آب و مصارف آن استفاده از آب در صنعت

صنعت بدون آب نمی تواند وجود داشته باشد. این مبتنی بر فناوری های "مرطوب" است. آب برای تولید بخار و همچنین برای بسیاری از فرآیندها مورد نیاز است: برای خنک کردن، شستشو، حفظ غلظت مواد شیمیایی در محلول ها و غیره. جدول.

برای رفع کلیه نیازهای صنعت سالانه 1000 کیلومتر مکعب آب از دریاچه ها و دریاها برداشت می شود. حدود نیمی از این آب در نیروگاه های حرارتی برای بخار و سرمایش و مابقی در صنایع دیگر مصرف می شود.

در واقع، از نیمه دوم قرن بیستم، صنعت بسیار بیشتر از آنچه از منابع آب مصرف می کند، استفاده می کند. استفاده از منبع آب به اصطلاح بازیافتی آغاز شد، به این معنی که استفاده مکرر از همان آب، یک بار از منبع آب پس از تصفیه بعدی آن گرفته شده است. البته مقداری از آب از طریق تبخیر و فیلتراسیون از دست می‌رود و این تلفات باید دوباره جبران شود، اما از نظر کمی به طور قابل توجهی کمتر از حجم آبی است که باید از رودخانه‌ها برداشت شود. بنابراین، در روسیه ذخیره آب بازیافتی 170 کیلومتر مکعب در سال است و تنها 70 کیلومتر مکعب برای نیازهای صنعتی استفاده می شود. بنابراین سالانه حدود 4400 کیلومتر مکعب از آبهای طبیعی در سراسر جهان برای نیازهای خانگی، کشاورزی و صنعتی برداشت می شود. این تنها 1/10 حجم سالانه رودخانه ها، 1/20 حجم آب شیرین دریاچه ها و بخش بسیار ناچیزی از ذخیره آب شیرین در کشور است. به نظر می رسد که این نمی تواند به طور قابل توجهی بر بدنه های آبی تأثیر بگذارد. اما در برخی از مناطق جهان، برداشت آب اثرات جدی بر محیط زیست دارد. بنابراین، رودخانه های آمودریا تقریباً به طور کامل آب خود را برای تامین آب رها می کنند و بنابراین دریا ناپدید می شود. به همین دلیل، پایین دست رودخانه کلرادو تقریباً به طور کامل خشک شد.

برای استفاده از آب نیاز دارید. رایج ترین آنها سدهایی هستند که با کمک آنها دریاچه های جاری مصنوعی - مخازن ایجاد می شود. یکی دیگر از سازه های شناخته شده کانال ها هستند که آب را از رودخانه یا مخزن منحرف می کنند. قرن بیستم را می توان قرن ساخت سدها، ایجاد و کانال ها از جمله بزرگترین سدها نامید که عمدتاً در نیمه دوم قرن بیستم ساخته شده اند. آنها برای انرژی، آبیاری، تامین آب، محافظت در برابر سیل و ماهیگیری مورد نیاز هستند.

مخازن بزرگ چند منظوره و به ویژه آبشارهای مخازن روی یک رودخانه یا در یک حوضه، به طور قابل توجهی وضعیت محیط را تغییر می دهد و ثبات اکوسیستم های آبی را مختل می کند. اما حتی آبشار مخازن بزرگ به اندازه فعالیت اقتصادی در کل منطقه حوضه رودخانه تغییرات زیادی ایجاد نکرد.

آب در صنعت بسیار مورد استفاده قرار می گیرد، در کنار تمام مواد معدنی و عناصر دیگری که روی زمین وجود دارد، آب بیشترین مصرف را دارد. اغلب این امر در مورد مجتمع های صنعتی مختلف که با متالورژی، مواد شیمیایی، مجتمع های پالایش نفت و بسیاری دیگر سروکار دارند، صدق می کند؛ آنها در 70 درصد موارد از آب استفاده می کنند، 30 درصد باقی مانده توسط صنایعی که مستقیماً مواد غذایی تولید می کنند و غیره استفاده می کنند. اگر استفاده از آب را مثال بزنیم، ساده ترین آنها مغازه های متالورژی هستند که در آنها از آب برای شستن قطعات و چیزهای دیگر استفاده می شود؛ اغلب از آب تمیز و مناسب برای آشامیدن استفاده می کنند. این مهم به اندازه جلوگیری از هدر رفتن آب آشامیدنی و به ویژه بازگرداندن آب به منبع است. نکته این است که پس از استفاده از آب برای شستشو و سایر مصارف، آب به رودخانه ها، دریاچه ها و ... بازگردانده می شود. با این حال، مشکل اصلی این است که ممکن است شرکت‌ها برای بازگرداندن آب تصفیه شده به منبع به درستی مجهز نباشند. این منجر به آلودگی آب و استفاده مداوم از آب آشامیدنی به همان مقدار می شود. اگر به موقع از سیستم های تصفیه و تامین آب مراقبت کنید، می توانید از بسیاری از عوامل آلودگی جلوگیری کنید و همچنین در مصرف آب صرفه جویی کنید، زیرا پس از تصفیه می توان از آب مجددا استفاده کرد که نوعی چرخه آب را در آب تضمین می کند. شرکتی با هزینه کمتر برای تهیه آب جدید.
انواع مختلفی از تصفیه آب وجود دارد، همه اینها به مقدار آبی که باید تصفیه شود، ماده ای که باید از آن تصفیه شود و غیره بستگی دارد. البته سیستم های تصفیه ارزان نیستند و بسیاری در این مورد صرفه جویی می کنند، اما در نهایت یک نفر پول در می آورد و شخصی بعد از نوشیدن آب بی کیفیت سلامت خود را از دست می دهد. اگر از سیستم های آبرسانی، فاضلاب و تصفیه آب مراقبت کنید، می توان از همه اینها اجتناب کرد و به نفع خود باقی ماند.

متداول ترین روش های تمیز کردن مکانیکی، بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی و غیره است. همه روش ها اساسا برای خود صحبت می کنند. در حین تمیز کردن مکانیکی، آب از ذرات بزرگ مختلفی که ممکن است پس از استفاده در آب باشند، تصفیه می شود، به عنوان مثال، دانه های هر فلز یا ماسه و غیره. هدف بیولوژیک بیشتر تصفیه آب از میکروارگانیسم های مختلف است که ممکن است پس از استفاده صنعتی در آب باشد. تصفیه فیزیکوشیمیایی برای خالص سازی ناخالصی های مختلف و مواد آلی بیولوژیکی طراحی شده است. همچنین استفاده از نوعی زلال کننده برای تصفیه آب بسیار رایج است.
نگرش صحیح و مهمتر از همه انسان دوستانه نسبت به آب بسیار مهم است، زیرا در هر صورت از این آب برای آشامیدن و پخت و پز استفاده می شود. بنابراین، در صورت مشاهده تخلف از استانداردهای بهداشتی یا تخلیه فاضلاب توسط برخی بنگاه ها به رودخانه ها و دریاچه ها، مطمئن شوید که دولت از آن مطلع است، زیرا ممکن است در نهایت با نوشیدن این آب، سلامتی خود را از بین ببرید. به غیر از صنعت، آب در همه چیز نقش بسیار مهمی دارد. مثلا،

آب و نقش آن در تولید صنعتی

آب در فرآیندهای پیدایش حیات بر روی زمین و نگهداری مداوم آن از اهمیت اساسی برخوردار است، زیرا آب است که آب و هوا را تشکیل می دهد و همچنین برای فرآیندهای شیمیایی که در بدن انسان ها و حیوانات اتفاق می افتد ضروری است. نقش آب در زندگی مردم را نمی توان نادیده گرفت. مصرف کنندگان اصلی آب شیرین عبارتند از: کشاورزی، صنعت، از جمله انرژی و تاسیسات. در تولیدات صنعتی پرمصرف ترین صنایع، صنایع شیمیایی، خمیر و کاغذ و متالورژی است. بنابراین، تولید 1 تن الیاف مصنوعی به 2500...5000، پلاستیک - 500...1000، کاغذ - 400...800، فولاد و چدن - 160...200 متر مکعب آب نیاز دارد. برای مصارف صنعتی، از 8 تا 20 درصد کل آب مورد استفاده در جهان از منابع مختلف مصرف می شود که بیش از 85 درصد آب در فرآیندهای خنک کننده مصرف می شود. بقیه در فرآیندهای شستشو، شستشوی گاز، برای حمل و نقل هیدرولیکی و به عنوان حلال مصرف می شود. برای تولید هر خودروی سواری تقریباً نیم میلیون لیتر آب مصرف می شود. این مقدار هم شامل آب هدر رفته و هم آب استفاده مجدد می شود.

در حال حاضر، کیفیت آب در مناطق مختلف کشور می تواند بسیار متفاوت باشد (این همه به جمعیت، رودخانه ها، زهکشی ها، حضور شرکت های بزرگ بستگی دارد)، اما به طور کلی آب نمی تواند از کیفیت بالایی برخوردار باشد. برای بهبود کیفیت تصفیه آب باید از مدرن ترین فناوری ها استفاده کرد و فرآیند تصفیه را واقعاً جامع کرد و تصفیه آب را انجام داد. در حین تولید و انتشار محصولات، کیفیت آب تعیین کننده ویژگی های محصول نهایی است. این امر یا با حذف مواد مضر برای تجهیزات مورد استفاده یا محصول نهایی از آب و یا با خنک کردن به دست می آید. آب تهیه شده پس از انجام تصفیه شیمیایی و (یا) خنک سازی در تجهیزات صنعتی، مستقیماً وارد چرخه تولید می شود.

تصفیه آب صنعتی

تصفیه آب چرخه ای از اقدامات تصفیه آب است که با استفاده از واحدهای نرم کننده، واحدهای deferrization و همچنین با استفاده از واحدهای جذب، رسوب و ضدعفونی کننده های UV انجام می شود. با استفاده از تجهیزات خودکار مشابه برای تصفیه آب صنعتی، می توان تصفیه آب را به فرآیندی تقریباً پیوسته تبدیل کرد که سرعت تولید را کاهش نداده و تمام مراحل کار را با آب با کیفیت مورد نیاز تأمین می کند.

کارشناسان مشکلات اصلی زیر را برای تصفیه آب صنعتی شناسایی می کنند: سختی آب، تعداد زیادی ناخالصی، رنگ، نوسان، وجود باکتری ها و ویروس ها و سایر آلاینده ها. تصفیه آب صنعتی می تواند شامل تعدادی از اقدامات نظافتی باشد. یکی از اصلی‌ترین ویژگی‌های منفی آب، محتوای بالای آهن است که هم بر عملکرد تجهیزات با استفاده از آب و هم بر سلامت انسان (اگر مثلاً صنایع غذایی باشد) تأثیر می‌گذارد، زیرا بارش برای مدت طولانی در بدن باقی می‌ماند و بر عملکرد روزانه آن تأثیر می گذارد.

تصفیه آب صنعتی نه تنها بهبود قابل توجهی در کیفیت محصولات تولیدی و افزایش طول عمر تجهیزات است، بلکه با کاهش زهکشی های مضر، تأثیر مواد مضر بر محیط زیست را کاهش می دهد. هدف اصلی تصفیه آب صنعتی، تصفیه آب برای شرکت ها و تاسیسات با مصرف آب زیاد در روز است. تصفیه آب، بسته به نیاز مصرف کننده، از تصفیه عمومی و اضافی استفاده می کند. تمیز کردن عمومی شامل حذف آهن و نمک های سختی است. پس تصفیه آب شیرین کردن آب و نرم شدن کامل آن است.

برای تامین آب شرکت هایی که تقاضای کیفیت آب بالایی دارند، مانند موسسات پزشکی، مراکز دارویی و غذایی، مجتمع های ورزشی و موسسات کودکان، از سیستم تصفیه چند مرحله ای استفاده می شود. در حال حاضر تقریباً تمام شرکت های غذا و گوشت و لبنیات در فدراسیون روسیه در حال بازسازی و جایگزینی تجهیزات فرسوده یا فرسوده با مدل های جدید تولید وارداتی و روسی هستند. در این راستا، رویکرد تامین آب منبع از طریق شبکه‌های آبرسانی در سطح شهر یا سایر شبکه‌های آبرسانی عمومی یا آبی که از چاه‌های آرتزین تامین می‌شود، به‌طور چشمگیری تغییر می‌کند. این سیستم ها از تصفیه آب معرف برای از بین بردن میکروارگانیسم های خطرناک موجود در آب، نمک زدایی با استفاده از اسمز معکوس و تبادل یونی و همچنین فناوری های تبادل یونی انتخابی استفاده می کنند.

در شرکت‌های بزرگ صنایع سنگین، چرخه‌های فناوری از تجهیزاتی استفاده می‌کنند که در حین کار به خنک‌سازی نیاز دارند. برای این منظور، چنین شرکت هایی اغلب از سیستم های تامین آب بازیافتی استفاده می کنند، اما در حین بهره برداری از این سیستم ها، مشکلاتی در ترکیب آب تشکیل دهنده و آلودگی پساب های آب بازیافتی ایجاد می شود.

تعویق- فرآیند تصفیه سریع آب با استفاده از حذف کننده آهن که در دو نوع اصلی تولید می شود. مواد ویژه ای به عامل deferrization معرف که در زندگی روزمره و در تصفیه آب صنعتی استفاده می شود برای بهبود و تسریع در deferrization اضافه می شود. یک دیفرایزر بدون معرف برای تصفیه آب صنعتی، تصفیه آب را با استفاده از روش کاتالیزوری انجام می دهد.

علاوه بر حذف آهن، تصفیه آب صنعتی اغلب شامل می شود نرم شدن آبکه با استفاده از تجهیزات تخصصی انجام می شود. آب سخت نه تنها برای آشامیدن منع مصرف دارد، بلکه بدون تصفیه آب، بر عملکرد تجهیزات نیز تأثیر می گذارد، زیرا عناصر گرمایشی به سرعت رشد می کنند و در نهایت می شکنند. نرم شدن آب در حین تصفیه آب صنعتی با استفاده از روش تبادل یونی، نرم شدن معرف یا نانوفیلتراسیون انجام می شود که حتی با تصفیه مداوم آب، با یون های کلسیم و منیزیم مقابله می کند که برای تجهیزات تصفیه آب بعدی مخرب هستند.

گاهی نیاز هست تصفیه آب از طریق تصفیه آب از عناصر باقیمانده بزرگ، ناخالصی ها یا ذرات مرئی.برای چنین تصفیه آب، از گیاهان ته نشینی ویژه برای حذف ماسه، زنگ یا سایر مواد از آب لوله کشی یا آب چاه استفاده می شود. یعنی فناوری رسوب‌سازی با تصفیه مکانیکی آب سروکار دارد که برای مثال برای شرکت‌های برق و شرکت‌های مختلف مهم است.

برای تعدادی از صنایع، تصفیه آب از فلزات و نمک های مختلف کافی نیست، زیرا نیاز به تصفیه کامل آب صنعتی برای حذف هر گونه ناخالصی، حتی کوچکترین، وجود دارد. برای این منظور از آنها استفاده می شود تصفیه خانه های جذب آبمتخصص در تصفیه فعال فاضلاب و سایر آب ها از ذرات کوچک ته نشین شده به اندازه 5 میکرون. این مرحله از تصفیه آب صنعتی، به عنوان یک قاعده، از تصفیه آب درشت تر از ناخالصی های کلوئیدی پیروی می کند. تصفیه خانه های جذب آب با استفاده از مواد فیبری مصنوعی مانند گلبرگ های پلی استر و نخ های پلی پروپیلن کار می کنند.

یک مرحله مهم در تصفیه آب صنعتی است تمیز کردن اضافی از باکتری ها، ویروس ها و سایر عناصر مضر،تاثیر بر عملکرد آب و پتانسیل آن برای مصرف و استفاده در تولید. یکی از مدرن ترین راه حل ها برای این موضوع لامپ های فرابنفش تصفیه آب صنعتی است. این امکان استفاده از ضدعفونی کننده های UV را در تصفیه آب در شرکت های صنایع غذایی فراهم می کند، جایی که حذف عناصر مضر و تصفیه آب برای ایمنی ساده و یکپارچگی محصول نهایی الزامی است.

تصفیه آب صنعتی نیز شامل اهمیت نظارت بر شاخص های اسید-باز آب. به عنوان مثال، مایعی با سطح pH بالا بر تجهیزات تأثیر منفی می گذارد، که در هنگام استفاده از آبی که برای مدت طولانی تحت تصفیه آب قرار نگرفته است، خراب می شود. علاوه بر این، آب نامتعادل برای سلامتی مضر است و بسیاری از فرآیندهای شیمیایی در آبی که تحت تصفیه آب و متعادل کردن شاخص‌های اسید-باز قرار نگرفته‌اند، یا غیرممکن هستند یا با قدرت کامل انجام نمی‌شوند. بنابراین، تصفیه اولیه آب از اسیدها و عادی سازی سطوح pH ایمنی تجهیزات (از جمله سایر دستگاه های تصفیه آب) و بهبود قابل توجهی در کیفیت خود آب را تضمین می کند.

امروزه مشکل تصفیه آب بیش از پیش ضروری شده است. این امر در مورد تصفیه آب آشامیدنی و تصفیه آب شرکت های صنعتی صدق می کند. البته، صنایع مختلف به یک درجه از تصفیه آب نیاز دارند. اما در هر صورت، اگر نیاز به تهیه آب با بهترین کیفیت، بدون ناخالصی املاح و سایر اجزا باشد، فیلتراسیون معمولی به تنهایی کاملاً ناکافی است.

فن آوری های مدرن مبتنی بر اصل اسمز معکوس، تصفیه آب را در سطح مولکولی ممکن می کند. و آن را نه تنها از نمک، بلکه از انواع مختلف ترکیبات آلی، از جمله ویروس ها و باکتری ها، آزاد کنید. نمک زدایی آب، یا دمینرالیزاسیون، یک فرآیند فیزیکی بسیار مهم برای حذف املاح در هنگام استفاده از آب در فرآیندهای تکنولوژیکی دیگ بخار، ژنراتورهای بخار، مواد غذایی، پزشکی و تاسیسات دیگر است تا از مقیاس و سایش سریع تجهیزات جلوگیری شود. به دلیل نمک زدایی، تصفیه آب غلظت املاح و مواد معدنی را به مقدار معین کاهش می دهد و آب منبع را به عنوان مایع آشامیدنی، خنک کننده یا تکنولوژیکی مناسب می کند.

اسمز رو به جلو برای استفاده از غشاهایی استفاده می شود که قادرند تنها به مولکول های آب اجازه عبور دهند و در عین حال همه مولکول های دیگر را حفظ کنند. به عنوان مثال، با جدا کردن دو ظروف ارتباطی با آب کم و بیش خالص با چنین غشایی، می توانید ببینید که سطح آب در ظرفی که آب خالص کمتری دارد به مرور زمان بالا می رود. این به این دلیل اتفاق می افتد که فقط مولکول های آب از طریق غشاء جریان می یابند و سعی می کنند غلظت را در هر دو رگ متعادل کنند. این پدیده اسمز مستقیم است. منطقاً نتیجه می شود که اگر در یک ظرف "کثیف تر" فشار ایجاد کنید ، برعکس ، مولکول های آب به یک ظرف "تمیزتر" جریان می یابد و آب را حتی تمیزتر می کند. و این اصل اسمز معکوس است.

بنابراین، با استفاده از چنین غشاهایی همراه با فیلترهای پیش تصفیه، می توان یک سیستم تصفیه آب بسیار کارآمد برای شرکت ها بر اساس اصل اسمز معکوس ایجاد کرد. به عبارت دیگر، فرآیند اسمز معکوس مبتنی بر عبور آب از یک غشاء از محلول نمک اشباع تر به محلول اشباع کمتر تحت تأثیر فشاری است که از اختلاف مقادیر فشار اسمزی در هر دو محلول بیشتر است.

استفاده از آب بازیافتی

توسعه فشرده صنعت و تولیدات کشاورزی، افزایش سطح بهبود شهرها و شهرک ها و رشد قابل توجه جمعیت منجر به کمبود و بدتر شدن شدید کیفیت منابع آب تقریباً در تمام مناطق روسیه در دهه های اخیر شده است.

یکی از راه های اصلی تامین نیاز جامعه به آب، بازتولید مهندسی منابع آب است. ترمیم و افزایش آنها نه تنها از نظر کمی، بلکه از نظر کیفی.

چشم انداز بازتولید منطقی مصرف آب تکنولوژیکی با ایجاد سیستم های تامین آب مجدد، بازیافت و بسته در شرکت ها همراه است. آنها بر اساس ویژگی شگفت انگیز آب هستند که به آن اجازه می دهد تا جوهر فیزیکی خود را پس از شرکت در فرآیندهای تولید تغییر ندهد.

صنعت روسیه با سطح بالایی از توسعه سیستم های تامین آب بازیافت مشخص می شود، به همین دلیل صرفه جویی در آب شیرین صرف شده برای نیازهای تولید به طور متوسط 78٪ است. بهترین شاخص های استفاده از سیستم های گردشی در صنایع گاز (97%)، پالایش نفت (95%)، متالورژی آهنی (94%)، صنایع شیمیایی و پتروشیمی (91%) و مهندسی مکانیک (85%) است.

حداکثر مصرف آب در سیستم های تامین آب در گردش و متوالی برای مناطق اقتصادی اورال، مرکزی، ولگا و سیبری غربی معمول است. در روسیه به طور کلی، نسبت حجم مصرف آب شیرین و بازیافتی به ترتیب 35.5 و 64.5٪ است.

معرفی گسترده سیستم های گردش آب پیشرفته (حتی بسته) نه تنها می تواند مشکل تامین آب مصرف کنندگان را حل کند، بلکه می تواند منابع طبیعی آب را در حالت سازگار با محیط زیست حفظ کند.

آب ماده ای است که در حالت مایع است، بی رنگ، شفاف، بی بو است، می تواند تغییر شکل دهد (مثلاً اگر لوله آزمایش را کج کنید، آب تغییر شکل می دهد)، اجسام را بزرگ می کند (مثلاً انگشتان دست من). ، که با آن یک لوله آزمایش را نگه می دارم، وقتی از طریق لوله آزمایش آب مشاهده می شود بزرگتر به نظر می رسد) و می تواند مواد مختلفی را حل کند.

خاصیت شفافیت آب را می توان با قرار دادن تصاویر مختلف و یا حتی یک صفحه با متن در پشت لوله آزمایش با آب ثابت کرد - می توانید ببینید پشت لوله آزمایش چه چیزی وجود دارد. این آزمایش ثابت می کند که شیشه نیز شفاف است. از طریق دیگری نیز می توان آن را ثابت کرد. عکس را در یک بشقاب قرار دهید و در آن آب بریزید. شما همچنین می توانید آنچه را که در بشقاب پر از آب است، مشاهده کنید. این تجربه نیز خاصیت آب - شفافیت را ثابت می کند. خاصیت شفافیت آب بسیار مورد استفاده انسان قرار می گیرد: آکواریوم هایی با ماهی ها و جلبک های عجیب و غریب، استخرها و فواره ها با طراحی زیبای کف و دیوارها و غیره.

آب بو ندارد می توانید آن را بو کنید و خودتان ببینید. شخصی از این خاصیت آب استفاده می کند، مثلاً هنگام نجات از تعقیب حیوانات درنده: به محض ورود به آب، ردی از شخص از بین می رود، حیوان نمی تواند جهت حرکت شخص را تعیین کند. که وارد آب شد

آب شکل ظرفی را می گیرد که در آن ریخته می شود (مثلاً: آب را از یک لیوان در فلاسک های آزمایشگاهی با اشکال مختلف بریزید). این خاصیت آب نیز بسیار مورد استفاده انسان قرار می گیرد. به عنوان مثال: با ریختن آب در ظرف، می توانید از این طریق بر اصالت این ظرف، طراحی و زیبایی آن تأکید کنید.

آب جاری است. به عنوان مثال: اگر آن را روی یک سینی صاف بریزید، در یک گودال پهن می شود. این خاصیت آب به طور گسترده توسط انسان در مسکن و خدمات عمومی استفاده می شود: آب که از طریق لوله ها جریان می یابد، وارد خانه ها و آپارتمان های ما می شود.

اجسام در آب بزرگتر از آنچه هستند به نظر می رسند. این را می توان با نگاه کردن به نحوه بزرگ شدن بخشی از تصویر که از طریق آب قابل مشاهده است مشاهده کرد. یا شاید این شیشه بزرگ می کند؟ نه، زیرا ماهی های آکواریوم نیز بزرگتر به نظر می رسند اگر فقط از طریق آب نگاه کنید.

آب می تواند مواد مختلفی را حل کند. اگر گچ خرد شده را داخل لوله آزمایش بریزید، آب کدر می شود زیرا مقداری از گچ در آب حل شده است.

آب یک حلال عالی است و بنابراین یافتن آب "خالص" مایع در طبیعت غیرممکن است، یعنی آبی که هیچ ماده ای در آن حل نشده باشد. آب یک زیستگاه عالی برای موجودات زنده است و بنابراین یافتن آب "پاک" در طبیعت غیرممکن است. آبی که حاوی میکروب، باکتری، صدف، ماهی و غیره نباشد.

آب همه مواد را حل نمی کند. اگر روغن وازلین را داخل لوله آزمایش با آب بریزید، با آب مخلوط نمی شود، بلکه روی آب شناور می شود.

آب را می توان با استفاده از فیلتر تصفیه کرد. اگر یک دستمال کاغذی یا پشم پنبه را داخل قیف بگذارید و آبی که در آن گچ حل شده است را از آن عبور دهید، می بینید که آب تمیزتر شده است. اگر این کار را چند بار دیگر انجام دهید، آب کاملا شفاف می شود.

به خوبی شناخته شده است که زندگی در سیاره زمین به دلیل وجود آب به وجود آمده است. زندگی در آب پدید آمد، از آن بیرون آمد و به تدریج زمین و هوا را پر کرد. آب پوسته آب سیاره ما را تشکیل می دهد - هیدروسفر (از کلمات یونانی "gidor" - آب، "کره" - توپ). آب سه چهارم سطح زمین را اشغال می کند. در طبیعت، کاسه‌های اقیانوس‌ها، دریاها، دریاچه‌ها، رودخانه‌ها و باتلاق‌ها از آن پر می‌شود. همچنین مخازن مصنوعی برای ذخیره و انتقال آب وجود دارد - حوضچه ها، آب انبارها و کانال ها. در اعماق زمین و در جو آن نیز آب وجود دارد.

همه گیاهان و جانوران برای زنده ماندن به آب نیاز دارند. بدن ما تقریباً 75 درصد آب است. بدون آب، بدن ما به سادگی نمی تواند کار کند.

بدون آب، زندگی در سیاره زمین غیرقابل تصور است، زندگی انسان غیرقابل تصور است. آب رایج ترین، در دسترس ترین و ارزان ترین ماده است. این در دسترس بودن و غیرقابل تعویض بودن آب است که منجر به استفاده گسترده از آن در زندگی روزمره، صنعت و کشاورزی، پزشکی - در تمام زمینه های فعالیت انسانی شده است. به یاد آوردن جایی که آب استفاده نمی شود سخت است.

آب بزرگترین و راحت ترین جاده است. کشتی ها شبانه روز در امتداد آن حرکت می کنند و بارها و مسافران مختلفی را حمل می کنند. آب نیز ما را تغذیه می کند - هزاران کشتی ماهیگیری در سراسر دریاها و اقیانوس ها حرکت می کنند.

در مهندسی برق حرارتی، آب یک خنک کننده و یک سیال فعال است. آب «عصاره ” جریان الکتریکی هنگام کار در نیروگاه ها. نیروگاه های حرارتی از آب زیادی برای تولید برق استفاده می کنند. به ویژه، برای خنک کردن کندانسور توربین واحد قدرت. افزایش مداوم و کنترل نشده تولید برق تنها در نیروگاه های حرارتی می تواند منجر به یک فاجعه زیست محیطی شود.

در متالورژی از آب برای خنک کردن تجهیزات استفاده می شود. فقط برای خنک کردن یک کوره بلند در هر ساعت مقدار زیادی آب مصرف می شود.

در شیمی، آب یک حلال است. یکی از اجزای برخی از واکنش های شیمیایی؛ "وسیله نقلیه"، یعنی رسانه ای که اجازه می دهد محصولات واکنش تشکیل دهنده از یک دستگاه تکنولوژیکی به دستگاه دیگر منتقل شوند. در نهایت زباله های تولیدی مایع نیز به صورت محلول های آبی وارد محیط می شوند.

در پزشکی، آب حلال، دارو، وسیله نظافت و بهداشت و «وسیله نقلیه» است. افزایش سطح مراقبت های پزشکی و رشد جمعیت در سیاره زمین به طور طبیعی منجر به افزایش مصرف آب برای اهداف پزشکی می شود.

در کشاورزی، آب «وسایل نقلیه» مواد مغذی به سلول‌های گیاهان و حیوانات، شرکت‌کننده در فرآیند فتوسنتز و تنظیم‌کننده دمای موجودات زنده است. حجم آب مصرفی برای آبیاری گیاهان کشاورزی و تغذیه حیوانات و طیور کمتر از حجم مصرفی صنعت نیست.

در زندگی روزمره، آب وسیله ای برای نظافت و بهداشت است، شرکت کننده در واکنش های شیمیایی که در طول پخت و پز رخ می دهد، یک خنک کننده، یک "وسیله نقلیه" که مواد زائد انسانی را به سیستم فاضلاب می برد. آب همه مردم، ماشین‌ها، جاده‌ها را می‌شوید. میزان مصرف آب برای هر نفر در بین شهرهای مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است. بیایید به حدود 6 میلیارد نفر ساکن سیاره زمین فکر کنیم و برایمان روشن شود که چرا هر از چند گاهی از مشکلات فزاینده آب آشامیدنی حتی در مناطقی از کره زمین که آب زیادی وجود دارد صحبت می شود.

بدون آب نمی توان خمیر نان را ورز داد، نمی توان بتن را برای ساخت و ساز آماده کرد، نمی توان کاغذ، پارچه برای لباس، لاستیک، فلز، آب نبات، پلاستیک یا دارو درست کرد - بدون آب هیچ کاری نمی توان انجام داد!

آب تنها ماده روی زمین است که در حالت های مختلف به طور همزمان وجود دارد: آب می تواند مایع باشد، وقتی سرد شود به حالت جامد - یخ تبدیل می شود و وقتی گرم می شود از مایع به بخار تبدیل می شود.

بیایید "بازخورد" بین آب مصرف شده توسط انسان و مجموعه ای از مواد محلول، اجزای جامد و میکروارگانیسم هایی که به شکل فاضلاب خانگی، زباله های مایع از تولیدات صنعتی و کشاورزی تخلیه می شوند را دنبال کنیم. به عنوان مثال، حدود 200 سال پیش، فقط از روش های ارگانولپتیک برای ارزیابی کیفیت آب آشامیدنی استفاده می شد: ارزیابی رنگ، طعم، بو. امروزه لیست آزمایشات انجام شده توسط آزمایشگاه بهداشتی یک شرکت صنایع غذایی در دو صفحه پر شده با حروف کوچک قرار داده شده است. چه روش هایی برای تصفیه و تصفیه آب وجود دارد تا فرد بتواند از آب برای مصارف لازم استفاده کند؟

بیایید با این مفهوم شروع کنیم: تصفیه آب و تصفیه آب چیست؟ بیایید به ادبیات مرجع بپردازیم. فرهنگ لغت اصطلاحات پزشکی دایره‌المعارفی گزارش می‌دهد: «تصفیه آب مجموعه‌ای از اقدامات بهداشتی و فنی است که با هدف از بین بردن ناخالصی‌هایی که برای انسان‌ها خطرناک است، انجام می‌شود.» فرهنگ لغت کشاورزی: "تصفیه آب - آوردن کیفیت آب منبع مطابق با نیاز مصرف کننده. روش های تصفیه آب: شفاف سازی (از بین بردن کدورت)، رنگ زدایی (حذف مواد آلی)، ضد عفونی، بو زدایی، نمک زدایی، نرم شدن. دایره المعارف بزرگ اتحاد جماهیر شوروی: "تصفیه آب عبارت است از تصفیه آبی که از منبع آب طبیعی به بخار و دیگ های آب گرم یا برای مقاصد مختلف فناوری می رسد. تصفیه آب در نیروگاه های حرارتی، حمل و نقل، خدمات عمومی و شرکت های صنعتی انجام می شود.

صنایع شیمیایی یکی از بزرگترین مصرف کنندگان آب است. آب تقریباً در تمام صنایع شیمیایی برای مصارف مختلفی استفاده می شود. در برخی از شرکت های شیمیایی، مصرف آب به 1 میلیون متر مکعب در روز می رسد. تبدیل آب به یکی از مهمترین عناصر تولید شیمیایی به شرح زیر است:

وجود مجموعه ای از خواص ارزشمند (ظرفیت حرارتی بالا، ویسکوزیته کم، نقطه جوش کم و غیره)؛
در دسترس بودن و هزینه کم (هزینه صرفاً برای استخراج و خالص سازی)؛
غیر سمی؛
سهولت استفاده در تولید و حمل و نقل در صنایع شیمیایی از آب در زمینه های زیر استفاده می شود:

برای اهداف فن آوری مانند:
- حلال برای مواد جامد، مایع و گاز؛
- محیط هایی برای انجام فرآیندهای فیزیکی و مکانیکی (فلوتاسیون، حمل و نقل مواد جامد به شکل خمیر و غیره)؛
- مایع شستشو برای گازها؛
- استخراج کننده و جاذب مواد مختلف
به عنوان خنک کننده (به صورت آب گرم و بخار) و مبرد تجهیزات گرمایشی و سرمایشی.
به عنوان ماده اولیه و معرف برای تولید محصولات شیمیایی مختلف (به عنوان مثال هیدروژن، استیلن، اسیدهای سولفوریک و نیتریک و غیره)

آب دریاها و اقیانوس ها منبع مواد خام برای استخراج بسیاری از مواد شیمیایی هستند. در مقیاس صنعتی، کلریدهای سدیم و منیزیم، برم، ید و سایر محصولات از آنها استخراج می شود. در حال حاضر آنها به عنوان منابع بالقوه برای به دست آوردن بسیاری از عناصر دیگر نیز در نظر گرفته می شوند. بنابراین، به عنوان مثال، محتوای عناصر در آبهای اقیانوس (%) است: پتاسیم 3.8 * 10 -2، وانادیم 5 * 10 -8، طلا 4 * 10 -10، نقره 5 10 -9، اورانیوم 2 * 10 -7. با در نظر گرفتن جرم آب روی کره زمین برابر با 1.4 10 18 تن، به ترتیب مقدار طلای موجود در آن 5.6 * 10 6 تن و اورانیوم 2.8 * 10 9 تن است که تنها 0.01 درصد از این جرم اورانیوم کافی است. برای تامین انرژی برای کل سیاره به مدت 100 سال.

روش‌های صنعتی جدید برای به دست آوردن اجزای مفید از آب‌های اقیانوس جهانی شامل تأسیسات استخراج اورانیوم با استفاده از ترکیبات پیچیده در ژاپن و پروژه داخلی «هیدرومتال» برای استخراج آهن و منگنز از گره‌های اقیانوس آرام است که نمودار آن. در شکل نشان داده شده است. 3.1.

شکل 3.1- طرح هیدرومتال:
1 - راکتور زیر آب برای پردازش گره ها.
2 - پایه شناور.
الف - گره هایی که از پایین استخراج می شوند.
ب - معرف های پردازش گره های عرضه شده به راکتور.
ج - محصولات نهایی؛
د - مواد زائد برگشتی به اقیانوس

مقیاس مصرف آب توسط صنایع شیمیایی به نوع تولید بستگی دارد و بسیار متفاوت است. بنابراین ضرایب مصرف آب (در مترمکعب در هر تن محصول) عبارتند از: برای اسید نیتریک 200، فیبر ویسکوز 1200، آمونیاک 1500، لاستیک مصنوعی 1600، الیاف نایلون 2500. به عنوان مثال، یک کارخانه الیاف نایلونی به همان میزان آب مصرف می کند. شهری با جمعیت 120000 نفر و کارخانه تخصصی پلاستیک از نظر مصرف آب معادل شهری با 400000 نفر جمعیت است.

مصرف هنگفت آب فرآیندی، همراه با حجم زیادی از آب آلوده تخلیه شده توسط شرکت های شیمیایی (تا 40 درصد از جریان آب رودخانه تنها برای رقیق کردن آنها تا غلظت ایمن از مواد موجود در آنها استفاده می شود)، وظیفه اصلی را مطرح می کند. استفاده منطقی از منابع آب در صنایع شیمیایی و پتروشیمی. این مشکل توسط:

توسعه استانداردهای علمی مبتنی بر مصرف آب برای عملیات تکنولوژیکی؛
حداکثر استفاده از زباله و در نتیجه کاهش نیاز به امکانات تصفیه.
جایگزینی تجهیزات خنک کننده آب با خنک کننده هوا؛
سازماندهی چرخه های بسته تولید بدون زباله و گردش آب.

چرخه گردش آب تاسیسات فناورانه، کارگاه ها و به طور کلی شرکت های شیمیایی مهمترین عامل در استفاده منطقی از منابع آب است. در این چرخه‌ها، آب بدون رهاسازی فاضلاب آلوده به بدنه‌های آبی مورد استفاده مجدد قرار می‌گیرد و مصرف آب شیرین برای دوباره پر کردن آن تنها با تغییرات تکنولوژیکی (به عنوان جزئی از مواد خام) و تلفات طبیعی محدود می‌شود.

شکل 3.2- چرخه با خنک کننده آب در گردش:

شکل 3.3- چرخه با تصفیه آب در گردش:

ایستگاه پمپاژ؛
برج خنک کننده (استخر)؛
امکانات درمانی؛

در تولید مواد شیمیایی، بسته به تغییراتی که آب در طول فرآیند تولید متحمل می شود، از سه طرح گردش آب استفاده می شود:

آب فقط گرم می شود و باید قبل از برگشت در برج های خنک کننده یا استخرها خنک شود (شکل 3.2).
آب فقط آلوده می شود و باید قبل از بازگرداندن در تأسیسات تصفیه ویژه تصفیه شود (شکل 3.3).
آب گرم می شود و آلوده می شود. این نوع گردش آب ترکیبی از گردش های آب نوع اول و دوم را نشان می دهد (شکل 3.4).

شکل 3.4- چرخه با تصفیه و خنک سازی آب در گردش:

نصب و راه اندازی فن آوری (کارگاه)؛
ایستگاه پمپاژ؛
برج خنک کننده (استخر)؛
امکانات درمانی؛
اتاقی برای جبران تلفات آب

معیار کارایی چرخه آب ضریب مصرف آب است:

Kv=\frac(Vz-Vsb)(Vz)
(3.1)
که در آن: V h و V sb به ترتیب مقادیر آب شیرین برداشت شده از منبع و فاضلاب تخلیه شده به مخزن هستند. در صنایع شیمیایی، سهم تامین آب بازیافتی به 85 تا 90 درصد می رسد.

2. منابع تامین آب برای تولید مواد شیمیایی

مقدار کل آب روی زمین 1.386 * 10 9 km3 (1.386 * 10 18 m 3) یا 1.4 * 10 18 تن است. بیشتر این آب تحت تأثیر انرژی حرارتی خورشید و گرمای درون زمین در گردش ثابتی قرار دارد. آب های طبیعی به آب های جوی، آب های سطحی، آب های زیرزمینی و آب های دریا (اقیانوس ها) تقسیم می شوند.

آب اتمسفر که به صورت باران و برف می‌بارد، حاوی حداقل مقدار ناخالصی است، عمدتاً به صورت گازهای محلول (اکسیژن، مونوکسید کربن (II)، نیتروژن، سولفید هیدروژن)، باکتری‌ها و در مناطق صنعتی نیز نیتروژن و اکسیدهای گوگرد و مواد آلی مختلف.

آب های سطحی نشان دهنده آب های مخازن باز هستند: رودخانه ها، دریاچه ها، کانال ها، مخازن. ترکیب آب های سطحی شامل مواد معدنی و آلی مختلفی است که ماهیت و غلظت آنها به شرایط اقلیمی، ژئومورفولوژیکی، خاک و زمین شناسی و همچنین به روش های مهندسی کشاورزی و هیدرولیک، توسعه صنعتی در منطقه و عوامل دیگر بستگی دارد.

آب های زیرزمینی شامل آب چاه های آرتزین، چاه ها، چشمه ها و آبفشان ها می شود. آنها با محتوای بالای نمک های معدنی شسته شده از خاک و سنگ های رسوبی و محتوای کم مواد آلی مشخص می شوند.

آب دریا محلولی چند جزئی از الکترولیت ها است و تقریباً تمام عناصر تشکیل دهنده لیتوسفر را در خود دارد. گازهای مختلفی نیز در آن حل می شود.

بسته به میزان نمک، آب های طبیعی به دو دسته شیرین (میزان نمک کمتر از 1 گرم در کیلوگرم)، شور (میزان نمک 1-10 گرم در کیلوگرم) و شور (میزان نمک بیش از 10 گرم در کیلوگرم) تقسیم می شوند. از کل حجم هیدروکره سیاره، ذخایر آب شیرین تنها 0.03٪ را تشکیل می دهد، در حالی که منابع تامین آب صنعتی عمدتاً فقط آب رودخانه است که با طول قابل توجه خط ساحلی آنها مرتبط است. در حال حاضر تا 9 درصد از کل جریان آب شیرین که 700 متر مکعب است برای مصارف صنعتی در فدراسیون روسیه مصرف می شود. کیلومتر در سال.

آب مورد استفاده در صنایع شیمیایی (آب فرآیند) باید الزامات کیفی یک تولید خاص را برآورده کند. کیفیت آب با مجموع خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آن تعیین می شود که عبارتند از: رنگ، شفافیت، بو، محتوای نمک کل، سختی، اکسیدپذیری، واکنش (pH) که به محتوای ناخالصی های مختلف در آب بستگی دارد. برای آب های صنعتی، مهمترین این ویژگی ها سختی، اکسیدپذیری، واکنش و محتوای ناخالصی های پراکندگی مختلف است.

سختی خاصیتی است که آب به دلیل وجود نمک های کلسیم و منیزیم در آن ایجاد می شود. بسته به ماهیت آنیون ها، بسته به وجود یون های بی کربنات HCO - مایع در آب و سختی دائمی (غیر کربناته) ناشی از حضور یون های کلرید، بین سختی موقت (قابل جابجایی، کربناته) تمایز قائل می شود. یون های کلر، نیترات NO 3 - و یون سولفات SO 4 2- و سختی ثابت را سختی کل آب می گویند:

Jo = Zhp + Zhv. (3.2)

سختی آب با مجموع غلظت یون های کلسیم و منیزیم موجود در 1 لیتر آب، یعنی بر حسب mmol/dm 3 بیان می شود. بر اساس مقدار سختی کل، آب به نرم (W o کمتر از 2)، سختی متوسط (W 0 = 2-10 mmol/l) و سخت (W o بیشتر از 10) تقسیم می شود.

اکسیدپذیری خاصیتی است که آب به دلیل وجود مواد آلی در آن، ترکیبات آهن و سولفید هیدروژن که به راحتی اکسید می شوند و توسط عوامل اکسید کننده مختلف قابل اکسید شدن است. از آنجایی که ترکیب این ناخالصی ها نامشخص است، اکسیدپذیری آب به مقدار پرمنگنات پتاسیم یا مقدار معادل اکسیژن صرف شده برای اکسیداسیون 1 لیتر آب، یعنی میلی گرم در لیتر بیان می شود.

واکنش آب فعالاسیدی و قلیایی بودن آن را مشخص می کند. این بستگی به حضور گازهای خاصی در آب دارد که با آب (کلر، مونوکسید کربن و غیره)، اسیدهای هیومیک محلول و مواد وارد شده به مخزن توسط فاضلاب صنعتی واکنش می دهند. برای اکثر آب های طبیعی، محیط فعال با مقدار pH 6.5-8.5 مشخص می شود.

3. تصفیه آب صنعتی

اثرات مضر ناخالصی های موجود در آب صنعتی به ماهیت شیمیایی، غلظت، حالت پراکنده و همچنین تکنولوژی تولید خاص با استفاده از آب بستگی دارد. تمام مواد موجود در آب می توانند به صورت محلول واقعی (نمک ها، گازها، برخی ترکیبات آلی، در حالت کلوئیدی (سیلیکات های آلومینیوم و آهن، برخی هیدروکسیدها، اسید سیلیسیک، ترکیبات آلی مانند لیگنین و غیره) باشند و در حالت معلق (ذرات خاک رس، ماسه و آهک).

هنگامی که گرم می شود، مواد محلول در آب بر روی دیواره های تجهیزات رسوب تشکیل می دهند و باعث تخریب خورنده می شوند. ناخالصی های کلوئیدی باعث آلودگی دیافراگم الکترولیزها و کف کردن آب می شود. مواد جامد معلق درشت باعث مسدود شدن خطوط لوله می شود و بهره وری آنها را کاهش می دهد و می تواند باعث گرفتگی شود. همه اینها مستلزم آماده سازی اولیه آب عرضه شده به تصفیه خانه ها است.

تصفیه آب مجموعه ای از عملیات برای حذف ناخالصی های آب طبیعی مضر برای تولید است که در آن به صورت سوسپانسیون، ذرات کلوئیدی، نمک های محلول و گازها موجود است. تصفیه آب شامل عملیات زلال سازی، نرم کردن، گاز زدایی و در برخی موارد نمک زدایی و ضدعفونی برای آب آشامیدنی است. نمودار تصفیه آب صنعتی در شکل نشان داده شده است. 3.5.

شکل 3.5 – طرح تصفیه آب صنعتی

شفاف سازی آب با ته نشین شدن آن و سپس فیلتر کردن آن از طریق مواد دانه ای با پراکندگی متفاوت حاصل می شود. برای انعقاد ناخالصی های کلوئیدی و جذب مواد رنگی موجود در آب، الکترولیت ها - سولفات های آلومینیوم و آهن - به آن اضافه می شود.

ضد عفونیآب از طریق کلرزنی آن (سفیدکننده Ca(ClO) 2) یا ازن زنی آن تامین می شود.

گاز زدایی - حذف گازهای محلول از آب با روشی شیمیایی حاصل می شود که در آن گازها توسط معرف های شیمیایی جذب می شوند، به عنوان مثال، در مورد دی اکسید کربن:

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O

یا با روش های فیزیکی هوازدایی حرارتی در هوا یا خلاء.

نمک زدایی در صنایعی استفاده می شود که در آن الزامات سختگیرانه ای برای خلوص بر روی آب اعمال می شود، به عنوان مثال، در تولید مواد نیمه هادی، معرف های شیمیایی خالص، و داروها. نمک زدایی آب با تبادل یونی، تقطیر و الکترودیالیز به دست می آید.

روش تبادل یونی مبتنی بر خاصیت جامدات خاص (یونیت ها) برای جذب یون از محلول در ازای مقدار معادلی از یون های دیگر با همان علامت است. مبدل های یونی به مبدل های کاتیونی و مبدل های آنیونی تقسیم می شوند.

مبدل های کاتیونی مواد نامحلول در آب هستند که نمک ها یا اسیدهایی با آنیون هستند که باعث نامحلول شدن در آب می شوند. کاتیون (سدیم یا هیدروژن) قادر است با کاتیون های محلول وارد یک واکنش تبادلی شود. مبدل های کاتیونی به ترتیب مبدل های کاتیونی Na- و مبدل های کاتیونی H- نامیده می شوند.

مبدل های آنیونی بازها یا نمک هایی با کاتیون جامد و نامحلول هستند. آنها حاوی یک گروه هیدروکسیل متحرک (OH - مبدل های آنیونی) هستند.

بر این اساس، فرآیندهای تبادل یونی به H(Na) - کاتیونیزاسیون، به عنوان مثال:

Na2[Cat] + Ca(HCO3)2 = Ca[Cat] +2NaHCO3

و آنیونیزاسیون، به عنوان مثال:

An + HCl → An + H 2 O

که در آن: [Cat] و [An] ماتریس مبدل یونی هستند که در تبادل شرکت نمی کنند.

از آنجایی که فرآیند تبادل یونی برگشت پذیر است، برقراری تعادل در سیستم به معنای توقف فرآیند نمک زدایی است. ظرفیت جذب مبدل یونی با ظرفیت تبادل آن مشخص می شود، برابر با تعداد یون های کلسیم و منیزیم که می تواند توسط واحد حجم یا جرم مبدل یونی جذب شود، که بر حسب گرم بیان می شود: g-eq/m 3 و g-eq/kg. زمان چرخه عملکرد فیلترهای مبدل یونی به مقدار ظرفیت تبادل برای حجم معینی از مبدل یونی بستگی دارد. هنگامی که مبدل یونی اشباع می شود، می توان آن را با شستشو با محلول های مبدل های کاتیونی اسید H و مبدل های کاتیونی کلرید سدیم و مبدل های آنیونی با محلول قلیایی بازسازی کرد. در مثال های فوق از عملکرد مبدل های آنیونی، واکنش های زیر رخ می دهد:

Ca[Cat] + 2NaCl = Na2[Cat] + CaCl2
و

An + KOH = An + KCl

نمک زدایی کامل آب با تقطیر آن (نمک زدایی حرارتی) تضمین می شود، معمولاً پس از اینکه آب قبلاً با استفاده از فیلترهای تبادل یونی تصفیه شده است.

در شکل شکل 3.6 نمودار نمک زدایی آب با استفاده از روش تبادل یونی را نشان می دهد.

شکل 3.6 - نمودار نصب برای نمک زدایی آب:

1 - فیلتر تبادل کاتیونی؛ 2 - فیلتر آنیون;

3 - گاز زدایی 4- جمع آوری آب تصفیه شده

آب به طور متوالی از فیلترهای تبادل کاتیونی و تبادل آنیونی عبور می کند و به یک گاز زدا اسپری می شود، جایی که دی اکسید کربن محلول، اکسیژن و سایر گازها از آن خارج می شود. برای بازسازی مبدل کاتیونی، محلول اسید یا کلرید سدیم به صورت دوره ای در اختیار فیلتر قرار می گیرد و برای بازسازی مبدل آنیونی، محلول قلیایی به صورت دوره ای عرضه می شود.

الکترودیالیز فرآیند دیالیز تحت تأثیر میدان الکتریکی است. در این حالت، آزاد شدن نمک ها از محلول دیالیز شده در نتیجه حرکت یون ها از طریق غشاهای متخلخل حاوی مبدل کاتیونی (در کاتد) و مبدل آنیونی (در آند) و به دنبال آن تخلیه آنها روی الکترودها رخ می دهد. . در شکل شکل 3.7 نمودار یک الکترودیالایزر برای نمک زدایی آب را نشان می دهد.

شکل 3.7 – نمودار الکترودیالایزر: 1 - الکترودها; 2 - غشای تبادل کاتیونی; 3 - غشای تبادل آنیونی; 4 - محفظه داخلی؛ 5 - دوربین های خارجی

یکی از عملیات اصلی و اجباری تصفیه آب آب فرآیند، نرم کردن آن است.

نرم کردن، تصفیه آب برای کاهش سختی آن است، یعنی کاهش غلظت یون های Ca +2 با استفاده از روش های مختلف فیزیکی، شیمیایی و فیزیکوشیمیایی.

در روش فیزیکی، آب گرم می شود تا به جوش آید، در نتیجه بی کربنات های کلسیم و منیزیم محلول به کربنات های خود تبدیل می شوند که رسوب می کنند:

Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O

این روش فقط سختی موقت را حذف می کند.

روش های نرم کننده شیمیایی شامل فسفات و سودا آهک است که شامل تصفیه آب با تری سدیم فسفات یا مخلوطی از هیدروکسید کلسیم و کربنات سدیم می شود. در حالت اول، واکنش تشکیل تری کلسیم فسفات نامحلول رخ می دهد که رسوب می کند:

2Na 3 PO4 + 3CaSO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 3Na 2 SO 4

در حالت دوم، دو واکنش رخ می دهد. بی کربنات های کلسیم و منیزیم با هیدروکسید کلسیم واکنش می دهند و در نتیجه سختی موقت را از بین می برند:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O
,

و سولفات ها، نیترات ها و کلریدها - با کربنات سدیم، که سختی دائمی را از بین می برد:

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4

روش فیزیکوشیمیایی نرم شدن آب تبادل یونی در بالا توضیح داده شد.

تصفيه آب در توليد مواد شيميايي فرآيندي بسيار كاربر است و نيازمند سرمايه و هزينه هاي عملياتي زياد است. در شرکت های شیمیایی مدرن، سهم هزینه های سرمایه ای برای تصفیه آب 10-15٪ از کل هزینه های تولید محصولات شیمیایی است.

طرح های مدرن تصفیه آب صنعتی شامل تمام عملیات اصلی است: شفاف سازی در مخازن ته نشینی درشت و انعقاد، فیلتراسیون از طریق مواد دانه ای، نرم شدن با تبادل یونی، گاززدایی. در شکل شکل 3.8 طرح مشابهی را برای تصفیه آب صنعتی نشان می دهد.

شکل 3.8 - طرح آماده سازی آب صنعتی: 1 - مخزن ته نشینی ناهموار. 2 - میکسر منعقد کننده; 3 - مخزن ته نشینی انعقاد; 4 - فیلتر; 5 - فیلتر تبادل کاتیونی; 6 - فیلتر آنیون; 7 - مبدل حرارتی؛ 9 - هواگیر

نمونه ای از راه حل مسئله

به 25 سانتی متر مکعب از آب لوله کشی، 5 سانتی متر مکعب از مخلوط بافر آمونیاک و شاخص اریوکروم سیاه T اضافه شد. محلول حاصل با محلول 0.02 نیوتن EDTA تیتر شد تا رنگ نشانگر از قرمز شرابی به آبی روشن تغییر کرد. تیتراسیون 3 بار تکرار شد. متوسط حجم EDTA صرف شده برای تیتراسیون V 1 sr (EDTA) cm3 بود. آزمایش مشابهی با آب لوله کشی جوشانده به مدت 30 دقیقه تکرار شد.میانگین حجم EDTA صرف شده برای تیتراسیون V 2av (EDTA) cm3 بود. سختی کل و ثابت آب لوله کشی را محاسبه کنید.

میانگین V 1 (EDTA) = 3.00 سانتی متر 3، V 2 میانگین (EDTA) = 2.50 سانتی متر 3.

1) سختی کل آب با استفاده از فرمول محاسبه می شود