Физико-химические основы разработки и применения локальных очистных систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, доктор химических наук Кривошеин, Дмитрий Александрович

• Кривошеин, Дмитрий Александрович
• доктор химических наук
• 2005

Оглавление диссертации доктор химических наук Кривошеин, Дмитрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ЛОКАЛЬНОЙ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ СБРОСОВ И ВОЗДУШНЫХ ВЫБРОСОВ.

1.1. Использование локальных экозащитных процессов при разработке

1 I ' малоотходных и безотходных технологий.

1.1.1. Классификация экозащитных процессов.

1.1.2. Принципы организации малоотходных и безотходных производств.

1.1.3. Нормативы качества окружающей среды и критерии, используемые для количественной оценки безотходпости производства.

1.2. Современные концепции, применяемые при создании новых химико-технологических процессов.

1.3. Техногенное загрязнение окружающей среды машиностроительными предприятиями.

1.4. Биологическое загрязнение окружающей среды бытовыми сточными водами.

1.5. Современные методы защиты окружающей среды с использованием локальных очистных установок.

1.5.1. Защита водной среды от воздействия гальванических производств.

1.5.2. Защита воздушной среды от загрязнения оксидами азота.

1.5.3. Биохимические методы очистки бытовых стоков.

1.6. Экономические аспекты внедрения экологически безопасного производства.

1.7. Цель работы и постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА

ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКОЗАЩИТНЫХ ПРОЦЕССОВ.

2.1. Методология разработки локальных экозащитных процессов и технологий.

2.1.1. Анализ химических особенностей экозащитного процесса.

2.1.2. Анализ технологических факторов экозащитного процесса.

2.1.3. Экологические аспекты химико-технологической концепции.

2.2. Количественная экспресс-оценка эффективности экозащитных процессов и технологий.

2.2.1. Количественные безразмерные критерии эффективности одноступенчатой и многоступенчатой очистки.

2.2.2. Количественный термодинамический критерий качества окружающей среды.

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. ЭКОЛОГО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЛОКАЛЬНОЙ ОЧИСТКИ ПРОМЫВНЫХ СТОКОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ.

3.1. Объекты и методы исследования.

3.2. Исследование химико-технологических особенностей процессов очистки.

3.2.1. Расчет необходимых количеств реагентов-восстановителей, реагентов-осадителей и образовавшихся осадков при использовании реагентпого метода очистки.

3.2.2. Исследование химических параметров электрокоагуляционного метода очистки стоков.

3.2.3. Моделирование режимов очистки промывных стоков при использовании ионообменного метода.;.

3.2.4. Моделирование режимов регенерации насыщенных хромом анионитов кислотными растворами.

3.2.5. Химическое моделирование процесса цементации, лежащего в основе метода гальванокоагуляции.

3.2.6. Расчет и сравнение технологических параметров физико-химических методов очистки стоков.

3.3. Исследование экологических особенностей сравниваемых методов очистки.

3.4. Экспресс-оценка эффективности конкурирующих методов очистки с помощью количественных критериев.

3.5. Создание базы данных и выбор эффективного физико-химического метода локальной очистки промывных стоков.

3.6. Оптимизация параметров и исследование эффективности ионообменной и гальванокоагуляционной установок в производственных условиях.

3.6.1. Ионообменная локальная установка.

3.6.2. Гальванокоагуляциоппая локальная установка.

3.7. Технологическая схема установки для обезвреживания хромсодержащих промывных стоков.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ В ГАЛЬВАНИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ.

4.1. Объекты и методика исследования.

4.2. Химико-технологические особенности абсорбционного очистки и метода подавления образования диоксида азота в процессе травления.

4.2.1. Исследование процессов хемосорбции оксидов азота карбонатом натрия.

4.2.2. Расчет химических и кинетических параметров процесса подавления образования диоксида азота персульфатами.

4.2.3. Сравнительная оценка технологических параметров конкурирующих процессов.

4.3. Экспериментальная проверка предложенных способов защиты воздушной среды от загрязнений диоксидом азота.

4.3.1. Результаты исследований абсорбционного способа очистки.:•.

4.3.2. Результаты исследований метода подавления образования диоксида азота.

4.4. Исследование экологических особенностей сравниваемых методов защиты воздушной среды.

4.5. Экспресс-оценка эффективности применения конкурирующих методов защиты воздушной среды.

4.6. Сравнение эффективности применения абсорбционного способа и способа подавления образования диоксида азота для защиты воздушной среды.

Выводы к главе 4.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЭРОБНЫХ И АЭРОБНЫХ МЕТОДОВ

ОЧИСТКИ БЫТОВЫХ СТОКОВ.

5.1. Объекты и методы исследования.

5.1.1. Общая характеристика образующихся городских сточных вод.

5.1.2. Методика отбора проб сточных вод.

5.1.3. Методы анализа стоков in situ и в лаборатории.

5.1.4. Метод математического моделирования количественных закономерностей роста бактерий Михаэлиса-Ментена.

5.1.5. Методы определения константы скорости анаэробной биохимической реакции.

5.2. Исследование химико-технологических параметров аэробной и анаэробной очистки бытовых сточных вод.

5.2.1. Основные характеристики локальных аэробных очистных сооружений.

5.2.2. Расчет продолжительности работы аэробных сооружений с использованием кинетических констант.

5.2.3. Исследование кинетики анаэробного сбраживания органических веществ.

5.3. Экспериментальное сравнение кинетических характеристик аэробного и анаэробного методов очистки бытовых сточных вод.

5.3.1. Анализ изменений параметров проб во времени.

5.3.2. Определение физико-химического состава сточных вод.

5.4. Исследование биохимических процессов локальной очистки в реакторе восходящего потока с активным илом.

5.4.1. Используемые типы реакторов восходящего потока.

5.4.2. Эксплуатационные временные параметры реактора восходящего потока.

5.4.3. Расчет размерных параметров реактора восходящего потока.

5.4.4. Расчет системы внутренней седиментации.

5.4.5. Расчет системы распределения входящего потока в реакторе РВП-АИ.

5.4.6. Разработка системы отбора проб и поступления ила.

5.5. Технологические особенности анаэробных и аэробных методов очистки бытовых стоков.

5.6. Исследование экологических особенностей анаэробного и аэробного процессов очистки бытовых сточных вод.

5.7. Экспресс-оценка сравниваемых методов очистки бытовых стоков с помощью количественных критериев.

5.8. Сравнительный анализ эффективности применения аэробного и анаэробного методов очистки бытовых сточных вод.

Выводы к главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Физико-химические основы разработки и применения локальных очистных систем»

Актуальность работы. Большинство современных промышленных предприятий в России использует «концевые» технологии очистки, при которых суммарные выбросы или сбросы очищаются в конце производственного процесса. Такой подход не может обеспечить экологическую чистоту производства, поскольку не позволяет вернуть ресурсы и сырье в технологический цикл. Эту проблему можно решить с помощью локальной очистки стоков или выбросов. Локальные очистные устройства - это аппараты, которые устанавливают непосредственно у источника загрязнения окружающей среды для нейтрализации его негативного воздействия. Аппараты, объединенные в технологическую схему, образуют локальную очистную систему.

Эти системы должны обладать высокой эффективностью, компактностью, универсальностью, простотой и экономичностью. Такие системы легче автоматизировать, их можно проектировать по блочному принципу, что позволяет, в случае необходимости, плавно наращивать производительность.

Основное преимущество локальных очистных систем заключается в их большей гибкости, позволяющей с минимальными затратами переориентироваться на очистку выбросов или сбросов. При этом объемные расходы, состав и концентрации в них могут варьироваться в широких пределах.

Локальные очистные системы применяются для очистки промышленных и бытовых выбросов (сбросов) и обеспечивают возможность возврата сырья и ресурсов в технологический цикл на уровне отдельного технологического процесса или нескольких процессов.

До начала выполнения наших исследований в литературе отсутствовали публикации, развивающие комплексный подход к созданию локальных очистных систем. Решению этой проблемы и посвящена данная диссертация.

Цель работы - разработка физико-химических основ локальной очистки промышленных и - бытовых водных стоков и газовоздушных выбросов с целью реализации на практике принципов организации малоотходного производства и оздоровления окружающей среды.

Основные задачи, решаемые в представленной работе:

• анализ современных методов очистки сточных вод и газовоздушных выбросов;

• разработка методологии комплексного анализа экозащитных процессов;

• эколого-химическое исследование процессов локальной очистки промывных стоков гальванических производств;

• разработка эффективных методов защиты воздушной среды в гальваническом производстве;

• исследование анаэробных и аэробных методов очистки бытовых стоков;

• оценка эффективности применения локальных очистных систем.

Научная новизна работы.

Разработаны методологические основы оптимизации локальных экозащитных процессов, обоснованы безразмерные критерии и термодинамические параметры для количественной экспресс-оценки эффективности экозащитных процессов. i

Исследованы гетерогенные физико-химические процессы, лежащие в основе реагентного, электрокоагуляционного, гальванокоагуляционного и ионнообменного методов очистки сточных вод. Рассчитаны термодинамические параметры реакций восстановления ионов тяжелых металлов и хрома. Оценены расходы реагентов и количества образующихся осадков. Установлены кинетические параметры химических реакций и массо-обменных процессов, протекающих в гетерогенных системах. Определены концентрации ионов тяжелых металлов в промывных стоках.

Проведен термодинамический анализ и исследованы кинетические характеристики реакций цементации, протекающих при очистке стоков от ионов тяжелых металлов гальванокоагуляционным методом.

2+ # о -j

Установлено, что процессы цементации катионов Cr(VI), Си , Ni , Sn2+, Pb2f на поверхности металлического железа являются необратимыми

•4 2 3 2 реакциями первого порядка (К=4,0* 10 +4,2-10 дм/см-с). Максимальная

2 "I" -2+ скорость цементации наблюдается для Си , а минимальная - для Ni . Показано, что ионы цинка удаляются из раствора за счет сорбции гидратом оксида железа (III) - РегОз-пНгО с возможным образованием мицеллярной структуры.

С помощью расчетов критерия Пиллинга-Бедвордса построена качественная модель структуры цементационных пленок, образующихся на поверхности металлического железа: для Pb2f и Sn2f они сплошные, для Ni24"пленки носят островковый характер, а в случае Си24" реализуетсяпроме

•2*1" жуточный вариант. Зависимость концентрации Ni от времени цементации является линейной, т.е. реакция протекает в кинетической области.

2+ 2+

Криволинейная зависимость для Pb , Sn , и Си указывает на переход реакции из кинетической области в диффузионную.

Изучены возможности использования персульфатов натрия, калия или аммония в качестве реагентов, подавляющих выделение диоксида азота из травильных ванн при обработке меди и ее сплавов.

Измерены кинетические характеристики анаэробного и аэробного процессов очистки бытовых сточных вод в локальных очистных установках. Сформулированы требования к стокам, обрабатываемым с использованием анаэробного реактора восходящего потока. Изучено изменение показателей БПК и ХПК в реакторе при обработке бытовых стоков.

Практическая ценность. Разработана эффективная технология очистки хромсодержащих стоков и на ее основе создана локальная ионно-обменная установка, позволяющая существенно снизить отходы при хромировании металлов. Усовершенствован гальванокоагуляционный метод очистки сточных вод от хрома и ионов тяжелых металлов. На основе локальной ионообменной и гальванокоагуляционной установок предложена интегрированная технологическая схема комплексной очистки хромсодер-жащих промывных стоков.

Исследованы два основных направления защиты воздушной среды от загрязнения диоксидом азота, выделяющегося при травлении меди и ее сплавов: абсорбционный способ очистки с использованием специально разработанной барботажной колонны и метод подавления образования диоксида азота непосредственно в травильной ванне путем добавления в нее персульфатов.

Опробован на практике анаэробный метод очистки бытовых стоков. Результаты экспериментальных исследований использованы для проектирования натурного реактора восходящего потока с активным илом (РВП-АИ).

Разработанные технические решения были опробованы в производственных условиях, где показали высокую эффективность. Содержание ионов тяжелых металлов в стоках после очистки исследованными методами не превышают величины ПДК.

Предложена усовершенствованная схема очистки промышленных стоков, включающая в себя оборотную систему многократного использования 90 % технологической воды с автоматизированным контролем качества очистки стоков.

При защите воздушной среды от загрязнения диоксидом азота эффективность метода абсорбции составляет 92-96 %. Использование персульфатов полностью исключает выделение оксидов азота (эффективность 100 %).

Показано, что метод анаэробной очистки стоков обеспечивает соблюдение нормативов качества воды - степень очистки стоков составляет (%): по биологически окисляемым веществам - 63, по маслам и жирам - 41, по ПАВ - 89.

Предложенные и испытанные на практике локальные очистные системы позволяют снизить загрязнение окружающей среды до безопасных значений и обеспечивают существенный экономический эффект. Данные технические решения защищены 4 патентами.

Положения, выносимые па защиту.

• Введение и обоснование нового системно-экологического понятия -«экозащитный процесс» с целью определения комплекса химико-технологических процессов, обеспечивающих защиту окружающей среды от техногенных видов загрязнений.

• Классификация экозащитных процессов, основанная на различии скоростей химических и диффузионных процессов, протекающих в гетерогенных многокомпонентных системах.

• Комплексный физико-химический подход к проблеме очистки промышленных и бытовых стоков,

• Новые безразмерные индексы для количественной экспресс оценки эффективности экозащитных процессов.

• Термодинамические характеристики техногенного воздействия промышленного производства на окружающую среду.

• Методология выбора эффективных экозащитных процессов с учетом химических, технологических и экологических факторов.

• Физико-химические основы разработки и применения локальных очистных систем для защиты окружающей среды от техногенного воздействия.

• Эколого-химическое обоснование анаэробных и аэробных методов очистки бытовых стоков.

• Оценка эффективности применения локальных очистных систем. Апробация работы. Основные материалы работы докладывались па следующих конференциях, конгрессах, форумах, выставках и семинарах: Российская научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии машиностроения» (Москва, МГАТУ им. К.Э. Циолковского, ноябрь 1992); Всероссийская научно-методическая конференция «Проблемы формирования личности инженера XXI века» (Москва, МГАТУ им. К.Э. Циолковского, январь, 1993); Российская научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии машиностроения» (Москва, МГАТУ им. К.Э. Циолковского, ноябрь, 1993); Всероссийская научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии» (Москва, МГАТУ им. К.Э. Циолковского, ноябрь 1997); Всероссийская научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии - НМТ-98» (Москва, МГАТУ им. К.Э. Циолковского, ноябрь 1998); Семинар в рамках Международной специализированной выставки «Отходы 1999: индустрия переработки и утилизации» (Москва, Госкомитет РФ по охране окружающей среды, июнь 1999); Всероссийские конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, экологический факультет РУДН, апрель 2002 и 2003 гг.); Международный форум «Инновационные технологии ХХ1-го века для рационального природопользования, экологии и устойчивого развития» в рамках Международной выставки «Экоэффективность — 2004» октябрь, Москва.

Диссертация докладывалась и обсуждалась па научных семинарах кафедры экологического мониторинга и прогнозирования РУДН и кафедры «Промышленная экология и безопасность производства» МАТИ им. К.Э. Циолковского в 2000-2005 г.г., а материалы диссертации внедрены в учебный процесс этих кафедр.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 46 научных работ, получено 4 патента, а также издано 3 учебных пособия, 2 учебные программы.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, списка литературы и десяти приложений. Объем основного текста работы составляет 319 страниц, кроме этого в работе 87 иллюстраций и 83 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Экология», Кривошеин, Дмитрий Александрович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

На основании разработанных теоретических и практических положений решена крупная научная проблема, имеющая важное народнохозяйственное значение, впервые на базе комплексного подхода созданы физико-химические основы разработки и применения локальных очистных систем, что позволяет повысить уровень защищенности жизненно важных интересов человека, общества и окружающей среды.

1. Разработан комплексный физико-химический подход к решению проблемы очистки промышленных и бытовых сточных вод сложного состава. Проанализированы химические, технологические и экологические особенности экозащитных процессов. Предложена классификация этих процессов, базирующаяся на различии скоростей химических и диффузионных процессов, протекающих в гетерогенных много-компонентных системах, сточных водах и газовоздушных выбросах.

2. Обоснованы и введены новые безразмерные индексы техногенного воздействия Kri и Кгп для количественной экспресс-оценки эффективности экозащитных процессов при использовании одноступенчатой и многоступенчатой схем очистки выбросов и сбросов. Показана возможность использования термодинамических характеристик (изменения свободной энергии Гиббса AG, полной работы WB„ и изменения энтропии системы AS) в качестве универсальных термодинамических критериев для оценки качества окружающей среды и эффективности экозащитных процессов.

3. Определены физико-химические закономерности реагентного, элек-трокоа-гуляционного, ионообменного и гальвапокоагуляционного процессов очистки сточных вод: рассчитаны термодинамические параметры реакций восстановления ионов тяжелых металлов и хрома; оценены расходы реагентов и количества образующихся осадков; установлены кинетические параметры химических реакций и массообменных процессов, протекающих в гетерогенных системах; определены концентрации ионов в промывных стоках.

4. На модельных растворах с помощью термодинамических и кинети

2 + ческих расчетов показано, что процессы цементации катионов Cr(VI), Си , Ni24", Sn2+, Pb2+ на поверхности металлического железа являются необратимыми реакциями первого порядка (К=4,0-104+4,2-102 дм3/см2-с). При нормальном режиме работы очистной установки максимальная скорость цемен

2"Ь 2 4" тации наблюдается для Си , а минимальная - для Ni . Показано, что ионы цинка удаляются из раствора за счет сорбции гидратом оксида железа (III) -Fe203-nH20 с возможным образованием мицеллярной структуры.

5. Расчет критерия Пиллинга-Бедвордса позволил построить качественную модель структуры цементационных пленок, образующихся на поверхности металлического железа: для Pb2f и Sn2f они сплошные, для Ni2+ -пленки носят островковый характер, а в случае Си2+ реализуется промежуточный вариант. Зависимость концентрации Ni от времени цементации является линейной, т.е. реакция протекает в кинетической области. Криволинейная зависимость для РЬ2+, 8п2+, и Си2"1" указывает на переход реакции из кинетической области в диффузионную.

6. Сформулированы требования к разработке и использованию локальных очистных систем и установок; предложена методика поэтапной разработки технологической схемы экозащитного процесса. Разработана и запатентована эффективная технология очистки хромсодержащих стоков; на ее основе созданы локальная ионообменная установка и локальная очистная система, состоящая из ионообменной и гальванокоагуляционной установок, позволяющие реализовать малоотходную технологическую схему хромирования.

7. Оптимизированы режимы эксплуатации локальной ионообменной установки для очистки хромсодержащих стоков: рН стоков - 4-6, скорость пропускания стоков через слой ионита - 2,5-7,5 м/ч, порозность слоя смолы в колонне - 0,08;-0,16.

Для обеспечения работы гальванокоагуляционной установки необходимо контролировать следующие параметры: Ь - время контакта в первой камере должно быть не менее 10 минут; рН исходных сточных вод, поступающих на очистку, должно быть не более 4; объемный расход стоков при данных рабочих объемах двух камер не должен превышать 20 м3/ч.

Установлена зависимость гидравлического сопротивления фильтрующей насадки от критерия Рейнольдса с учетом пористости среды и скорости потока, что позволяет управлять режимом доочистки гальванических стоков. Определен режим магнитной доочистки сточных вод после гальванокоагулятора (I = 10-20 А, рН 6,5-8,5, Н = 40 000 А/м), что обеспечивает возврат в процесс очистки 20 % от исходного металлического железа.

8. Разработаны два способа защиты воздушной среды от загрязнения диоксидом азота: метод абсорбции с использованием поглощающих растворов гидроксида натрия и карбоната натрия и метод подавления образования оксидов азота с использованием персульфатов. Эффективность очистки с использованием первого метода достигает 92+96 %, а во втором случае практически 100%.

9. Определены основные конструктивные параметры локальной очистной абсорбционной установки и оптимизированы физико-химические параметры экологически чистого процесса травления меди и ее сплавов. Предложен состав травильной смеси (компоненты, масс, ч): серная кислота (96%) - 36(Н610; азотная кислота (63%) - 38(Н640; хлорид натрия - 4-И2; персульфат натрия, калия или аммония - 14-^-50. Показано, что процесс можно проводить при комнатной температуре; объемный расход воздуха, пропускае

3 2 мого через раствор, составляет 0,07^-2,78 м /м мин. Для реализации на практике абсорбционного метода очистки спроектирована, опробована в промышленных условиях и запатентована барботажная установка, позволяющая достигнуть высокой эффективности очистки газовоздушных выбросов от диоксида азота.

10. Выявлены эколого-химические особенности анаэробных и аэробных методов очистки бытовых стоков. Определены физико-химические характеристики и состав бытовых сточных вод. Показано, что для соблюдения нормативов качества воды степень очистки стоков должна составлять (%): по биологически окисляемым веществам - 63, по маслам и жирам - 41, по ПАВ - 89. Изучение кинетики биологической очистки в реакторе восходящего потока с активным илом (РВП-АИ), показало, что среднее значение константы скорости анаэробной биохимической реакции составляет -0,17 сут-1

11. Измерение показателей ВПК и ХПК в пилотном реакторе системы РВП-АИ. позволило установить, что степень разложения органических веществ в стоках при времени гидравлического удерживания ВГУ=6 ч. составляет 50 %. Результаты экспериментальных исследований использованы для проектирования натурного реактора РВП-АИ;

12. Расчетным путем показано, что наибольшей экономической эффективностью при очистке промышленных стоков обладают ионообменный и гальванокоагуляционный методы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных в данной работе исследований разработаны принципы создания новых, а также совершенствования существующих эко-защитных процессов, применяемых в машиностроении.

Результаты, полученные в данной работе можно условно разделить на результаты прикладного характера, имеющих прямое практическое применение и результаты, необходимые для понимания закономерностей, лежащих в основе создания эффективных экозащитных процессов.

К числу последних необходимо отнести сформулированные требования, которые следует использовать при разработке химической, технологической и экологической концепции создаваемых экозащитных процессов, предложенную классификацию этих процессов, а также обоснование критериев, в том числе и термодинамического, которые могут применятся для экспресс - оценки качества окружающей среды и эффективности инженерных мероприятий, используемых для ее защиты.

Предложены методы количественной оценки технологического принципа наилучшего использования разности потенциалов с применением понятия интенсивности процесса или аппарата, а также способ расчета высот слоев катионита и анионита в локальной ионообменной очистной установке, при которых происходит их одновременное насыщение.

Рассчитаны термодинамические параметры реакций восстановления ионов тяжелых металлов и хрома Оценены расходы реагентов и количества образующихся осадков.

Проведен термодинамический анализ и исследованы кинетические характеристики реакций цементации, протекающих при очистки стоков от ионов тяжелых металлов гальванокоагуляционным методом. Также проведен термодинамический анализ возможности использования персульфатов натрия, калия или аммония в качестве реагентов, подавляющих выделение диоксида азота из травильных ванн при обработке меди и ее сплавов, на основании чего составлены химические уравнения соответствующих реакций.

Разработанные схемы теоретического анализа были использованы при выборе метода очистки хромсодержащих стоков и стоков, содержащих тяжелые металлы машиностроительных предприятий, а также способа защиты воздушной среды от загрязнения диоксидом азота, выделяющегося при травлении меди и ее сплавов.

В части работы, касающейся биологической очистки бытовых сточных вод, к числу теоретических результатов можно отнести сформулированные требования, предъявляемые к стокам, которые направляются на очистку в реактор восходящего потока (РВП-АИ). Установлена константа скорости реакции, протекающей при очистке сточных вод, и определена требуемая потребность в кислороде для ее реализации. Изучено изменение показателей БПК и ХПК в реакторе типа РВП-АИ при обработке бытовых стоков.

К результатам настоящей работы, имеющим прямое практическое применение, относятся данные, касающиеся разработки эффективной технологии очистки хромосодержащих стоков и создание на ее основе локальной ионообменной установки, позволяющих осуществить малоотходную технологическую схему хромирования. Для решения указанной задачи был проведен комплекс экспериментальных исследований, направленных на изучение закономерностей ионообменной сорбции шестивалентного хрома и регенерации насыщенного анионита кислотными растворами. Также усовершенствован гальванокоагуляционный метод очистки сточных вод от хрома и ионов тяжелых металлов. На основе локальной ионообменной и гальванокоагуля-ционной установок предложена интегрированная технологическая схема комплексной очистки хромсодержащих промывных стоков. Кроме того, были выбраны два основных направления защиты воздушной среды от загрязнения диоксидом азота, выделяющегося при травлении меди и ее сплавов: абсорбционный способ очистки с использованием специально разработанной барботажной колонны и подавление образования оксидов азота непосредственно в травильной ванне путем добавления в нее специальных реагентов (персульфатов).

Опробован на практике анаэробный метод очистки бытовых стоков. Результаты экспериментальных исследований использованы для проектирования натурного реактора восходящего потока с активным илом (РВП-АИ).

Разработанные технические решения были опробованы в производственных условиях, где показали высокую эффективность и запатентованы. Их можно использовать в качестве эффективных экозащитных процессов и аппаратов, позволяющих создать малоотходные машиностроительные технологии.

Наше исследование позволило ответить лишь на некоторые вопросы, возникающие при разработке, совершенствовании и оценки эффективных экозащитных процессов, применяемых в промышленности.

В дальнейшем предложенные в данной работе теоретические подходы рекомендуется проверить при разработке различных малоотходных технологий, а также эффективных экозащитных процессов.

Список литературы диссертационного исследования доктор химических наук Кривошеин, Дмитрий Александрович, 2005 год

1. Реймерс Н.Ф. Природопользование. Словарь - справочник. - М.: Мысль, 1990.-637 С.

2. Реймерс Н.Ф. Экология. М.: Россия молодая, 1994. - 432 С.

3. Реввель П., Реввель И. Среда нашего обитания. М.: Мир, 1994. - 608 С.

4. Экология, охрана природы и экологическая безопасность. Учебное пособие для системы повышения квалификации и переподготовка государственных служащих. Под общей редакцией проф. Данилова Данильяна В.И. - М.: Изд-во МНЭПУ, 1997. - 744 С.

5. Делятицкий С., Заонц И., Чертков Л.В. и др. М.: Конкорд ЛТД - Экопром, 1993.-208 С.

6. Медоуз Д.Х., Медоуз Д.Л., Рендерс И. За пределами роста. Учебное пособие М.: Издательская группа "Прогресс"- "Пангея", 1994. - 30 С.

7. Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Гл. ред. Молдавской энциклопедии, 1990. - 512 С.

8. Измалков В.П. Экологическая безопасность, методология прогнозирования антропогенных загрязнений и основы построения химического мониторинга окружающей среды. СПб.: НИЦ экологической безопасности, 1994. - 132 С.

9. Ливчак И.Ф., Воронов Ю.В. Охрана окружающей среды: Учебное пособие. -М.: Строй из дат, 1988. 191 С.

10. Бертокс П., Радд Д. Стратегия защиты окружающей среды от загрязнений. М.: Мир, 1980. - 602 С.

11. Энциклопедический словарь справочник "Окружающая среда" Под редакцией Гончарова Е.М. - М.: Прогресс, 1993. - 574 С.

12. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия, 1989. - 512 С.

13. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Химия, 1973.-752 С.

14. Богдановский Г.А. Химическая экология. М.: МГУ, 1994. - 237 С.

15. Исфорт Г. Производственные процессы и окружающая среда. М.: Прогресс, 1983. -272 С.

16. Лапин В.JI., Мартинсен А.Г., Попов В.М. Основы экологических знаний инженера. М.: Экология, 1996. - 176 С.

17. Балацкий О.Ф., Ермоленко Б.В., Журавский АЛО. и др. Безотходное производство: экономика, технология, управление. "Охрана природы и воспроизводство природных ресурсов". М.: 1987. т. 17. - 184 С.

18. Кафаров В.В. Принципы создания безотходных химических производств. -М.: Химия, 1982.-288 С.

19. Калыгин В.Г., Попов Ю.П. Порошковые технологии: экологическая безопасность и ресурсосбережение. Учебное пособие. М.: МГАХМ, 1996. - 212 С.

20. Бондарева Т.И. Экология химических производств. М.: МИХМ, 1986. -92 С.

21. Кожемякин В.А., Зубченко Г.В., Митник В.Л. и др. Малоотходные процессы и охрана окружающей среды в металлургии редких металлов. М.: Металлургия, 1991. - 160 С.

22. ГОСТ 17.0.0.04 90. Экологический паспорт промышленного предприятия. Основные положения.

23. Очистка производственных сточных вод. Учебное пособие для вузов. Под ред. C.B. Яковлева. М.: Стройиздат, 1985. - 335 С.

24. Калицун В.И. Водоотводящие системы и сооружения. Учебник для вузов. М.: Стройиздат, 1987. - 336 С.

25. Алферова Л.А., Нечаев А.П. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. М.: Стройиздат, 1989. -272 С.

26. Временные методические указания по определению соответствия процессов и производств химической промышленности требованиям мало- и безотходной технологии. ВСН 57-84. М.: Минхимпром, 1985. - 47 С.

27. ГОСТ 17.1.3.13-86. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к охране поверхности вод.

28. ГОСТ 17.2.1.01-76. Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями.

29. ГОСТ 17.5.3.04-83. Охрана природы. Земля. Общие требования к рекультивации земель.

30. ГОСТ 24525.4-80. Управление охраной окружающей среды. Основные положения. >

31. Белов C.B., Барабанов Ф.А., Козьяков А.Ф. и др. Охрана окружающей среды. Под ред. C.B. Белова. М.: Высшая школа, 1991. - 319 С.

32. Кривошеин Д.А., Муравей Л.А., Роева Н.И. и др. Экология и безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие для вузов. Под ред. Л.А. Муравья. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. - 447 С.

33. Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие для вузов / Под ред. Л.А. Муравья. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. - 431 С.

34. Кривошеин Д.А., Кукин П.П., Лапин В.Л. и др. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков. Учебное пособие. М.: Высшая школа, 2003.-344 С.

35. Кедров B.C., Пальгунов П.П., Сомов М.П. Водоснабжение и канализация. Учебник для вузов. М.: Стройиздат, 1984. - 288 С.

36. Яковлев C.B. Водоотведение и очистка сточных вод. М.: Стройиздат, 1996.-436 С.

37. Канализация. Наружные сети и сооружения. СНиП 2.04.03-85 М.: Стройиздат, 1986.л

38. Бретшнайдер С., Кавецкий В., Лейко Я. и др. Общие основы химической технологии Л.: Химия, 1977. - 504 С.

39. Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Арутюнов С.Ю. Системный анализ процессов химической технологии. М.: Наука, 1985. - 440 С.

40. Романенко В.И., Орлов А.Г., Никитина Г.В. Книга для начинающего исследователя химика. Л.: Химия, 1987. - 280 С.

41. Кафаров В.В. Основы массопередачи. М.: Высшая школа, 1962. - 656 С.

42. Перри Дж. Г. Справочник инженера-химика. JL: Химия, 1969. т.1. - 649 С.

43. Набойченко С.С., Юнь A.A. Расчеты гидрометаллургических процессов. -М.: МИСиС, 1995.-428 С.

44. Бродский В.З. Введение в факторное планирование эксперимента. М.: Наука, 1976. - 223 С.

45. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука, 1971. - 207 С.

46. Адлер Ю.П., Маркова Е.В, Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. - 279 С.

47. Смирнов Д.Н., Генкин В.Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов. М.: Металлургия, 1989. - 224 С.

48. Кутырин И.М. Охрана водных объектов от загрязнения (Шаги ускорения). JL: Гидрометеоиздат, 1988. - 40 С.

49. Соловьева Н.Д., Савельева Е.А. Экологические проблемы гальванических производств. Саратов: Изд - во СГТУ, 1997. - 48 С.

50. Колесников В.А., Шалыт Е.А. Комплекс технологий электрохимической водоочистки с регенерацией ценных компонентов в гальваническом производстве / Гальванотехника и обработка поверхности. 1992, т. 1. № 1-2, - 87 С.

51. Маренчев A.B., Анурин Е.Ф., Пичугин Ю.А. Бессточная технология взамен очистных сооружений / Гальванотехника и обработка поверхности. -1992, т. 1,№ 1-2, с. 96-98.

52. Булатов М.А., Бондарева Т.Н., Кутепов А.М. Химические производства с замкнутым водооборотным циклом. М.: МИХМ, 1991. - 80 С.

53. Запольский А.К., Образцов В.В. Комплексная очистка сточных вод гальванического производства. К.: Техника, 1989. - 300 С.

54. Гальванические процессы. Каталог ИХХТ АН JTCCP Вильнюс: 1983. -64 С.

55. Патент Японии № 54-11879, 1979.

56. Казарян Т.С., Гайнуллин А.Д., Шевченко А.И. и др. Мембранная технология в решении экологических проблем газовой промышленности М.: Недра, 1997.-227 С.

57. Свитцов А.А., Абылгазиев Т.Ж., Акобян А.А. и др. Мембранная техника в процессах водоподготовки и очистки сточных вод. М.: ВНТИЦентр, 1991. -111 С.

58. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. М.: Химия, 1986.-272 С.

59. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Учебник для вузов. М.: Химия, 1995. - 608 С.

60. Авторское свидетельство СССР № 558970, 1977.

61. Меретуков М.А. Процессы жидкостной экстракции в цветной металлургии. М.: Металлургия, 1985. - 222 С.

62. Ритчи Г., Эшбрук А. Экстракция. Принципы и применение в металлургии. М.: Металлургия, 1983. - 407 С.

63. Рымбетова А.У. Экстракция хрома (VI) солями четвертичных аммониевых оснований в технологии неорганических соединений хрома, очистке сточных и подземных вод. М.: МХТИ, 1987. - 16 С.

64. Тихонов К.И., Бодягина М.М. Очистка технологических растворов гальванических производств от ионов тяжелых металлов. JL: ЛДНТП, 1990. - 26 С.

65. Sitting М. Pollutant Removal HandB00k London: Park Ridge, 1973. P. 116- 135.

66. Schwald A., Wright C. Prod. Finish 1982, 35, № 5. P. 23-26.

67. Sludge management: Proc. of the IAWPRC Conf. on sludge management, held at Lojola Maiymount Univ. Los Angeles, Calif. USA, 8-12 an. 1990/Ed. W. F. Garber a. D.R. Anderson. Oxford etc.: Pergamon Press, 1990. - P. 346.

68. Wastewater reclamation and reuse: Proc. of the Intern. Symp. On wastewater reclamation a reuse held in Castell Platja d'Aro, Costa Bravo, Spain, 24-26 Sept. 1991/Ed. R. Mujeriego a. T. Asano. Oxford etc.: Pergamon Press, 1991. № 12, 364 p.

69. Фримантл M. Химия в действии. M.: Мир, 1991. ч.1. - 528 С.

70. Полинг JI. Общая химия. М.: Мир, 1976. - 846 С.

71. Уорк К., Уонер С. Загрязнение воздуха. Источники и контроль. М.: Мир, 1989. - 539 С.

72. Бретшнайдер Б., Курфюст И. Охрана воздушного бассейна от загрязнений: технология и контроль. JL: Химия, 1989. - 288 С.

73. Кузнецов В.А., Тарасова Н.П. Химия атмосферы. М.: Изд-во МХТИ, 1987.-64 С.

74. Патент Японии № 61-435, кл. C23F 1/18, 1986.

75. Патент ФРГ № 3623504 Al, кл. C23F 1/18, 1987.

76. Патент ФРГ № 3624667 Al, кл. C23F 1/18, 1987.

77. Справочник по современным технологиям очистки природных и сточных вод и оборудованию. Под ред. О.К. Нильсена, В.Ф. Карпухина. М.: Изд-во Минприроды РФ, 2001. - 256 С.

78. Гюнтер Л.И., Голбдфарб А.А. Метатенки. -М.: Стройиздат, 1991. 126 С.

79. Жуховицкий А.А, Шварцман Л.А. Физическая химия. М.: Металлургия, 1968.-520 С.

80. Риман В., Уолтон Г. Ионообменная хромотография в аналитической химии. М.: Мир, 1973. - 376 С.

81. Базаров И.П. Термодинамика. М.: Высшая школа, 1983. - 344 С.

82. Справочник химика. Под редакцией В.П. Никольского. М.-Л.: Химия, 1964. т.З. - 1008 С.

83. Хабаши Ф. Основы прикладной металлургии. Теоретические основы М.: Металлургия, 1974. т.1. - 232 С.

84. Капиллярная химия: Перевод с японского / Под ред. К. Тамару. М.: Мир, 1983.-272 С.

85. Первозванский A.A. Поиск. М.: Наука, 1970. - 264 С.

86. Бондарь А.Г. Математическое моделирование в химической технологии -К.: Высшая школа, 1973. 280 С.

87. Бронштейн H.H., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов 13-е издание, исправленное. - М.: Наука, 1986. - 544 С.

88. Одум Ю. Экология. В 2-х томах. М.: Мир, 1986. - 328 С.

89. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах -М.: Мир, 1979.-512 С.

90. Еремин E.H. Основы химической термодинамики. Учебное пособие для университетов. М.: Высшая школа, 1978. - 391 С.

91. Хейвуд Р. Термодинамика равновесных процессов. М.: Мир, 1983. -503 С.

92. Эткинс П. Физическая химия. М.: Мир, 1980. т.1. - 584 С.

93. Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. Основные законы химии: В 2-х томах -М.: Мир, 1982. 1272 С.

94. Люпис К. Химическая термодинамика материалов. М.: Металлургия, 1989.-503 С.

95. Пономарева К.С. Сборник задач по физической химии. М.: Металлург-издат, 1962. - 232 С.

96. Киреев В.А. Курс физической химии М.: Химия, 1975. - 776 С.

97. Скорчеллетти В.В. Теоретическая электрохимия. М.: Химия, 1970. -608 С.

98. Бушуев В.В., Голубев B.C. Основы эргодинамики. М.: ООО «ИАЦ Энергия», 2002. - 228 С.

99. Дуров В.А., Агеев Е.П. Термодинамическая теория растворов. Учебное пособие М.: Едиториал УРСС, 2003. - 248 С.

100. Пашков А.Б., Замбровская Е.В., Медведев H.H. Ионообменная очистка сточных вод гальванических и металлургических производств Пластмассы, №5, 1975. с. 55-56.

101. Полянский Н.Г., Горбунов Г.В., Полянская Н.Л. Методы исследования ионитов. М.: Химия, 1976. - 208 С.

102. Кострикин Ю.М., Мещерский H.A., Коровина О.В. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления. Справочник -М.: Энергоиздат, 1990. 254 С.

103. Гельферих Ф. Иониты. М.: Издатинлит, 1962. - 490 С.

104. ГОСТ 20255-74. Методы определения динамической обменной емкости.

105. Белевцев А.И., Субботин В.А., Александрова Т.Н. Извлечение шестивалентного хрома из сточных вод анионитом АН-251 Сб. трудов ВНИИ ВО-ДГЕО-М.: 1984. с. 52-56.

106. Судариков Б.Н, Раков Э.Г. Процессы и аппараты урановых производств- М.: Машиностроение, 1968. 381 С.

107. Ямпольский A.M., Ильин В.А. Краткий справочник гальванотехника.- Л.: Машиностроение, 1981. 269 С. *

108. Грилихес С.Я. Обезжиривание, травление и полирование металлов. Вып. 1. Приложение к журналу "Гальванотехника и обработка поверхности"- М.: Машиностроение, 1994. 190 С.

109. Авторское свидетельство СССР №806109, кл. В 01J 47/04, 1981.

110. Куролап Н.С., Измайлова Д.Р. Ионообменный метод очистки хромсо-держащих промстоков и отработанных электролитов гальванических цехов -Сб. "Теория и практика сорбционных процессов", Вып. 12 Воронеж: Изд-во1. ВГУ, 1978. с. 103 108.

111. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. М.: ЮНИТИ, 1990. - 320 С.

112. Ямпольский A.M. Травление металлов. М.: Металлургия, 1980. - 248 С.

113. Грилихес С.Я. Обезжиривание, травление и полирование металлов Л.: Машиностроение, 1983. - 144 С.

114. Метрологическое обеспечение безопасности труда. Справочник под редакцией И.Х. Сологяна. Измеряемые параметры химических, биологическихи опасных психофизиологических и вредных производственных факторов. -М.: Изд-во стандартов, 1989. т.2. 256 С.

115. Быховская М.С. Методы определения вредных веществ в воздухе. М.: Химия, 1966.-440 С.

116. Витенберг Ю.Р. Шероховатость поверхности и методы ее оценки JL: Судостроение, 1971. - 304 С.

117. Деденко Л.Г., Керженцев В.В. Математическая обработка и оформление результатов экспериментов. М.: Изд-во МГУ, 1977. - 112 С.

118. Хиль Касанова Марко. Эколого-химические аспекты анаэробной очистки бытовых сточных вод и обработки их осадков. М.: РУДН, 2004.

119. Adrian D.D., Sanders G. Oxygen sag equation for half order BOD kinetics // J. Envirom. Sys, 1992. Vol. 22. P. 341 345.

120. Akaike A. An information criterion // Math. Sci., 1976. Vol. 14. P. 5-9.

121. Thomas H.A. Graphical determination of BOD curve constants // Water Sewage Works, 1980. Vol. 97. P. 123.

122. Marquardt D. An algorithm for least-squares estimation of non-linear parameters // SI AM J. Math. Appl., 1963. Vol. 11. P. 431.

123. Maoyu Yang. An autocatalytic model for the kinetics of BOD test // Water Res., 1990. Vol. 24. P. 1091 1095.

124. Planta Experimental de Tratamiento de Aguas VCV. Caracterization de las Aguas Residuales Domesticas en Zonas de Venezuela — Resultades Parciales, Publicación PETA 83-3, 3 Congreso Venezolano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, Naiguta, 1983.

125. Boone D.R. et al // Appl. Environ. Microbiol., 1980. Vol. 40. P. 629 632.

126. Field J. Parámetros Operativos del Manto de Lodos Anaerobicos de Flujo As-cedente con Manto de Lodo -UASB Manuel del Curso / Santiago de Cali,1987.

127. Gaceta Oficial de la República de Venezuela № 5021 Extraordinario. Normal Para la Calidad de los Cuerpos de Aguas y Vértigos o Efluentes Líquidos. Decreto 883, 18.12.1995.

128. Planta Experimental de Aguas VSV. Características Hidráulicas de las Aguas Residuales Domesticas I. Sector VD 5, Caricuo - Caracas. 4 Congreso de Ingeniería Sanitaria y Ambiental. 1985.

129. Lettinga G., Man A., Van der Last et al / Anaerobic Treatment of Domestics Sewage and Wastewater// Wat. Sci. Tech., 1993. Vol. 27. № 9. P. 67 -73.

130. Field J., Alvarez R., Lettinga G. «Ensayos Ahaerobios». Publication Universidad de Valladolid, 1988. P. 52 67.

131. Field J. «Medición de Parámetros». Arranque y Operation de Siste3mas de Flujo Ascendente con Manto de Lodo UASB-Manual del Curso. Santiago de Cali, 1987.

132. Wildschut L. «Operación y Manenimiento de una Planta UASB Para Aguas Residuales Domesticas». Arranque y Operación de Flugo Ascendente con Manto de Lodo. Manual Del Curso / Santiago de Cali, 1987. p. J1 J17.

133. Noyola A. Reactores Anaerobios Avanzados. Actas del Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental. AIDIS Lima, Perú, 1998.

134. Conzales R. Aplicación de un Sistema Anaerobio Para el Tratamiento de Efluentes Provenientes de una Producción de Etanol. 4 Simposio Internacional Sobre Control de Polucion de Aguas por Procesos Biologicos. Valencia Venezuela, 1998.

135. Hidrocapital. Reactor anaerobic de Flugo Ascendente Manzanares, Caracas. Ingeniería Basica. Informe № Dl-IB-98-001, 1998.

136. Jurgensen D. Aplicación de la Tecnología Anaerobia Para Tratamiento de Alcantarillado Utilizando los Reactores Anaerobios de Flujo Ascendente Contra Manto de Lodo / SANEPAR (Brazil), 1998.

137. Souza M.E. Criteria for Utilization, Design and Operation of UASB Reactors // Wat. Sci. Tech, 1986. Vol. 18. № 12. P. 56 59.

138. Government Strategies and Policies for Cleaner Production. Paris: UNEP, Industry and Environment Program Activity Center. 1994.

139. Материалы Международной конференции по охране окружающей среды. София. 1995.

140. Практическое руководство для программ более чистого производства в Центральной и Восточной Европе. Париж: Организация экономического сотрудничества и развития (OECD). 1997.

141. Тимонина И.Л. Японская модель экономики «замкнутого цикла»: Экологическая политика Японии. / Тимонина И.Л. // Японский опыт для российских реформ. М.: 2002. Вып. 2. с.5-16.

142. Nedenes О. Best practice guide for CP in Central / Eastern Europe / Paris: OECD. 1995.

143. Титенберг Т. Экономика природопользования и охрана окружающей среды. М.: Олма - Пресс, 2001. - 591С.

144. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно-допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Л.: 1985. - 528 С.

145. Инженерная защита окружающей среды. Очистка вод. Утилизация отходов. под ред. Ю.А. Бирмана и Н.Г. Вурдовой. М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2002.

146. Homer G. D, Duffey J. G. Electrochemical removal of heavy metals from wastewatel // 70th AES Annu Techn Conf / Proc, Indianopohs, Ind, 1983 Wmtei Park. Fla, 1983.5/1-5/11.

147. A. c. 739007, СССР МКИ C02C 5/12 Способ очистки сточных вод от хрома / В. В. Вершинина.

148. А.с. 905203, СССР МКИ C02F 1/45 Способ обработки сточных вод. содержащих шестивалентный хром. Ризо Е.Г., Герасимов Г.И.

149. Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. Основные законы химии. М.: Мир, 1982. Т.1.-620 С.

150. Меньшутина Н.В., Гончарова C.B., Колесников C.B. Информационная система «WAAM» для решения экологических проблем в области очистки сточных вод. Прикладное программное обеспечение. М.: Изд-во РХТУ, 2002. с. 22-28.

151. Гребешок В.Д., Соболевская Т.Т., Махно А.Г. Состояние и перспективы развития методов очистки сточных вод гальванических производств // Химия и технология воды. 1989. Т. 11. № 5. с. 407 421.

152. Дытнерский Ю.И., Кочаров Р.Г., Мосешвили Г.А., Терпугов Г.В. Очистка сточных вод и обработка водных растворов с помощью динамических мембран // Химическая промышленность. 1975. № 7. с 503 -507.

153. Сандуляк A.B. Магнитно-фильтрационная очистка жидкостей и газов. -М.: Химия, 1988.-256 С.

154. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I-IV групп. Справочник / Под общей редакцией В.А. Филова. JL: Химия, 1988.-512 С.

155. Справочник по современным технологиям очистки природных и сточных вод и оборудования. Под ред. В.Ф. Карпухина и А.Ф. Порядина. М.: Минприроды РФ, 2001. - 254 С.

156. Справочник химика. М.: Изд-во ГХИ, 1963. т.З. - 311 С.

157. Грушко Я.М. Вредные неорганические соединения в промышленных сточных водах: Справочник. Л.: Химия, 1979. - 160 С.

158. Грушко Я.М. Ядовитые металлы и их неорганические соединения в промышленных сточных водах. М.: Медицина, 1972. - 174С.

159. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно-допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Л.: Химия, 1985. - 528 С.

160. Химия. Справочное руководство. Под ред. Ф.Г. Гаврюченкова. Л.: Химия, 1975.-576 С.

161. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов У-УШ групп. Справочник / Под общей редакцией В.А.Филова. Л.: Химия, 1989.-592 С.

162. Петру А. Промышленные сточные воды. М.: Металлургия, 1965. - 336 С.

163. Бейгельдруд Г.М., Макаренко С.Н. Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов. М.: Металлургия, 1999. с. 7 - 19.

164. Справочник по гальваническим покрытиям в машиностроении. М.: Машиностроение, 1991.-384 С.

165. Гребешок В.Д., Соболевская Т.Т., Махно А.Г. Состояние и перспективы развития методов очистки сточных вод гальванических производств // Химия и технология воды. 1989. Т. 11, № 5. - с. 407-421.

166. Природоохранные аспекты металлургического производства (технический обзор). Программа ООП по окружающей среде. 1987. - 89 С.

167. Степанов С.К., Кичигин В.И., Белявина Е.Г. Реагентная очистка хромсо-держащих стоков // Перспективные методы очистки природных и промышленных вод. Куйбышев: Изд-во КГУ, 1985. с. 105-114.

168. A.c. 882951, СССР, МКИ C02F 1/70. Способ очистки сточных вод от соединений хрома / B.C. Галахов, Э.П. Агасян, В.А. Комаров, В.А. Ушков, Б.Б. Блинов.

169. Громова Е.В., Печерский М.М. Сравнительный анализ методов обезвреживания сточных вод, содержащих хром Cr(VI) // Материалы семинара «Экологические проблемы в гальваническом производстве» М.: 1992. с. 8084.

170. Доскина Э.П., Мягкая Т.М., Староватых А.И. Применение ионообменных волокон для очистки хромсодержащих сточных вод // Перспективные методы очистки природных и сточных вод Куйбышев: Изд — во КГУ, 1981. -с. 69-73.

171. Назарян М.М., Ефимов В.Т. Электрокоагуляторы для очистки промышленных стоков. Харьков: Выща шк., 1983. - 232 С.

172. Пушкарев В.В., Трофимов Д.И. Физико-химические особенности очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ. М.: Химия, 1975. -145 С.

173. Homer G.D., Duffey J.G. Electrochemical removal of heavy metals from wastewatel // 70th AES Annu Techn Conf / Proc, Indianopohs, Ind, 1983. Wmtei Park. Fla, 1983 5/1-5/11.

174. Харитонов И.В. Очистка хромсодержащих сточных вод в электрокоагуляторах с засыпными анодами из отходов металлообработки // Физико-химическая очистка промышленных сточных вод. — М.: 1982. — с. 30-32.

175. А. с. 726231, СССР МКИ С02С 5/12 Способ очистки сточных вод от хрома / В.В. Вершинина.

176. Назарян М.М., Кульский JI.A., Бунин Н.И. Очистка сточных вод гальванических производств // Водоснабжение и сантехника 1986. № 9. с. 20-21.

177. А. с. 565889, СССР МКИ С02С 5/12 Устройство для очистки сточных вод от шестивалентного хрома / Филипчук B.JI., Рогов В.М., Мацнев А.И.

178. A.c. 905203, СССР МКИ C02F 1/45 Способ обработки сточных вод, содержащих шестивалентный хром. Ризо Е.Г., Герасимов Г.И.

179. Никитина O.A., Торопов Б.А. Регенерация хромсодержащих вод в гальванотехнике // Энергосберегающая и малоотходная технология в гальваническом производстве. Материалы семинара. JL: 1988. с. 37 - 40.

180. Торопов Б.А, Никитина O.A., Ротинян A.JI. Регенерация хромсодержащих сточных вод в импульсном режиме // Прогрессивные технологические процессы электроосаждения цинка и его сплавов из нецианистых электролитов. Куйбышев": Изд-во КГУ, 1989. с. 58-60.

181. Golub D., Oren Y. Removal of chromium from aqua solutions by treatment with porous carbon electrodes electrochemical principles // J Apply Electro hem -1989.-Vol. 19. №3. P. 311-316.

182. Сидь Я.В., Ревуцкий А.И. Электрокоагуляционный метод обезвреживания хромсодержащих сточных вод // Строительные и дорожные машины. -1985. №4. с. 7-8.

183. Назарян М.М., Кульский JI.A. Очистка сточных вод гальванических производств // Водоснабжение и санитарная техника. 1986. № 9. с. 20 - 21.

184. Рогов В.М., Швецова T.JL, Филипчук B.JI. Электрохимическая очистка хромсодержащих сточных вод // Химия и технология воды. 1985. Т. 7, № 1. -с. 43-45.

185. Семенов В.И., Дмитриев В.Д. Проблема депассивации электродов при электрохимической обработке воды // Сооружения по очистке природных и сточных вод. Л.: ЛИСИ, 1977. с. 57-63.

186. Иваницкая Т.М., Демидова О.В, Поздеева Н.И., Ездакова A.B. Исследование процесса ионообменного извлечения хрома (VI) из сточных вод // Химия и технология воды (Труды УНИХИМ Вып 60) - Свердловск: 1985. с. 24-28.

187. Ширшина Л.Г., Шварц З.А, Тауберт Д.К. Проблема очистки сточных вод от хрома//Жур прикладной химии. 1986. - 1 58, с. 1734-1739.

188. Дытнерский Ю.И., Комаров Р.Г., Мосешвили Г.А., Терпугов Г.В. Очистка сточных вод и обработка водных растворов с помощью динамических мембран //Химическая промышленность. -1975. № 7. с. 503-507.

189. Лурье Ю.Ю., Рыбников А.И. Химический анализ производственных сточных вод. М.: Химия, 1974. - 336 С.

190. Кастальский A.A. Проектирование установок для химического обессо-ливания воды. М.: Госстрой из дат, 1964. - 212 С.

191. Дасоян М.Н. Технология электрохимических покрытий. — JL: Машиностроение, 1989.-391 С.

192. Меныиутина Н.В., Гончарова C.B., Колесников C.B. Информационная система «WAAM» для решения экологических проблем в области очистки сточных вод. Прикладное программное обеспечение. М.: Изд-во РХТУ, 2002.- 120 С.

193. Удаление металлов из сточных вод. Под ред. Дж. К. Кушни. М.: Металлургия, 1989. - 356 С.

194. Жуков А.И., Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод. М.: Стройиздат, 1992. — 348 С.

195. Тимофеева С.С. Современное состояние технологии регенерации и утилизации металлов сточных вод гальванических производств // Химия и технология воды, 1990. Т. 12, № 3. с. 20-24.

196. Материалы Международной конференции и выставки "Электрохимия, гальванотехника и обработка поверхности", 4-8 июня 2001 г., Москва.

197. Лобанов С.А. Практические советы гальванику. Л.: Машиностроение, 1983.-232 С.

198. СанПин №4630-88. Охрана поверхностных вод от загрязнения сточными водами. -М.: Минздрав СССР, 1988.

199. Методические основы оценки и регламентирование антропогенного влияния на качество поверхностных вод / Под ред. A.B. Караушева. -J1.¡Химия, 1987.-56 С.

200. Справочник по свойствам, методам анализа и очистки воды / JI.A. Куль-ский, И.Т. Гороновский, A.M. Когановский и др. Киев: Наук, думка, 1980. -644 С.

201. Гибкие автоматизированные гальванические линии / Справочник под ред. B.JI. Зубченко. М.: Машиностроение, 1989. - 312 С.

202. Рузин Л.И., Шилин А.И. Безотходные процессы в гальванотехнике. Журнал ВХО. 1988. т. 33. № 2. с. 192-199.

203. Згурский В.А. Оптимизация потребления и очистки воды в гальванических цехах. Киев: Изд-во "Техника", 1974. - 360 С.

204. Калиновский Е.А., Саранин О.Л. Безотходные технологии очистки сточных вод.1. Очистка гальванических стоков / Экотехнология и ресурсосбережение. 1999 г. № 1. с. 48-53.

205. Нещадин C.B., Кривошеин Д.А., Исаев К.В. Автоматизация контроля качества очистки сточных вод гальванических производств // Актуальные проблемы экологии и природопользования: Сб. науч. трудов. М.: Изд-во РУДН, 2004. Вып. 5, ч. 1. с. 148 - 150.

206. Жарков Ф.П., Каратаев В.Е., Никифоров В.Ф. и др. Использование виртуальных инструментов Lab View. M.: Радио и связь, 1999. - 268 С.

207. Охрана труда в машиностроении / Е.Я. Юдин, C.B. Белов и др. М.: Машиностроение, 1983. - 480 С.

208. Бек Р.Ю. «Воздействие гальванических производств на окружающую среду и способы снижения наносимого ущерба» Новосибирск: ГПНТБ СО АН СССР, 1991.-88 С.

209. Зубарева Г.И. «Очистка сточных вод гальванического производства от ионов тяжелых металлов» Пермь: Изд-во ПГТУ, 2001. - 68 С.

210. Рекус И.Г., Шорина О.С. «Основы экологии и рационального природопользования» М.: Изд-во МГУП, 2001. - 146 С.

211. Рябчиков А.К. «Экономика природопользования» М.: Изд-во. «Элит», 2002. - 192 С.

212. Кривошеин Д.А., Шорина О.С. «Анализ, обезвреживание и регенерация хрома и свинца из промстоков гальванических ванн // Технология полиграфии: физико-химические проблемы» Межведомственный сборник научных трудов - М.: Изд-во «Мир книги», 1998. с. 84-89.

213. Ковенский И.М., Поветкин В.В. «Металловедение покрытий». М.: «СП Интермет Инжиниринг», 1999. - 296 С.225. «Некоторые вопросы токсичности ионов металлов». Под ред. X. Зигеля, А. Зигель, М.: Изд-во «Мир», 1993.-264 С.

214. Алешин B.C. «Технология очистки сточных вод гальванических производств» Ростов-на-Дону: «Ростовский государственный строительный университет», 2001. - 99 С.

215. Виноградов С.С., Виноградов С.Н. «Водное хозяйство гальванического производства». Учебное пособие. Пенза: Изд-во ПГУ, 1998.-144 С.

216. Grieves, R.B., Conger W.L. The Treatment of Low-Quality Water Supplies: Batch and Continuous Foam Separation. American Institute of Chemical Engineers, 64th National Meeting, March 16-20, 1969.

217. Найденко В.В., Губанов JI.H. «Очистка и утилизация промстоков гальванических цехов» Н. Новгород: «Деком», 1999. - 368 С.

218. Виноградов С.С. «Оборудование и организация гальванических производств». Учебное пособие-М.: РХТУ, 2001.-168 С.

219. Евилевич А.Е., Евилевич М.А. «Утилизация осадков сточных вод». JL: Стройиздат, 1988.-248 С.

220. Сенявин Н.Н., Рубинштейн P.M., Комарова И.В. Теоретические основы деминерализации пресных вод. М.: Наука, 1975. - 326 С.

221. Алешин B.C., Компанийцева Т.С. «Очистка сточных вод гальванического производства // Информационный сборник» М.: Минводстрой СССР, 1990.- 18 С.

222. Волоцков Ф.П. Очистка и использование сточных вод гальванических производств. М.: Химия, 1983. —340 С.

223. Костюк В.Н. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий. -Л.: Химия, 1990.-256 С.

224. Cooper Р.Е., Thomas E.V. Recent developments in sewage treatment based on physic-chemical methods.- Water Pollut. Contr. (Gr.Br.), 1974, № 5, p. 506516; Diss.ss/p.516-520.

225. Когановский A.M. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. М.: Химия, 1983. - 272 С.

226. Очистка промышленных сточных вод. Под ред. В.И. Кравеца. Киев: Техшка, 1974. 176 С.

227. Линецкая И.М. Утилизация отходов гальванического производства // Водоснабжение и санитарная техника — 1991. № 10. с. 12 18.

228. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. М.: Энергоатомиз-дат, 1984.-640 С.

229. Бейгельдруд Г.М. Создание оборотного цикла гальванических производств. М.: ОАО «НИИТЭХИМ», 1996. - 48 С.

230. Walker Т. The influence of surface active agents on the structure of water.- J. Colloid and Interface Sci., 1973, 45, № 2, p. 372-377.

231. Kirkwood J.G., Oppenheim I.F. Chemical Thermodinamics. McGrow-Hill, N.Y.: 1961. P. 442.

232. Harned H.S., Owen B. The Physical chemistry of Electrolytic Solutions. 3-rd ed., Reinhold, N.Y.: 1958. P. 368.

233. McCarty P.L. Anaerobic Digestion / Eds. D.E. et. al. Hughes. Amsterdam, N. Y.: Oxford: Elsevier Biomedical Press, 1982. P. 3-22.

234. Zeikus J.G. // Ann. Rev. Microbiol., 1980. Vol. 34. P. 423-464.

235. Boone D.R. et. al. // Appl. Environ. Microbiol., 1980. Vol. 40. P. 629-632.

236. Leisinger T. et. at. In: Genetics and Molecular Biology of Anaerobic Bacteria/-M.: Sebald, 1993. P. 1-12.

237. Cairo J. y París J. "Microbiología de la Digestión Anaerobia, Metanogénesis". Actas del Cuarto Seminario de Depuración Anaerobia de Aguas Residuales. Publicaciones Universidad de Valladolid. 1988. p. 41-45.

238. Lettinga G. et. at. // Biotech. Bioeng., 1980. Vol. 22. P. 699-734.

239. Micheletti P. A. et. at. //J. Bacteriol, 1991. Vol. 173. P. 3414-3418.

240. Hungate R.E. Methods in Microbiol. 1969. Vol. 3 B. P. 117-132.

241. Nagai S., Nishio N. In: Handbook of Heat and Mass Transfer, Vol. 3 Catalysis, Kinetics and Reactor Engineering / Ed. N. P. Cheremisionoff. 1986. P. 701752.

242. Vieira S. Aplication of the UASB Technology for Sewage Treatment in Small Comunity at Sumare, Sao Paulo State. Wat. Sci. Tech., 1994. Vol. 30. № 12. P. 203-210.

243. Lema J. y Méndez R. Diseño y Operación de Digestores Anaerobios Basados en Conceptos Cinéticos. Actas del Cuarto Seminario de Depuración Anaerobia de Aguas Residuales. Publicaciones Universidad de Valladolid, 1988. P. 21-23.

244. Hulshoff L. y Lettinga G. Diseño de Reactores UASB. Actas del Cuarto Seminario de Depuración Anaerobia de Aguas Residuales. Publicaciones Universidad de Valladolid, 1988, p. 191-207.

245. Vieira S., Garcia A. Sewage Treatment by UASB Reactor, Operation Results and Recomendations for Design and Utilization // Wat. Sci. Tech., 1992. Vol. 25. №7. P. 143-157.

246. Field J., Alvarez R. y Lettinga G. "Ensayos Anaerobios". Actas del Cuarto Seminario de Depuración Anaerobia de Aguas Residuales. Publicaciones Universidad de Valladolid, 1988, p. 52-67.

247. Field J. "Medición de Parámetros". Arranque y Operación de Sistemas de Flujo Ascendente con Manto de Lodo UASB, Manual del Curso". Santiago de Cali, 1987.

248. Wildschut L. "Operación y Mantenimiento de una Planta UASB para Aguas Residuales Domésticas". Arranque y Operación de Sistemas de Flujo Ascendente con Manto de Lodo. Manual del Curso. Santiago de Cali, 1987, p. J1-J17.

249. González R. Aplicación de un Sistema Anaerobio para el Tratamiento de Efluentes Provenientes de una Planta de Producción de Etanol. IV Simposio Internacional sobre Control de Polución de Aguas por Procesos Biológicos. ValenciaVenezuela, 1998.

250. Sawyer С., McCarty P., Parkin G.F. Chemistry for Environmental Engineering. -N.Y.: McGraw-Hill Inc., 1994.

251. Mcnerney M. J. et. al. // Appl. Environ. Microbiol. 1981. Vol. 41. P. 10291039.

252. Thauer R.K. et. al. // Bact. Rev., 1977. Vol. 41. P. 100-180.

253. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. -Washington: APHA-AWWA-WPCF, 1995.

254. Современные методы очистки сточных вод и обработки осадка. М.: МГП "Мосводоканал", 1996. - 248 С.

255. Brower A. Fundamentos Teoricos Sobre el Tratamiento Anaerobico de Efluentes. Cervecería Polar, c.a. Gerencia Nacional de Tratamiento de Aguas Industriales, 1998.

256. Palmer J.R., Reeve J.N. -In: Genetics and Molecular Biology of Anaerobic Bacteria/Ed. Sebald. M.: 1993. c. 13-35.

257. Iza J. Toxicidad en Procesos Anaerobios. Actas del Cuarto Simposio Internacional sobre Control de Polución de Aguas por Procesos Biológicos. Asociación Venezolana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental AVISA. 1998.

258. Vieira S., Souza M. Development of Technology for the Use of the UASB Reactor in Domestic Sewage Treatment // Wat. Sei. Tech., 1986. Vol. 18. № 12. P. 109-122.

259. Экология, охрана природы, экологическая безопасность / Под общей ред. А.Т. Никитина, С.А. Степанова. М.: Изд-во МНЭПУ, 2000. -648 С.

260. Лукъянчиков H.H., Потравный И.М. Экономика и организация природопользования. М.: Тройка, 2000. - 232 С.

261. Быков A.A., Мурзин Н.В. Проблемы анализа безопасности человека, общества и природы. СПб.: Наука, 1997. - 247 С.

262. СанПиН 2.1.7.573-96 Минздрав России. М.: 1997.

263. Яковлев C.B., Демидов О.В. Современные решения по очистке природных и сточных вод / Экология и промышленность России, № 12, 1999. с. 12 -18.

264. Шифрин С.М. и др. Экономика водопроводно-канализационного строительства и хозяйства. М.: Стройиздат, 1989. -252 С.

265. Jeris J. S. // Wat. Sei. Technol. 1983, Vol. 15. P. 167-187.

266. Pohland F.G. et. al. // Environ. Lett. 1971. Vol. 1. P. 255-266.

267. Bowker R.P.G. // Environ. Progress. 1983. Vol. 2. P. 235-242.

268. Gernhardt P. et. al. //Mol. Gen. Genet. 1990. Vol. 221. P. 273-279.

269. Sandbeck К. A. et. al. //Appl. Environ. Microbiol. 1991.Vol.57.P.2762-2763.

270. Глазовская M.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высшая школа, 1988. - 256 С.

271. Водноресурсный потенциал. Под ред. A.M. Черняева. Екатеринбург: 2000.-420 С.

272. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984. 360 С.

273. Арустамов Э.А., Левакова И.В., Баркалова Н.В. Экологические основы природопользования. М.: Изд. дом «Дашков и К0», 2001. - 384 С.

274. Львовская К.Б., Ронкин Г.С. Окружающая среда, рынок и регион. М.: Наука, 1993.-312 С.

275. Wolfe R. S. // Trends in Biochem. Sci. 1985. Vol. 10. P. 396-399.

276. Медведев Г. П. Канализация городов. М.: Стройиздат, 1982. - 168 С.

277. Правила приема производственных сточных вод в Московскую городскую канализацию. М.: Мосгорисполком, 1992. - 3 С.

278. Shellinkhout A. Full-Scale Application of the UASB Technology for Sewage Treatment// Wat. Sci. Tech. 1993. Vol. 25. № 7. P. 159-166.

279. Thauter, R. K. et. at. // Ann. Rev. Microbiol. 1989. Vol. 43. P. 43-67.

280. Universidad Simón Bolívar. Instituto de Estudios Regionales y Urbanos IERU -USB. Plan sectorial de la Urbanización Manzanares. Marzo, 1998.

281. Standard method. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Baltimore, Maryland (USA), 1995.

282. Фримантл M. Химия в действии. M.: Мир, 1991. ч. 1. - 528 С.

283. Бабенков Е.Д. Очистка сточных вод. М.: Наука, 1977. - 364 С.

284. Бадман A.J1. и др. Вредные химические вещества. Д.: Химия, 1989. -127 С.

285. Экология Москвы: Решения, проблемы, перспективы / Под ред. Г.Н. Львова. М.: Изд-во Триада, Лтд, 1997. 480 С.

286. Серов Г.П. Экологический аудит. М.: Изд-во «Экзамен», 1999. - 448 С.

287. Примеры практического использования безразмерных критериев техногенного загрязнения

288. Кгх"=-^-( 1-я,) = 8-0,1 = 0,8. (п. 1.2)1 ПДК2 2 4 У

289. Из вышеизложенного следует, что только второе устройство может быть использовано для защиты окружающей среды, т.к. Кг"< 1. Альтернативный способ защиты должен быть сразу отбракован, и в дальнейшем не рассматриваться.

290. Рассмотрим далее, как влияет на поведение критерия А>, увеличение концентрации загрязняющего вещества в выбросах или сбросах, поступающих на очистку.

291. Предположим, что при использовании второго устройства концентрация загрязняющего вещества выросла в 10 раз и составила 80 ПДК2. Тогда значение для этого случая:1. Кг? = 80-0,1 =8. (п. 1.3)

292. В соответствии с требованием соблюдения норматива количества окружающей среды Кгх<1 в этом случае бракуется и второе экозащитное устройство из рассмотренного нами примера, так как Кг">1.

293. Для этого выразим 77 из выражения (2.40)для критерия Кгх:п=1.Кп.Ш. (п. 1.4)вхсоответствующей среде. Кгх это относительная концентрация токсичного вещества в окружающей среде после очистки. Как уже указывалось выше Кгх< 1.

294. Рис. п.1.1. Зависимость требуемой степени очистки выбросов или1. Свхсбросов /7 от-:пдк

295. Кгх =0; 2 - Кгх =0,2; 3 - Кгх =0,4; 4 - Кг, =0,6; 5 - Кгх =0,8; 6 - Кгх =1.

296. Решим теперь вторую задачу, т.е. сравним эффективность проведенных экозащитных мероприятий, основываясь на остаточном содержании токсичных веществ в окружающей среде.

297. Кг: = ~^-(\-т.Л = 5-(1-0.88) = 5-0.12 = 0.6, (п.1.5)

298. Кг: = (1 щ) = 7 • (1 - 0.9) = 7 • 0.1 = 0,7. (п. 1.6)2 ПДК2 2

299. Полученные данные свидетельствуют о том, что при использовании обоих очистных устройств нормативы качества окружающей среды достигаются, т.к. Кг; <1 и Кг" < 1.

300. Учитывая, что Кгх = , то концентрация загрязняющего вещества впервом случае составит 0,6 ПДКЬ а во втором 0,7 ПДК2.

301. Сравнить эффективность примененных экозащитных мероприятий можно, исходя из остаточной концентрации загрязняющего вещества в водной или воздушной среде.

302. В первом случае она составляет в относительных единицах 0,6 (Кг( =0,6), а во втором 0,7 (/¿>"=0,7). Вычислим отношение этих критериев:

303. Кг'/Кг; =0,7/0,б 17. (п. 1.7)

304. Покажем, как можно использовать критерий Кгх при расчете эффекта суммации в водной или воздушной среде.

305. Учитывая, что С,= СвЬ1Х предыдущее выражение можно записать в виде:1. А>„<1, (п. 1.9)1=1где: Кгп критерий Кг! для каждого загрязняющего вещества.

306. Кг2 > Кг2 ), которое показывает во сколько раз эффективность второго способа защиты окружающей среды меньше, чем у первого.

307. Рис. П. 1.2. (А, Б) Трехступенчатые технологические схемы очистки газопылевых смесей от свинцовой пыли: а) очистка от среднедисперсной пыли; б) очистка от мелкодисперсной пыли.

308. Рассчитаем Кг'2 и Кг" для соответствующих схем очистки. Для первой схемы:

309. Кг' = 4000 • (1 0,985)(1 - 0,6)(1 - 0,96). = 0,96 . (п. 1.10)1. Для второй схемы:

310. КгI = 4000 • (1 0,89)(1 - 0,5)(1 - 0,998). = 0,44. (п. 1.11)

311. Оценка эффективности очистки газовоздушной смеси от оксидов азота с помощью термодинамического критерия

312. Рассчитаем Ав для первого и второго случаев по формуле (2.78), предполагая, что при попадании в воздушную среду ГВС, концентрация диоксида азота в ней в первом случае повышается от ПДК до 4ПДК, а во втором случае от ПДК до 5ПДК.

313. Для первого случая изменение свободной энергии Гиббса равно:

314. ДС2°;8 = 2,ЗЯ Л = 2,3 * 8,314 * 298 * 1&4 = 569^42 * 0,602=343 = 3,43^^. (п .2.1)1. С, моль моль1. Для второго случая:2,3/?Л§—= 2,3*8,314*298* 1§5 = 569^42* 0,699=398320-^^- = 3,98^^. (п.2.2) С, моль моль

315. Д(3&8 = 2,ЗД Г1ёа /7) = 569^42* 1ёа - 0,9) = 569^42* 1ё(0,1) = -569842-^ « -5,70^^. (п.2.3 )моль моль1. Для второго способа:23^^-0,8)=569^2Ч§(1-0,8) = 569^2*1ё(0,2)=-398320^ «-3,98^-С. (п.2.4)моль моль

316. Составим отношение А(^2П9.8 = = 1,43 раза. Оно означает. Что с1. Ав°ш -3,98 гтермодинамической (энергетической) точки зрения эффективность первого способа очистки в 1,43 раза выше, чем у второго.

317. Стехиометрические расчеты реагентов, необходимых для реагентнойочистки хромсодержащих стоков

318. Восстановитель сульфит натрия.

319. Реакция восстановления в ионном виде:

320. Сг2072+3 8032"+8Н+—>2Сг3++3 8042"+4Н20. (п.3.1)

321. Реакция восстановления в молекулярном виде: Н2Сг207+ЗНа280з+ЗН2804^Сг2(804)з+ЗМа2804+4Н20. (п.3.2)1. Расчет:

322. МН2Сг207=2+2-52+16-7= 2+104+112=218 у.е. (буквой М обозначен молекулярная масса соответствующего соединения; у.е. — углеродные единицы).

323. Мма250з=2-23+32+48=126 у.е. ЗМКа250з=126-3=378 у.е.1. Составляем пропорцию:

324. Мн2СГ207 ЗМма2503 АЦ2Сг207 — Х{ N028035где: А и X. количество соответствующего элемента или соединения, участвующего в химической реакции, мас.ч.1. Или:218 у.е.-378 у.е.1. А1 Н2Сг207-Х1 Ка2503

325. Отсюда Х1=А1-378/218=1,73А1. (п.3.3)

326. У1=Аг 104/218=0,48 Аь (п.3.4)

327. Из равенства (п. 3.4) выразим1. А^/0,48. (п.3.5)

328. Подставляя выражение (п. 3.5) в выражение (п. 3.3), получим:

329. Х1=1,73-У1/0,48=3,6-У1. (п.3.6)

330. Таким образом, на восстановление 1 ч. (по массе) шестивалентного хрома требуется 3,6 ч. (по массе) бисульфита натрия, что совпадает с литературными данными 48.

331. Восстановитель бисульфит натрия. Реакция восстановления в ионном виде:

332. Сг2072"+ЗШ03" + 5Н4—» 2Сг3+ + 3ЭО/" + 4Н20, (п.3.7)или в молекулярном виде:2Н2Сг207+ бКаШОз + ЗН2804 2Сг2(804)3 + ЗКа2804 + 8Н20. (п.3.8) Расчет:

333. МЫанЗОз=23+1+32+48=104 у.е. ЗММаН8оз=104-3=312 у.е.1. Составляем пропорцию:

334. МН2СГ207— ЗМ^аНБОЗ А1 Н2Сг207 — Х2 ЫаНБОЗили:218 у.е.-312 у.е.1. А. Н2Сг207 ~ Хг^аНБОЗ1. Отсюда:

335. Х2=А1-312/218=1,43-А1. (п.3.9)

336. Х2=1,43-У1/0,48=2,98-У1~3,0-У1. (п.3.10)

337. Таким образом, на восстановление 1 ч. (по массе) Сг6+ требуется 3,0 ч. (по массе) бисульфита натрия.

338. Восстановитель тиосульфат натрия. Реакция восстановления в ионном виде:4Сг2072"+3 82032"+26Н+->8Сг3++68042"+ 1ЗН20. (п.3.11)

339. Реакция восстановления в молекулярном виде:4Н2Сг207+ЗКа28203+9Н2804—»4Сг2(804)з+ЗЫа2804+1ЗН20. (п.3.12) Расчет:

340. МЫа282оз=46+64+48=158 у.е.; 0,75МЫа282Оз=0,75-158=118,5 у.е. Составляем пропорцию:

341. МЦ2Сг207 — 0,75Мка282ОЗ А. Н2Сг207 " X з Иа28203лили:218 у.е. 118,5 у.е.1. А1 Н2Сг207 " Х3 Ыа282031. Отсюда:

342. Х3=Аг 118,5/218=0,54-А!. (п.3.13)

343. Содержание шестивалентного хрома в составе Н2Сг207 определяется выражением (п. 3.4), а величина А! формулой (п. 3.5). Подставляя ее в равенство (п.3.13), получаем:

344. Х3=0,54-У,/0,48-1,1-У,. (п.3.14)

345. Таким образом, на восстановление 1ч. (по массе) Сг6+ требуется 1,1 ч. (по массе) тиосульфата натрия.

346. Восстановитель — гипосульфит натрия. Реакция восстановления в ионном виде:

347. Сг2072"+82042"+6Н+—>2Сг3++28042"+ЗН20, (п.3.15)или в молекулярном виде:

348. Н2Сг207+На28204+2Н2804->Сг2(804)з+Ыа2804+ЗН20. (п.3.16)1. Расчет:

349. МНа25204=46+64+64=174 у.е.1. Составляем пропорцию:

350. МН2Сг207— М^8204 Ац12Сг207— N328204,или:218 у.е. 174 у.е.А! Н2Сг207 ~ Х4 №252041. Отсюда:

351. Х4=А,-174/218=0,80-Аь (п.3.17)

352. Содержание шестивалентного хрома в составе Н2Сг207 определяется выражением (п.3.4), величина А1 формулой (п.3.5). Подставляя ее в равенство (п.3.17), получаем:

353. Х4=0,80-У1/0,48«1,7-У1. (п.3.18)

354. Таким образом, на восстановление 1 ч. (по массе) Сг6+ требуется 1,7 ч. (по массе) гипосульфита натрия.

355. Сведем воедино полученные данные. Расход реагентов, кг/кг, требуемых для восстановления шестивалентного хрома следующий:2803 3,6, №Н80з - 3,0,2820З -1,1,1. Ыа28204- 1,7.

356. Проведем расчет необходимого количества железа, используемого для восстановления шестивалентного хрома. Для этого используются соединения двухвалентного железа и металлическое железо.

357. Восстановитель двухвалентное железо.

358. Основные реакции, протекающие при восстановлении шестивалентного хрома двухвалентным железом следующие:1. Первая реакция.1. В ионном виде:

359. Сг2072~+6Ре2++14Н+—>2Сг3++6Ре3++7Н20. (п.3.19) В молекулярном виде:

360. Н2Сг207+6Ре804+6Н2804^Сг2(804)з+ЗРе2(804)з+7Н20. (п.3.20)

361. Вторая реакция. В ионном виде:

362. Сг2072"+6Ре2++11Н+—>Ре(0Н)3>1+5Ре3++2Сг3++4Н20. (п.3.21) В молекулярном виде: 2Н2Сг207+12Ре804+9Н2804^2Ре(0Н)з1+5Ре2(804)з+2Сг2(804)з+8Н20.(п.3.22) Третья реакция. В ионном виде:

363. Сг2072'+6Ре2++8Н+—>2Ре(0Н)3^+4Ре3++2Сг3++Н20. (п.3.23) В молекулярном виде:

364. Н2Сг207+6Ре804+ЗН2804^2Ре(0Н)з^+2Ре2(804)з+Сг2(804)з+Н20. (п.3.24) Расчет для первой реакции:

365. МН2Сг207=218 у.е.; МРе504=5 6+3 2+64= 152 у.е.; 6МРе804= 152-6=912 у.е. Составляем пропорцию:

366. МН2Сг207- 6МРе504 218 у.е. 912 у.е.

367. А1 Н2Сг207 — Х5 ре504 ИЛИ А1 н2Сг207- Х5 Ре5041. Отсюда:

368. Х5 Ре504=А! -912/218=4,18-Аь (п.3.25)

369. Х5=4,18-У1/0,48=8,7-У!. (п.3.26)

370. Таким образом, на восстановление 1 ч. (по массе) шестивалентного хрома требуется 8,7 массовых частей сульфата двухвалентного железа.

371. Восстановитель металлическое железо.

372. Основная реакция, протекающая при восстановлении шестивалентного хрома следующая:1. В ионном виде:

373. Сг2072"+2Ре+14Н+—>2Сг3++2Ре3++7Н20. (п.3.27)1. В молекулярном виде:

374. Н2Сг207+2Ре+6Н2804->Сг2(804)з+Ре2(804)+7Н20. (п.3.28)1. Расчет.1. Составляем пропорцию:1. МН2Сг207 2МРе1. А. Н2Сг207 — ХбРс

375. Учитывая, что молекулярный вес железа составляет 56 у.е., можно записать:218 у.е, 112 у.е.1. А1 Н2Сг207 — Хб Ие1. Отсюда:

376. Хб=Аг 112/218=0,51 А,. (п.3.29)

377. Используя равенства (п.3.5) и (п.3.29), установим связь между Х6 и

378. Х6=0,51 • А1=0,51 У1/0,48= 1,06-^«1, (п.3.30)

379. Таким образом, на восстановление 1 ч. (по массе) шестивалентного хрома требуется 1,1ч. (по массе) металлического железа и 8,7 ч. (по массе) сульфата двухвалентного железа.

380. Х7=А1-107/218=0,49-А1и0,5 Аь (п.3.31)

381. Количество шестивалентного хрома Уь входящего в состав Н2Сг207 определяется из выражения (п.3.4), а величина А1 рассчитывается по формуле (п.3.5). Подставляя эту величину в выражение (п.3.29), имеем:

382. Х7=0,5-У1/0,48=1,04-У1«1,0 Уь (п.3.32)

383. Таким образом, в соответствии с реакцией (п.3.22) из одной массовой части шестивалентного хрома образуется 1 мае. часть Ре(ОН)3. По аналогии для реакции (п.3.24) имеем:

384. МН2Сг207 — 2Мре(0Н)3 А.Н2Сг207 — Х7 Ре(0Н)3?или:218 у.е.-214 у.е.1. А} Н2Сг207 — Х7 Ре(0Н)31. Отсюда:

385. Хт=Аг214/218=0,98 А^^О-Аь (п.3.33) Переходя к содержанию шестивалентного хрома, имеем:

386. Х7=А1=У1/0,48«2,0У1. (п.3.33) Из вышеизложенного следует, что в соответствии с реакцией (п.3.24)из одной массовой части шестивалентного хрома образуется 2,0 мае. части Ре(ОН)3.

387. Рассчитаем стехиометрическое количество щелочных реагентов (Са(ОН)2, ЫаОН), идущих на образование гидрооксида хрома. Реагент гидрооксид кальция. Реакция в молекулярной форме:

388. Сг2(Б 04)3+3 С а(ОН)2—>2Сг(ОН)34'+3 СаБ 04. (п.3.34) Молекулярные массы реагентов:

389. Mcr2(S04)3=104+28 8=3 92 y.e.; МСа(Он)2=40+34=74 y.e. Составляем пропорцию

390. MCr2(S04)3 ЗМСа(0Н)2 392 y.e. - 222 y.e.

391. A2 Cr2(S04)3 — Xg Ca(OH)2 ИЛИ A2 Cr2(S04)3 — X8 Ca(OH)21. Отсюда:

392. X8=A2Cr2(so4)3-222/392=0,56-A2^0,6-A2. (n.3.35)

393. Из последнего выражения следует, что 1 ч. (по массе) Cr2(S04)3 взаимодействует с 0,6 ч. (по массе) Са(ОН)2.

394. Определим содержание трехвалентного хрома в составе Cr2(S04)3. Для этого составим пропорцию:

395. MCr2(S04)3 2МСг3+ 392 у.е. - 222 у.е.

396. А2 Cr2(S04)3 — Y2 сг3+ ИЛИ А2 Cr2(S04)3 — Y2 сГ3+?где: Y2 количество трехвалентного хрома, участвующего в химической реакции, мае. ч. Отсюда:

397. Y2=A2-104/392=0,27-А2, (п.3.36)то есть:1. A2=Y2/0,27. (п.3.37)

398. Подставляя последнее выражение в уравнение (п.3.35), определим связь между Х8 и Y2:

399. X8=0,56-Y2/0,27=2,07-Y2«2,l-Y2. (п.3.38)

400. Из этого равенства следует, что на осаждение 1 ч. (по массе) трехвалентного хрома идет 2,1 ч. (по массе) гидрооксида кальция. Аналогично определяется количество гидроксида натрия, идущего на осаждение трехвалентного хрома.

401. Из расчетов следует, что 1 ч. (по массе) Cr2(S04)3 взаимодействует с 0,6 ч. (по массе) NaOH. Содержание трехвалентного хрома в составе Cr2(S04)3 определяется выражением (п.3.37). Следовательно, получаем:

402. Х9=0,61 • A2=Y2-0,61/0,27=2,27-Y2«2,3 Y2. (п.3.39)

403. Из последнего уравнения следует, что на осаждение 1 ч. (по массе) трехвалентного хрома идет 2,3 ч. (по массе) гидрооксида натрия.

404. Рассчитаем теперь количество образующегося осадка трехвалентного хрома. Как следует из уравнения (п.3.34) из одной молекулы сульфата хрома образуются две молекулы гидрооксида хрома с молекулярным весом 103 у.е.1. Составляем пропорцию:

405. МСг2(Ь04)з 2МСг(0Н)з 392 у.е. - 206 у.е.

406. Аг Сг2(504)3 — Х.0 Сг(ОН)3 ИЛИ А2 Сг2(804)3 — Х10 Сг(ОН)31. Отсюда:

407. Хю=А2-206/392=0,53-А2^0,5-А2. (н.3.40)

408. Таким образом, из 1 массовой части Сг2(804)3 образуется 0,5 ч. (по массе) Сг(ОН)3. Учитывая, что содержание трехвалентного хрома в составе Сг2(804)з определяется выражением (п.3.36), подставим его в выражение (п.3.40). Получаем:

409. Х1(р0,53-У2/0,27=1,96-У2«2,0-У2. (п.3.41)

410. Это означает, что при осаждении 1 массовой части трехвалентного хрома образуется 2 массовые части Сг(ОН)3.

411. Рассмотрим также реакцию восстановления шестивалентного хрома соединением двухвалентного железа до трехвалентного состояния с осаждением его гидрооксидом кальция 12.:

412. СЮз+ЗРе804+ЗСа(0Н)2+ЗН20->Сг(0Н)з^+ЗРе(0Н)з+ЗСа804. (п.3.42)

413. Определим количество реагентов, затрачиваемых на восстановление и осаждение шестивалентного хрома, а также количество образующихся осадков.

414. Рассчитаем количество затрачиваемых реагентов.

415. Сульфат двухвалентного железа: Мсюз=52+48=100 у.е.; МРе804=152 у.е.; ЗМРе8о4=3-152=456 у.е.1. Составляем пропорцию:

416. Мсюз ЗМРе804 1 00 у.е. - 456 у.е.

417. Аз СЮЗ — X п Ре804 ИЛИ А3 СЮЗ X п ре§04 •1. Отсюда:

418. Х11=А3-456/100=4,56-Аз«4,6-А3. (п.3.43)

419. Определим количество сульфата, идущего на восстановление 1 массовой части шестивалентного хрома. Составляем пропорцию: МСгоз-МСг6+ 100 у.е.- 52 у.е.

420. Аз егоз сг6+ или А3 сюз- Сг6+1. Отсюда:

421. У1=Аз-52/100=0,52-Аз. (п.3.44)

422. Из равенства (п.3.44) выразим А3:1. А3=У!/0,52. (п.3.45)

423. Подставляя выражение (п.3.45) в равенство (п.3.43), получим:

424. Х11=4,56-А3=У1-4,56/0,52=8,77-У1«8,8-У1. (п.3.46)

425. Из полученного выражения следует, что на восстановление 1 ч. (по массе) Сг6+ требуется 8,8 массовых частей сульфата двухвалентного железа. Гидрооксид кальция:

426. Мсюз=Ю0 у.е; МСа(он)2=74 у.е.; ЗМСа(он)2=74-3=222 у.е. Составляем пропорцию:1. МСгОЗ ~ ЗМса(ОН)1. Аз СгОЗ Х12 Са(ОН)2?или:100 у.е.-222 у.е.1. Аз СгОЗ — Х12 Са(ОН)21. Отсюда:

427. Х12=А3-222/100=2,22^2,2-А3. (п.3.47)

428. Из равенства (п.3.47) следует, что 1 массовая часть СЮ3 взаимодействует с 2,2 массовыми частями Са(ОН)2.

429. Определим количество гидрооксида кальция, взаимодействующего с 1 массовой частью шестивалентного хрома. Используя равенства (п.3.44) и (п.3.47) можем записать:

430. Х13=2,22-А3=У1-2,22/0,52=4,27-У1«4,3-У1. (п.3.48)

431. Из равенства (п.3.48) следует, что 1 мае. часть шестивалентного хрома взаимодействует с 4,3 мае. частями Са(ОН)2. Рассчитаем теперь количество образующихся осадков.1. Гидрооксид хрома.1. Составляем пропорцию:

432. Мсюз — Мсг(ОН)3 Аз сюз ~ Х.3 Сг(ОН)3

433. Учитывая, что МСгоз=100 у.е., а МСг(он)з=ЮЗ у.е. можем записать:100 у.е. 103 у.е.1. Аз СЮЗ Х13 Сг(0Н)3 •1. Отсюда:

434. Х13=А3-103/100=1,03-А3«1,0-А3. (п.3.49)

435. Из выражения (п.3.49) следует, что из 1 массовой части СЮз образуется 1,03 массовых частей Сг(ОН)3. Количество шестивалентного хрома в хромовом ангидриде выражается зависимостью (п.3.4). Используя выражения (п.3.4), (п.3.5) и (п.3.49), имеем:

436. Х13=1,03-А3=1,03-У1/0,52=1,98-У1«2,0-У1. (п.3.50)

437. Таким образом из одной массовой части шестивалентного хрома, участвующего в химической реакции (п.3.42) образуется две массовые части Сг(ОН)3.1. Гидрооксид железа.

438. Рассчитаем количество гидрооксида железа, образующегося по реакции (п.3.42).1. Составляем пропорцию:

439. Мре504 Мре(0Н)3 А4 реБ04 — Х14 реОН)3

440. Учитывая, что Мре(он)з~Ю7 у.е. можем записать:152 у.е. 107 у.е.1. А4 РеБОД — Х14 ре(ОН)31. Отсюда:

441. Х14=А4-107/152=0,70-А4. (п.3.51)

442. Определим теперь количество хромового ангидрида, реагирующего с двухвалентным железом.1. Составляем пропорцию:1. МсюЗ ~ ЗМРе5041. Аз СгОЗ — А4 Ре504

443. Подставляя молекулярные массы каждого из компонентов, получаем:100 у.е. 456 у.е.1. Аз СгОЗ А4 Ре5041. Отсюда:

444. А4=Аз-456/100=4,56-А3. (п.3.52)

445. Комбинируя уравнения (п.3.51) и (п.3.52), установим связь между Х14и А3:

446. Х14=0,70-А4=0,70-4,56-Аз=3,19-А3*в,2-А3. (п.3.53)

447. Х14=3,19-0,52-А3=1,66-У1«1,7-У1. (п.3.54)

448. Стехиометрический расчет количеств реагентов и образующихся осадков при использовании электрокоагуляционного метода

449. Рассчитаем количество Сг(ОН)3, образующегося при протекании реакции (3.15).1. Составляем пропорцию:1. МггПД2" " М,

450. СЮ4 " ^Сг(ОН)3 5 СЮ42 -Х11Сг(0н)351. ИЛИ116 у.е. 103 у.е.1. А5 СЮ42 " Хц Сг(ОН)3•1. Отсюда:

451. Х„=А5-103/116=0,89-А5~0,9-А5. (П.4. 1)

452. Определим количество Сг(ОН)3, образующегося из одной массовой части шестивалентного хрома. Для этого составим пропорцию:1. МСг042" мсг6+1. А5 СЮ42 " Сг6+,1. ИЛИ116 у.е. 52 у.е.

453. А5 СЮ42 " Сг6+. Из этой пропорции определим У!:5.52/116=0,45-А3. (п.4.2)

454. Выразим из последнего равенства А5:1. А3=У1/0,45. (п.4.3)

455. Подставим это выражение в равенство (п.4.1). Получаем:

456. Х11=0,89-А5=У1-0,89/0,45=1,98-У1«2,0-У1. (п.4.4)

457. Таким образом, из выражения (п.4.4) следует, что из одной массовой части шестивалентного хрома образуется две массовые части Сг(ОН)з.

458. Определим количество Ре(ОН)з, образующегося по реакции (3.15). Составляем пропорцию:1. МСг04 " ЗМре(ОН)31. А5 Сг042 " Х8 Ге(ОН)3?или116 у.е. 321 у.е.1. А5СЮ42 -Х8Ге(он)з1. Отсюда:

459. Х8=А5*321/116=2,77*А5^2,8*А5. (п.4.5)

460. Учитывая, что количество шестивалентного хрома в СЮ4 " дается выражением (п.4.3), подставляем его в предыдущее равенство и получаем:

461. Х8=2,77*А5=2,77/0,45^1=6,16*У1^6,2*У1. (п.4.6)

462. Из полученного равенства (п.4.6) следует, что из одной части шестивалентного хрома образуется 6,2 массовых частей Ре(ОН)3.

463. Х13=А5*270/116=2,33*А5«2,3*А5. (н.4.7)

464. Х13=2,33*А5=2,33/0,45*У1=5,18*У1«5,2*У1. (п.4.8)

465. Из последнего равенства следует, что для восстановления одной массовой части шестивалентного хрома требуется 5,2 массовых частей Ре(ОН)2.

466. Кроме того, рассчитаем количество осадка Сг(ОН)3, образующегося из одной массовой части шестивалентного хрома по электрохимической реакции (3.17). Составляем пропорцию:

467. МсЮ4 Мсг(ОН)3 А5СЮ4 -Хцсг(ОН)3-Учитывая, что МсГ042 ==И6 у.е., а МСг(он)з составляет 103 у.е., можем записать:116 у.е. 103 у.е.1. Отсюда:

468. Хп=А5* 103/116=0,89*А5«0,9*А5. (П.4.9)

469. Содержание шестивалентного хрома в анионе СЮ42" выражением (п.4.3). Подставляя его в выражение (п.4.9), получаем:

470. Хц=0,89*А5=0,89/0,45*А5=1,98*У1«2,0*У1. (п.4.10) Это означает, что из одной массовой части шестивалентного хрома образуется две массовые части Сг(ОН)з.

471. МРе804 МРе ^■4 Ре804 - У3 ре2+или:152 у.е. 56 у.е.1. А4 Ре804 — Уз •1. Отсюда:

472. Уз=А4*56/152=0,368*А4«0,37*А4. Аналогичный расчет для Ре(ОН)2 дает:п.4.11)М1. Ре(ОН)2 — Мре2+1. Аб Ре(0Н)2 Уз Ре90 у.е. 56 у.е.1. А61. Ре(0Н)2 — Уз Ре2+1. Отсюда:п.4.12)

473. У3=А6*56/90=0,622*А6«0,62*А6. Количество Бе , идущего на восстановление 1 массовой части шестивалентного хрома составит:8,7 мае. ч. Ре804*0,37=3,22 мае. ч. Ре2+п.4.13) (п.4.14)

474. Приведем методику расчета количества железа затрачиваемого при восстановлении шестивалентного хрома гальванокоагуляционном методе. Основной реакцией является реакция (п.3.19).

475. Х=А-336:216=1,5М. 2. Количество двухвалентного железа, идущего на восстановление 1 части (по массе) шестивалентного хрома определяется выражением (п.3.5). Подставляя его в последнее выражение, получаем:

476. Х=1,5-У:0,48=3,12У. На восстановление 1 части (по массе) шестивалентного хрома требуется 3,12 ч. (по массе) двухвалентного железа.

477. Расчет стандартных электродных потенциалов и констант равновесия реакций цементации

478. Ниже представлены уравнения окислительно-восстановительных реакций (ОВР), протекающих при цементации:

479. Ре + Си2+ Ре2+ + Си (п.5.1)

480. Ре + РЬ2+ Ре2+ + РЬ (п.5.2)

481. Схематически процессы (п.5.1-п.5.4) можно записать следующим образом:1. Ре 2е Ре2+1. М2+ + 2е ^ М°, (п.5.7)где: М2+ = Си2+, РЬ2+, 8п2+,№2+.

482. В процессе (п.5.6) металлическое железо восстанавливает шестивалентный хром до трехвалентного состояния:1. Ре°-Зе^Ре3+

483. Сг2072" + бе +14Н*-» 2Сг3++7Н20, (п.5.8) а в процессе (п.5.5) ион двухвалентного железа восстанавливает шестивалентный хром до трехвалентного состояния:1. Ре2+-е^Ре3+

484. Сг2072" + бе +14Н+ 2Сг3+ + 7Н20. (п.5.9)

485. Проанализируем реакцию (п.5.2), состоящую из двух полуреакций:

486. Ре — 2е = Ре2+ РЬ2+ + 2е = РЬ РЬ2+ + Ре = ¥е2^ + РЬ.

487. Рассчитаем стандартный электродный потенциал этой реакции: Е° = Е2° Е10 = -0,13 - (-0,44) = -0,13 + 0,44 = +0,31 В.

488. Положительная величина Е° свидетельствует о том, что реакция (п.5.2) будет протекать самопроизвольно в прямом направлении.

489. Изменение свободной энергии первой полуреакции составляет 84,92 кДж/моль. Для второй полуреакции эта величина составит: Авг0 = -2РЕ2° = -2-96,5'(-0,13) = 25,09 кДж/моль.

490. Величина ДО0 для реакции (п.5.2) составит:

491. Дв0 = А02° АО,0 - 25,09 - 84,92 = -59,83 кДж/моль.

492. Полученное отрицательное значение Ав0 свидетельствует о том, что реакция (2) самопроизвольно протекает слева направо.

493. Рассчитаем термодинамическим путем значение стандартного электродного потенциала для реакции (п.5.2):о Д С0 (-59,83) 59,83 л„,1. Е = --= -:'=—— = +0,31В.пР 96,5-2 193

494. Последнее значение Е°, полученное из термодинамических соображений, совпадает с рассмотренной ранее на основе стандартных электродных потенциалов аналогичной величиной. Это свидетельствует о правильности проведенных нами расчетов.

495. Для определения полноты протекания реакции (п.5.2) рассчитаем константу равновесия для стандартных условий по уравнению Нернста:2'°>31 1ЛС1еК„ =-!— = 10,5 ^ п8 р 0,059и1. Кр = 1011.

496. Проделаем далее аналогичные расчеты для реакции (п.5.3):

497. Бе 2е = ¥е2+ 8п2+ + 2е = 8п8п2+ + ре = 8п2+ + ре2+

498. Стандартный электродный потенциал реакции (п.5.3) равен: Е° = Е2° Е10 = -0,14 - (-0,44) = +0,30 В.

499. Положительная величина Е° свидетельствует о том, что реакция (п.5.3) будет протекать самопроизвольно в прямом направлении. Далее проверим величину Е° термодинамическим путем с использованием выражения (п.5.10).

500. Изменение свободной энергии для второй полуреакции составит: ДС2° = -2РЕ2 = -2-96,5-(-0,14) = 27,02 кДж/моль.

501. Величина АО0 для рассматриваемой реакции будет равна:

502. Ав0 = Ав20 Ав!0 = 27,02 - 84,92 = -57,90 кДж/моль.

503. Полученное отрицательное значение Ав0 свидетельствует о том, что реакция (П.5.3) самопроизвольно протекает слева направо.

504. Рассчитаем термодинамическим путем значение стандартного электродного потенциала для реакции (п.5.3):пР 96,5-2 193

505. Последнее Значение Е°, полученное из термодинамических соображений, совпадает с рассмотренной ранее на основе стандартных электродных потенциалов аналогичной величиной. Это свидетельствует о правильности проведенных нами расчетов.

506. Для определения полноты протекания реакции (п.5.3) рассчитаем константу равновесия для стандартных условий по уравнению Нернста:1еК =-= 10,2 и к = Ю108 р 0,059 р

507. Аналогичные расчеты проведем для реакции (п.5.4):

508. Ре — 2е = Ре2^ №2+ + 2е = № №2+ + Ре = Ре2+ + N1

509. Стандартный электродный потенциал реакции (п.5.4) равен: Е° = Е2° Е10 = -0,23 - (-0,44) = +0,21 В.

510. Положительная величина Е° свидетельствует о том, что реакция (п.5.4) будет протекать самопроизвольно в прямом направлении. Далее проверим величину Е° термодинамическим путем с использованием выражения (п.5.10).

511. Изменение свободной энергии для второй полуреакции составит: Двз0 = -2РЕ2 = -2-96,5-(-0,23) = 44,39 кДж/моль.

512. Величина ДО0 для реакции (П.5.4) составит:

513. Дв0 = Двз0 Дв!0 = 44,39 - 84,92 = -40,53 кДж/моль.

514. Полученное отрицательное значение ДО0 свидетельствует о том, что реакция (п.5.4) самопроизвольно протекает слева направо.

515. Рассчитаем термодинамическим путем значение стандартного электродного потенциала для реакции (п.5.4):

516. Ео = , (-40.53) = 40,53 гЯ 96,5-2 193

517. Последнее выражение, полученное из термодинамических соображений, совпадает с рассмотренной ранее на основе стандартных электродных потенциалов аналогичной величиной. Это свидетельствует о правильности проведенных нами расчетов.

518. В заключение рассчитаем константу равновесия для реакции (п.5.5). Она равна:2.0,21 ад»""и1. Кр= 107.

519. Рассчитаем стандартный электродный потенциал для реакции (п.5.5); она состоит из двух полуреакций:

520. Сг207 + 14Н"+ бе 2Сг3+ + 7Н20 Ре2+ — е = Ре3+. Расставляя стехиометрические коэффициенты, имеем:

521. Ре2+ + Сг2072" +14НГ1" = 6 Ре3+ + 2Сг3++ 7Н20. Рассчитаем стандартный электродный потенциал реакции:

522. Е° = Е2° Е10 = 0,771 - (-1,333) = 2,104 В. Положительное значение Е° свидетельствует о том, что реакция протекает слева направо.

523. Рассчитаем изменение свободной энергии для первой полуреакции:

524. Ав!0 = -бБЕ.0 = -6-96,5-(0,771) = -446,41 кДж/моль. Для второй:

525. Д02° = -2РЕ2° = -6-96,5-(-1,331) = 770,65 кДж/моль.

526. АОо рассматриваемой реакции составит:446,41 770,65 = -1217,06 кДж/моль,0= АО0 = 1211,05 = 1211,05 =209 гЯ 96,5-6 579пЕ° 6-2,091. ЬК =-=-'— = 212,5р 0,059 0,059и1. Кр=10212.

527. Стандартный электродный потенциал реакции (3.7) по литературным данным составляет 0,59 В. Величина Кр для этой реакции составит: 1§КР = 60 иКр= Ю60.

528. Расчет величин интенсивности очистки при использовании реагентного, электрокоагуляциоиного, гальванокоагуляционного и ионообменного методов

529. Реагентный метод. Данные для расчета:

530. Объемный расход хромсодержащих стоков, поступающих на очистку:2=3,5м3/ч=3,5/3600=0,00097 м3/ч. (п.6.1)

531. Время нахождения очищаемых стоков в реакторе 13, 48.:

532. Тр=22,5 мин=22,5*60=1350 с. (п.6.2)

533. Начальная концентрация шестивалентного хрома:1. Свх=30-52 мг/л. (п.6.3)

534. Конечная концентрация шестивалентного хрома на выходе из реактора после очистки (ПДК на шестивалентный хрома по органолептическому показателю вредности):1. Свых=0,1 мг/л. (п.6.4)л

535. Определим по этим данным рабочий объем реактора (Ур, м ). Для расчета используем формулу для реактора-вытеснителя 48.:1. Ур=дтр (п.6.5)вых

536. Определим Ур для двух значений начальной концентрации шестивалентного хрома:1. С'вх=30 мг/л, (п.6.6)и

537. С"вх=52 мг/л. (п.6.7) Рабочий объем реактора при С'вх=30 мг/л равен:

538. Ур=0,00097* 1350*1п30/0,1=1,31*5,70=7,46 м3«7,5 м3. (п.6.8) Аналогичная величина при С"вх=52 мг/л составит:

539. У"р=0,00097* 1350*1п52/0,1=1,31*1п520=1,31*6,25=8,19 м3^8,2 м3. (п.6.9)

540. Рассчитаем теперь интенсивность процесса очистки при С'вх=30 мг/л и С"вх=52 мг/л:1. Г = М = М = ,> (п 6 10)1. А* г V' *т 7,5 мърг = = = 31 мЦч = (п>6> 11}1. А*т Vя *т 8,2 м3

541. Таким образом, интенсивность очистки хромсодержащих стоков прииспользовании реагентного метода составит: 1=(0,'43^-0,46) ч"1.

542. Расчет интенсивности очистки при использовании электрокоагуляционного метода.

543. Объемный расход хромсодержащих стоков, поступающих на очистку, а также начальная и конечная концентрации Сг6+ те же, что и при использовании реагентного метода. Расчет ведем в соответствии со СНиП 2.04.03-85 38.

544. Отсюда величина тока для концентраций хрома в стоках 35 мг/л и 52 мг/л составит:1.cur=3,5*30*3,1=325,5 А, (п.6.13)1.cur=3,5*52*3,1=562,4 А. (п.6.14)

545. Общую поверхность анодов fpl, м , определяем по формуле:f^1—, (п.6.15)hn

546. Гсиг=562,4/150=3,7м2. (п.6.17)о

547. Рабочий объем электрокоагулятора \УСК, м , рассчитаем по формуле:1. К,- =/Р,*Ь, (п.6.18)где: Ь — расстояние между соседними электродами, м.

548. У'ек=2,2*7,5* 10"3=16,5* 10"3«0,017 м3 (п.6.19)ек=3,7*7,5*10"3=27,75*10"3«0,028 м3 (п.6.20)

549. Определяем интенсивность процесса электрокоагуляционной очистки:

550. Г = Л = М = мЧн = Шц.х (п 6 211. А* г IV' * х 0,017 мъ1. Г = М=М = = 1 , {1. А*т 0,028 мъ

551. Из этого следует, что интенсивность очистки хромсодержащих стоковпри использовании электрокоагуляционного метода равна: I = (125-^206) ч" .

552. Расчет интенсивности очистки при использовании ионообменного метода

553. И, аналогично, при \Уг=7,5 м/ч:82=3,5/7,5=0,47 м2. (п.6.25)

554. Затем определяем диаметр ионообменной колонны по формуле:7Гг125 = ^- = 0,785 М2. (п.6.26)1. Из последнего выражения:+ —, (п.6.27)1. V 0,785=71778 = 1,33,. (п.6.28)

555. Используя уравнение (п.6.27), определяем из него с!г и ё2:2 = = л/089 = 0,94,. (п.6.29)

556. Таким образом, для очистки хромсодержащих стоков ионообменнымметодом можно использовать компактные ионитные фильтры, занимающиеплощадь 0,78ч-1,54 м2.

557. Определим рабочие объемы этих фильтров:

558. У,=0,78*2,0=1,56 м3, (п.6.30)

559. У2=1,54*2,0=3,08 м3. (п.6.31)

560. Определим интенсивность процесса ионообменной очистки:т, М М 3,5 мъ 1ч . /

561. Г = -— = --= —— = 2,24ч , (п.6.32)1. А*т Ух*т 1,56 м114ч-1. (п.б.зз)1. А*т У2*т 3,08 мъ1. Или:1=( 1,14-г2,24) ч"1.

562. Расчет интенсивности гальванокоагуляционного метода.

563. Интенсивность гальванокоагуляционной очистки на установке ГКУ-20 составляет 2,68 ч"1.