1. Химическая технология. В ее основе хим-е реакции. Хим. Тех- наука о наиболее эконом-х, обоснованных методом сырья продукт. Основная задача химической технологии — сочетание в единой технологической системе разнообразных химически превращений с физико-химическими и механическими процессами: измельчением и сортировкой твёрдых материалов, образованием и разделением гетерогенных систем, массообменном и теплообменом, фазовыми превращениями, сжатием газов, созданием высоких и низких температур, электрических, магнитных, ультразвуковых полей и т.д. К химической технологии относятся также транспортировка, складирование и хранение сырья, полуфабрикатов и готовых продуктов, контроль и автоматизация производственных процессов, выбор конструкционных материалов для промышленной аппаратуры, а также типов и единичных мощностей аппаратов.

2. Химико- технологический процесс и его содержание. 1) подвод сырья(реагентов), 2) непосредственно хим. реакция, 3) отвод из зоны реакции продктов и остатков реагентов и примесей, 4) обработка полученных продуктов. Во многих хим. реакций используется кислород. На предприятиях используют воздух. В воздухе есть примеси. Технологический процесс и его содержание. Классификация: 1. Хим. реакция. 2. Классификация реакций по фазовому составу реагентов и продуктов. –гомогенные и гетерогенные хим. реакции. –гомогенные- когда продукты и реагенты находятся в 1 фазе. (жидкие или газообразные могут быть) Гетерогенные- когда речь идет о разных фазах. 3. Простые реакции и сложные А+В С+Д К+М 4. По кол-во молекул к-е участвует в реакции. – мономолекулярная реакция А В одна молекула; -бимолекулярная реакция А+В С две молекулы встретятся –тримолекулярная реакция А+В+С …

3. Химическая реакция и хим-й реактор. Хими́ческая реа́кция — превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества (продукты реакции).Хим. реакторы:основные показатели хим. реактора 1)показатель П=G/E,2) произв-ть П=G/t, 3) интенсивность I=П/V, 4) энергетич. затраты, 5) управляемость и безопасность реактора, 6) устойчивость работы реактора. Классификация хим. реакторов. А) по гидродинамич. кат. обстановке. Выделяют: реакторы смещения и реакторы вытеснения, б) по условиям теплообмена –адиапатический (теплообмен с окруж. средой отсутствует) – изотерм. Реактор ( обеспечивается постоянно температура), в) по способу организации теплообмена: -внешн. Теплообмен,- внутр. Теплообмен,- комбинированный тепл., г) по способу организации – реактор период действия,- реактор непрерывного действия.

4. Классификация хим-их реакций по фазовому составу, по механизму, по молекулярности, по порядку реакции. В химической технологии можно применять различные виды классификаций хим. реакций: 1.В зависимости от фазового состава: Гомогенные, гетерогенные. 2. По механизму осуществления реакции: Простые (одностадийные); Сложные (многостадийные). 3. По молекулярности: Мономолекулярные; Биомолекулярные; Тримолекулярные. 4. По порядку: Реакция 1-ого порядка; Реакция 2-ого порядка; Реакция 3-ого порядка.

5. Стехиометрия хим. реакция. Стехиометрия (от греч. stoicheion – элемент, metred – измеряю) – учение о соотношениях (массовых или объемных) реагирующих веществ. В основе стехиометрии лежат законы сохранения массы, эквивалентов, Авогадро, Гей – Люссана, постоянства состава, кратных отношений. Все законы стехиометрии обусловлены атомно-молекулярным строением вещества. Законы стехиометрии используют в расчетах, связанных с формулами веществ нахождением теоретически возможного выхода продуктов реакции.

6. Технологические критерии эффективности химико-технологического процесса. Для оценки эффективности отдельных этапов процесса необходимо помимо общих экономических показателей использовать такие критерии эффективности, которые более полно отражали бы химическую и физико-химическую сущность явлений, происходящих в отдельных аппаратах технологической схемы. В качестве таких показателей принято прежде всего использовать степень превращения исходного реагента (конверсия), выход продукта, селективность.

7. Степень превращения реагента. Степень превращения реагента показывает насколько полно в химико-технологическом процессе используется исходное сырье. Степень превращения – это доля исходного реагента, использованного на хим.реакцию. Степень превращения реагента Х определяется по уравнению, где n -количество реагента j в исходно реакционной смеси; n - количество реагента j в реакционной смеси, входящей из аппарата или находящейся в реакторе; ∆n - изменение количества реагента j в ходе хим.реакции. Пределы изменения X определяются соотношением 0≤Х≤1

8. Выход продукта. Выход продукта – это отношение реально полученного количества к максимально возможному его количеству, которое могло бы быть получено при данных условиях осуществления хим.реакции. Обозначим выход продукт R через Ф . Тогда Ф_R=П_R/n_r,max

9. Селективность. Селективность – это отношение количества исходного реагента, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству исходного реагента, пошедшему на все реакции. Селективный реагент взаимодействует с небольшим числом ионов. Селективные аналитические реагенты представляют собой преимущественно сложные органические соединения, способные к образованию характерных внутрикомплексных соединений с ионами металлов.

10. Производительность. Важным критерием эффек¬тивности работы отдельных аппаратов, цехов или заводов в целом является производительность. Производительность – это кол-во продукта, полученное в единицу времени. П=П_R/t, где П — производительность; nR — количество продукта; т — время.Производительность измеряется в кг'ч, т/сут, т'год и т. д. Максимально возможная для данного агрегата, машины произво¬дительность (проектная) называется мощностью. Одним из ос¬новных направлений развития химической промышленности является увеличение единичной мощности агрегатов, так как оно ведет к сниже¬нию удельных капитальных затрат, повышению производительности труда.

11. Интенсивность. Интенсивность – это производительность, отнесенная к какой-либо величине, характеризующей размеры аппарата, - его объему, площади поперечного сечения и т.д. I= П/V=П_R/V_t, где V — объем аппарата. Интенсивность измеряется в кг/(ч-м3), т (сут- мг) и т. д.При разработке новых процессов или усовершенствовании суще¬ствующих стремятся к созданию высокоинтенсивных аппаратов. Увеличение интенсивности аппарата часто возможно за счет создания таких условий проведения процесса, которые обеспечивают его проте¬кание с высокой скоростью.При анализе работы каталитических реакторов принято относить производительность аппарата в целом к единице объема или массы ка¬тализатора, загруженного в реактор. Такую величину, численно рав¬ную количеству продукта, полученного с единицы объема или массы катализатора, называют производительностью ка-тализатора или его напряженностью.

12. Технико- экономические показатели: расходный коэффициент по сырью и энергии, фабрично- заводская себестоимость, качество продукции. Уровень технологии любого производства оказывает решающее влияние на его экономические показатели, поэтому выбор оптимального варианта технологического процесса должен осуществляться исходя из важнейших показателей его эффективности; производительности, себестоимости и качества производимой продукции. Производительность — показатель, характеризующий количество продукции, изготовленной в единицу времени. Себестоимость — совокупность материальных и трудовых затрат предприятия в денежном выражении, необходимых для изготовления и реализации продукции. Такая себестоимость называется полной. Затраты предприятия, непосредственно связанные с производством продукции, называются фабрично-заводской себестоимостью. Соотношение между различными видами затрат, составляющих себестоимость, представляет собой структуру себестоимости. Все затраты, необходимые для изготовления продукции, делятся на четыре основные группы: 1) затраты, связанные с приобретением исходного сырья, полуфабрикатов, вспомогательных материалов, топлива, воды, электроэнергии; 2) затраты на заработную плату всего числа работников; 3) затраты, связанные с амортизацией. 4) прочие денежные затраты (цеховые и общезаводские расходы на содержание и ремонт зданий, оборудования, технику безопасности, оплата за аренду помещений, оплата процентов банку и т.д.)

2.1 Скорость гомогенной хим. реакции. Скорость химической реакции ω принято выражать количеством (моль) n одного из реагентов или продуктов, прореагировавшим в единицу времени в единице реакционного пространства. Для гомогенной хим.реакции (1) , где V – реакционные обмен. Скорость хим.реакции может быть измерена по любому компоненту , участвующему в реакции; она всегда положительна , поэтому знак перед производной должен определятся тем является ли вещество J исходным реагентом (тогда отрицательна) или продуктом (тогда положительна). Иногда нельзя определенно сказать , является ли вещество J реагентом или продуктом. Например, при протекании последовательных реакций A→R; R→S вещество является продуктом по отношению к первой стадии и реагентом по отношению ко второй. В этом случае необходимо, чтобы знак перед производной находился в определенном соответствии со знаками в кинетическом уравнении. В этом случае, если реакция протекает постоянном объеме , скорость определяют как изменение молекулярной концентрации С в единицу времени: (2) Из уравнений (1) и (2) следует, что для скоростей реакции, рассчитанных по изменению количества разных реагентов или продуктов, будет выполняться условие : Такая ситуация издает некоторые неудобства в количественном определении скорости реакции, т.к. измерения по изменению кол-ств различных реагентов скорость одной и той же реакции будет выражаться различными числовыми значениями. Для устранения этого неудобства далее будем определять скорость реакции по следующему уравнению: , где j – стехиометрический коэффициент у компонента J, по которому рассчитывают скорость реакции. Тогда скорость приводится к общему знаменателю и независимо от того, по изменению кол-ва какого конкретного реагента или продукта она определялась, численно будет одинакова.

2.2 Законы скорости реакций 1-го и 2-го порядка. Закон скоростей первого порядка совместим с механизмом замещения при карбоний-ионе, так как в первой стадии процесса, определяющей скорость реакции, нуклеофильный реагент не участвует. Механизм двухстадий-ных реакций получил название SNl, что означает мономолекулярное нук-леофилъное замещение . Закон скорости второго порядка часто может быть сведен к процессу бимолекулярных столкновений, но как объяснить первый порядок реакции в газовой фазе. Трудность состоит в том, что нужно объяснить кинетику первого порядка, несмотря на то что молекула, вероятно, приобретает энергию, необходимую для изменения ее формы, при столкновении с другими молекулами. Нужно найти схему реакции, которая приводит к форме &i [ A ], но которая при этом включает бимолекулярные процессы, необходимые для накопления в молекуле достаточной энергии.

2.3. Дифференциальные и интегральные уравнения законов скоростей хим. реакции. Главное преимущество дифференциального метода состоит в том, что не требуется никаких предположений по поводу механизма реакции, так как дифференциальное уравнение скорости выводится непосредственно из эксперимента. Основной недостаток метода заключается в том, что исходные данные cА—t нужно сначала перевести в данные v— cА («второе поколение» экспериментальных данных). Как правило, экспериментальные кривые c—t не записываются непрерывно, а строятся по отдельным точкам. Повысить точность метода можно с помощью графических редакторов на ЭВМ путем аппроксимации точек какой-либо кривой, описываемой известной функцией, с последующим ее дифференцированием. Интегральный метод основан на использовании экспериментальной зависимости cА—t, при этом кривые расходования (накопления) вещества обрабатываются без предварительного преобразования. Главный недостаток интегрального метода состоит в том, что нужно априори предположить вид интегрального уравнения скорости, а затем проверить правомочность его использования. При квалифицированном использовании данный метод широко применяется при исследовании простых реакций, а также реакций псевдопервого порядка.

2.4 Полупериод хим. реакции. Разработаны специальные методы непрерывной струи и остановленной струи, предназначенные для измерения скорости реакций при очень малых полупериодах реакции порядка 0 001 с. Для таких и несколько более быстрых реакций используются электрохимические и релаксационные методы, например метод температурного скачка или скачка давления. Постоянно ведутся поиски возможности повышения чувствительности и прецизионности методов. Следовательно, реакции первого порядка можно отличить от реакций второго порядка по тому, зависит липолупериод реакции от начальной концентрации реагентов.

2.5 Энергия активации хим.реакции. Энергия активации хим.реакции (Е) – это минимальный избыток энергии над средней внутренней энергий молекул, необходимый для того, чтобы произошло химическое взаимодействие (энергетический барьер, который должны преодолеть молекулы при переходе из одного состояния реакционной системы в другое). Представления об энергии активации возникли в 70-80ых гг.19в. в результате работ Я.Вант-Гоффа и С.Аррениуса, посвященных изучению влияния температуры на скорость хим.реакции. Константа скорости реакции выражается в виде уравнения Аррениуса: , где R – универсальная газовая постоянная; T – температура; К – предэкспоненциальный множитель; Е – энергия активации реакции. Е сложных реакций представляют собой комбинацию Е элементарных стадий. В неравновесных системах, например, плазмохимических, определение Е является очень сложной задачей. Е – это важнейшее понятие кинетики химической; её значения включают в специальные справочники и используют в химической технологии для расчета скорости реакций в различных условиях.

2.6 Уравнение Аррениуса. Уравнение Аррениуса устанавливает зависимость константы скорости химической реакции от температуры. Согласно простой модели столкновений химическая реакция между двумя исходными веществами может происходить только в результате столкновения молекул этих веществ. Но не каждое столкновение ведет к химической реакции. Необходимо преодолеть определенный энергетический барьер, чтобы молекулы начали друг с другом реагировать. Т.е. молекулы должны обладать некой минимальной энергией (энергией активации Е ), чтобы этот барьер преодолеть. Из распределения Больцмана для кинетической энергии молекул известно, что число молекул, обладающих энергией Е ≥ Еа, пропорциональна . В результате скорость химической реакции представляется уравнением, которое было получено шведским химиком Сванте Аррениусом эмпирическим путем: Здесь А представляет частоту столкновений реагирующих молекул, R – универсальная газовая константа. Строго говоря, частота столкновений зависит от температуры, но эта зависимость достаточно медленная: Оценки этого параметра показывают , что изменение температуры в диапазоне от 200 ⁰С до 300 ⁰С приводит к изменению частоты столкновений на 10%. Уравнение Аррениуса стало одним из основных уравнений химической кинетики, а энергия активации – важной количественной характеристикой реакционной способности веществ.

2.7 Влияние концентрации реагентов и температуры на скорость хим. реакции. Скорость хим. реакции зависит от большого числа различных факторов. Из кинетических уравнений следует прежде всего что скорость пропорционально концентрациям вещества, являющихся реагентами в данной реакции. Следовательно, для простых реакций увеличение концентрации исходных веществ практически всегда приводят к увеличению скорости за исключением реакций нулевого порядка скорость которых не зависят от концентраций

2.9 Влияние температуры на селективность хим. реакции. Рассмотрим, например, влияние температуры на селективность для параллельных реакций: (1) Для того, чтобы выделить только влияние температуры на селективность, примем, что целевая побочная реакции имеют одинаковый порядок (П1=П2). Преобразуем уравнение (1) с учетом уравнения Аррениуса: Пренебрегая слабым влиянием температуры на предэкспоненциальные множители в уравнении Аррениуса, считаем, что от температуры не зависит. Производная Положительна, если ∆Е=Е1-Е2>0 и отрицательна, если ∆Е<0. Таким образом, если энергия активации целевой реакции превышает энергию активации побочной реакции, то с ростом температуры наблюдается рост селективности. Наоборот, если Е1<Е2, для увеличения селективности нужно понижать, а не повышать температуру.

2.10 Способы увеличения гомогенной химической реакции. Скорость химической реакции зависит от большого числа различных факторов. Из кинетических уравнений следует прежде всего, что скорость простой реакции пропорциональна концентрациям веществ, являющихся реагентами в данной реакции. Следовательно, для простых реакций увеличение концентрации исходных веществ практически всегда приводит к увеличению скорости. Если реакция, описываемая стехиометрическими уравнением аА + bB → rR +sS, характеризуется различающимися разными порядками по компонентам А и В, то наибольшее влияние на скорость реакции будет оказывать изменения концентрации реагента, имеющего больший частный порядок. Экспериментально при изучении кинетики химических реакций было обнаружено, что при увеличении температуры на 10⁰ скорость реакции увеличивается в 2-4 раза. Более строго эта зависимость выражается в виде уравнения Аррениуса: Из уравнения Аррениуса видно, что принципиально возможен еще один путь управления скоростью химической реакции – изменения величины Е – энергии активации реакции. Высота энергетического барьера реакции тесно связана с её механизмом. Если изменить путь реакции, направив ее к конечным продуктам через некоторые новые промежуточные комплексы, то можно изменить и значение энергии активации. Такой путь возможен при применении катализаторов.

3.1 Скорость гетерогенного химического процесса. В различных моделях гетерогенные процессы рассматриваются как состояния из последовательных или последовательных и параллельных стадий. Под скоростью гетерогенных химического процесса будем понимать кол-во одного из реагентов или продуктов реакции, которое прореагирует или образуется в единицу времени на единице поверхности раздела фаз. Скорость гетерогенного процесса по компоненту J определяется уравнением: ,где S – реакционная поверхность; j – стехиометрический коэффициент реагента (или продукта) J. Иногда скорость гетерогенной хим.реакции определяют количеством вещества, вступившего в реакцию или образовавшегося в результате реакции в единицу времени. Это определение совпадает с понятием производительности. Скорость не зависит от размеров общей поверхности раздела фаз. Возможны ситуации, когда сопротивление одной из стадий существенно превышает сопротивление двух других стадий, т.е. одна стадия затруднена по сравнению с другими. Тогда константа гетерогенного процесса с достаточно хорошим приближением будет равна коэффициенту интенсивности данной стадии, т.е. скорость процесса определяется скоростью конвективной диффузии газообразного реагента А через пограничную газовую пленку. Если сопротивление со стороны внешней диффузии существенно превышает сопротивление со стороны внутренней диффузии, а поверхностная химическая реакция протекает с высокой скоростью, то практически наблюдаемая концентрация реагента А на поверхности твердой частицы будет равна нулю, так как все молекулы реагента А, преодолев значительное внешне-диффузионное сопротивление и далее уже не встречая сопротивления, пройдут через слой твердых продуктов и практически мгновенно вступит в реакцию. Т.о., на этой стадии происходит максимальное изменение концентрации газообразного реагента. Если такая затрудненная стадия существует, её называют лимитирующей. Лимитирующая стадия определяет скорость гетерогенного процесса в целом , поэтому её называют также скорость-определяющей стадией.

3.2 Основные стадии и кинетические особенности гетерогенных процессов. Химические реакции, протекающие на границе раздела двух фаз, называют гетерогенными. Гетерогенные процессы широко распространены в природе и часто используются в практике. Примерами могут служить процессы растворения, кристаллизации, испарения, конденсации, химические реакции на границе раздела двух фаз, гетерогенный катализ и др. Трудность изучения гетерогенных реакций обусловлена природой твердых тел. В гетерогенных реакциях, как правило можно выделить по меньшей мере три стадии: перенос реагирующих веществ к поверхности раздела фаз, т.е. в реакционную зону; собственно химическое взаимодействие; перенос продуктов реакции из реакционной зоны. Могут быть и другие стадии, например адсорбция и десорбция; дополнительные химические превращения продукта реакции у поверхности твердого тела; комплексообразование, димеризация, протонирование. Скорость всего процесса определяется лимитирующей стадией. Если скорость собственно химического взаимодействия значительно больше скорости подвода реагентов к реакционной зоне и отвода продуктов от нее, то общая скорость процесса будет соответствовать скорости переноса реагентов и продуктов, и для самопроизвольных термически инициируемых реакций она будет определяться процессами диффузии веществ.

3.3 Лимитирующая стадия гетерогенного химического процесса. Скорость всего процесса определяется лимитирующей (самой медленной) стадией. Если скорость собственно химического взаимодействия значительно больше скорости подвода реагентов к реакционной зоне и отвода продуктов от нее, то общая скорость процесса будет соответствовать скорости переноса реагентов и продуктов, и для самопроизвольных термически инициируемых реакций она будет определяться процессами диффузии веществ. В этом случае говорят. что реакция протекает в диффузионном режиме или находится в диффузионной области. При повышении температуры лимитирующая стадия и соответственно механизм гетерогенной реакции могут изменяться. Это связано с разным характером зависимости константы скорости химической реакции k и коэффициента диффузии от температуры.

3.4 Диффузионная и кинетические области протекания гетерогенного химического процесса. В результате протекания гетерогенной химической реакции в разных точках реакционного пространства устанавливаются различные концентрации реагирующих веществ и продуктов реакции. Например, при взаимодействии газообразного реагента А с твердым реагентом В концентрация вещества А у поверхности реагента В будет в общем случае меньше, чем в ядре газового потока, обтекающего твердую частицу. Градиент концентраций реагента А является причиной возникновения диффузии — самопроизвольного процесса переноса вещества в результате беспорядочного движения молекул до установления равновесного распределения концентраций. При рассмотрении гетерогенных процессов важно знать, какова скорость диффузионных стадий, не будут ли диффузионные процессы тормозить химическое взаимодействие. Скорость диффузии зависит от плотности и вязкости среды, температуры, природы диффундирующих частиц, воздействия внешних сил и т. д. Закономерности диффузионных процессов описываются законами Фика. Согласно первому закону Фика количество вещества А, перенесенного за счет диффузии в единицу времени через поверхность S, перпендикулярную направлению переноса, пропорционально градиенту концентрации этого вещества в данный момент времени t: (1)

Коэффициент пропорциональности D называется коэффициентом молекулярной диффузии; его единицы измерения (длина)2•(время)-1, например см2 /с.

Изменение концентрации вещества А во времени в результате молекулярной диффузии описывается вторым законом Фика (2)

Кинетическая область. Существует ряд кинетических моделей, позволяющих описать гетерогенные процессы с помощью сравнительно простых уравнений. Наиболее распространенными среди них являются модель с непрореагировавшим ядром и квазигомогенная модель. Рассмотрим, в чем отличие этих моделей, на примере гетерогенной реакции: aA(г)+bB(т) = rR(г)+sS(т) при протекании которой внешние размеры твердой частицы не меняются. Квазигомогенная модель предполагает, что гетерогенный процесс протекает одновременно в любой точке объема твердой частицы. Это возможно, если газообразный реагент может достаточно свободно проникнуть внутрь твердой фазы. Более распространенной является модель с фронтальным перемещением зоны реакции. Согласно этой модели химическая реакция сначала протекает на внешней поверхности частицы. Постепенно зона химической реакции продвигается внутрь, оставляя за собой твердый продукт реакции и инертную часть исходного твердого реагента. В произвольный момент времени твердая частица представляет собой внутреннее ядро, окруженное внешней оболочкой. Ядро состоит из не прореагировавшего реагента. Окружающая его оболочка состоит из твердого продукта и инертных веществ.

3.5 Экспериментальное определение области протекания гетерогенного химического процесса. Лимитирующую стадию можно экспериментально опреде¬лить, изучая изменение скорости гетеро¬генного процесса в зависимости от темпе¬ратуры Т, линейной скорости газового по¬тока u и степени измельчения 1/R.. Если гетерогенный процесс в некотором диапазоне изменения параметров его про¬ведения лимити¬руется химической реакцией, то скорость его определяется в основном константой скорости поверхностного химического взаи-модействия. Константа скорости k экспо-ненциально увеличивается с ростом температуры, в то время как коэффициенты массоотдачи на диффузионных стадиях β и β' зависят от температуры лишь очень слабо (~T1/2). Скорость конвективной диффузии очень сильно зависит от гидродинамической обстановки. Следовательно, увеличение линей-ной скорости газового потока относительно твердых частиц при неиз¬менных R и Т приведет к резкому увеличению скорости процесса, если он лимитируется внешней диффузией. Скорость внутренней диффузии должна резко увеличиться в слу¬чае измельчения твердой. Если изучение влияния температуры и линейной скорости потока не позволило оп¬ределить лимитирующую стадию, а измельчение твердого материала вызвало существенный рост скорости гетерогенного процесса, то это значит, что он лимитируется диффузией в поры твердого вещества.

3.6 Основные стадии химического гетерогенного процесса в системе газ-твердое вещество. Химические реакции, протекающие на границе раздела двух фаз, называют гетерогенными. Гетерогенные процессы широко распространены в природе и часто используются в практике. Примерами могут служить процессы растворения, кристаллизации, испарения, конденсации, химические реакции на границе раздела двух фаз, гетерогенный катализ и др.

3.7 Способы интенсификации гетерогенных химических процессов в системе газ-твердое в-во. Химические реакции, протекающие на границе раздела двух фаз, называют гетерогенными. Гетерогенные процессы широко распространены в природе и часто используются в практике. Примерами могут служить процессы растворения, кристаллизации, испарения, конденсации, химические реакции на границе раздела двух фаз, гетерогенный катализ и др. Для интенсификации процесса, протекающего во внешнедиф. области необходимо: 1) увеличить коэффициент скорости массоотдачи по газу, применяя перемешивание или увеличивая скорость газового потока 2)изменить размеры тв. Частиц 3) увеличить концентрацию реагента в газовой фазе.

4.1 Катализ и катализаторы. Катализ - явление изменения скорости химической или биохимической реакции в присутствии веществ, количество и состояние которых в ходе реакции не изменяются (катализаторов). Катализаторы - это вещества, которые, многократно вступая в промежу¬точное взаимодействие с участниками реакции, изменяют ее механизм и увели¬чивают скорость реакции; при этом они восстанавливают свой химический состав после каждого цикла промежуточных взаимодействий. Роль катализатора состоит лишь в изменении скорости достижения состояния равновесия. Катализатор может увеличивать скорость толь¬ко тех процессов, которые разрешены термодинамически. Некоторые химические реакции без катализаторов практически не¬осуществимы, например, из-за слишком большой энергии активации. Катализатор снижает энергию активации реакции и позволяет тем самым проводить ее при существенно более низких температурах.

4.2 Технологическая характеристика твердых катализаторов. Твердые катализаторы - это высокопористые вещества с развитой внутренней поверхностью, характеризующиеся определенной пористой и кристаллической структурой, активностью, селективностью и рядом других технологических характеристик. Рассмотрим некоторые характеристики твердых катализаторов. Активность - мера ускоряющего воздействия по отношению к данной реакции. Температура зажигания - это минимальная температура, при которой технологический процесс начинает идти с достаточной для практических целей скоростью. С технологической точки зрения лучше использовать катализаторы с низкой температурой зажигания, что позволяет снизить энергетические затраты на предварительный нагрев реакционной смеси. Селективность - способность избирательно ускорять целевую реакцию при наличии нескольких побочных. Селективность зависит не только от выбранных катализатора, но и от условий проведения процесса. Пористая и кристаллическая структура катализатора. Важным свойством катализатора является пористая структура, которая характеризуется размерами и формой пор; удельной поверхностью катализатора. При выборе твердого вещества, которое должно служить катализатором, важную роль играет доступность поверхности катализатора для реагирующих газов. Наряду с пористой структурой большое значение имеет кристаллическая структура катализаторов. Различные кристаллические модификации одного и того же вещества могут обладать сильно отличающейся каталитической активностью.

4.3 Основные стадии и кинетические особенности гетерогенно-каталитических процессов Гетерогенно-каталитическая реакция на поверхности твердого катализатора — это сложный многостадийный процесс. Наблюдаемая общая скорость каталитической реакции зависит от относительных скоростей нескольких различных по своей физической и химической при роде стадий. 1-я стадия. Сначала происходит диффузия газообразного реагента из основного потока к внешней поверхности зерна катализатора через газовую пленку, в которой концентрация реагента ниже, а концентрация продукта выше, чем в основном потоке. Эту стадию можно назвать стадией внешней диффузии. 2-я стадия. Основная часть молекул газообразного реагента диффундирует внутри пор катализатора (стадия внутренней диффузии). 3-я стадия. Молекулы реагента адсорбируются на поверхности катализатора. Адсорбция заключается в некотором уплотнении газа на поверхности твердого тела. 4-я стадия. Вслед за адсорбцией происходит собственно поверхностная химическая реакция, которая заключается в перегруппировке активированного комплекса адсорбции или во взаимодействии одного адсорбированного реагента с молекулами другого реагента. Механизм этой реакции может быть различным; от него зависит и вид кинетического уравнения. В результате поверхностной реакции образуется адсорбированный продукт. 5-я стадия. Десорбция продукта с поверхности катализатора. На этом этапе также проявляются специфические свойства катализатора: энергия связи адсорбированного продукта и адсорбента должна быть такой, чтобы десорбция в объем не вызывала затруднений. 6-я стадия. Десорбированные газообразные продукты диффундируют из пор к внешней поверхности катализатора. 7-я стадия. Газообразные продукты диффундируют от поверхности катализатора в газовый поток через пограничную пленку, окружающую зерно катализатора.

4.4 Способы интенсификации гетерогенно- каталитического процесса в системе твердый катализатор- газообразные реагенты. Температура оказывает существенное влияние на каталитические процессы, т.к. при повышении температуры увеличивается const скорости реакции и одновременно изменяется const равновесия. Для процессов, проходящих в кинетической области, повышение температуры всегда способствует приближению процесса к состоянию равновесия. Время контакта или сопротивления реагирующих веществ с катализатором также является важной технологической характеристикой каталитического процесса, т.к. оно определяет его интенсивность. Интенсивность катализатора выражают в виде: G=pzs…G – производительность катализатора кг*ч-1 *м-3; P – плотность реагента при нормальных условиях кг*м-3; Z – мольная доля целевого продукта в газовой смеси; S – объёмная скорость, ч-1

5.1 Скорости прямо и обратной хим. реакций. Под скоростью химической реакции понимается изменение концентрации реагента (продукта) в единицу времени: V= (cкон – cнач)/(tкон – tнач). Cкорость химической реакции находят, определяя концентрации реагентов через определенные промежутки времени. О концентрации реагента судят по какому-либо его внешнему признаку. Это может быть его окраска, поглощение им излучения в ультрафиолетовой или инфракрасной области, электропроводность раствора и т.д. Химические реакции заключаются во взаимодействии реагентов с образованием продуктов реакциию. Не следует, однако, полагать, что направление химической реакции только одно. В действительности, химические реакции протекают и в прямом, и в обратном направлениях: Все химические реакции, в принципе, обратимы. Это означает, что в реакционной смеси протекает как взаимодействие реагентов, так и взаимодействие продуктов. В этом смысле различие между реагентами и продуктами условное. Направление протекания химической реакции определяется условиями ее проведения.

5.2 Равновесие в случае обратимой хим. реакции. Многие химические реакции протекают в одном направлении до полного исчерпания реагирующих веществ. Такие реакции называются химически необратимыми. Другие реакции протекают вначале в прямом направлении, а затем в прямом и обратном благодаря взаимодействию продуктов реакции. В результате образуется смесь, содержащая одновременно исходные вещества и продукты реакции. Такие реакции называют химически обратимыми. В результате химически обратимого процесса наступает истинное (устойчивое) химическое равновесие, признаками которого являются: 1) в отсутствии внешних воздействий состояние системы остается неизменным неограниченно долго; 2) любое изменение внешних условий приводит к изменению состояния системы; 3) состояние равновесия не зависит от того, с какой стороны оно достигнуто. Кроме истинных равновесий очень часто встречаются кажущиеся (ложные, заторможенные) равновесия, когда состояние системы сохраняется во времени очень долго

5.3 Константа равновесия обратимой хим. реакции. Константа равновесия есть характерная величина для каждой обратимой химической реакции; величина константы равновесия зависит только от природы реагирующих веществ и температуры. На основании уравнения состояния идеального газа, записанного в виде соотношения Pi = CiRT, где Сi = ni/V, и закона Дальтона для идеальной газовой смеси, выраженного уравнением P = ΣPi , можно вывести соотношения между парциальным давлением Pi, молярной концентрацией Сi и мольной долей Xi i-го компонента: P_i=C_iRT=X_iP=(n_i/∑n_i)P Отсюда получаем соотношение между Kc, Kp и Kx: K_p=K_c(RT)^v=K_xP^v Выражение для константы равновесия элементарной обратимой реакции может быть выведено из кинетических представлений.

5.4 Смещение равновесия. На смещение равновесия оказывает влияние:1) изменение температуры: эндотермический процесс ускоряется в большей степени при повышении температуры и, наоборот, при понижении температуры ускоряется экзотермический процесс;2) изменение давления: при повышении давления равновесие реакции смещается в направлении образования веществ, занимающих меньший объем, и, наоборот, понижение давления способствует процессу, сопровождающемуся увеличением объема. Если реакция протекает без изменения объема, то изменение давления в системе не оказывает влияние на химическое равновесие.3) изменение концентрации: увеличение концентрации исходных веществ приводит к увеличению скорости прямой реакции, при этом протекающий в системе процесс завершится, когда скорости прямой и обратной реакций станут равны и установится новое равновесие.

5.5 Правило Ле Шателье. Способы смещения равновесия. Принцип Ле-Шателье. Если на систему, находящуюся в равновесии, производится внешнее воздействие (изменяются концентрация, температура, давление), то оно благоприятствует протеканию той из двух противоположных реакций, которая ослабляет это воздействие

V1

A + Б = В

V2

1. Давление. Увеличение давления смещает равновесие в сторону реакции, ведущей к уменьшению объема 2. Увеличение температуры смещает положение равновесия в сторону эндотермической реакции 3. Увеличение концентрации исходных веществ и удаление продуктов из сферы реакции смещает равновесие в сторону прямой реакции. Увеличение концентраций исходных веществ [A] или [Б] или [А] и [Б]: V1 > V2. 4. Катализаторы не влияют на положение равновесия.

5.6 Влияние температуры и давления на положение равновесия обратимой хим. реакции. Влияние температуры. Направление смещения равновесия при из¬менении температуры зависит от знака теплового эффекта реакции. Повышение температуры всегда благоприятствует накоплению ве¬ществ, образующихся в данной реакции с поглощением теплоты, т.е. усиливает эндотермическое направление процесса. Понижение тем¬пературы действует в противоположную сторону, т.е. усиливает экзотермическое направление. При изменении температуры процесса равновесие смещается, в на¬правлении, для которого изменение энтропии имеет тот же знак, что и изменение температуры. Следует отметить, что при изменении температуры равновесие сме¬щается тем сильнее, чем большим тепловым эффектом сопровож-дается та или иная химическая реакция. Влияние давления. Характер влияния давления на равновесие хи¬мических реакций определяется знаком разности числа молей газо-образных участников реакции n или знаком изменения, объема V. Для газовых реакций, в которых число молей продуктов превышает число молей реагентов, т. е. n > 0, увеличение давления неблаго¬приятно. Смещению равновесия реакции вправо способствует сниже¬ние давления. Если же реакция протекает с уменьшением, числа мо¬лей (n < 0), повышение давления целесообразно - оно смещает рав¬новесие реакции в сторону образования продуктов. Чувствительность положения равновесия к изменениям давления тем больше, чем большим изменением, объема V(или n) сопровожда¬ется тот или иной процесс. Значительные изменения объема могут происходить только в реакциях, в которых участвуют газы, или в тех случаях, когда хотя бы один из компонентов находится в газообраз¬ном состоянии.

6.1 Химический реактор как основной аппарат хим. производства. Химический реактор — агрегат для проведения химических реакций объёмом от нескольких миллилитров до десятков кубометров. В зависимости от условий протекания реакций и технологических требований реакторы делятся: реакторы для реакций в гомогенных системах и в гетерогенных системах; реакторы низкого, среднего и высокого давления; реакторы низкотемпературные и высокотемпературные; реакторы периодического, полунепрерывного и непрерывного действия. Цель работы реактора – выработка конечного продукта из исходных компонентов при соблюдении требований максимальной эффективности процесса: Создание устойчивого и стабильного режима проведения реакции; высокие энергетические показатели; минимальная стоимость реактора; простота работы и ремонта. Существует две основные модели протекания реакций в реакторах: - Реактор идеального смешения - Реактор идеального вытеснения

6.2 Основные показатели работы хим. Реактора

.

6.3 Классификация химических реакторов и режимов их работы. Классификация реакторов: по гидродинамической обстановке. Реакторы смешения — это емкостные аппараты с перемешиванием механической мешалкой или циркуляционным насосом. Реакторы вытеснения — трубчатые аппараты, имеющие вид удлиненного канала. В трубчатых реакторах перемешивание имеет локальный характер и вызывается неравномерностью распределения скорости потока и ее флуктуациями, а также завихрениями. Для идеального смешения характерно абсолютно полное выравнивание всех характеризующих реакцию параметров по объему реактора. по условиям теплообмена. Реактор называется изотермическим, если за счет теплообмена с окружающей средой в нем обеспечивается постоянство температуры. В этом случае в любой точке реактора за счет теплообмена полностью компенсируется выделение или поглощение теплоты. В реакторах с промежуточным тепловым режимом тепловой эффект химической реакции частично компенсируется за счет теплообмена с окружающей средой, а частично вызывает изменение температуры реакционной смеси. Особо следует выделить авто термические реакторы, в которых поддержание необходимой температуры процесса осуществляется только за счет теплоты химического процесса без использования внешних источников энергии. по фазовому составу реакционной смеси. Реакторы для проведения гомогенных процессов подразделяют на аппараты для газ фазных и жидкофазных реакций. Аппараты для проведения гетерогенных процессов, в свою очередь, подразделяют на газожидкостные реакторы, реакторы для процессов в системах газ – твердое вещество, жидкость - твердое вещество и др. по способу организации процесса. По способу подвода реагентов и отвода продуктов реакторы подразделяют на периодические, непрерывно действующие и полу периодические В периодическом реакторе все стадии протекают последовательно, в разное время. В проточном реакторе все стадии процесса химического превращения вещества осуществляются одновременно. Время пребывания отдельных частиц потока в непрерывно действующем реакторе - случайная величина. Реактор полу периодического действия характеризуется тем, что один из реагентов поступает в него непрерывно, а другой — периодически. по характеру изменения параметров процесса во времени. Реакторы могут работать в стационарном и нестационарном режимах. Рассмотрим некоторую точку, находящуюся внутри химического реактора. Режим работы реактора называют стационарным, если протекание химической реакции в выбранной точке характеризуется одинаковыми значениями концентраций реагентов или продуктов в любой момент времени. Если в произвольно выбранной точке происходят изменения параметров химического процесса во времени по тому или иному закону режим работы реактора называют нестационарным. по конструктивным характеристикам. По этому принципу можно выделить такие типы реакторов: емкостные реакторы; колонные реакторы; реакторы типа теплообменника; реакторы типа реакционной печи

6.4 Реакторы периодического и непрерывного действия. Для реакторов периодического действия характерно падение движущей силы процесса во времени вследствие уменьшения концентрации реагентов в ходе процесса. Это приводит к тому, что режим работы реакторов периодического действия не стационарен во времени и требует изменения параметров процесса для компенсации этого падения и поддержания скорости процесса на заданном уровне. Для реакторов непрерывного действия характерно постоянство движущей силы процесса во времени вследствие постоянства концентраций реагентов в ходе процесса. Поэтому режим работы реакторов непрерывного действия стационарен во времени и не требует корректировки параметров процесса. Реакторы непрерывного действия. Химические реакторы непрерывного действия по режиму движения компонентов делятся на реакторы идеального вытеснения (РИВ-Н), реакторы идеального смешения (РИС - Н) и реакторы промежуточного типа (РПТ-Н).

6.5 Адиабатический, изотермический и автотермический режимы работы хим.реактора. Протекающие в реак¬торах химические реакции сопровождаются тепловыми эффектами Вследствие выделения или поглощения теплоты изменяется температура и возникает разность температур между реактором и окружающей средой, а в определенных случаях температурный градиент внутри реактора. Разность температур Т является движущей силой теплообмена. При отсутствии теплообмена с окружающей средой химический реактор является адиабатическим. В нем вся теплота, выделяющаяся или поглощающаяся в результате химических процессов, расходуется на «внутренний» теплообмен - на нагрев или охлаждение реакционной смеси. Реактор называется изотермическим, если за счет теплообмена с окружающей средой в нем обеспечивается постоянство температуры. В этом случае в любой точке реактора за счет теплообмена полностью компенсируется выделение или поглощение теплоты. В реакторах с промежуточным тепловым режимом тепловой эффект химической реакции частично компенсируется за счет теплообмена с окружающей средой, а частично вызывает изменение температуры реакционной смеси. Особо следует выделить автотермические реакторы, в которых поддержание необходимой температуры процесса осуществляется только за счет теплоты химического процесса без использования внешних источников энергии. Обычно стремятся к тому, чтобы химические реакторы, особенно применяемые в крупнотоннажных производствах, были авто термическими.

6.6 Периодический реактор идеального смешения (РИС-П) В реакторе периодического действия все отдельные стадии протекают последовательно, в разное время. Все реагенты вводят в аппарат до начала реакции, а смесь продуктов отводят после окончания процесса. Продолжительность реакции можно измерить непосредственно, так как время реакции и время пребывания реагентов в реакционном объеме одинаковы. Параметры технологического процесса в периодически действующем реакторе изменяются во времени. Между отдельными реакционными циклами в периодическом реакторе необходимо осуществить вспомогательные операции — загрузку реагентов и выгрузку продуктов. Поскольку во время этих вспомогательных операций не может быть получено дополнительное количество продукта, их наличие обусловливает снижение производительности периодического реактора. Режим идеального смешения характеризуется следующими допущениями: - мгновенное изменение и выравнивание технологических параметров по объему реактора; - равенство значений технологических параметров на выходе и в объеме реактора. Таким образом, процесс, протекающий в периодическом реакторе, является нестационарным. В периодическом реакторе идеального смешения в соответствии с допущениями идеальности значения концентрации реагентов, степени превращения, температуры, скорости реакции и других параметров в любой момент времени будут одинаковы во всех точках реактора, однако значения тех же параметров для одной и той же точки в разные моменты времени будут отличаться . Однако периодические реакторы обычно можно приспособить к широкому диапазону условий реакций, что удобно при необходимости производить на одной установке различные химические продукты, например, в промышленности химических реактивов. Периодические реакторы смешения часто применяют в микробиологической промышленности для культивирования аэробных микроорганизмов.

6.7 Непрерывный (проточный) реактор идеального смешения (РИС-Н).Если необходимо обеспечить получение большого количества продукта одинакового качества, химический процесс предпочитают проводить в непрерывно действующих реакторах с установившимся режимом. Распространенным видом таких проточных аппаратов являются реакторы смешения. Проточный реактор смешения может работать как в нестационарном режиме (пуск, выход на режим, остановка), так и в стационарном, установившемся режиме .В реакторе непрерывного действия (проточном) все отдельные стадии процесса химического превращения вещества осуществляются параллельно, одновременно и, следовательно, непроизводительные затраты времени на операции загрузки и выгрузки отсутствуют. Поэтому на современных крупнотоннажных химических производствах, где требуется высокая производительность реакционного оборудования, большинство химических реакций осуществляют в непрерывно действующих реакторах. Время пребывания отдельных частиц потока в непрерывно действующем реакторе, в общем случае, — случайная величина. Так как от времени, в течение которого происходит реакция, зависит глубина химического превращения, то она будет разной для частиц с разным временем пребывания в реакторе. Средняя глубина превращения определяется видом функции распределения времени пребывания отдельных частиц, зависящим, в свою очередь, от характера перемешивания, структуры потоков в аппарате для каждого гидродинамического типа реактора индивидуальным.

6.8 Реактор идеального вытеснения. Реактор идеального вытеснения представляет собой длинный канал, через который реакционная смесь движется в поршневом режиме. Каждый элемент потока, условно выделенный двумя плоскостями, перпендикулярными оси канала, движется через него как твердый поршень, вытесняя предыдущие элементы потока и не перемешиваясь ни с предыдущими, ни с со следующими за ним элементами. Идеальное вытеснение возможно при выполнении след.допущений: 1. Движущийся поток имеет плоский профиль линейных скоростей; 2. Отсутствует обусловленный любыми причинами перемешивание в направлении оси потока; 3. В каждом отдельно взятом сечении, перпендикулярным оси потока, параметры процесса (концентрации, температуры и т.д.) полностью выровнены. Максимально приблизиться к идеальному вытеснению можно лишь в развитом турбулентном режиме и если при этом длина канала существенно превышает его поперечный размер. В соответствии со вторым и третьим допущением диффузионный перенос в реакторе идеального вытеснения отсутствует. Следовательно, уравнение для РИВ в нестационарном режиме работы примет вид: При стационарном режиме уравнение будет еще более простым:

7.1 Уравнение материального баланса химического реактора в общем виде. Уравнения материального баланса (одно или несколько) составляют по тому или иному компоненту — участнику реакции (реагенту или продукту), отражая в уравнении все изменения, происходящие с этим компонентом. Если реакция, протекающая в химическом реакторе, простая, то обычно составляют одно уравнение материального баланса по любому реагенту или продукту. Если реакция сложная, математическое описание, как правило, включает несколько уравнений материального баланса по нескольким веществам, каждое из которых участвует по меньшей мере в одной ил простых реакций, составляющих сложную. Уравнение материального баланса по веществу J учитывает все виды поступления и расходования этого компонента в пределах элементарного объема ∆V в течение промежутка времени ∆Т :nJ,вх – nJ,вых – nJ,х.р. = nJ,нак где nJ,вх — количество вещества J, внесенное в элементарный объем ∆V за время ∆Т с потоком участников реакции; nJ,вых - количество вещества J, вынесенное из объема ∆V за время ∆Т с потоком участни¬ков реакции; nJ,х.р — количество вещества J, израсходованное на химическую реакцию (или образовавшееся в результате ее протекания) в объеме ∆V за время ∆Т; nJ,нак - накопление вещества J в объеме ∆V за время ∆Т (изменение количества вещества J, одновременна содержащегося в объеме ∆V).

7.2 Конвекционный и диффузионный перенос массы в химическом реакторе. Конвективный перенос, или перенос импульса, вызван движением потока со скоростью u в результате какого-либо внешнего воздейст¬вия. При макроскопическом движении жидкости каждый данный ее участок передвигается как целое с неизменным составом, и в результате осуществляется чисто механическое перемешивание: хотя состав каждого передвигающегося участка жидкости может ос¬таваться неизменным (если нет химической реакции), в каждой неподвижной точке пространства (неподвижном элементарном объеме) концентрация жидкости будет со временем меняться. Охарактеризовать конвекционный перенос можно изменением импульса единицы объема жидкости СJ u Диффузионный перенос вызван наличием неравномерного распределения вещества J в пространстве. Вследствие выравнивания концентрации путем молекулярного переноса веществ реакционной смеси из одного участка жидкости в другой так же происходит изменение состава внутри элементарного объема. Охарактеризовать диффузион¬ный перенос можно в соответствии с законами Фика изменением диффузионного потока вещества J, равного DgradСJ (D- коэффици-ент диффузии).

7.3 Материальный баланс РИС-П, РИС-Н и РИВ в стационарном режиме. Материальный баланс РИС-П в стационарном режиме

Реактор идеального вычисления представляет собой длинный канал ,через который реакционная смесь движется в поршневом режиме. Материальный баланс РИВ в стационарном режиме

7.4 Тепловая устойчивость хим. реакторов в случае экзо- и эндо- термических реакций. При анализе совместного решения уравнений материального и теплового балансов адиабатическою реактора идеального смешения для экзотермических реакций было отмечено, что возможны случаи, когда система имеет не одно, а несколько решении. Таким образом, наличие нескольких решений означает возможность множественности стационарных состояний. На практике, конечно, из трех возможных решений будет реализовано одно. Желательно, чтобы работа реактора характеризовалась высокой степенью превращения исходного реагента. Стационарное состояние системы называется устойчивым, если небольшие кратковременные возмущающие воздействия не могут вывести систему за пределы небольшой области, окружающей исследуемый стационарный режим. Если систему, находящуюся в устойчивом состоянии, отклонить от него, а затем предоставить ее самой себе, то она самопроизвольно вернется в начальное состояние. Отклонение системы, находящейся в неустойчивом состоянии, вызовет после снятия возмущения ее самопроизвольный переход в другое, устойчивое состояние. При выборе условий проведения экзотермической реакции обычно стремятся обеспечить единственное устойчивое стационарное состояние с высокой степенью превращения. Для этого можно увеличить или начальную температуру Т0 или среднее время пребывания в реакторе. Такие решения иногда невыгодны экономически.

7.5 Оптимальный тепловой режим хим. реактора. Температурный (тепловой) режим проведения химического процесса, обеспечивающий экономически целесообразную максимальную производительность единицы объема реактора (интенсивность) по целевому продукту, называют оптимальным. Подход к разработке оптимального температурного режима может быть различным в зависимости от типа химической реакции. Очевидно, что максимальная интенсивность реактора будет достигнута при проведении процесса с максимально возможной скоростью.

7.6 Некоторые способы обеспечения тепловой устойчивости и оптимального теплового режима хим. реактора. Решение практической задачи проведения процесса в промышленном реакторе в соответствии с оптимальным температурным режимом зависит от многих факторов и прежде всего от теплового эффекта и кинетики реакции. Для эндотермических (обратимых и необратимых) реакций целесообразно химический процесс проводить в реакторах с подводом теплоты, причем желательно обеспечить достаточна равномерное распределение температуры по объему реактора. Распространенным типом аппаратов для проведения эндотермических реакций являются трубчатые реакторы, похожие по своей конструкции на кожухотрубные теплообменники.

8. Вода в хим промышленности.Водоподготовка.Жесткость и умягчение воды. Промышленная водоподготовка представляет собой комплекс операций, обеспечивающих очистку воды - удаление из нее вредных примесей, находящихся в молекулярно-растворенном, коллоидом и взвешенном состоянии. Основные операции водоподготовки: очистка от взвешенных примесей отстаиванием, нейтрализация, дегазация и обеззараживание. Умягчение и обессоливание воды состоит в удалении солей кальция, магния и других металлов. В промышленности применяют различные методы умягчения, сущность которых заключается в связывании ионов кальция и магния реагентами в нерастворимые и легко удаляемын соединения. По применяемым реагентам различают способы: известковый(гашеная известь), содовый (кальцинированная сода) , натронный( гидроксид натрия) и фосфатный (тринатрийфосфат ). Жёсткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния. Вода с большим содержанием таких солей называется жёсткой, с малым содержанием — мягкой. Различают временную жёсткость (карбонатную), образованную гидрокарбонатами и постоянную жёсткость (некарбонатную), вызванную присутствием других солей. Временная жёсткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния (Са(НСО3)2; Mg(НСО3)2). Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в воде сульфатов, хлоридов Са и Mg (CaSO4,CaCl2,MgSO4,MgCl2