3. Хімічні методи дегазації води

Хімічні методи засновані на реакціях, в результаті яких відбувається хімічне зв’язування розчинених газів.

Для видалення з води кисню застосовується фільтрування її через речовини, що легко окислюються, наприклад через сталеві стружки, і обробка сульфітом натрію або оксидом сірки (IV).

При використанні сталевих стружок їх знежирюють і завантажують в спеціальний фільтр. Вміст марганцю в них не повинен перевищувати 0,3 мас.%. У процесі фільтрування залізо, окислюючись, зв'язує кисень:

4Fe + 3О2 = 2Fe2О3.

Оксид заліза (III) і гідроксид заліза (III), що утворилися в результаті корозії стружок, віддаляються зворотною промивкою. Тривалість контакту води із стружками залежить від температури і зменшується від 25 до 3 хв. при збільшенні температури від 20 до 80°С.

Найчастіше застосовують обробку води сульфітом натрію 2Na2SO3+О2= 2Na2SO4, або оксидом сірки (IV) SO2 + Н2О = Н2SО3.

Сірчиста кислота, що утворюється, окислюється киснем, який міститься у воді, до сірчаної кислоти:

Н2SО3 + О2 = 2H2SO4.

Як каталізатор застосовують солі міді (II) або кобальту (II) у вигляді 0,01%-го розчину. Для видалення 1 мг кисню витрачається 4 мг SO2 або 7,9 міліграм Na2SO4.

Крім того, для видалення кисню воду обробляють також гідразином N2H4, сильним знекиснюючим реагентом:

О2 + N2H4 = N2 + 2Н2О.

Ця реакція протікає значно швидше, ніж реакція окислення сульфіту натрію. Каталізаторами в даному випадку є металева мідь, скло і активоване вугілля. Реакція знекиснення води гідразином каталітично прискорюється матеріалом стінок котла.

Видалення розчиненого кисню без підігріву води може бути досягнуте фільтруванням її через електронообмінні (ЕО) і електроноіонообмінні смоли (продукти конденсації пірогалолу, гідрохінону або пірокатехіну з фенолом і формальдегідом). При використанні ЕО смол для знекиснення води висота шару смоли у фільтрі приймається рівною 2 м, швидкість фільтрування - 20 м/год. Регенеруються фільтри 1-2%-ним розчином сульфіту або тіосульфіту натрію.

Електроноіонообмінні смоли є катіонітами або аніонітами з введеними в них залізом або міддю. Електроноіонообмінна смола ЕІ-12, що випускається промисловістю, має обмінну здатність по кальцію 500 г-екв/м3 і поглинювальну здатність по кисню 45 кг O2/м3. Регенерується смола ЕІ-12 так само, як і смоли ЕО.

Ефективне знекиснення води може бути досягнуте в електролизерах з розчинними залізними або алюмінієвими електродами. Знекиснення відбувається за рахунок катодної і анодної деполяризації, а також хімічного окислення заліза або алюмінію розчиненим у воді киснем.

Для видалення з води сірководня хімічними методами його окисляють киснем повітря або хлором; крім того, може бути використано взаємодію сірководня до гідроксидом заліза (III).

Для повнішого видалення сірководню киснем повітря при аерації воду підкисляють сірчаною або соляною кислотою до рН=5,5. Очищену воду необхідно стабілізувати підлужуванням для усунення корозійних властивостей.

Сірководень окисляють хлором до вільної сірки або до сірчаної кислоти (залежно від дози хлору). Малі дози хлору (2,1 мг на 1 мг H2S) окисляють сірководень до колоїдної сірки:

Сl2 + H2S = 2HCl + S↓,

яку потім необхідно видаляти. У цьому полягає недолік методу. Великі дози хлора (8,4 мг/мг) окисляють H2S до сірчаної кислоти:

H2S + 4Сl2 + 4Н2О = H2SO4+8НСl.

Реакція протікає досить повільно і має практичне значення лише при окисленні невеликих кількостей сірководню. Застосовується для видалення залишкового сірководню, наприклад, після аерування.

Велику участь в окисленні сульфідних вод беруть тіонові бактерії і сіркобактерії, які зустрічаються в сірчаних джерелах, стоячих водах і взагалі широко поширені в природі. Для масового розвитку цих бактерій необхідні сірководень і кисень. Серобактерії окисляють сірководень до сірки, яка, у свою чергу, окислюється в сірчану кислоту

Для інтенсивної діяльності сіркобактерій необхідно забезпечити нейтралізацію утворюваної H2SО4. Ця умова може бути здійснена за наявності у воді достатньої кількості гідрокарбонатів.

Для глибокого видалення з води сірководню може бути застосовуване фільтрування через модифіковане завантаження. Воно полягає в адсорбції іонів сірководневих сполук на зернах фільтрувального завантаження. Модифікація піщаного завантаження полягає в тому, що його послідовно обробляють водними розчинами FeSО4 і КМnО4 або NаSО3 і КМnО4. після такого оброблення на поверхні зерен кварцового піску за рН=6-9 утворюється плівка, до складу якої входять Fe(ОН)3 та МnО2, що утворюються за такою схемою:

3FeSО4 + КМnО4 + 2Н2О = Fe(ОН)3 + МnО2 + Fe2(SО4)3 + КОН.

В основі процесу видалення сірководню лежить явище хемосорбції. При цьому Fe(ОН)3 та МnО2 взаємодіють із сірководнем і гідросульфідом, утворюючи сульфід заліза і сірку.

Контрольні запитання:

Як можна видалити із води розчинені гази?

Залежно від яких параметрів і як змінюється розчинність газів у воді?

У чому полягає суть фізичних і хімічних способів дегазації води?

Які є фізичні способи дегазації води і в чому полягає їх суть?

Поясніть схему та принцип роботи плівкового дегазатору.

Поясніть схему та принцип роботи барботувального дегазатору.

Поясніть схему та принцип роботи дегазатору пінного типу.

Поясніть схему та принцип роботи термічного дегазатору.

Поясніть схему та принцип роботи вакуумного дегазатору.

Поясніть схему та принцип роботи вакуумного дегазатору з підігріванням.

Які є хімічні способи дегазації води і в чому полягає їх суть?

Які реагенти застосовують для видалення залишкового кисню?

Які реагенти застосовують для видалення сірководню?


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я