Вода, используемая для питьевых целей, производства различных продуктов должна обладать определенными свойствами и химическим составом. Наряду с необходимостью обеспечить содержание токсичных веществ в концентрациях ниже допустимых, часто требуется, чтобы в ней присутствовали полезные для данного производства вещества в заданных количествах, соблюдались определенные значения рН и щелочности. В энергетике необходимо обеспечение такого состава и (или) физического состояния примесей воды, которые не образуют накипи и не вызывают коррозии металлов. Процесс доведения состава воды до заданных, необходимых для данного процесса, параметров называют кондиционированием воды. Как правило, он включает ряд операций, при которых удаляются загрязнения воды, а затем вводятся соответствующие реагенты.
Методи очищення стічних вод
Всі існуючі методи очищення стічних вод об'єднані в шість основних груп: механічні, фізичні, фізико-механічні, хімічні, фізико-хімічні, біологічні. Схема очистки, тобто послідовність застосування різних методів, залежить від стану забруднення, від складу та якості забруднювачів.
Механічна очистка складається з відстоювання в спеціальних резервуарах, відокремлення освітленої води від нерозчинних домішок з можливою їх утилізацією, фільтрування за допомогою піщаних фільтрів або спеціальних фільтрів. У цьому процесі отриману воду змішують з первинно забрудненою для її усереднення, тобто доведення концентрацій домішок до певних стандартів, які дозволяють скид у водойми або каналізацію.
Фізичні методи полягають у випаровуванні з метою отримання розчинних у воді речовин в кристалічному стані з їх подальшим використанням; обробка магнітним полем, яке зменшує утворення нерозчинних осадів, сприяє їх розрихленню. Фізико-механічні методи базуються на застосуванні механічних пристроїв, що діють на законах фізики: флотація, гіперфільтрація або зворотний осмос, ультрафільтрація, електродіаліз.
Флотація (англ. - плавучість) - метод, заснований на різній здатності прилипання частинок до поверхні розподілу двох фаз - вода та повітря і вода та тверда речовина (наприклад нерозчинні частинки). Через воду пропускають повітря у вигляді дрібних бульбашок, до поверхні яких прилипають тверді частинки, нафтопродукти і спливають на поверхню, де їх збирають спеціальними пристроями.
Ультрафільтрація - заснована на продавлюванні розчину з допомогою порівняно невеликого тиску через мембрани з порами, через які можуть рухатися молекули з невеликими розмірами - вода, іони солей і не можуть проникнути молекули великих розмірів - полімерів, колоїдів, отже вони відокремлюються. Мембрани виготовляють різної форми (листи, циліндри) з ефірів целюлози, поліамадів.
Гіперфільтрація - метод, в якому використовують також напівпроникні фільтри, але з дуже дрібними (молекулярних розмірів) порами, через які під дією великого тиску (від одного до десяти мільйонів Паскалей) продавлюються молекули води, а молекули солей лишаються з іншої сторони, де їх концентрація зростає.
Електродіаліз (гр. діаліз - розклад, відокремлення) - метод, в якому з допомогою спеціальних мембран, підключених в якості електродів до електричного постійного струму, відбувається переміщення солей. Вони накопичуються з одного боку мембрани, а де-мінералізована вода з іншого. Мембрани виготовляють з іонообмінних полімерів - аніонітів, катіонітів, здатних вибірково поглинати іони металів (катіони) і аніони (кислотні залишки). Електричний струм інтенсифікує процес переміщення через мембрани.
Хімічні методи засновані, на відміну вище розглянутих, на зміні хімічного складу речовин, зокрема на перетворенні водорозчинних сполук у газоподібні, нерозчинні, наприклад осади, які потім відокремлюють і утилізують або захоронюють. Ці методи вимагають великої кількості хімічних реактивів, а отже є затратними, економічно недоцільними.
Більш ефективні сучасні методи: коагуляція, флокуляція, екстракція, іонний обмін, сорбція, абсорбція, адсорбція, хемосорбція.
Коагуляція (лат. - згущення, згортання) - процес злипання дрібних частинок забруднювачів у більш крупні під дією коагулянтів - речовин, які зумовлюють процес, - солі алюмінію, заліза, кальцію, магнію, цинку, вуглекислого газу. Процес залежить від знаку і величини заряду на частинках забруднювача. Різновидом є електрокоагуляція, яку проводять в спеціальних ємностях з електродами, через які з розрахованою швидкістю протікає вода. Коагуляція відбувається під дією гідрооксиду заліза, утвореного з електродів під дією електричного струму. Це дуже економічний, ефективний метод для відділення нафтопродуктів. Флокуляція - процес, подібний до коагуляції, але зумовлений дією молекул з відносно великими розмірами - кремнієва кислота, ефіри, крохмаль, целюлоза, синтетичні полімери - поліакриламід, поліоксиетилен, поліетиленамін.
Сорбція (лат. - поглинати) - метод, заснований на здатності деяких речовин (деревне вугілля, активоване вугілля, кокс, торф, глина) поглинати інші речовини - газоподібні, рідинні за рахунок власних пор. Від кількості та розмірів пор залежить ефективність процесу. Абсорбція - поглинання шкідливої речовини всією масою речовини абсорбенту без хімічної зміни поглинутої речовини. Адсорбція - поглинання шкідливої речовини тільки поверхнею адсорбенту за рахунок молекулярних сил поверхонь речовин, які взаємодіють без хімічного перетворення обох речовин. Хемосорбція - процес поглинання забруднювача із його хімічною зміною. Всі типи сорбції проводять у спеціальних пристроях колонного типу, заповнених поглиначем. Екстракція (лат. - витягувати, вилучати) - процес вилучення із стічних вод, як правило, органічних шкідливих речовин, наприклад фенолу, з допомогою екстрагентів - речовин, які вилучають (розчиняють в собі) шкідливу домішку. Реагенти не повинні розчинятися у воді, бути нетоксичними, пожежовибухонебезпечними, їх густина повинна відрізнятися від густини води, повинні легко регенеруватися, вивільнюючи поглинуту речовину, наприклад при нагріванні.
Іонний обмін базується на здатності іонообмінних смол-полімерів поглинати катіони або аніони з розчину. Широко застосовується на теплових електростанціях, котельнях для зменшення жорсткості води (мг-екв/л), яка зумовлена концентрацією іонів металів - кальцію, магнію, заліза, цинку та інших важких металів. Використовують у гальванічних виробництвах для поглинання іонів заліза, цинку, кадмію, срібла, золота та інших важких металів із стічних вод.
Біологічні методи очистки застосовують з використанням спеціальних штамів, рас мікроорганізмів, які строго специфічно здатні поглинати певні речовини - неорганічні, наприклад важкі метали, органічні - нафтопродукти. Процес ведуть в присутності повітря - аеробні мікроорганізми, або без повітря - анаероби в спеціальних пристроях - аеротенках, біотенках, на спеціальних територіях - полях фільтрації.
Отже існує багато сучасних методів, пристроїв, здатних очищати стічні води. Використання певного з них залежить від складу забруднень у воді, подальшого її використання та виділених речовин. Вода, як і нафта, вугілля, природний газ дорожчає, тому очищену воду треба знову направляти в технологічні процеси, створюючи замкнені технологічні цикли.
22)Види енергії та її використання у хім. промисловості.. енергозбереження
Що є поняттям «енергія», яке ми так часто використовуємо? «Енергія» (грецьк. ενεργια – дія, діяльність) – загальна кількісна міра різних форм руху матерії. За великим рахунком поняття енергії, ідея енергії штучні й створені спеціально для того, щоб бути результатом наших роздумів про навколишній світ. На відміну від матерії, про яку ми можемо сказати, що вона існує, енергія – це плід людської думки, її «винахід», побудований так, щоб була можливість описати різні зміни в навколишньому світі й водночас говорити про сталість, збереження чогось, що було назване енергією. Для цієї фізичної величини довгий час вживався термін «жива сила», введений І. Ньютоном. Вперше в історії в поняття «жива сила» сенс «енергія», не вимовляючи ще цього слова, вкладає Роберт Майєр у статті «Зауваження про сили неживої природи», опублікованій у 1842 році. Спеціальний термін «енергія» був введений у 1807 р. англійським фізиком Томасом Юнгом і позначав величину, пропорційну масі та квадрату швидкості тіла,що рухається. У науку термін «енергія» у сучасному його розумінні ввів Уїльям Томсон (лорд Кельвін) у 1860 році.
Енергія проявляється у різних формах руху матерії, що заповнює весь світовий простір. Властивістю, притаманною всім видам енергії і об'єднуючою їх, є здатність кожного виду енергії переходити за певних умов у будь-який інший її вид у суворо визначеному кількісному співвідношенні. Сама назва цієї властивості – «закон збереження і перетворення енергії» – була введена у науковий обіг Ф. Энгельсом, що дозволило всі види енергії вимірювати в одних одиницях. За таку одиницю було прийнято джоуль (1 Дж =1 H · м =1 кг · м2/с2). У той же час для вимірювання кількості теплоти використовують «стару» одиницю – 1 кал (калорія), для вимірювання механічної енергії – величину 1 кГм = 9,8 Дж, електричної енергії – 1 кВт · ч = 3,6 МДж, при цьому 1 Дж = 1 Вт · с.
Майже всі види енергії, що розглядаються у технічній термодинаміці, за винятком теплової, являють собою енергію направленого руху. Так, механічна енергія проявляється у безпосередньо спостережуваному русі тіл, що має певний напрям у просторі (рух газу по трубі, політ снаряда, обертання валу і т.ін.). Електрична енергія проявляється в прихованому русі електронів провідником (електричний струм). Теплова енергія виражається в молекулярному і внутрішньомолекулярному хаотичному русі, будучи енергією хаотичного руху атомів і молекул речовини. Теплова енергія газів проявляється в коливальному, обертальному і поступальному русі молекул, які постійно змінюють свою швидкість за величиною і напрямом. При цьому кожна молекула може безладно переміщуватися у всьому обсязі газу. У твердих тілах теплова енергія проявляється в коливаннях молекул і атомів стосовно положень, які визначаються кристалічною структурою речовини, в рідинах – у коливанні та переміщенні молекул або їх комплексів. Отже, корінною відмінністю теплової енергії від інших видів енергії є те, що вона є енергією не направленого, а хаотичного руху. У результаті цього перетворення теплової енергії на будь-який вид енергії направленого руху має свої особливості, вивчення яких і є одним з головних завдань технічної термодинаміки.
Кожне тіло в будь-якому його стані може володіти одночасно різними видами енергії, зокрема тепловою, механічною, електричною, хімічною, внутрішньоядерною, а також потенційною енергією різних фізичних полів (гравітаційного, магнітного, електричного). Сума всіх видів енергії, якими володіє тіло, є повною його енергією.
Теплова, хімічна і внутрішньоядерна енергії входять до складу внутрішньої енергії тіла. Всі інші види енергії, пов'язані з переміщенням тіла, а також потенційна енергія зовнішніх фізичних полів відносяться до його зовнішньої енергії. Наприклад, зовнішньою енергією снаряду, що летить, в зоні дії сил земного тяжіння буде сума його кінетичної Е к і потенційної енергії гравітаційного поля. Якщо газ або рідина рухаються безперервним потоком у трубі, то в їх зовнішню енергію додатково входить енергія проштовхування, яку іноді називають енергією тиску Е пр.
Зовнішня енергія, отже, є сумою
Е з= Е к+Σ Е п i + Е пр,,
де Е п i – потенційна енергія i-го поля (магнітного, електростатичного і т. д.).
Внутрішня енергія тіла U може бути представлена такою, що нібито складається з двох частин: внутрішньої теплової енергії U Т і U 0 – внутрішньої нульової енергії тіла, умовно охолодженого до абсолютного нуля температури:
U=U0+UТ.
Внутрішньою тепловою енергією є та частина повної внутрішньої енергії тіла, яка пов'язана з тепловим хаотичним рухом молекул і атомів й може бути виражена через температуру тіла та інші його параметри. Оскільки температура реального тіла тільки частково відображає його внутрішню теплову енергію, зміна останньої може мати місце і при постійній температурі тіла. Прикладами цього є процеси випаровування, плавлення, сублімації, в яких відбувається фазове перетворення і змінюється ступінь хаотичності молекулярного руху. Таким чином, повна енергія тіла в загальному випадку може бути представлена у вигляді суми внутрішньої нульової U 0, внутрішньої теплової U Т, зовнішньої кінетичної Е к енергій, сукупних зовнішніх потенційних? Е п i енергій і енергії проштовхування Е пр:
Е = U 0+ U Т +Е к+Σ Е п i + Е пр.
Кожна з цих складових повної енергії може за певних умов перетворюватися одна в одну. Наприклад, у хімічних реакціях має місце взаємне перетворення U0 в UТ. Якщо реакція екзотермічна, то частина нульової енергії перетворюється на теплову. Нульова енергія отриманих речовин виявляється меншою, ніж вихідних, – відбувається «виділення тепла». У ендотермічних реакціях спостерігається зворотне явище: нульова енергія збільшується за рахунок зменшення теплової енергії – відбувається «поглинання тепла». У процесах, не пов'язаних зі зміною хімічного складу речовини, нульова енергія не змінюється і залишається постійною. За цих умов змінюється тільки внутрішня теплова енергія. Це дозволяє в різних розрахункових рівняннях враховувати зміну лише внутрішньої теплової енергії, яку надалі називатимемо просто внутрішньою енергією U.
Якщо однорідне тіло масою m має внутрішню енергію U, то внутрішня енергія 1 кг цього тіла
u=U/m.
Величину u називають питомою внутріш ньою енергією і вимірюють в Дж/кг.
Зовнішня кінетична енергія (Дж) є енергією поступального руху тіла як цілого і виражається формулою
E к= mw 2/2,
де m – маса тіла, кг; w – швидкість руху, м/с.
Зовнішня потенційна енергія як енергія направленої дії статичних полів може бути виражена через можливі роботи кожного поля від заданого положення до якихось нульових. Так, потенційна енергія гравітаційного поля виражається як добуток сили тяжіння mg цього тіла на його висоту H над яким-небудь нулем відліку:
E = mgH.
Тут висота H є відповідною координатою. Енергія проштовхування Епр є додатковою енергією речовини, що виникає в системі за рахунок впливу на неї інших частин системи, які прагнуть виштовхнути цю речовину із займаної посудини. Так, при перетіканні газу (або пари) трубою або яким-небудь каналом в умовах суцільного потоку кожен кілограм цього газу, окрім внутрішньої і зовнішньої кінетичної і потенційних енергій, володіє ще додатковою, переношуваною на собі енергією проштовхування:
E пр.= p υ,
де p – питомий тиск; υ – питомий об'єм (об'єм 1 кг маси речовини).
Для газів, пари і рідин, що знаходяться у потоці, величина pυ (або pV для m кг речовини) визначає невід'ємну частину їх енергії. Тому для речовин, що знаходяться в суцільному потоці, визначальним параметром буде вже не внутрішня енергія U, а сума U + pV = I, звана ентальпією. Для 1 кг речовини
i = u + pυ,
де i – в Дж/кг.
Такою ж енергією i володіє й 1 кг газу, що знаходиться в циліндрі, при витісненні його поршнем.
Повна енергія даної системи, що складається з 1 кг газу і діючого на нього поршня, дорівнюватиме сумі внутрішньої енергії u газу та енергії pυ його виштовхування, тобто буде дорівнювати його ентальпії. На цій підставі ентальпію часто називають енергією розширеної системи.
Енергозбереження) стосується зменшення споживання енергії за рахунок використання меншої кількості енергетичних послуг. Енергозбереження відрізняється від енергоефективності, яке стосується використання меншої кількості енергії в тій самій послузі.[1] Наприклад, менше користуватись авто — енергозбереження, а пересісти на авто з меншою витратою палива — енергоефективність. Але і енергозбереження, і енергоефективність є техніками зменшення використання енергії.
Хоч енергозбереження і зменшує споживання енергетичних послуг, його результатом може бути зростання якості довкілля,національної безпеки, та особистої фінансової безпеки.[2] Енергозбереження знаходиться на вершині сталої енергетичної ієрархії.
23)промисловості джерела енергії
24) нетрадиційні джерела нергії ля промисловості
1.Біоенергія. За оцінками фахівців, з усіх можливих джерел альтернативної енергії, найбільш прогресивними та перспективними для розвитку в світі та в Україні, зокрема, є біогазові технології, оскільки вонидозволяють одночасно утилізувати відходи, отримувати біодобрива та виробляти електроенергію.
2. Сонячна енергія.
3 .Енергія вітру
4. Геотермальна енергія. Вираз "геотермальна енергія" буквально означає, що це енергія тепла землі (гео – земля, термальна – теплова).
Горючі ВтЕР – побічні газоподібні продукти технологічних процесів, які можуть бути використані в якості енергетичного або технологічного палива, а саме це:
– побічні горючі гази плавильних печей (доменний газ, колошниковий, шахтних печей і вагранок, конверторний і т.д.);
– горючі відходи процесів хімічної і термохімічної переробки вуглецевої сировини (синтез, відходи електродного виробництва, горючі гази при отриманні початкової сировини для пластмас, каучуку і т.д.);
– тверді і рідкі паливні відходи, які не використовуються (не придатні) для подальшої технологічної переробки;
– відходи деревообробки, лугу целюлозно-паперового виробництва.44
Горючі ВтЕР використовуються в основному як паливо й небагато(5%) на непаливні потреби (переважно в якості сировини).
Теплові ВтЕР – це тепло газів, що відходять при спалюванні палива, тепло води або повітря, що використовують для охолодження технологічних агрегатів і установок, теплових відходів виробництва, напри- клад, гарячих металургійних шлаків
5.Технологічні схеми виробництва електроенергії на ГЕС ТЕС АЕС
схема енерго-матеріальних потоків теплової електростанції (ТЕС):
1 — топка; 2 — паровий котел з перегрівачем пари; 3 — парова турбіна; 4 — електрогенератор; 5 — теплообмінник; 6 — насос постачання водою (конденсатом) парового котла; 7 — насос циркуляції води в охолоджуючому контурі
Ілюстративна схема енергоматеріальних потоків блока атомної електростанції (АЕС):
1 — атомний котел; 2 — тепловиділяючі елементи з ядерним паливом; 3 — стержні, які регулюють коефіцієнт розмноження нейтронів (енергоактивність); 4 — первинний водяний контур високого тиску; 5 — вторинний пароводяний контур; 6 — парова турбіна; 7 — електрогенератор; 8 — теплообмінник; 9 — насоси
Дата добавления: 2015-01-05; просмотров: 162 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |