5 Ионные реакции осаждения, нейтрализации, гидролиза

Вид материала

Документы

Содержание Получение азотной кислоты Получение бумаги Безотходные технологии 7.4. Промышленные способы очистки воды Очистка сточных вод HOCl(р-р) = HCl(р-р) + O(р-р)

Подобный материал:

• Рекомендации к зачёту, 133.1kb.
• Написать краткие ионные и молекулярные уравнения реакций гидролиза карбоната натрия,, 4.27kb.
• Методический пакет учебного курса, 331.54kb.
• Молекулярно-динамическое моделирование осаждения металлического нанокластера на подложку, 66.11kb.
• Наносимые электрохимическими методами на поверхность детали в результате осаждения, 96.3kb.
• Для подготовки к экзамену по общей химии (2 семестр) Кинетика, 73.49kb.
• Программа коллоквиумов по курсу физической химии, 99.84kb.
• Оглавление, 334.79kb.
• Календарный план занятий по физической химии в весеннем семестре 2008/2009 уч года, 32.67kb.
• Отчет 86 с., 34 рис., 15 табл., 53 источника, 2 приложения. Ключевые слова : структура, 56.56kb.

Получение азотной кислоты

Азотная кислота необходима для производства сложных минеральных удобрений, производства нитрата аммония NH₄NO₃, взрывчатых веществ, красителей, ароматических нитросоединений, ракетного топлива.

Первая стадия:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O


Во второй стадии окисляют NO до NO₂ при температуре 160–250 ⁰С:

2NO + О₂ = 2NO₂


На завершающем этапе взаимодействие NO₂ с водой приводит к образованию азотной кислоты:


3NO₂ + Н₂О = 2HNO₃ + NO


Оксид азота (II) возвращают для повторного превращения в NO₂.

Получение бумаги

Бумага – универсальный материал, получаемый из растительных волокон соответствующим образом обработанных и беспорядочно соединенных в тонкий лист. Для производства бумаги используют целлюлозу различных древесных пород и древесную массу. Бумага нужна для печати, письма, чертежей, электроизоляции, гидроизоляции, для изготовления сигарет и папирос. Из бумаги делают одноразовые полотенца, туалетную бумагу, памперсы, столовые салфетки, упаковочный материал и многое другое.

Технологическая схема производства целлюлозы из растительного сырья (главным образом древесины) включает распиловку древесины, удаление коры, измельчение в щепу, варку щепы в щелоке, удаление отработанного щелока, очистку полученной целлюлозы, её сушку и резку готового продукта, пригодного для дальнейшего использования при изготовлении бумаги или других материалов.

Варка щепы проводится в 9–10%-ном водном растворе NaOH в течение 5–7 часов при 165–170 ⁰С. Из древесины в раствор переходит – лигнин – природный полимер, содержание которого в древесине составляет от 14 до 38% в зависимости от древесной породы.

После варки выделенную целлюлозу, макромолекулы которой состоят из элементарных звеньев, а их число n колеблется от нескольких сот до 10–14 тысяч (рис. 70), подвергают дополнительно отбеливанию хлором Cl₂, хлорноватистым натрием NaClO или кислородом воздуха О₂ в щелочной среде.


О

О

О

О

О

О


n

Рис. 70. Элементарное звено макромолекулы целлюлозы


Безотходные технологии

Любая технология – это система научных знаний, использующаяся для решения практических задач или достижения намеченной цели.

Безотходных технологий в искусственной среде, созданной человеком, не существует. Любое производство в силу обмена веществом и энергией с окружающей средой будет создавать отходы, загрязняющие естественную среду. Отсюда можно сделать вывод, что преодоление экологического кризиса техническими средствами и технологиями невозможно, какими бы совершенными они не были. Однако стремиться к созданию и совершенствованию экономичных и менее опасных для окружающей среды производств и технологий необходимо.


7.4. Промышленные способы очистки воды

Одним из важнейших промышленных процессов жизненно необходимых для сохранения здоровья человека и защиты окружающей среды является очистка природных и сточных вод. Состав сточных вод разнообразен. Бытовые стоки содержат жиры, белки, углеводы, синтетические моющие средства, аминосахара, амиды, растворимые в воде кислоты, растворимые соли, вирусы и бактерии. Промышленные стоки определяются характером производства. Мясокомбинаты, молокозаводы, хлебопекарни, кондитерские фабрики имеют тот же состав стоков, что и бытовые стоки. Однако для машиностроительного, металлургического, химического производств характерен набор выбросов в атмосферу и в водоемы солей металлов, кислот, щелочей, оксидов. Большая часть загрязнителей промышленных производств нарушает естественные процессы биологической очистки, поэтому промышленные выбросы газов и жидкостей предварительно очищаются в соответствии с нормами, предусмотренными законодательством, и только затем объединяются с бытовыми стоками и поступают на очистные сооружения города.

Очистка сточных вод

Бытовые и промышленные стоки объединяются и поступают в приемную камеру станции очистки непрерывным потоком безостановочно круглые сутки (рис. 71). На специальных механических решетках из стоков извлекается крупный мусор, а стоки продолжают движение и проходят через песколовки. Скорость течения в песколовках небольшая и песок оседает на дно. Непрерывный поток продолжает свое движение и оказывается в первичном отстойнике. Он представляет собой круглый железобетонный резервуар диаметром около 50 м и глубиной 5–6 метров.


Удаление песка

Хлорирование

Сброс в реку

Неочищенные стоки

Механическая решетка

Песколовка

Первичный отстойник.

Первичная очистка

Вторичная очистка.

Аэрационный бассейн

Воздух

Вторичный

отстойник

Биологические пруды


Удаление ила-сырца



Возврат активного ила










Рис 71. Схема обработки сточных вод


Плавное и медленное движение жидкости в первичном отстойнике позволяет отделить частицы грязи, которые оседают на дно, и собрать жировые капли, всплывающие на поверхность. Отсюда поток направляется в аэрационный бассейн. Он выполнен из сборного железобетона и содержит активный ил. Активный ил - это живые организмы (детриофаги и редуценты), питающиеся растворенным в воде органическим веществом и превращающие его в углекислый газ и воду в процессе дыхания. Для поддержания жизнедеятельности живого ила через слой воды пропускается воздух, насыщающий кислородом воду. В аэрационном бассейне происходит биологическая очистка стоков. Из аэрационного бассейна стоки попадают во вторичный отстойник. Активный ил оседает при медленном движении водного потока. Масса активного ила постепенно увеличивается, он частично отбирается и вместе с илом сырцом отправляется на иловые поля, где хранится и перерабатывается.

На заключительном этапе стоки поступают в биологические пруды. Несколько таких прудов располагаются последовательно, и они занимают десятки гектаров. В биологических прудах продолжается естественная очистка стоков под действием микроорганизмов донного ила, водной растительности, кислорода воздуха и солнечного излучения.

Сточные воды представляют опасность содержащимися в них болезнетворными бактериями, поступившими в стоки с канализационными водами. Стоки, поступившие из биологических прудов, обеззараживаются хлорированием:


Cl₂(г) + H₂O(ж) = HOCl(р-р) + HCl(р-р)

HOCl(р-р) = HCl(р-р) + O(р-р)

Хлорноватистая кислота и атомарный кислород губительны для болезнетворных бактерий.

Городские стоки становятся значительно чище, чем в момент поступления на станцию аэрации. Но они не пригодны для потребления, их сбрасывают в реку, где они разбавляются речной водой. Речная вода подвергается естественной очистке за счет донного ила, населенного микробами, кислорода воздуха и солнечного света.

Для городов река служит канализационной трубой и источником питьевой воды одновременно. Миллионы людей, живущих в городах на берегах крупных рек, забирают речную воду, чтобы использовать её для приготовления пищи и других бытовых нужд. Гигантское количество воды потребляет промышленность. Например, чтобы изготовить 1 тонну бумаги требуется 150 тонн свежей (питьевой) воды. Для некоторых видов бумаги потребление питьевой воды достигает 4000 тонн на тонну бумаги. При этом промышленные стоки бумажных комбинатов чрезвычайно опасны, т. к. содержат щелочь и растворенный в воде лигнин.