4.Экстракторы, ректиф, адсорберы (очистка от органических примесей)

Установки жидкостной экстракции применяют для очистки сточных вод, содержащих фенолы, масла, органические кислоты, ионы металлов и др. Процесс состоит в извлечении одного или нескольких компонентов из данной смеси экстрагентом, обладающим ограниченной взаимной растворимостью, либо двумя несмешивающ растворителями, каждый из которых преимущественно растворяет разные компоненты.

В качестве экстрагентов используют органические растворители (бензол, тетрахлоридметан, бутилацетат и др.). Экстракционный метод очистки производственных сточных вод основан на распределении загрязняющего вещества в смеси двух взаимонерастворимых жидкостей соответственно его растворимости в них. Метод экстракции позволяет разделять такие жидкие смеси, которые другими методами разделить невозможно или затруднительно.

Исходная смесь образует одну фазу, экстрагент - другую. Одна из этих фаз является сплошной, другая дисперсной, распределенной в первой в виде капель.

Отношение взаимно уравновешивающихся концентраций в двух несмешивающихся (или слабосмешивающихся) растворителях при достижении равновесия является пост и называется коэффициентом распределения

kp = Cэ/Cст ≈ const,

где Сэ, Сст — концентрация экстрагируемого вещества соответственно в экстрагенте и сточной воде при установившемся равновесии, кг/м3.

Коэффициент распределения kp зависит от температуры, при которой проводится

экстракция, а также от наличия различных примесей в сточных водах и экстрагенте.

После достижения равновесия концентрация экстрагируемого вещества в экстрагенте значительно выше, чем в сточной воде. Сконцентрированное в экстрагенте вещество отделяется от растворителя и может быть утилизировано. Экстрагент после этого

вновь используется в технологическом процессе очистки.

Ректификация.

Сущность процесса ректификации состоит в выделении из смеси двух или нескольких жидкостей с различными температурами кипения одной или нескольких жидкостей в более или менее чистом состоянии. Это достигается многократным тепло- и массообменом между жидкой и паровой фазами; в результате часть легколетучего компонента переходит из жидкой фазы в паровую, а часть менее летучего компонента – из паровой фазы в жидкую.

Процесс ректификации осуществляется в ректификационной установке (рис. ),

состоящей из ректификационной колонны 2, дефлегматора 3, холодильника 4, подогре-

вателя исходной смеси 1, сборников дистиллята 5 и кубового остатка 6. Дефлегматор, холодильник и подогреватель представл собой обычные теплообменники. Основным узлом установки является ректификационная колонна, в которой пар поднимается снизу вверх, а сверху вниз стекает жидкость, подаваемая в верхнюю часть аппарата в виде флегмы. В большинстве случаев конечными продуктами являются дистиллят

и кубовый остаток

Схема ректификационной установки непрерывного действия.

Адсорбция-улавливание из газообразной среды или раствора какого-либо вещества (адсорбтива) и удержание его молекул (как адсорбата) поверхностью твердого тела (адсорбента).

Адсорбционные методы широко применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ, в частности, после биохимической очистки, а также в случае невысокой концентрации загрязнителей, когда они биологически не разлагаются или же являются весьма токсичными.

Адсорбцию используют для очистки сточных вод от фенолов, гербицидов, пестицидов, ароматических нитросоединений, ПАВ, красителей. Достоинства метода: он эффективен, позволяет очищать промстоки от нескольких веществ одновременно. Адсорбционная очистка бывает регенеративная, когда после извлечения загрязнителя из воды, адсорбент очищают от него с восстановлением исходных свойств, или деструктивная, когда извлечённый загрязнитель уничтожают вместе с адсорбентом.

Адсорбенты, как правило, представляют собой порошковые или пористые вещества и материалы с развитой активной поверхностью зёрен или сообщающихся пор.

В качестве адсорбентов используют активные угли, синтетические сорбенты и некоторые отходы производства (золу, шлаки, опилки и пр.).