M. N. Musayev sanoat chiqindilarini tozalash texnologiyasi
Download 3.87 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- 18.14-rasm. Ekstraksion qurilma sxemasi: 1,2,3-aralashtirgich; r,2,3-tindirgich. 188
- Jadval Metallarni ajratib olish uchun qo‘llaniladigan ekstragentlar
- R-SOjH.
- Ion almashish jarayoni quyidagicha boradi: masalan
- 18.15-rasm. Davriy isblovchi ion almashish qurilmasining sxemasi: a) regeneratni chiqarib yuboruvchi sxema; b) regeneratni qisman
- 18.16-rasm. Davriy ishlovchi ionalmashish qurflmasining sxemasi: 1-kolonna; 2-reshotka; 3-ionit
- R-Cl+OH R-C1+CN R-CN+C1 R -C l+[M e(C N )Jm m C l+R M e(C N)n
- Marka Hajni. m g/g eritma pHi Statik sharoiUanda Dinamik sharoitlarda
- Elektrokimyoviy usuliar
- 4 = 1. " + A U.d + AUddia bu yerda
|
Ekstraksiya Ekstraksiya jarayoni oqova suvda fenollar, yog'lar, oiganik kislotalar, metall ionlari uchraganda qo'llaniladi. Ekstraksiya jarayoni iqtisodiy jihatdan o ‘zini oqlagandagina qo‘llaniladi. Agar oqova suvda ajratiladigan moddalar konsentratsiyasi 3 — 4 g/1 dan ko‘p bo‘lsa, ekstraksiya jarayoni adsorbsiyaga qaraganda ko‘proq qo‘l keladi. Agar ajratiladigan m oddalar konsentratsiyasi 1 g/1 dan kam bo‘lsa, ekstraksiya jarayoni alohida sharoitlarda qo‘llanilishi mumkin. Ushbu jarayon 3 bosqich asosida olib boriladi: 1. Oqova suvni ekstragent bilan intensiv aralashtirish: bunda 2 ta suyuq faza hosil bo‘ladi, ya’ni ekstragent va ekstragentni ajratilgan modda bilan qatlami, hamda ekstragentni oqova suv bilan qatlami. 2. Ekstrakt va oqova suvni ajratish. 3. Ekstragentnmg regeneratsiyasi. Ekstragentlar quyidagi talablarga javob berishi kerak: 1. Suvga qaraganda ajratiladigan moddani yaxshiroq eritishi kerak. 2. Eritishni selektiv olib borishi kerak. 3. 0 ‘zi suvda erishi kerak emas. 4. Suv zichligidan katta farq qilishi kerak. 5. Diffiiziya koeffitsienti yuqori bo‘lishi kerak. 6. Regeneratsiya oson va arzon bo‘lishi kerak. 7. Qaynash temperaturasi ajratiladigan moddadan farq qilishi kerak. 8. Ajratiladigan modda bilan reaksiyaga kirishmasligi kerak. 9. Zaharli, portlovchi, yonuvchan bo'lishi kerak emas. Agar oqova suvda bir necha aralashmalar uchrasa, unda birinchi galda zaharlirog‘i, keyin qolganlari ajratiladi. Ekstragentni ekstraktdan ajratishning zarurligi uni yana qayta siklga qaytarishdan iboratdir. Regeneratsiya jarayoni boshqa erituvchi yordamida yoki bug‘latish, distillatsiyalash, kimyoviy bug‘Iash hamda cho'ktirish jarayonlari asosida amalga oshirilishi m um kin. 187 www.ziyouz.com kutubxonasi Ekstragentning regeneratsiyasi asosan oqova suvda uning uchrashi maqsadga muvofiq emas, bundan tashqari erituvchilaming sarfmi kamaytirishdir. Erituvchilaming to‘liq sarfi faqat uning oqova suvdagi konsentratsiyasi REChK dan past boMganda va narxi uncha yuqori bo‘lmaganda ruxsat beriladi. Oqova suvlami ekstraksiya usulida tozalash uchun ko'pincha qaram a-qarshi oqim dagi k o ‘p bosqichli uzluksiz ishlovchi ekstraksion qurilmalar ishlatiladi. Ushbu qurilmalar aralashtiigichlar va tindirgichlar batareyasidan iborat bo‘ladi. Ekstraksion qurilmalar sxemasi quyidagicha: Ushbu sxemada oqova suv va ekstragent qarama-qarshi oqimda beriladi. Tozalash jarayoni oqova suvni va ekstragentni aw al aralashtirish, keyin tindirgichda ajratishga asosiangan. Bunda tindiigichda ekstragent va ajratilgan modda yuqori qatlamda ajralib qoladi, shuning uchun tindirgichning yuqori qismidan olinadi. Tozalangan suv esa tindirgichning pastki qismidan olinadi. F e n o lla rn i a jra tis h u c h u n o d d iy va m u ra k k a b e firla r qo‘llaniladi. O ddiy efirlarga: d ietil, dibutil, diizopropil efirlari; murakkab efirlarga: etilatsetat, n — am ilatsetat, izo — butilatsetat, izo — am ilatsetat efirlari kiradi. N itro birikmalarni oqova suvdan ajratib oladigan ekstraksion qurilm alar ham ishlatiladi. Bunday suvlar 1,5—2,2% nitrobirikma va 0,25—0,5% erkin azot kislotasidan iborat bo‘ladi. N itro birikmalarni benzol yordamida ekstraksiya qilib ajratib olinadi. Bunda suv tarkibidagi a z o t k is lo ta s i b e n z o ln i n itr o la y d i va n a tija d a u n in g konsentratsiyasi 0,01—0,03% ga tushib qoladi. Ekstraksiya ikki bosqichli qurilm ada olib boriladi. Ekstrakt rektifikatsiyaga SUV
18.14-rasm. Ekstraksion qurilma sxemasi: 1,2,3-aralashtirgich; r,2',3'-tindirgich. 188 www.ziyouz.com kutubxonasi yuboriladi. R ektifikatsiya ja ra y o n id a n keyin ben zo l qayta ekstraksiya jarayoniga yuboriladi, ajralgan nitrom ahsulotlar esa qayta ishlanib tayyor m ahsulotga aylantiriladi. Suyuq ekstraksiya jarayoni m etallarni oqova suvdan ajratishda ham q o 'llan ilad i. B unda oqova suvdan ajratiladigan m etallar avval organik fazaga o ‘tadi, keyin esa reekstraksiya (qaytadan ekstraksiya) jaray o n i natijasida organik fazadan suv eritm asi fazasiga o 'tad i. N atijada oqova suv m etallardan xalos etiladi va m etallarning konsentratsiyalanishi oqibatida ular rekuperatsiya qilinadi. M etallarni suv fazasidan organik fazaga o ‘tkazish uch usul yordam ida am alga oshiriladi: 1) katio n alm ashish e k stra k siy a si, y a ’ni su v d ag i m e ta ll k a tio n in i e k stra g e n t kationiga alm ashish; 2) anionalm ashish ekstraksiyasi, y a’ni suvdagi metall birikm ali anionni ekstragent anioniga almashish; 3) k o o rd in a tsio n ek strak siy a, b u n d a ek strak siy alan ad ig an b ir i k m a m o l e k u l a l a r i n i y o k i e k s t r a g e n t io n i b i l a n e k strak siy alan ad ig an m etall io n i(a to m i)n i k o o rd in a tsiy a si natijasida hosil b o ‘ladi. Rangli va nodir m etallarni oqova suv tarkibidan ekstraksiya qilib ajratib olish uchun quyidagi ekstragentlar taklif etilgan. Jadval Metallarni ajratib olish uchun qo‘llaniladigan ekstragentlar Ekstragent Element la rning davriy sistemasl guruhlari I II III r v
V VI VII VIII TBF
Au Ca, Sr, Ba, Cd, Hg Sr, V, Ga. In Zr, Hf - Se, Те - Fe, Pt- elementlar Alkil-fosfor kislotasi Cu,
Na, Cs Mg. Ba
Sc, V, La,
In Zr,
Hf As, Sb
Mo - Co, Ni Yog' va naften kislota] an Cu, Ag
Zn, Cd. Hg Al.Ga Pb Bi - - Fe.Ni
Piridinoksidlar, am in oksid lan Ag Zn
Zr, Hf Nb, Ta Mo,W - Fe, Co, Ni, Xloreks Au Zn Ga,Ti Ge - - - Pd Aniinlar Au Be. Zn, Cd - - V Mo,
WSe Mn,
Re Fe, Co, Ni. Pt- elementlar 189 www.ziyouz.com kutubxonasi Nazorat uchun savollar: 1. Ekstraksiya jarayoni oqova suvda qanday moddalar uchraganda qo‘llaniladi? 2. Ekstraksiya jarayoni necha bosqichda olib boriladi? 3. Ekstragentlaiga qanday talablar qo‘yiladi? 4. Qanday ekstraksion qurilmalaming sxemasi mavjud? 5. RangH va nodir metaliami oqova suv tarkibidan ekstraksiya qilib ajratib olish uchun qanday ekstragentlar taklif etilgan? Ion almashish usuli Ion almashish usuli oqova suvda m etallarning —Zn, Cr, Cu, N i, Pb, Hq, Cd, V, Mn va shu kabi m etallarning, ham da mishyak, fosfor, sian birikm alarining, radioaktiv m oddalam ing ionlari mavjud boMganda va ulami ajratib olish va zararsizlantirish lozim boMganda qo ‘llaniladi. Ushbu usul suvda qim m atbaho m etallar mavjud boMganda ham ulam i ajratib olishda yaxshi samara beradi. Ion almashish usuli qattiq faza bilan suv fazasi o'rtasidagi o ‘zaro ta’sir bo‘lib, bunda suvdagi ionlar qattiq moddadagi, ya’ni ionitdagi ionlar bilan o‘rin almashadi. Ionitlar suvda deyarli erimaydi. Qattiq moddalar — ionitlar ikki xil ko'rinishda bo‘ladi. Agar suvdagi musbat zaryadlangan ionlar bilan almashsa, ular kationitlar, manfiy
zaryadlangan ionlar bilan almashsa anionitlar deb ataladi. Agar ionitlar ham musbat, ham manfiy ionlar bilan almashsa, unda ular amfoter ionitlar deb ataladi. Ionitlarning yutuvchanllk qobiliyati ayirboshlash hajmi orqali xarakterlanadi, ya’ni ularning birhk massasi yoki birlik hajmini ekvivalent ionlar soniga almashadigan imkoniyati orqali aniqlanadi. Ayirboshlash hajmi to‘liq, statik va dinamik xillariga bo‘linadi. To‘liq hajm — bu ionitning birlik hajmini yoki birlik massasini yutiladigan modda bilan to ‘la to ‘yinishini bildiradi. Statik hajm — bu mazkur ish sharoitlarini muvozanat holatidagi ionitning ayirboshlash hajmidir. Statik hajm odatda to ‘liq hajmdan kichik bo‘ladi. Dinamik ayirboshlash hajmi — bu filtratsiya sharoitida ionitdan ionlarni o‘tib ketgungacha bo‘lgan hajmidir. Dinamik hajm statik hajmdan kichik bo‘ladi. 190 www.ziyouz.com kutubxonasi Ionitlar (kationit va anionit) noorganik va organik moddalar ko‘rinishida bo'lib, tabiiy va sintetik xillariga bo‘linadi. Noorganik tabiiy ionitlarga seolitlar, loysimon minerallar, dala shpati va turli slyudalar kiradi. Sintetik noorganik ionitlaiga silikagel, permutit, ba’zi metallaming qiyin eriydigan oksid va gidrooksidlari kiradi. Oiganik sintetik ionitlaiga ion almashish smolalari kiradi. Ulaming yuzasi ancha g'ovaksimon bo'ladi. Sintetik ion almashish smolalari yuqori molekulali organik birikm alar bo ‘lib, ulam ing uglevodorod radikali fazoviy setka ko‘rinishida bo‘ladi va ularda ion almashish funksional gruppalari joylashgan bo‘ladi. Bunda uglevodorod setkasi (karkasi) matritsa deb ataladi, almashinadigan ionlar esa — qarshl ionlar deyiladi. H ar qanday qarshi ion anker ionlar bilan bog'langan bo‘ladi. Ionitnmg formulasi, qisqacha yozilishi quyidagicha bo'ladi: masalan,
Bunda:
R — matritsa, N — qarshi ion, S 0 3 — anker ion. Kationitlarda ba’zan qarshi ionlar
— emas, metall ionlari bo‘lishi ham mumkin, ya’ni tuz formasida, xuddi shunday anionitlar ham o‘zida qarshi ion sifatida OH emas, balki kislota ionlarini ushlashi mumkin. Bir xil aktiv guruhlam i ushlagan ionitlar ko‘p funksionalli ionitlar deb ataladi, turli kimyoviy tabiatga ega bo'lgan guruhlami ushlagan ionitlar esa polifunksional ionitlar deb ataladi. Ionitlar suvda va havoda qizdirilsa strukturasi sal yemirilishi mumkin. Shuning uchun har bir ionit uchun ma’lum bir harorat chegarasi bor. Odatda anionitlaming termik barqarorligi kationitlaming termik barqarorligiga qaraganda kamroq. Io n itlar suv bilan to ‘qnashganda qisman bo'kishi mumkin (shishadi). Bunda ulaming mikroporalari (kichik g‘ovaklari) 5—10 A0 dan 40 A0 gacha oshishi mumkin. Bunda ionitlaming hajmi 1,5—3 marta oshadi. Bo‘kish darajasi smolaning tuzilishiga, qarshi ionlaming tabiatiga, eritmaning tarkibiga bog'liq bo‘ladi. Bo‘kish ionlaming selektivligiga, ulami to ‘la-to‘kis almashish tezligiga ta’sir ko‘rsatadi. Ionitlar kukun (poroshok) ko‘rinishda razmeri 0,04—0,07 mm, granula (0,3—2 mm) hamda tolasimon material, plita va list ko'rmishida ishlab chiqariladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi (kationit) R-SO,H + NaCl R S 0 3Na+HCl (anionit) R-OH + NaCl<-> RCl+NaOH Ion almashish qaytar jarayon bo‘lib, almashadigan ionlar turli kimyoviy potensialga ega bo‘lgan holda ekvivalent miqdorda almashadi. Almashish muvozanat o'matilguncha davom etadi. Ishlatilgan ionitlami regeneratsiya qilish mumkin. Bunda kationitlar 2—8% li kislota yordamida, anionitlar 2—6% li ishqor yordamida regeneratsiya qilinadi. Hosil bo‘lgan regeneratsiya eritmalari (elyuat) kislota va ishqorlar bilan neytrailanadi va kerakli moddalar ulardan ajratiladi. Elyuatlar tarkibida oqova suvdan ajratilgan konsentrlangan holdagi barcha arrionlar mavjud bo‘ladi. Ion almashish jarayonlari davriy va uzluksiz qurilmalarida olib boriladi. Yuvuvchi suv - i -
Oqova suv | rege^ ra tT lW
Oqova suv Tozalangan suv
Yuvuvchi suv regenerat H .SO . kislotasi Tozalangan H .SO , kislotasi Suv suv
Suv a) 1-filtr; 2-ejektot b ) 1-filtr, 2-regenerat uchun sig‘im 18.15-rasm. Davriy isblovchi ion almashish qurilmasining sxemasi: a) regeneratni chiqarib yuboruvchi sxema; b) regeneratni qisman qaytaruvchi sxema. Yuqorida keltirilgan sxemalarda davriy rejimda ishlovchi ion alm ashish va tozalash qurilm asi keltirilgan. 1 — sxem ada regeneratsiya eritmasi (konsentrlangan kislota yoki ishqor) 2 — ejektorga to‘xtovsiz suv bilan birgalikda berib turiladi. Kislota va ishqorlarni berish regeneratsion eritm aning kerakli hajm i berilgandan so'ng to'xtatiladi. Lekin suvni berish ionit yuvilguncha davom ettiriladi. Yuvuvchi suvlar va elyuat neytralizatsiyadan keyin kanalizatsiyaga tashlanadi. 2
www.ziyouz.com kutubxonasi Keyingi sxemada regeneratsiya eritmasi (regenerat) aw al maxsus 2 — sig‘imda tayyorlanadi. Natijada regeneratsiya reagentining sarfi kamayadi, chunki regeneratsiya eritmasi yuvuvchi suvlaming b irinchi porsiyasidan tayyorlanadi (yuvuvchi suv tarkibida reagentning konsentratsiyasi yuqori bo'ladi). Yuqoridagi sxemada oqova suv apparat ichiga yuboriladi va ionit qatlami orqali o‘tadi. Ion almashish jarayoni amalga oshgandan keyin taqsimlovchi moslama orqali chiqarilib yuboriladi. Shundan keyin yuvuvchi suv apparatning pastki qismidan berilib, ionit yuviladi va uni qayta ionalmashish xususiyatini tiklash uchun regeneratsiya eritmasi 7 — bakdan 8 — nasos yordamida 4 — taqsimlovchi moslama orqali yuboriladi. Shunday qilib, apparatning ishlashi quyidagi bosqichlardan iborat bo'ladi: 1) ionalmashish jarayoni; 2) ishlatilgan ionitni mexanik aralashmalardan yuvib tozalash; 3) t o ‘yingan ionitning regeneratsiyasi; 4) ionitni regeneratsiya eritmasidan yuvib tozalash. 18.16-rasm. Davriy ishlovchi ionalmashish qurflmasining sxemasi: 1-kolonna; 2-reshotka; 3-ionit qatlami; 4-6-taqsimlovchi moslamalar; 7- regeneratsion eritma baki; 8-nasos. Davriy ishlovchi ionalm ashish qurilm alarining kamchiligi: apparatlaming hajmi katta, reagentlaming sarfi yuqori, jarayonni avtomatlashtirishning murakkabligi. O qova suv
Rcgcncrasiya e ritm a s i www.ziyouz.com kutubxonasi lonalmashish tozalash jarayonini uzluksiz rejimga o'tkazish uchun bir nechta parallel ishlovchi ionalmashish apparatlarini o‘matish lozim. Bunda bitta liniyadagi apparatlar ishlab turgan paytda, qolgan apparatlarda regeneratsiya jarayoni amalga oshiriladi. Suvdagi metall ionlarini ajratib olish ularning suvdagi kon sentratsiyasi, pHi, suv minerahzatsiyasi, hamda kalsiy va temir ion- larining mavjudligiga va ulaming konsentratsiyasiga bog‘liq bo‘ladi. Metallami rekuperatsiya qilish uchun kuchli kislotah H—formadagi va kuchsiz kislotali Na — formadagi kationitlar qo'llaniladi. Rux (sink) ionlari H — formadagi KU-2X8 kuchli kislotali sulfokationit yordamida yoki Na — formadagi KB-4 karboksilli kationitlari yordamida ajratib olinadi. Zn+2 ioni bo‘yicha KU-2 ning yutish hajmi 2—3, KB-4 ning esa 5 mg-ekv/g ni tashkil etadi. Sulfokationitlar 10% li sulfat kislota yordamida, karboksilli kationitlar 5%li Na2S 0 4 eritmasi yordamida regeneratsiya qilinadi. Mis ionlari oqova suv tarkibidan pN = 12—12,4 bo‘lganda KU— 1 kationiti yordamida ajratib olinadi. Bunda sorbsiya hajmi 1 litr shishgan smolaga nisbatan 37—50 g ni tashkil etadi. Uning regeneratsiyasi 5% li NS1 yordamida amalga oshiriladi. Oddiy va kompleks sianidlar anionitlar yordamida ajratib olinadi. Sianidlar —
kislotasining tuzlari bo‘lib toksik xususiyati yuqori. Ular oqova suvda oddiy (CN ) va kompleks
\ m- ko'rirrishda uchraydi. Bunda Me — Cu, Zn, Cd, Au, Ag va shu kabi kationlar, m-anionni valentligi(-l, -2, -3) n — sianid-ionni soni (2, 3, 4, 6) Oqova suv ishqoriy m uhitda b o ‘lsa, undagi sianidlar tuz formasidagi anionitlar bilan, neytral va kislotali muhitdagi oqova suvlardan esa gidrooksid va tuz formasidagi ionitlar bilan ushlab qolinadi. R-Cl+OH <-»R-O H +Cl R-C1+CN' <-> R-CN+C1' R -C l+[M e(C N )Jm <->m C l+R M e(C N)n Gidroksil formadagi anionitlar bilan sianidlami yutilishi quyidagi tenglamalar asosida bo‘ladi:
www.ziyouz.com kutubxonasi Ushbu anionit 5—10% NaOH eritmasi bilan regeneratsiya qilinadi. Oqova suvdagi fe n o lla r OH form adagi a n io n itla r yoki k a tio n itla r bilan ushlab q o lin ad i. Bunda io n itla r sifatid a sulfoko‘mir, K U —1, E D E —10P, AV—17 m arkadagi ionitlar q o ‘llaniladi. Oqova suvlarda fenol konsentratsiyasi 1 g/1 gacha bo‘lganda, filtrlash tezligi 8 — 10 m /soat, 3 — 15 g/1 boMganda 2 — 3 m /soat bo ‘ladi. Regeneratsiya 4 — 10% li NaOH ning suvli yoki suv-spirtli aralashmasi yordamida amalga oshiriladi. Eluatda ajralgan fenol qayta ishlashga yuboriladi (xomashyo sifatida). Taklif etilgan ionitlarning markalari quyidagi jadvalda keltirilgan. Marka Hajni. m g/g eritma pHi Statik sharoiUanda Dinamik sharoitlarda o'tib ketguncha to'yinguncba Sulfoko'mir 37-40 92 90-100 - KU-1 - - 70-90 - EDE-10P 54-55 120 54-68 8,5 AV-17 85-89 147 90-95 6-12 Nazorat uchun savollar: 1. Ion almashish usuli oqova suvda qanday moddalar uchraganda qo‘llaniladi? 2. Ion almashish usuli qanday fazalar o‘rtasidagi o ‘zaro ta ’sir orqali olib boriladi? 3. Ionitlar nima, ulaming qanday ko‘rinishlari mavjud? 4. Ionitlarning yutuvchanlik qobiliyati qanday Hajm orqali xarakterlanadi? 5. Sintetik ion almashish smolalari nima, ulaming tuzilishi qanday? 6. Ion almashish jarayonlari qanday qurilmalarda olib boriladi? Elektrokimyoviy usuliar Oqova suvlami turli erigan va disperslangan aralashmalardan tozalash uchun anod oksidlanish va katod qaytarish jarayonlari q o ‘llanilib, ularga elektrokoagulatsiya, elektroflokulatsiya va 195 www.ziyouz.com kutubxonasi elektrodializ jarayonlari kiradi. Ushbu barcha jarayonlar oqova suvdan elektrodlar ishtirokida doimiy elektr tokini o'tkazish orqali amalga oshiriladi. Elektrokimyoviy usullar yordamida oqova suvdan qimmatli mahsulotlarni kimyoviy reagentlar ishlatmasdan nisbatan sodda avtomatlashtirilgan texnologik sxema asosida ajratib olish mumkin. Bu usullarning asosiy kamchiligi elektr energiyasmmg katta sarfidir. Elektrokimyoviy usullar yordamida oqova suvni tozalash jarayonlarini uzluksiz va davriy rejimda olib borish mumkin. Elektrokimyoviy usullarning sam aradorligi qator faktorlar orqali baholanadi: tokning zichligi, kuchlanishi, kuchlanishni foydali ish koeffitsienti, tok bo'yicha chiqish va energiya bo‘yicha chiqish. Tokning zichligi — bu tokni elektrod yuzasiga nisbati b o ‘lib , o d a td a A /m 2(A /s m 2, A /d m 2) la rd a ifo d a la n a d i. E le k tro liz y o rn in g k u c h la n ish i e le k tro d p o te n s ia lla rn in g ayirmasidan kelib chiqadi:
Elektrolitda (oqova suvda) kuchlanishni pasayishi Om qonuni orqali aniqlanadi:
G az pufakchalari chiqa boshlaganda, elektrodlar orasidagi oqimning uzayishi hisobiga
ning ko‘rsatkichi ko‘tariladi. Bunda, nisbatini kuchlanishni foydali ishlatish koeffitsienti deb ataladi. Tok bo'yicha chiqish — nazariy kerak bo‘ladigan (Faradey qonuni asosida aniqlanadi) elektr tokining amalda ishlatilgan elektr tokiga nisbati bo‘lib, foizlarda yoki birlik ulushlarida ifodalanadi. Download 3.87 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|