Дегазаціяводи
1.Класифікація методів дегазації води, теоретичні основи процесу
Видалення з водирозчинених у ній чи утворюються в процесі її обробки газів називають їїдегазацією. Зазвичай з води доводиться видаляти вуглекислоту,сірководень, кисень і рідше метан. Перші три корозійно-активних газуобумовлюють або каталізують процеси корозії металу, а діоксидвуглецю (IV) викликає корозію бетону. Метан, що виділяється з води в процесіїї обробки, утворює з повітрям у приміщенні водоочисного комплексувибухонебезпечну суміш, а сірководень надає воді неприємний запах. Крім того,при водень-катіонітових умягчении і іонітових знесолюванні води, а також признезалізненні і деманганаціі підземних бікарбонатних вод доводиться вирішуватизавдання видалення вільної вуглекислоти. При підготовці живильної води, а такожводи теплоцентралей необхідно видаляти з неї кисень в цілях запобіганнякорозії металу. Звідси стає очевидною необхідність можливо повноговидалення з води розчинених у ній газів. Існуючі методи дегазації водиподіляють на фізичні і хімічні. Сутність фізичних методів дегазаціїполягає в наступному: вода, що містить видаляється газ, наводиться взіткнення з повітрям, якщо парціальний тиск цього газу в повітріблизько до нуля; створюються умови, при яких розчинність газу у водістає мізерно малою. За допомогою першого прийому, аерації води, зазвичайвидаляють вільну вуглекислоту і сірководень, оскільки парціальний тискцих газів в атмосферному повітрі близько до нуля. До другого прийому зазвичайвдаються при знекиснення води. У цьому випадку зважаючи значітелньогопарціального тиску кисню в атмосферному повітрі аерацією води кисеньвидалити не можна, тому воду доводять до кипіння, тоді розчинність всіх газівв ній падає до нуля. Для цього застосовують або нагрівання води, або пониженнятиску до величини, при якій вода кипить без додаткового підігріву ввакуумні дегазатори. В даний час найбільш поширеною теорією, що пояснюємеханізм передачі речовини між рідкою і газоподібною фазами в процесідесорбції, є теорія двошарового поглинання, згідно з якою десорбціязводиться до послідовної дифузії видаляється газу через два прикордонних шару- Рідинний та газовий. При дифузії газу з рідкої фази в газоподібнуконцентрація його і парціальний тиск змінюються в дифузійних плівках.Концентрація газу в рідкій фазі дорівнює концентрації його на кордоні міжрідинної плівкою і основною масою рідини; в рідинної плівці відбуваєтьсязниження концентрації від величини С 1 до С 2 , що відповідаєпарціальному тиску р 2 дифундуючого газу на кордоні розділуфаз; в газовій плівці парціальний тиск дифундуючого газу змінюється відвеличини р 2 до величини р 1 має місце на кордонігазової плівки і основної маси газу, в якій парціальний тискдіффундірующегго газу також дорівнює величині р 1 .
Рис. 19.1. Схемазміни тисків і концентрацій газу на кордоні розділу фаз: 1,4 -газоподібна і рідинна фази; 2, 3 - газова і рідинна дифузійна плівка
За теорією двошаровогопоглинання, загальний опір десорбції Rодносумі опорів, що надаються прикордонними дифузійними шарами:
R= R 1 +R 2 (19.1)
де R 1 -опір рідинного прикордонного шару; R 2 -опір газового прикордонного шару.
Величини, зворотніопорам в пограничних шарах, називають приватними або плівковимикоефіцієнтами десорбції:
(19.2)
Чисельно приватнийкоефіцієнт десорбції дорівнює кількості удаляемого (десорбіруемого) газу,переданого через одиницю площі дотику фаз в одиницю часу прирушійній силі в дифузійній плівці, яка дорівнює одиниці.
Швидкість процесудесорбції розчиненого у воді газу в повітря визначається з виразу
(19.3)
де Т - час, год; А -площа зіткнення рідкої і газоподібної фаз, м 2 ; G-кількість десорбіруемого газу, кг/год
При малій концентраціїдесорбіруемого газу у воді швидкість процесу десорбції визначається середньоюрушійною силою О”С ср і опором процесу дифузії в плівцірідини До ж
(19.4)
Згідно теоріїдвошарового поглинання, кількість десорбіруемого газу
(19.5)
де К про -загальний коефіцієнт десорбції, м/ч, який для випадку десорбціїважкорозчинних газів може бути прирівняний до плівкового коефіцієнту врідинної плівці До ж , А - площа зіткнення рідкої і газоподібноїфаз, м 2 ; О”С ср - середня рушійна сила процесудесорбції, кг/м3, яку для випадків десорбції з малоконцентрованоїрозчинів газів підраховують по рівнянню
тут З вх іЗ вих - концентрації удаляемого газу у воді відповідно на входіїї в апарат і на виході з нього; Із р.Вх і С р.вих -рівноважні концентрації удаляемого газу у воді відповідно при вході її вапарат і на виході з нього.
Таким чином, величинаО”С ср залежить від різниці концентрацій видаляється газу у воді іповітрі.
Основне розрахунковерівняння апаратів для вилучення з води розчинених газів десорбцієюзаписується в наступному вигляді:
(19.7)
де q-продуктивність апарату, м 3 /год
Коефіцієнтопору процесу дифузії в плівці рідини Kmзростаєіз збільшенням відносної швидкості руху води і повітря в десорбері, зпідвищенням температури і збільшенням коефіцієнта дифузії видаляється газу.
З величин, що входять взагальне рівняння десорбції, GіО”С Ср , можуть бути підраховані за заданими умовами роботидегазатора, величина K m обчисленадослідним шляхом або за допомогою теорії подібності. Це рівняння є основним длярозрахунку десорбціонной апаратів. З нього знаходять необхідну поверхнюзіткнення рідкої і газоподібної фаз для забезпечення заданого ефектудегазації, а, отже, і розмір проектованих апаратів.
Для видалення з водирозчинених газів застосовують декілька типів дегазатор: плівкові зрізного роду насадками, що працюють в умовах протитокудегазіруемой води і повітря, що подається вентилятором, барботажние, пінні,вакуумно-ежекційні, вакуумні.
2. Хімічні методидегазації води
В основі хімічнихметодів видалення з води, розчинених газів лежить їх хімічне зв'язування,достигаемое введенням реагентів або фільтруванням через спеціальні завантаження.Для видалення з води кисню застосовують її фільтрування через легкоречовини, що окисляються, наприклад, через сталеві стружки, і обробку сульфитомнатрію або оксидом сірки (1У).
При використанністалевих стружок їх знежирюють і завантажують в спеціальний фільтр. Змістмарганцю в них не повинен перевищувати 0,3%.
У процесі фільтруваннязалізо, окислюючись, зв'язує кисень
4Fe+30 2 = 2Fe 3 0 3 .
Оксид заліза (III)ігідроксид заліза (III), що утворилися в результаті корозії стружок, видаляютьзворотним промиванням. Тривалість контакту води зі стружками залежить відтемператури і зменшується від 25 до 3 хв при збільшенні температури від 20 до 80В° С.
Найчастіше застосовуютьобробку води сульфитом натрію
2Na 2 S0 3 +0 2 = 2Na 2 S0 4 ,абооксидом сірки (IV)
S0 2 + H 2 0 = H 2 S0 3 ,
Утвориться сірчистакислота окислюється киснем, що містяться у воді, до сірчаної кислоти:
2H 2 S0 3 +0 2 = 2H 2 S0 4 .
В якості каталізаторазастосовують солі міді (II) або кобальту (II) у вигляді 0,01%-ного розчину. Длявидалення 1 мг кисню витрачається 4 мг оксиду сірки (IV) або 7,9 мг сульфітунатрію. Крім того, для видалення кисню воду обробляють також гідразином N 2 H 4 .
Гідразин єсильним обескіслорожівающім реагентом:
0 2 + N ...
