н н а я с т о ч н а я в о д а , ч е м в т р е т ь е м э к с т р а к т о р е. П о с л е о т д е л е н и я в о т с т о й н и к е в т о р о й с т у п е н и э к с т р а г е н т п о д а е т с я в п е р в ы й э к с т р а к т о р , г д е к о н ц е н т р а ц и я з а г р я з н е н и й в н е м д о с т и г а е т п р е д е л ь н о й в е л и ч и н ы. Э к с т р а г е н т , в ы д е л е н н ы й в о т с т о й н и к е п е р в о й с т у п е н и , н а п р а в л я е т с я н а р е г е н е р а ц и ю и п о в т о р н о е и с п о л ь з о в а н и е.

Э к с т р а г е н т ы п о и х р а с т в о р я ю щ е й с п о с о б н о с т и м о г у т б ы т ь р а з д е л е н ы н а д в е г р у п п ы. О д н и и з н и х м о г у т и з в л е к а т ь п р е и м у щ е с т в е н н о т о л ь к о о д н у к а к у ю — н и б у д ь п р и м е с ь и л и п р и м е с и т о л ь к о о д н о г о к л а с с а , д р у г и е ж е — б о л ь ш у ю ч а с т ь п р и м е с е й д а н н ы х с т о ч н ы х в о д ( в п р е д е л ь н о м с л у ч а е — в с е ). Э к с т р а г е н т ы п е р в о г о т и п а н а з ы в а ю т с е л е к т и в н ы м и ( и з б и р а т е л ь н ы м и ). Э к с т р а г и р у ю щ и е с в о й с т в а р а с т в о р и т е л я м о ж н о у с и л и т ь п у т е м и с п о л ь з о в а н и я с и н е р г и ч е с к о г о э ф ф е к т а , о б н а р у ж е н н о г о п р и э к с т р а к ц и и с м е ш а н н ы м и р а с т в о р и т е л я м и. Н а п р и м е р , п р и и з в л е ч е н и и ф е н о л а и з с т о ч н ы х в о д о т м е ч а е т с я у л у ч ш е н и е э к с т р а к ц и и б у т и л а ц е т а т о м в с м е с и с б у т и л о в ы м с п и р т о м.

О чис т к а пр о и зв о д с т в ен ны х ст о ч ны х во д э ва п о р а ц ио нны м с по с о б о м с о с т о ит в т о м, чт о че р ез ст о чн у ю во д у , на гр е т у ю пр иб л из ит е л ьно д о 1 00° С , пр о п у ск а е т с я на сы щ е нн ый во д я н о й па р , к о т о р ы й у вл е к а е т ле т у чие пр име си. Да ле е па р пр о х о д ит ч е р ез к а к о й-л иб о н а г р е т ы й т а к ж е пр име р н о д о 1 00° С по г ло т ит е л ь, в к о т о р о м из па р а у д а л я ю т с я за х ва че нн ые им пр име си ( р ег ен е р а ц ия па р а ). О св о б о ж д е нн ый о т н их во д я н о й па р с но ва н а п р а вл я е т с я на о чис т к у с т о ч ны х во д Э В А П О Р А Ц И О Н Н Ы Е С П О С О Б Ы О Ч И С Т К И

О ч и с т к а с т о ч н ы х в о д э в а п о р а ц и о н н ы м м е т о д о м м о ж е т п р о и з в о д и т ь с я т о л ь к о в у с л о в и я х п р о х о ж д е н и я п а р а н а в с т р е ч у п р о т е к а ю щ е й в о д е. А п п а р а т , п р и м е н я е м ы й п р и э в а п о р а ц и о н н о м м е т о д е , п р е д с т а в л я е т с о б о й к о л о н н у , с о с т о я щ у ю и з д в у х ч а с т е й : э в а п о р а ц и о н н о й , г д е п р о и с х о д и т о ч и с т к а с т о ч н ы х в о д , и п о г л о т и т е л ь н о й , г д е п р о и с х о д и т р е г е н е р а ц и я п а р а. П р е и м у щ е с т в о э в а п о р а ц и о н н о й о ч и с т к и с т о ч н ы х в о д п о с р а в н е н и ю с д р у г и м и м е т о д а м и р е г е н е р а т и в н о й о ч и с т к и з а к л ю ч а е т с я в т о м , ч т о п р и э т о м с п о с о б е в с т о ч н ы е в о д ы н е в в о д я т с я д о б а в о ч н ы е з а г р я з н е н и я в в и д е о с т а ю щ и х с я в в о д е р е а г е н т о в.

Д л я м н о г и х у в л е к а е м ы х с в о д я н ы м п а р о м л е т у ч и х в е щ е с т в п р и м а л ы х и х к о н ц е н т р а ц и я х в р а с т в о р е ( ч т о х а р а к т е р н о д л я б о л ь ш и н с т в а с т о ч н ы х в о д ) м е ж д у к о н ц е н т р а ц и е й в е щ е с т в а в ж и д к о й ф а з е и п а р о в о й ф а з е у с т а н а в л и в а е т с я р а в н о в е с и е. В э в а п о р а ц и о н н ы х к о л о н н а х п р о ц е с с п р о т е к а е т н е п р е р ы в н о. П а р , п р о ш е д ш и й э в а п о р а ц и о н н у ю к о л о н н у , п о д а е т с я в п о г л о т и т е л ь н у ю к о л о н н у , г д е п р о и с х о д и т в ы д е л е н и е з а х в а ч е н н ы х в е щ е с т в. Т а к , н а п р и м е р , в ы д е л е н и е ф е н о л а и з п а р а д о с т и г а е т с я п у т е м п р о п у с к а н и я п а р а ч е р е з н а г р е т ы й д о 1 0 0 ° С р а с т в о р щ е л о ч и. Щ е л о ч ь п е р е в о д и т ф е н о л в ф е н о л я т ы , к о т о р ы е я в л я ю т с я н е л е т у ч и м и , т. е. н е у н о с я т с я в о д я н ы м п а р о м. О с в о б о ж д е н н ы й о т ф е н о л а п а р с н о в а п о д а е т с я в э в а п о р а ц и о н н у ю к о л о н н у. В в е р х н е й ч а с т и э в а п о р а ц и о н н о й к о л о н н ы к о н ц е н т р а ц и я о т г о н я е м о г о в е щ е с т в а в с т о ч н о й в о д е и п а р е м а к с и м а л ь н а я. Н а с ы щ е н и е п а р а п р о и с х о д и т п р и р а в н о в е с н о й к о н ц е н т р а ц и и , р а в н о й к о н ц е н т р а ц и и з а г р я з н е н н о г о в е щ е с т в а в с т о ч н о й в о д е.

Д л я и з в л е ч е н и я ф е н о л а и з п а р а п р и м е н я ю т 1 0 — 2 0 % — н ы й р а с т в о р г и д р о к с и д а н а т р и я. Т е о р е т и ч е с к и н е о б х о д и м ы й р а с х о д п о с л е д н е г о с о с т а в л я е т 0 , 2 к г н а 1 к г ф е н о л а ; о д н а к о в п р о и з в о д с т в е н н ы х у с л о в и я х е г о р а с х о д у е т с я в 2 — 3 р а з а б о л ь ш е ( 0 , 5 — 0 , 6 к г / к г ). В о б щ е й с л о ж н о с т и н а 1 м 3 о ч и щ е н н о й с т о ч н о й в о д ы р а с х о д у е т с я ; п а р а 2 0 к г , г и д р о к с и д а н а т р и я 2 , 2 к г , э л е к т р о э н е р г и и 1 8 к В т — ч. М е т о д э в а п о р а ц и и д о с т а т о ч н о п р о с т , д а е т х о р о ш и е т е х н и к о — э к о н о м и ч е с к и е п о к а з а т е л и и у д о б е н д л я п о с л е д у ю щ е й б и о л о г и ч е с к о й д о о ч и с т к и о б е с ф е н о л е н н о й с т о ч н о й в о д ы ( о т с у т с т в у ю т д о п о л н и т е л ь н ы е з а г р я з н е н и я , к а к , н а п р и м е р , п р и о б е с ф е н о л и в а н и и м е т о д а м и э к с т р а к ц и и ).