litceysel.ru
добавить свой файл
1 2 3

3. Проведення роботи

Оптимальну дозу коагулянту визначають для двох умов:

1) без підлужування води; 2) з підлужуванням води.

У кожному випадку пробу води ретельно перемішують перед її відбором.

1) 200 мл випробуваної води (1 проба) наливають у плоскодонну колбу 2, занурюють у неї стержень, що перемішує, 4 і перемішують на магнітній мішалці 1 протягом 3-х хвилин. Потім розчин зливають у циліндр № 1 для відстоювання. В інші проби води (№2   №7) перед перемішуванням додають розчин коагулянту (сірчанокислого алюмінію) у таких кількостях:


Таблиця 2


№ проби

2

3

4

5

6

7

Кількість розчину коагулянту,

який було долито в циліндр, мл

0,5

1

2

3

4

6

Відповідна цьому об’єму доза

коагулянту, мг/л

50

100

200

300

400

600

Після перемішування проби води зливають у циліндри, відповідно №2 ... №7 і включають секундомір.


2) Досліди з підлужуванням води виконують аналогічно, до кожної проби води перед перемішуванням додають 1 мл 5% розчину NaOH.

Для кожної проби води відзначають час початку відстоювання. Тривалість відстоювання - 0,5 години. Через 0,5 години з кожного циліндра відбирають відстояний розчин, в якому визначають оптичну щільність проби на фотоколориметрі. За даними оптичної щільності можна одержати порівняльні дані про каламутність води залежно від дози коагулянту. При відстоюванні води в циліндрах відзначають час початку утворення пластівців, час початку осідання, а також вид пластівців (пухкі, великі, дрібні).


Записують умови проведення досліду:

Кількість вихідної води для кожного досліду _______________ мл

Оптична щільність вихідної води______________

Тривалість перемішування проби води ___________________ хв

Тривалість відстоювання _______________________________ хв.


Таблиця 3


Умови проведення досліду

№ проби

Кількість

введеного

коагулянту,

мл

Доза коагулянту,

мг/л

Час початку утворення пластівців,

хв.

Час початку осідання пластівців,

хв.

Оптична щільність

води після

досліду

Без підлужування


















З додаванням NaOH




















За даними дослідів будують графіки, відкладаючи по осі абсцис дозу коагулянту в мг/л, а по осі ординат - оптичну щільність стічної води. За графіками знаходять оптимальну дозу коагулянту і роблять висновок про необхідність підлужування для досліджуваної води.

Оптимальною дозою коагулянту вважається така доза, коли збільшення кількості доданого коагулянту понад цю дозу не приводить до помітного зниження оптичної щільності води, яку очищують.


Лабораторна робота №2

Визначення показника осаджуваності зважених речовин у воді. Знаходження розрахункових технологічних параметрів відстійників


1. Загальні вказівки

Метою роботи є визначення показника осадження для некоагульованої суспензії, побудова графіків, осадження суспензії у воді і встановлення за досліджуваними даними розрахункової швидкості осадження суспензії у відстійниках.

Частки суспензії осаджуються під дією сили ваги. Цей метод використовують при очищенні природних вод від зважених речовин у відстійниках. Осадження суспензії у відстійниках відбувається при безупинному русі води з малою швидкістю в напрямку від входу до виходу.

Осадження суспензії може бути вільним і стиснутим. Вільне - це падіння окремої частки в нескінченно великому об’ємі рідини. Закономірності вільного осадження зберігаються при об’ємній концентрації часток, які осаджуються, до 0,5 - 1 %. Це відповідає масовій концентрації часток 1300-2600 мг/л з питомою вагою 2,6 г/см3, що має місце при освітленні води відстоюванням.


Процес осадження суспензії у воді характеризують звичайно графіками кінетики осадження суспензії. По осі абсцис відкладають швидкість (мм/с) чи тривалість (хв) процесу, а по осі ординат - кількість суспензії, що випала, у відсотках чи частках одиниці.

Випадання суспензії з води можна характеризувати також величиною показника осаджуваності суспензії. За показник осаджуваності за пропозицією Л.А.Кастальського приймається відношення кількості суспензії А (%), що випадає зі швидкістю 1,2 мм/с, до кількості суспензії В, що випадає зі швидкістю 0,2 мм/с. У цих межах знаходяться величини швидкостей осадження, що практично мають місце у відстійниках.

Якщо графічно по осі абсцис відкласти швидкість осадження суспензії в мм/с, а по осі ординат - кількість суспензії, яка випала в осад, виражену у відсотках, то залежність між зазначеними величинами в межах швидкостей від 0,2-1,2 мм/с можна без істотної похибки представити відрізком прямої, яка з’єднує на графіку точки, що відповідають значенням А і В показника осаджуваності суспензії.

За допомогою цього графіка (рис. 3) можна знайти розрахункову швидкість осадження суспензії у відстійнику U0 залежно від заданого відсотка освітлення води.

З графіка випливає

,

звідки швидкість осадження суспензії, мм/с

.




Рис. 3   Графік показника осаджуваності суспензії у воді


Тут Р   відсоток затримки відстійником суспензії, визначений за формулою


,

де M1 – масова концентрація зважених речовин в освітлюваній воді, мг/л;

М2 – масова концентрація зважених речовин у відстояній воді, мг/л.

Метод визначення розрахункової швидкості осадження суспензії у відстійниках за допомогою графіка показника осаджуваності суспензії досить точний при осадженні природної суспензії, що не коагулює, і не доречний до коагульованої нестійкої суспензії, оскільки внаслідок коагуляції часток фракційний склад останньої змінюється у процесі осадження. Однак криві випадання суспензії використовують для розрахунку відстійників, тому що вони дозволяють визначити необхідну тривалість перебування води у відстійниках за заданим ефектом чи осадження ефекту освітлення води.


2. Обладнання і прилади

1. Скляні циліндри з конічним дном. Висота робочої частини циліндра складає 432 мм, обсяг конусної частини - 50 мл (рис. 4).

2. Відро обсягом 8 літрів

3. Дерев’яне весло

4. Колби на 500 мл з пробками

5. Секундомір

6. Колби об’ємом 100 мл

7. Лійки скляні

8. Бюкси

9. Фільтри паперові

10. Ексикатор




Рис. 4   Скляний циліндр з конічним дном


3. Проведення роботи

Воду, що підлягає дослідженню, готують у відрі. Перед добором проб воду у відрі ретельно перемішують веслом, потім відливають від неї 500 мл для визначення початкової масової концентрації зважених речовин. Досліджуваною водою заповнюють одночасно два циліндри до верхньої позначки і включають секундомір. Через 6 хв після початку визначення відкривають кран одного з циліндрів і зливають з нього в плоску широкогорлу 100-мл колбу, підставлену під зливальну трубку циліндра, 50 мл води разом з осадом, який встиг випасти за 6 хв, у конусну частину циліндра. Кількість води, яка виливається з циліндра, перевіряється згідно із зниженням рівня води в ньому від першої верхньої позначки до другої. Колбу з пробою закупорюють пробкою і нумерують. Через 36 хв послу початку визначення таким же способом відбирають осад з другого циліндра.


Кількість осаду, який випав у конусній частині першого циліндра за 6 хв, характеризує відсоток суспензії, який випадає з досліджуваної води зі швидкістю 1,2 мм/с і більше; кількість осаду, який випав у конусній частині другого циліндра за 36 хв., характеризує відсоток суспензії, який випадає зі швидкістю 0,2 мм/с і більше.

Далі визначають масову концентрацію зважених речовин у трьох відібраних протягом досліду пробах:

проба вихідної води;

проба осаду, відібраного з першого циліндра через 6 хв;

проба осаду, відібраного з другого циліндра через 36 хв.

Результати визначення показника осаджуваності суспензії S:

,

де А – кількість суспензії (у відсотках від початкової), яка випала в осад зі швидкістю випадання 1,2 мм/з і більше;

В – кількість суспензії (у відсотках від початкової), яка випала в осад зі швидкістю 0,2 мм/з і більше.


4. Розрахунок

1. Визначають зміст суспензії в робочому об’ємі циліндра за формулою

,

де G1 – склад суспензії в робочому об’ємі циліндра, прийнятий за 100 % мг;

W – робочий об’єм циліндра, л;

G0 – вихідна масова концентрація суспензії в досліджуваній воді, мг/л.

2. Обчислюють величину А:



де – вага сухого осаду, який випав через 6 хв. після початку визначення (мг), що обчислюється так:

,

де вага осаду, що залишився на паперовому фільтрі (доведений до постійної ваги), мг;


0,05 – об’єм (л) досліджуваної води, яка знаходилася в конусній частині циліндра.

3. Обчислюють величину В:



де – вага сухого осаду, який випав через 36 хв після початку визначення, мг;



де вага осаду, який залишився на паперовому фільтрі (доведений до постійної ваги), мг.

4. Визначають показник осаджуваності і будують графік показника осаджуваності суспензії у воді.

5 Знаходять розрахункові технологічні параметри горизонтального відстійника - розрахункову швидкість осадження суспензії (U0) і вміст суспензії в очищеній воді (М2 ) - при на таких умовах:

М1 = 300 мг/л; Р = 64 %.

Результати зводять в таблицю:


Таблиця 4


Go

G1



А






В



M1

P

М2

U0









































5. Визначення вмісту масової концентрації суспензії у вихідній воді ваговим методом

Певний об’єм досліджуваної води (у даному випадку 100 мл) фільтрують через висушений при температурі 105 °С і попередньо зважений паперовий фільтр. Промивають осад на фільтрі невеликою кількістю дистильованої води і переносять фільтр з осадом у попередньо прожарений і зважений бюкс. Висушують при температурі 105 °С, охолоджують у ексикаторі і зважують.


Масову концентрацію суспензії визначають за формулою (мг/л)


,


де – вихідна вага паперового фільтра, мг;

– вага паперового фільтра з осадом, мг;

– об’єм води, взятої для визначення, мл.


Лабораторна робота № 3

Видалення заліза з води аеруванням і фільтруванням


1. Загальні вказівки

Відповідно до ДСанПіН концентрація заліза у воді не повинна перевищувати 0,3 мг/л. Максимально припустима концентрація заліза у воді нормується і для деяких видів промисловості.

У воді залізо може міститися у вигляді катіонів дво- і тривалентного заліза і колоїдів органічного і неорганічного заліза - Fe(ОН)3, Fe(OH)2, FeS, тонко дисперсній суспензії - Fe(OH)3, Fe (OH)2, FeS. Знезалізнення води досягається: 1) аерацією; 2) коагулюванням; 3) вапнуванням; 4) катіонуванням і 5) комбінованими способами. Вибір способу знезалізнення залежить від форми, в якій залізо міститься у воді, від її рН та інших факторів і визначається спробним знезалізненням.

Спрощена аерація застосовується для знезалізнення підземних вод, які містять двовалентне залізо 70 %, із рН > 6,8, кольоровістю менше 15°, окислюваністю не більше 0,15 [Fe2+] + 5 мг/л О2, за відсутності сульфідів, наявності солей амонію < 5 мг/л і при перевищенні загального вмісту заліза проти іонного не більше ніж на 0,5 мг/л. Кількість кисню, необхідного для окислювання заліза, дорівнює (мг/л):


g 0=0,2 [Fe2+],

а кількість повітря, яке вводиться на 1 м3 води (л/м3),



де [Fe2+] – кількість двовалентного закисного заліза, яке міститься у воді, мг/л.

Установки для знезалізнення води аерацією складаються з пристроїв для введення у воду повітря, контактного резервуара для завершення процесів окислювання й освітлювального фільтра для затримки гідроксиду заліза.


2. Обладнання і прилади

1. Установка для знезалізнення води (див. рисунок)

2. Відро місткістю 6 л.

3. Циліндри Генера місткістю 100 мол

4. Бюретка місткістю 25 мл з поділками до 0,1 мл.

5. Піпетки місткістю 20 і 10 мл.

6. Пробірки безбарвного скла з діаметром близько 1,5 см, місткістю 10 мл.

7. Паперові фільтри.

8. Скляні палички.

9. Термометр.

10. Порцелянові чашки.




Рис. 5   Установка для знезалізнення води: 1   надходження вихідної води; 2 – аератор; 3   посудина для відстоювання води; 4 – алонж; 5   піщаний фільтр; 6   приймач очищеної води.




3. Проведення роботи

Досліджувану воду повільно наливають у пристрій, який її розприскує. Вода стікає в скляну посудину з відкритою поверхнею. У посудині воду витримують протягом 15-30 хв (для окислення закисного заліза): 15 хв - при температурі води +15 °С і при рН , рівному 7,2; при великих температурах час збільшують. Орієнтовно його швидкість Vt (хв) можна визначити за формулою


,

де t0 - температура досліджуваної води.

При рН > 7,2 швидкість окислювання збільшується. Потім воду пропускають через фільтр (h =500 мм, d= 50 мм) із завантаженням піску з розміром зерен 0,8 - 1,8 мм.

Вміст заліза і рН контролюють у фільтрованій воді через кожні 10-15 хв (за завданням викладача залежно від швидкості фільтрування).

Отримані дані записують у вигляді таблиці:


Таблиця 5


Вихідні дані

Час фільтрування,

год

Швид-кість фільтру-вання, м/год

Обсяг

відфіль-

трованої

води,

л

Дані після фільтрування

При-мітка

Сумарний вміст

Fe,

мг/л

Вміст Fe

(ІІІ), мг/л

Вміст Fe

(ІІ), мг/л

Сумар-ний вміст Fe,


мг/л


Вміст Fe (ІІІ), мг/л

Вміст

Fe

(ІІ), мг/л
































4. Визначення загального заліза

Визначення загального заліза роблять колориметрично із застосуванням роданіду відповідно до ДСТ 4011-72.


5. Реактиви, матеріали, посуд

1. Розчин 50 %-ний роданіду калію чи амонію.

2. Стандартний розчин заліза, 1 мл якого містить 0,1 мг заліза (0.8634 г залізо (III) - амоній сульфату Fe(NH4)(SO4)2×12Н2О), розчиняють у дистильованій воді, додають 10 мл концентрованої сірчаної кислоти і доводять об’єм до 1 л).

3. Розведена соляна кислота (1:1)

4. Персульфат амонію.

5. Піпетки на 1 мл.

6. Піпетки з розподілами на 1 і 2 мл.

7. Колба мірна на 50 мл.

8. Чашки порцелянові.

9. Фотоелектроколориметр; синій світлофільтр (); кювети з товщиною шару 1-5 см.



6. Методика виконання визначення

Пробу наливають до позначки в колбу місткістю 50 мл, додають 1 мл розчину соляної кислоти (1:1), кілька кристалів персульфату амонію і після трихвилинного перемішування   1 мл роданіду амонію. Через 3 хв визначають оптичну щільність на приладі. З показника оптичної щільності проби віднімають значення її в холостому досліді. Останній виконується з тими ж реактивами, тільки замість досліджуваної води наливають дистильовану.

Вміст заліза (мг/л) визначають за отриманою оптичною щільністю за графіком.

Візуальне колориметрування здійснюють у порцелянових чашках, титруючи стандартним розчином дистильовану воду з доданими реагентами до порівняння інтенсивності фарбування з фарбуванням проби.

7. Розрахунок

Вміст заліза (X ,мг/л) при візуальному визначенні в чашках обчислюють за формулою



де - V1 – об’єм стандартного розчину, витраченого на титрування при візуальному визначенні, мл;

C=0,1 (1 мл стандартного розчину містить 0,1 мг заліза);

V – об’єм проби, мл.

Для побудови каліброваного графіка зі стандартного розчину готують серію розчинів з вмістом 0 - 2,0 мг/л заліза й обробляють їх за вищенаведеною методикою.

Визначення тривалентного заліза у воді виконують аналогічно визначенню загального заліза, але без добавки персульфату амонію.

Кількість двовалентного заліза знаходять, віднімаючи з загальної кількості заліза кількість тривалентного заліза.

Примітка. При вмісті заліза більше 3 мг/л проби розбавляють. Кратність розведення рекомендується викладачем.


Лабораторна робота № 4

Видалення заліза з води коагуляцією


1 Загальні вказівки

Одним з методів знезалізнення води є коагулювання води.


При обробці поверхневих вод коагулянтами відбувається співосадження гідроксидів солей коагулянтів, які утворяться при гідролізі, і гідролізі солей заліза, які знаходяться в природній воді у вигляді колоїдів.


2. Обладнання, прилади, реактиви

1. Циліндри місткістю 500 мл кожний - 7 шт.

2. Колби місткістю 50-100 мл кожна - 7 шт.

3. Піпетка на 10 мл.

4. Скляні палички.

5. Колби місткістю 500 мл кожна - 7 шт.

6. Порцелянові чашки - 2 шт.

7. Паперові фільтри, лійки.

8. Посуд і реактиви для визначення вмісту заліза у воді (див. лабораторну роботу №3).

9. Розчин сульфату алюмінію 1 % - ний.


3. Проведення роботи

Визначають попередньо вміст заліза і рН досліджуваної води

Досліджувану воду наливають до позначки в 7 циліндрів місткістю 500 мл кожний, доливають градуйованою мірною піпеткою визначену кількість сульфату алюмінію відповідно до таблиці.

Вміст циліндрів змішують швидким (5-20 с), а потім повільним (5 хв) обертанням скляної палички і залишають на 30 хв. Потім з верхнього шару води піпеткою чи сифоном відбирають по 100 мл води, яку фільтрують через щільні паперові фільтри. У фільтраті визначають загальний вміст заліза.

Найменша доза сульфату алюмінію, яка знизила вміст заліза в досліджуваній воді до 0,3 мг/л, характеризує знезалізнення води коагулюванням. Результати записують у таблицю.


Таблиця 6


Показники

Номери циліндрів

1

2

3


4

5

6

7

Доза Al2 (SO4)3, мг/л

10

30

50

100

150

200

300

Кількість 1% Al2 (SO4)3, мг/л

0,5

1,5

2,5

5

7,5

10

15

Вміст заліза у фільтраті, мг/л






















Вміст заліза у вихідній воді, мг/л






















Визначення загального заліза роблять колориметрично із застосуванням роданіду калію чи амонію відповідно до ДСТ 4011-72 (див. лабораторну роботу №3).



Лабораторна робота № 5

Натрій - катіонітний метод зм’якшення води


1. Загальні вказівки

Зниження жорсткості води методом катіонного обміну засновано на здатності деяких природних чи штучних речовин, практично не розчинних у воді, обмінювати іони Na+ та H+, які знаходяться в їхньому складі, та іони Са2+і Мg2+ , що зумовлюють жорсткість води .

Процес обміну катіонів розглядається в даний час як оборотна гетерогенна хімічна реакція, що протікає на поверхні твердої фази катіоніту. Обмін катіонів відбувається в строго еквівалентних співвідношеннях. Швидкості реакцій обміну іонів катіоніту і досягнення повної рівноваги дуже великі. Завдяки цьому припустимі великі швидкості фільтрування води, що підлягає пом’якшенню через катіоніти (від 10 до 25 м/год залежно від жорсткості вихідної води).

Зм’якшення води методом катіонного обміну досягається фільтруванням її через шар катіоніту, завантаженого на дренажні ґрати металевого фільтра. При цьому можна розмежувати наступні зони у фільтруючому шарі: верхній шар виснаженого катіоніту, робочий чи захисний шар, в якому відбувається зм’якшення води, і шар, що не працює. У момент проскакування іонів, які визначають жорсткість води, у фільтрат шар катіоніту, що не працював, зникає, і фільтр необхідно регенерувати розчином повареної солі чи кислоти.

Реакції зм’якшення води, які протікають на поверхні катіоніту в Na формі, можуть бути подані рівняннями:







Реакція регенерації катіоніта розчином, хлориду натрію протікає за рівнянням





<< предыдущая страница   следующая страница >>