Экспериментальная установка (см. рис.1) состоит из мембранного компрессора (1), контактора (2), приемника пенопродукта (3), водоструйного вакуумного насоса (4), газового счетчика (5) и системы кранов (6-10), обеспечивающих слив растворов из аппаратов, регулировку расхода воздуха через контактор и выравнивание давления в системе.
Контактор (2) представляет собой цилиндрическую емкость, в нижней части которой установлен распылитель воздуха из пористого алюминия. В верхней части аппарата имеется крышка, через которую аппарат соединяется с мембранным компрессором (1), подающим в него воздух, и с приемником пенного продукта(3), в котором происходит процесс пеногашения. С помощью крана (6) производится слив очищенного раствора из контактора и отбор проб раствора на анализ. С помощью крана (7) перекрывают подачу воздуха в контактор. Кран (8), установленный между контактором и пеноприемником, служит для регулировки расхода воздуха. Приоткрывая его и, тем самым, соединяя контактор с атмосферой, можно уменьшить подачу в него воздуха.
Расход воздуха через контактор измеряют с помощью газового счетчика (5), установленного на всасывающем патрубке мембранного компрессора (1).
Для обеспечения в пеноприемнике слабого разряжения, необходимого для удаления образующейся в контакторе пены и преодоления высокого гидравлического сопротивления пены, служит водоструйный вакуум-насос (4). Перед ним установлены переходная склянка (11)(во избежание попадания пенного продукта из приемника пенного продукта в вакуум-насос) и кран (9), предназнеченный для быстрого перекрывания вакуум-насоса в случае необходимости.
Приемник пенного продукта(2) в нижней части имеет кран (10), через который производится слив пенокопродукта после окончания опыта. Для приведения давления в установке к атмосферному во время отбора проб раствора на анализ перекрывают кран (9) и открывают кран (6).
|
|
Ход работы
1 вариант - Определение основных параметров процесса пенной сепарации
Пуск установки
При закрытых кранах (6) и (10) и открытом кране (8) в контактор через крышку заливают заданный объем сточной воды, содержащей ПАВ. При этом кран (7) находится в открытом положении. При закрытом кране (9) и полностью открытом кране (8) включают компрессор (1), записывают показания газового счетчика(5). Затем включают секундомер и вакуум-насос (4) и полностью открывают кран (9), после чего, прикрывая кран (8), по газовому счетчику устанавливают необходимый расход воздуха через контактор. Для устойчивой работы установки он должен составлять 0,6-0,7 л/мин.
Через заданный промежуток времени, не прекращаяпродувку раствора воздухом, перекрывают кран (9), отсекая вакуум-насос от контактора, только после этого выключаюткомпрессор и прекращают подачу воды в водоструйный насос.
По показаниям секундомера определяют полное время опыта, записывают показания газового счетчика, сливают пенопродукт и очищенную сточную воду в отдельные емкости. Замеряют высоту пенного слоя в контакторе и с помощью секундомера определяют скорость ее разрушения (см/мин). Пену, оставшуюся в контакторе и в пеноприемнике, смывают пенным продуктом, с помощью мерных цилиндров измеряют объем очищенной сточной воды и пенного продукта.
Затем по одной из описанных выше методик определяют содержание ПАВ в исходной и очищенной воде, а также в пенопродукте. Для этого перед определением отобранные пипеткой аликвоты растворов предварительно разбавляют в 10-20 раз в мерных колбах емкостью 50 мл.
|
|
По разнице в показаниях газового счетчика до и после пенной сепарации определяют объем пропущенного воздуха и рассчитывают среднюю интенсивность его подачи в контактор в течение опыта.
Затем по приведенным ранее соотношениям рассчитывают основные показатели процесса пенной сепарации: степень извлечения ПАВ в пенный продукт SП; коэффициент распределения e; фактор интенсивности процесса Фи; соотношение объемов пенного продукта и очищенной воды ФV; коэффициент устойчивости пены a.
II вариант - Измерение кинетики процесса пенной сепарации ПАВ
Заполнение контактора и пуск установки проводят аналогично тому, как указано в 1 варианте работы. Через определенные промежутки времени (0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 и 3,0 часа) от начала опыта из нижней части контактора через кран (6) быстро отбирают в мерные пробирки по 3-5 мл жидкости для проведения анализа либо на спектрофотометре либо с использованием Хромазурола S по приведенным выше методикам. По соответствующим калибровочным зависимостям для конкретных ПАВ определяют их концентрации в каждой из отобранных проб.
После отбора и анализа последней пробы установку выключают (см. 1 вариант). Результаты анализов заносят в таблицу. Затем по результатам анализа строят кинетическую кривую процесса в виде зависимости степени извлечения (%) от времени сепарации (час). Из зависимости, построенной в координатах 
), определяют константу скорости процесса пенной сепарации К.
|
|
Таблица. Результаты опытов по кинетике пенной сепарации
| № п/п | Время, t мин | Оптическая. плотность Дочищенного раствора при l= 276 нм | Концентрация ПАВ в очищенном растворе, мг/л | Степень извлечения ПАВ,% отн. | |||
Контрольные вопросы:
1. Сравните различные способы удаления ПАВ из воды по их эффективности. Обоснуйте выбор способа очистки для конкретных случаев.
2.Каковы преимущества и недостатки метода пенной сепарации по сравнению с другими методами очистки СВ от ПАВ? Какими основными показателями определяется эффективность процесса?
3. От каких технологических факторов зависят эти показатели?
4. Существует ли связь между ККМ того или иного вида ПАВ и условиями проведения процесса пенной сепарации?
5. Почему в присутствии электролита повышается степень извлечения ПАВ? Как влияет природа электролита на степень извлечения?
6. Оказывает ли влияние на эффективность пенной сепарации степень диспергирования пузырьков воздуха в сточной воде?
Варианты выполнения работы
Для первого варианта эксперимента
1. Снач = Var (500; 250; 100 мг/л)
2. Снач =Const (200 мг/л), рН = Var (3, 5, 8, 10)
Для второго варианта экспенримента
1. Cнач = Const (200 мг/л). рН = Const, t = Var (0,5; 1,0; 1,5;2,0)
2. Cнач = Const (200 мг/л), объем раствора (высота слоя жидкости) = Var (0,2; 0,3; 0,4 л)
Литература
В.В.Пушкарев, Ф.И. Трофимов. Физико-химические особенности очистки сточных вод от ПАВ.-М.:Химия-1975.