Ступінь вилучення ПАР піною дорівнює
δ п = 100 (С н - С к) / С н = С п / С н,
де С н - Концентрація ПАР у воді до вилучення; З п – концентрація ПАР у піні.
Ступінь вилучення залежить від багатьох параметрів. Зі збільшенням вихідної концентрації ПАР у воді зростає піноутворювальна здатність розчину та ступінь його вилучення. Невелика кількість добавок електролітів (≤ моль/л) KCl, K 2 SO 4 , K 4 P 2 O 7 , KNO 3 , NaNO 3 , NH 4 NO 3
призводить до збільшення ступеня вилучення.
З підвищенням температури стійкість піни зменшується, діаметр бульбашок збільшується, вимірюється розчинність ПАР.
Коефіцієнт розподілу ПАР між пінним продуктом (піноконденсатом) та стічною водою характеризує ефективність вилучення:
Коефіцієнт п завжди більше одиниці. Під час проведення процесу прагнуть, щоб піноконденсат мав найменший обсяг із максимальною концентрацією ПАР.
Ступінь зміни обсягу стічної води в процесі пінної сепара-
R V = V п / V зуст ,
де V п - обсяг піноконденсату;
V зост - залишковий обсяг розчину.
Виділення ПАР зі стічної піни важко, тому вона є відходом.
Процес руйнування пінного шару протікає із невеликою швидкістю
F , яка виконується за формулою
F = 245. V воз (lg L. C к) 2,33 τ 3,24.
де V воз - витрата повітря при барботуванні через розчин ПАР, м 3 /год; L - витрата стічної води, м3/год; τ - тривалість барботування, год.
Для прискорення процесу руйнування піни застосовують кремнійорганічні та германійорганічні сполуки, але при їх використанні відбувається додаткове забруднення піноконденсату. Тому цілі-
краще використовувати теплові, електричні та механічні методи гасіння піни.
Процесочищення стічних вод від ПАР методом пінного фракціонування має недоліки:
1) утворюється збагачений ПАР конденсат, який повільно руйнується;
2) зі збільшенням концентрації ПАР у стічній воді ефективність очищення знижується.
води та СО 2 економічно недоцільна, то радіаційну деструкцію проводять до утворення продуктів, що легко окислюються біологічно.
6.4.4. Процес іонного обміну у розчинах
Іонообмінне очищення застосовується для вилучення зі стічних вод
важких металів (цинку, міді, хрому, нікелю, свинцю, ртуті, кадмію, ванадію, марганцю), а також сполук миш'яку, фосфору, ціаністих сполук та радіоактивних речовин. Метод дозволяє рекуперувати цінні речовини за високого ступеня очищення води. Іонний обмін широко поширений при знесолюванні у процесі водопідготовки.
Сутність іонного обміну. Іонний обмін представляє процес взаємодії розчину з твердою фазою, що має властивості обмінювати іони, що містяться в ній, на інші іони, присутні в розчині. Речовини, що становлять цю тверду фазу, називаються іонітами. Вони практично не розчиняються у воді. Ті, які здатні поглинати з розчинів електролітів позитивні іони, є катіонітами, поглинати негативні іони – аніонітами. Катіоніти мають кислотні властивості, а аніоніти – основні властивості. Якщо іоніти обмінюють і катіони, і аніони, їх називають амфотерними.
Поглинальна здатність іонітів характеризуються обмінною ємністю, яка визначається кількістю еквівалентів іонів, що поглинаються одиницею маси або обсягу іоніту. Розрізняють повну, статичну та динамічну обмінні ємності. Повна ємність – це кількість поглинається при повному насиченні одиниці об'єму або масиіоніту. Статична ємність - це обмінна ємність іоніту при рівновазі в робочих умовах. Статична обмінна ємність зазвичай менша за повну. Динамічна обмінна ємність - це ємність іоніту до "проскоку" іонів у фільтрат, що визначається в умовах фільтрації. Динамічна ємність менше статичної.
Природні та синтетичні іоніти. Іоніти бувають неорганічно-
ські (мінеральні) та органічні. Це можуть бути природні речовини або штучно одержані речовини.
До неорганічних природних іонітів відносяться цеоліти, глині-
Сульфовугілля є дешевими поліелектролітами, що містять сильно-і слабокислотні групи. До недоліків таких іонітів належить їхня мала хімічна стійкість і низька механічна міцність зерен, а також невелика обмінна ємність, особливо в нейтральних середовищах.
До органічних штучних іонітів відносяться іонообмінні смоли з розвиненою поверхнею. Вони мають найбільше практичне значення для очищення стічних вод. Синтетичні іонообмінні смоли є високомолекулярними сполуками, вуглеводневі радикали яких утворюють просторову сітку з фіксованими на ній іонообмінними функціональними групами. Просторова вуглеводнева сітка (каркас) називається матрицею, а іони, що обмінюються, - протиіонами. Кожен протиіон з'єднаний із протилежно зарядженими іонами, званими фіксованими, або анкерними. Полімерні вуглеводневі ланцюги, що є основою матриці, пов'язані (пошиті) між собою поперечними зв'язками, що надає міцності каркасу. При скороченому написанні іоніту матрицю позначають у вигляді ( R ), а активну групу вказують повністю. Наприклад, сульфокатіоніти записують як R SO 3 H . Тут R – матриця, H – протиіон, SO3 – анкерний іон.
Іоніти, що містять однакові активні групи, називаються монофункціональними, а іоніти, які містять функціональні групи різної хімічної природи – поліфункціональні. Вони можуть мати змішані сильно-і слабоосновні властивості.