ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Кристаллизация веществ из растворов

Для выделения веществ из концентрированных растворов использу­ют методы кристаллизации и сушки.

Кристаллизация - это процесс выделения твердой фазы в виде кри­сталлов из насыщенных растворов, расплавов или паров.

Создание необходимого для кристаллизации пересыщения раствора обеспечивают охлаждением горячих насыщенных растворов (изогидриче - ская кристаллизация) и удалением частиц растворителя путем выпарива­ния (изотермическая кристаллизация) или комбинацией этих методов (ва­куум-кристаллизация, фракционированная кристаллизация, кристаллиза­ция с испарением растворителя в токе воздуха или другого газа - носителя) Вещества, растворимость которых существенно возрастает с повы­шением температуры (положительная растворимость), кристаллизуют при охлаждении их насыщенных растворов - это политермическая или изогид - рическая кристаллизация, идущая при неизменном содержании воды в системе. Если с ростом температуры растворимость вещества уменьшает­ся, то кристаллизацию проводят при нагревании раствора. Вещества, мало изменяющие растворимость при изменении температуры, кристаллизуют путем испарения воды при постоянной температуре - изотермическая кристаллизация.

Положительной растворимостью обладают растворы MgCl2, MgSO4, NaCl; отрицательной растворы - CaSO4, СаSiO3, и др.

В практике кристаллизации из растворов иногда используют кри­сталлизацию высаливанием (введение в раствор веществ, понижающих растворимость соли), вымораживанием (охлаждением растворов до отри­цательных температур с выделением кристаллов соли или их концентри­рование удалением частиц растворителя в виде льда) или за счет химиче­ской реакции, обеспечивающей пересыщение раствора, а также высоко­температурную (автоклавную) кристаллизацию, обеспечивающую полу­чение кристаллогидратов с минимальным содержанием влаги.

Кристаллизацию соли высаливанием проводят введением в концен­трированный раствор веществ, уменьшающих ее растворимость. Это веще­ства, содержащие одинаковый ион с данной солью или связывающие воду.

Распространенным видом кристаллизации является химическое оса­ждение вещества из растворов с применением реагентов. Например, примеси ионов металлов осаждают в виде гидроксидов, добавляя в раствор щелочи.

Выделение кристаллов происходит только из пересыщенных раство­ров. Пересыщенные растворы характеризуют разностью между концентра­циями пересыщенного Сп и насыщенного С* растворов, относительным пересыщением (Сп - С*)/С* или коэффициентом пересыщения Сп/С*.

Образование кристаллов состоит из двух последовательных стадий:

1) возникновение в пересыщенном растворе центров кристаллизации - зародышей кристаллов;

2) рост кристаллов на базе этих двух зародышей.

Для зародыша сферической формы работа образования равна: А = 4/3 я-Ло, (4.108)

Где r - размер зародыша; о - коэффициент поверхностного натяжения.

Размер зародыша, находящегося в равновесии с пересыщенным рас­твором, обратно пропорционален логарифму степени пересыщения: r = 2 оМ/[рДТ1и(Сп/С*)], (4.109)

Где М - молярная масса твердой фазы; р - плотность вещества; R - универсальная газовая постоянная; Т - абсолютная температура.

Вероятность образования зародышей возрастет с повышением тем­пературы. Этому процессу способствует механическая вибрация, переме­шивание, воздействие акустического и магнитных полей.

Рост кристаллов происходит в результате диффузии вещества из ос­новной массы раствора к поверхности растворенного кристалла с после­дующей в кристаллическую решетку.

Скорость диффузии частиц к поверхности кристалла определяется по уравнению

DM/dT = р^(Сп - Скр), (4.110)

А скорость роста кристалла

DM/dT = Ркр^(Скр - С*). (4.111)

Общее уравнение скорости кристаллизации имеет вид

DM/dT = 1/(1/р + 1/Ркр)^(Сп - С*) = КкрДСп - С*), (4.112) где Мт - количество диффундирующего вещества; т - время; в и вкр - ко­эффициент массоотдачи и процесса кристаллизации; F - площадь поверх­ности кристалла; Скр - концентрация вещества у поверхности кристалла; Ккр - коэффициент скорости кристаллизации.

Некоторые примеси в растворе увеличивают скорость кристаллиза­ции, другие уменьшают.

Для оценки поведения растворов при их кристаллизации и рацио­нального выбора способа проведения этого процесса используют диаграм­мы состояния растворов, выражающие зависимость растворимости солей от температуры. Скорость процесса кристаллизации зависит от степени пересыщения раствора, температуры, интенсивности перемешивания, со­держания примесей и др., она изменяется во времени, проходя через мак­симум.

ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Классификация промышленных отходов

Классификация промышленных отходов (ПО), образующихся в ре­зультате производственной деятельности человека, необходима как сред­ство установления определенных связей между ними с целью определения оптимальных путей использования или обезвреживания отходов. Обобщение и анализ …

Схемы абсорбционных процессов

В практике абсорбции используются несколько принципиальных схем проведения процесса. Наиболее широко применяются прямоточная (рис. 4.7,а) и противоточная (рис. 4.7,б) схемы. Абсорбция G X Z, X н G Y Xк Б) …

Биохимические процессы защиты окружающей среды

Биохимические методы применяют для очистки хозяйственно - бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органи­ческих и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитритов) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорга­низмов …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.