7.2 Степень превращения диоксида углерода (%):
Где
.
- объем прореагировавшего диоксида
углерода за время хемосорбции в рабочих
условиях ,дм
;
.
– объем поданного диоксида углерода
за время хемосорбции в рабочих условиях,
дм
.
Объем прореагировавшего диоксида углерода за время хемосорбции в рабочих условиях определяется из условия взаимодействия с гидроксидом натрия по формуле
,
Где
.
– объем прореагировавшего диоксида
углерода, дм
.
V
- объем жидкой реакционной смеси, дм
.,
V
- объем одного моля диоксида углерода
в рабочих условиях ,
дм
/моль;
Где Т раб - температура реакционной
смеси ( принимается равной температуре
окружающей среды),
С
;
Р раб - давление окружающей среды, Ра.
Объем поданного диоксида углерода определяется по формуле
Где
.
– объем данного диоксида, дм. ;
- объем подачи газовой смеси, дм /ч ;
m- объемная доля диоксида углерода ;
- время хемосорбции
Производительность хемосорбционной колонны по СО
.,
моль /ч;
Удельная производительность (интенсивность) хемосорбционной колонны J, моль /(ч дм) ;
J=
Где
- объем реакционной зоны (с учетом части
объема реакционной смеси, занятой газом
) , дм.
.
Стр 7
Скорость хемосорбции W,моль / (ч дм
.),
в расчете на жидкую фазу :
Исходные, экспериментальные данные и результаты расчетов в формы
Форма 7.1.
Исходные данные
|
Наименование показателя |
Значение | |||||
|
Барботажная Колонна № эксперимента |
Насадочная колонна № эксперимента | |||||
|
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 | |
|
2.Исходный объем водного раствора
гидроксида натрия , V.
см , дм
3.Объемная скорость подачи газовой
смеси, V. дм 4.Объемная доля диоксида углерода в газовой смеси, m 5.Продолжительность процесса хемосорбции,
|
|
|
|
|
|
|
/ч
, мин
Форма 7.2.
Данные анализов водного раствора гидроксида натрия
|
Вид смеси |
Номер Экспе- римента |
Объем кислоты, Нашедшей
на титрование, см |
|
|
Исходная смесь |
|
|
|
|
Реакционная смесь в барботажной колонне |
1 2 3
|
|
|
|
Реакционная смесь в насадочной колонне |
1 2 3
|
|
|
Стр.8.
Форма 7.3
Показатели работы хемосорбционных колонн
|
Наименование показателя |
значение | |||||
|
Барботажная колонна № эксперимента |
Насадочная колонна № эксперимента | |||||
|
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 | |
|
1.степень превращения диоксида углерода, % 2. степень превращения гидроксида натрия, %
3. производительность хемосорбционной
колонны по СО
4. удельная производительность
хемосорбционной колонны по СО
5. Скорость хемосорбции в расчете
на жидкую фазу по СО |
|
|
|
|
|
|
,
моль/ч
,
моль/(ч дм
)
,моль/(ч
дм
. Меры безопасного ведения работы
Токсические , пожаро - и взрывоопасные свойства исходных веществ, полупродуктов и продуктов.
Водный раствор гидроксида натрия и диоксида углерода не являются взрыво- или пажароопасными. Токсические свойства водного раствора гидроксида натрия могут проявиться только при попадании внутрь организма.
Диоксид углерода обладает наркотическими действием, раздражает кожу и слизистые оболочки. При остром отравлении вызывает головную боль, учащение сердце биения, рвоту, повышения кровяного давления.
8.2 Правила безопасного проведения работы
Перед началом работы ознакомиться с заданием ,устройством установки, методиками анализов;
Пуск установки проводить только с разрешения лаборанта или преподавателя. Если при открывании вентилей ротаметров поплавки не поднимаются, вентили немедленно завернуть. Повторную подачу газов производить только после проверки правильности установки пробок трехходовых кранов 5 и 6 (рис 3.1 ) .
Пробы для анализов отбирать пипеткой с грушей.
9. Содержание отчета
Теоретическая часть .
Краткое изложение понятий о хемосорбции и областях ее протекания
Экспериментальная часть.
Цель работы
Задание на выполнение работы по форме 7.1
Схема лабораторной установки
Порядок выполнения работы
Краткое перечисление основных этапов выполнения работы
Расчетная часть
Данные анализов водного раствора гидроксида натрия по форме 7.2
Показатели работы хемосорбционных колонн по форме 7.3. Таблицы сопровождаются примерами расчетов с приведением расчетных формул с расшифровкой буквенных обозначений и указанием размерностей.
4. Заключение
Привести выводы по работе , содержащие анализ влияния технологического режима на показатели работы хемосорбционных колонн.
Список использованных источников
……
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
ИОННОБМЕННЫЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ
1Общие сведения
Химическая промышленность использует воду в огромных количествах и для самых разнообразных целей. Перед использованием природная вода из водоемов подвергается очистке от различных примесей: взвешенных частиц (песок , глина), растворенных газов (кислорода, диоксида углерода, окислов азота) и солей (сульфатов, хлоридов, бикарбонатов кальция, магния, натрия, калия и др.).
Промышленные водные стоки могут содержать вредные примеси, от которых вода должна быть очищена перед сбрасыванием в водоем.
Ионнообменные способы используются для очистки воды от растворенных веществ, которые в воде могут диссоциировать на ионы (кислоты, щелочи, соли).
Ионообменный способ очистки воды основан на фильтровании воды с диссоциированными примесями через слой зернистых ионообменников , способных обменивать свои ионы на ионы, содержащиеся в воде.
Катиониты - сложные комплексы (сульфоуголь, высокомолекулярные смолы) с подвижными ионами
Н
,Na
, К
,NН
, способные их обменивать на катионы,
содержащиеся в воде . Соответственно
катионы обозначаются Н
[кат]
,Na
, К
,NН
.
Аниониты – высокомолекулярные вещества, содержащие анионы
, способные их обменивать на ионы,
содержащиеся в воде. Аниониты -
высокомолекулярные вещества, содержащие
анионы
,.
способные их обменивать на ионы,
содержащиеся в воде. Аниониты обозначаются
,
Важными определениями очистки воды являются ее умягчение и обессоливание.
Умягчение воды заключается в
выделении из нее ионов Сa
,Mg
,Fe
,
которые в сочетании с анионамиHCO
.Cl
,SO
и др . придают воде жесткость.
Необходимость умягчения воды связана с выпадением в определенных условиях ионов жесткости в виде трудно растворимых осадков на обогреваемых поверхностях
аппаратов (теплообменники, рубашки реакторов, паровые котлы). Эти осадки уменьшают свободное сечение трубопроводов, снижают коэффициент теплопередачи, а в паровых котлах, обогреваемым открытым пламенем, могут привести к прожогу стенок с последующим взрывом.
Стр 11
Различают временную (карбонатную), постоянную (карбонатную) общую жесткость.
Временная жесткость обусловлена
присутствием в воде карбонатов калия
и магния
,Mg
,которые
при нагревании переходят в нерастворимые
карбонаты
Сa
2Mg
Постоянная жесткость обусловлена
содержанием в воде других (кроме
карбонатных) водорастворимых солей
кальция и магния CaCl
,MgSO
.
и пр. Эти соли остаются в воде после
кипячения используются другие методы.
Общая жесткость- сумма временной и постоянной жесткостей.
Жесткость воды выражается суммой
миллиграмм-эквивалентов ионов Ca
.иMg
.,
содержащихся в 1дм
(литре) воды. Один миллиграмм-эквивалент
соответствует 20,04 мг ионовCa
или 12,16 мг ионовMg
.
Для умягчения воды используют H
илиNa
При этом протекают следующие реакции:
Ca(HCO
)
+ H
Ca
+ 2Na HCO
MgCl
+ H
Mg
+ 2HCl
CaSO
+ Na
Ca
+ Na
SO
MgCl
+Na
Mg
+ 2NaCl
Аналогично из воды могут быть извлечены ионы других металлов.
С течением времени в связи с обратимостью реакций ионообмена ионы жесткости начинают проскакивать через катионитный фильтр, и жесткость умягчаемой воды постепенно вырастает.
При достижении предельно допустимой жесткости
Ж
=
0,4 -0,5 мг-экв/дм
.
Процесс умягчения протекают, и катионит подвергают регенерации.
Регенерация в зависимости от требуемого иона осуществляется 2-5 % -ными растворами щелочей, кислот или солей:
Са
+ 2NaOH
Na
+ Ca (OH)
Мg
+ 2HCl
H
+ Mg Cl
Ca
+ 2NaCl
Na
+CaCl
Выделившиеся при регенерации вещества вымывают из катионита умягченной или обессоленной водой.
Стр12
Способность катионита обменивать ионы
оценивается обменной емкостью катионита.
Рабочая обменная емкость катионита Е
, мг-экв /дм
. определяется по формуле:
Е
=
Где Ж - жесткость исходной воды,
мг-экв/дм
;
Ж
-
предельно допустимая жесткость умягченной
воды,
мг-экв/дм
;
- объем катионита, дм
.
Обессоливание воды заключается в
выведении из нее всех катионов и анионов
растворенных солей. Обессоливание воды
методом ионного обмена заключается в
последовательном пропускании воды
через H
и
.
При этом на катионе обмениваются все
катионы солей на ион Н
,
а на анионите обмениваются все анионы
солей на ионOH
:
Na
,Ca,
Mg(HCO
)
,
Cl
,SO
+H
Na
,Ca,Mg
+
+2НСl+
+
НСl+
+
[Aн]
,Cl
,SO
+H
OПри достижении в обессоленной
воде предельно допустимого содержания
НСl, процесс анионообмена
останавливают, и анионит подвергаются
регенерации, обычно 2-5%-ым растворомNaOH:
[Aн]
,
Cl
,SO
+2NaOH
+
+2
НСl+
Выделившиеся при регенерации анионита кислоты вымывают обессоленной водой.
Способность анионита обменивать анионы
оценивается обменной емкостью анионита
. Например, рабочая обменная емкость
анионита Е
моль/дм
, по Сl–иону определяется
по формуле:
Е
=
(1.2)
Где К- концентрация НСlв воде, поступаемой на
,
моль/дм
;
К
- предельно допустимая концентрация
НСlв воде после анионита,
моль/дм
;
- количество воды, пропущенной через
анионит до получения предельно допускаемой
концентрации в ней НСl,
дм
;
- объем анионита, дм
Cтр 13