يوضح الجدول 1.2 تصنيف عمليات فصل الأنظمة غير المتجانسة حسب القوة الدافعة.
|
الجدول 1.3
2.2. تساقط
الترسيب الجاذبية
الترسيب هو عملية فصل الأنظمة السائلة والغازية غير المتجانسة (المعلقات والغبار) عن طريق إطلاق جزيئات صلبة. ويسمى الترسيب بالجاذبية بالترسيب. بشكل رئيسي، يتم استخدام الترسيب للفصل الأولي للأنظمة غير المتجانسة. يتضمن الترسيب حركة الجزيئات الصلبة في سائل أو غاز.
دعونا نفكر في حركة جسيم كروي في وسط ثابت (الشكل 2.1). عندما يتحرك جسم في سائل أو عندما يتدفق سائل متحرك حوله، تنشأ مقاومة للتغلب عليها، وكذلك لضمان حركة موحدة للجسم، يجب إنفاق قدر معين من الطاقة. يعتمد مقدار المقاومة التي تنشأ على طريقة الحركة وشكل الجسم الانسيابي.
631 " style="width:473.55pt;border-collapse:collapse">
,
حيث https://pandia.ru/text/79/143/images/image216_0.gif" width = "32" height = "32">.gif" width = "261" height = "66">؛ 
;
أين قطر الجسيم؟ - كثافة الوسط؛ كثافة الجسيمات الصلبة معدل الترسيب؛ - معامل مقاومة الوسط (بدون أبعاد).
وفي الصورة الموسعة، ستكون المعادلة (2.1) بالشكل التالي:
|
,حيث سيكون معدل الترسيب مساوياً لـ:
هناك ثلاثة أوضاع للترسيب: الصفحي، العابر، والمضطرب.
في وضع الترسيب الصفحي (الشكل 2.2 أ) يتدفق السائل بسلاسة حول الجسيم دون تكوين دوامات. سرعة الجسيمات وحجمها صغيران، لكن لزوجة الوسط عالية. يتم إنفاق الطاقة فقط على التغلب على قوى الاحتكاك. مع زيادة معدل الترسيب (أثناء النظام الانتقالي)، تبدأ قوى القصور الذاتي في لعب دور متزايد الأهمية في التدفق، مما يؤدي إلى انفصال الطبقة الحدودية عن سطح الجسم، مما يساهم في انخفاض الضغط خلف الجسم المتحرك في المنطقة المجاورة مباشرة له وتكوين الدوامات (الشكل 2.2 ب). في وضع الترسيب المضطرب، يتحرك تدفق الدوامة خلف الجسيم (الشكل 2.2). الخامس).
https://pandia.ru/text/79/143/images/image232_0.gif" width="106" height="29">. أثناء وضع النقل و https://pandia.ru/text/79/143/images/image235_0.gif" width="88 height=31" height="31">).
في الوضع الصفحي، يتم تحديد معدل الترسيب باستخدام صيغة ستوكس:
بعد الحساب، يتم تحديد وضع الترسيب. وبمعرفة العلاقة بين رينولدز وأرخميدس لنمط معين (ص36) نجد معيار رينولدز ثم معدل الترسيب: 
.
في الوضع الصفحي Ar36، الانتقالي 36https://pandia.ru/text/79/143/images/image242_0.gif" width="13" height="16">83000 والمضطرب - Ar>83000.
العلاقة بين المعايير وهي كما يلي:
للوضع الصفحي 
انتقالية 
ومضطرب 
، أين هو معامل الشكل (أو العامل)، الذي يأخذ في الاعتبار اختلاف شكل الجسيم عن الكرة. بالنسبة للجسيمات غير المنتظمة الشكل، تكون سرعة الترسيب أقل، لذلك يتم ضرب السرعة المحسوبة للجسيم الكروي بعامل التصحيح ψ
، أيّ< 1.
جميع الحجج المذكورة أعلاه صالحة إذا لم يكن الترسيب مقيدًا (حرًا)، عندما لا تؤثر الجسيمات المتجاورة على حركة بعضها البعض. لوحظ الترسيب الحر في المعلقات المخففة والمعلقات الغازية (مع تركيز حجم الطور الصلب أقل من 5٪) في غياب التأثير المتبادل لجزيئات الطور المشتت. إذا كان تركيز الجزيئات كبيرًا (الترسيب المقيد)، فعندما تستقر، تتلامس الجزيئات مع بعضها البعض وتصبح مقاومة الترسيب أكبر من مقاومة الجسيم الواحد. ونتيجة لذلك، ينخفض معدل الترسيب. عندما يتم تقييد الترسيب، يتم إدخال التصحيحات في المعدل المحسوب اعتمادا على تركيز التعليق. بالنسبة للحسابات التقريبية، تعتبر سرعة الترسيب الفعلية مساوية لنصف سرعة الترسيب النظرية لجسيم كروي واحد.
أجهزة لفصل الأنظمة غير المتجانسة تحت تأثير الجاذبية
يسمى ترسيب الجزيئات الصلبة بالجاذبية بالترسيب. يستخدم الترسيب بشكل أساسي للفصل الأولي للأنظمة غير المتجانسة. أبسط خزان لترسيب الغبار (الغازات المتربة) هو تسوية المداخن(الشكل 2.3).
يؤدي تركيب الفواصل الرأسية في قناة الغاز إلى ظهور قوى القصور الذاتي مما يساهم في عملية ترسيب الجزيئات الصلبة. يتم إمداد الغاز المغبر بشكل مستمر، ويتم تفريغ الغبار من المخابئ بشكل دوري.
ومن المعروف أن إنتاجية صهاريج الترسيب تتناسب طرديا مع سطح الترسيب. لذلك، تثبيت الرفوف الأفقية 2 بوصة غرفة تسوية الغبار(الشكل 2.4) يزيد بشكل كبير من إنتاجية الجهاز. يضمن القسم العاكس العمودي 3 توزيعًا موحدًا للغاز بين الرفوف. درجة التنقية في مثل هذه الغرف منخفضة وتبلغ 30-40%، ولا يتم فصل الجزيئات بحجم 5 ميكرون أو أصغر عن الغاز على الإطلاق.
لفصل المعلقات، تعمل بشكل مستمر خزان الترسيب مع النمام مجداف 3 (الشكل 2.5). وهو عبارة عن خزان أسطواني 1 ذو قاع مخروطي الشكل 2 وأخدود حلقي 4 على طول الحافة العلوية للجهاز. يتم تركيب خلاط في الخزان مزود بمجاديف تعمل بشكل مستمر على نقل الرواسب (الحمأة) إلى فتحة التفريغ المركزية وفي نفس الوقت https://pandia.ru/text/79/143/images/image251_0.gif" align= "left" width="446 " height="254">يوضح الشكل 2.6 خزان الترسيب المستمر لفصل المستحلب. وهو عبارة عن خزان أفقي 1 مع قسم مثقوب 2، والذي يمنع اضطراب السائل في خزان الترسيب عن طريق تيار من المستحلب الذي يدخل إلى الجهاز ويوزع التدفق بالتساوي عبر المقطع العرضي لخزان الترسيب. يتم تفريغ المراحل الخفيفة والثقيلة المنفصلة من الجانب المقابل لخزان الترسيب. يتم الحفاظ على مستوى فصل السوائل الخفيفة والثقيلة بواسطة منظم المستوى أو الصمام الهيدروليكي 3 (سيفون، "بطة").
أجهزة لفصل الأنظمة غير المتجانسة تحت تأثير قوة الطرد المركزي
يكون معدل الترسيب تحت تأثير الجاذبية منخفضا، ولزيادة هذا المعدل تتم عمليات الترسيب في مجال قوى الطرد المركزي. لإنشاء مجال من قوى الطرد المركزي، عادة ما يتم استخدام إحدى طريقتين: إما أنها توفر حركة دورانية للتدفق في جهاز ثابت، أو يتم توجيه التدفق إلى جهاز دوار. في الحالة الأولى، يتم تنفيذ العملية في الأعاصير، في الثانية - في أجهزة الطرد المركزي لتسوية (هطول الأمطار).. يتم إنشاء قوى الطرد المركزي في الإعصار (الشكل 2.7) بسبب الإمداد العرضي للغاز إلى الجسم الأسطواني للجهاز 1. وبفضل مدخلات الغاز هذه، فإنه يكتسب حركة دورانية حول أنبوب يقع على طول محور الجهاز والمقصود لإزالة الغاز المنقى. يتم طرح جزيئات الغبار تحت تأثير قوة الطرد المركزي نحو جدران المبيت 1 وتدخل قادوس التفريغ 3. كلما كان نصف قطر الإعصار أصغر، زاد تسارع قوة الطرد المركزي وارتفعت عوامل الفصل. ومع ذلك، فإن انخفاض نصف قطر الإعصار يؤدي إلى زيادة في سرعة التدفق وزيادة في المقاومة الهيدروليكية.
لذلك، عند معدلات تدفق عالية للغاز المغبر، بدلاً من إعصار واحد كبير القطر، يتم تركيب عدة عناصر إعصار أصغر، مدمجة في مبيت واحد وتعمل بالتوازي. تسمى هذه الأجهزة الأعاصير البطارية(الشكل 2.8).
https://pandia.ru/text/79/143/images/image255_0.gif" align="left" width="280" height="342">نظرًا لأنه من الصعب ضمان إمداد عرضي من الغاز المغبر لكل منهما عنصر الإعصار، يتم استخدامه مبدأ آخر لإنشاء تدفقات دوامية هو تركيب شفرات ثابتة على الأنابيب الداخلية للأعاصير.
ويستخدمون لتسوية الجزيئات الصلبة من السائل في مجال قوى الطرد المركزي الأعاصير المائيةوالتي تختلف عن الأعاصير التقليدية في نسب الأجزاء والمكونات الفردية.
يمكن تحقيق قوى طرد مركزية كبيرة وعوامل فصل عالية أجهزة الطرد المركزي هطول الأمطار. في التين. 2.9 يظهر الرسم التخطيطي دفعة تسوية الطرد المركزي. الجزء الرئيسي من جهاز الطرد المركزي عبارة عن أسطوانة صلبة 2 مثبتة على عمود دوار 1. تحت تأثير قوة الطرد المركزي، يتم إلقاء الجزيئات الصلبة من التعليق نحو جدران الأسطوانة، مما يشكل طبقة من الرواسب. يُسكب السائل المصفى (المركزي) في مبيت ثابت 3 (غلاف) ويتم إزالته من خلال أنبوب في الجزء السفلي منه. وفي نهاية الترسيب، يتم إيقاف جهاز الطرد المركزي ويتم تفريغ الرواسب يدوياً.
في التين. 2.10 مبين جهاز طرد مركزي للترسيب المستمر مع عمود أفقي وتفريغ لولبي للرواسب. يتدفق التعليق من خلال أنبوب إلى الأسطوانة الداخلية ويتم إلقاؤه عبر النوافذ في أسطوانة ترسيب مخروطية دوارة، حيث يتم فصله تحت تأثير قوة الطرد المركزي.
يندفع السائل المصفى (المركزي) إلى الجزء العريض من الأسطوانة، ويتدفق إلى غلاف ثابت ويتم إزالته منه عبر أنبوب. تترسب الرواسب على جدران الأسطوانة ويتم تحريكها بواسطة المسمار، وذلك بسبب الاختلاف الطفيف في سرعة دوران الأسطوانة والمسمار.
غالبًا ما تسمى أجهزة الطرد المركزي لفصل المستحلبات فواصل. تستخدم الفواصل القرصية المستمرة على نطاق واسع (الشكل 2.11). يدخل المستحلب من خلال الأنبوب المركزي إلى الجزء السفلي من الأسطوانة الدوارة (الدوار)، المجهزة بحزمة من الأقسام المخروطية - لوحات ذات ثقوب. بالمرور عبر الفتحة، يتم توزيع المستحلب في طبقات رقيقة بين الصفائح. أثناء الانفصال، يتم إلقاء السائل الأثقل بقوة الطرد المركزي نحو جدار الأسطوانة، ويتحرك على طوله ويتم إزالته من خلال الفتحة.
يتحرك السائل الأخف إلى مركز الأسطوانة ويتم إزالته من خلال القناة الحلقية. يظهر مسار حركة السوائل بواسطة الأسهم. سرعة دوران الأسطوانة هي 5000 – 7000 دورة في الدقيقة.
إذا تم فصل التعليق الناعم، فسيتم استخدام الفواصل ذات الألواح بدون ثقوب. تترسب المرحلة الصلبة المشتتة من التعليق على سطح كل لوحة (باستثناء اللوحة العلوية)، وتنزلق عنها وتتراكم بالقرب من جدار الأسطوانة. يتحرك السائل المصفى إلى وسط الأسطوانة ويرتفع ويخرج منها.
يتم تفريغ الحمأة يدويًا أو تلقائيًا. تتميز الفواصل القرصية بالإنتاجية العالية وجودة الفصل العالية.
تسمى أجهزة الطرد المركزي ذات السرعة العالية جدًا (تصل إلى 60 ألف دورة في الدقيقة) وعوامل الفصل الكبيرة (أكثر من 3500) بأجهزة الطرد المركزي الفائقة أو أجهزة الطرد المركزي الفائقة. تُستخدم قوى الطرد المركزي الهائلة التي تنشأ فيها لفصل المعلقات الدقيقة والمستحلبات. من أجل تحقيق عوامل فصل عالية، تتمتع أجهزة الطرد المركزي الفائقة بنصف قطر صغير. في جهاز طرد مركزي فائق أنبوبي ذو حركة دورية (الشكل 2.12)، يتدفق التعليق عبر أنبوب إلى أسطوانة سريعة الدوران 1، محاطة بغلاف 2. داخل الأسطوانة الأنبوبية (الدوار) بجدران صلبة توجد شفرات شعاعية 3، والتي تمنع السائل من التخلف خلف جدران الأسطوانة أثناء دورانه. تستقر جزيئات التعليق الصلبة على جدران الأسطوانة، ويتم طرح السائل المصفى منه من خلال الفتحات الموجودة في الجزء العلوي 8 وإزالته من الجزء العلوي من الغلاف. تتم إزالة الرواسب يدويًا بشكل دوري بعد إيقاف جهاز الطرد المركزي وتفكيك الأسطوانة.
تُستخدم أجهزة الطرد المركزي هذه فقط لفصل المعلقات ذات محتوى الطور الصلب الصغير (لا يزيد عن 1٪).
لفصل المستحلب، يتم استخدام أجهزة الطرد المركزي الفائقة الأنبوبية المستمرة، والتي تتميز بجهاز أكثر تعقيدًا في الجزء العلوي من الدوار، والذي يسمح بإزالة السوائل المنفصلة بشكل منفصل.
الترسيب تحت تأثير قوى المجال الكهربائي
يتيح لك ترسيب الجزيئات الصلبة والسائلة المشتتة في مجال كهربائي (الترسيب الكهربائي) تنقية الغاز من الجزيئات الصغيرة جدًا بشكل فعال. يعتمد على تأين جزيئات الغاز عن طريق التفريغ الكهربائي.
لجزيئات الرواسب في مجال القوى الكهربائية، يتم استخدام المرسبات الكهربائية، والتي، وفقا لشكل الأقطاب الكهربائية، تنقسم إلى أنبوبي وصفيحة، واعتمادا على نوع الجزيئات التي تمت إزالتها من الغاز - إلى جافة (الغبار الجاف هو مجمعة) ورطبة (تتم إزالة الغبار الرطب). المرسب الكهروستاتيكي الأنبوبي(الشكل 2.13) يتم تشغيله بواسطة تيار مباشر عالي الجهد (حوالي 60 ألف فولت) وهو جهاز يوجد به أقطاب تجميع 2 مصنوعة على شكل أنابيب يبلغ قطرها 0.15 - 0.3 متر وطولها 3 - 4 م على طول الأنابيب المحورية تمر أقطاب الهالة 1 المصنوعة من سلك بقطر 1.5 - 2 مم، وهي معلقة من إطار 3 ترتكز على عوازل 5. يدخل الغاز المغبر 
الجهاز من خلال التركيب السفلي ثم يتحرك داخل الأنابيب 2. نظرًا لاختلاف أسطح الأقطاب الكهربائية، تتشكل قوة مجال كهربائي عالية عند القطب السالب الشحنة، المصنوع على شكل سلك، ويحدث تفريغ الإكليل. العلامة الخارجية للتأين هي توهج طبقة الغاز أو تكوين "إكليل" عند الكاثود. تتدفق الأيونات السالبة نحو القطب الموجب (الأنود) على شكل أنابيب. وفي طريقهم، يقومون "بقصف" جزيئات الغبار، ويتم امتصاصها ونقل شحنة سالبة إليها. تندفع جزيئات الغبار سالبة الشحنة إلى القطب الموجب، ويتم تفريغها وتستقر على سطحه، ويخرج الغاز المنقى من الجهاز من خلال التركيب العلوي.
في المرسبات الكهروستاتيكية الجافة، تتم إزالة الغبار بشكل دوري عن طريق هز الأقطاب الكهربائية باستخدام جهاز خاص 4. في المرسبات الكهروستاتيكية الرطبة، تتم إزالة جزيئات الغبار المستقرة عن طريق غسل السطح الداخلي للأقطاب الكهربائية بالماء. درجة التنقية 95 – 99%.
2.3 التصفية
الترشيح– عملية فصل المعلقات والغازات المغبرة باستخدام أقسام مسامية تحتفظ بالطور الصلب وتسمح بمرور السائل (الشكل 2.14). القوة الدافعة للترشيح هي فرق الضغط في التعليق الأولي وخلف قسم المرشح.
631 " style="width:473.55pt;border-collapse:collapse">
.
أين الخامس- حجم الترشيح. F- سطح الترشيح؛ - مدة الترشيح. ريال عمانيمع- مقاومة الطبقة الرسوبية. R هي مقاومة قسم المرشح.
تصاميم المرشحات الأساسية
وفقا لطريقة العمل، تنقسم المرشحات إلى أجهزة دورية ومستمرة؛ حسب الغرض - مرشحات لفصل المعلقات والمرشحات لتنقية الهواء والغازات الصناعية. يتم استخدام المرشحات التالية: القماش والرمل. الفحم (القسم الحبيبي) ؛ شبكة معدنية؛ السيراميك المسامي (القسم الصلب)، وما إلى ذلك. أبسطها وأكثرها استخدامًا في الصناعة هي مرشحات البندق أو مرشحات الدروك (مرشحات الدفعة)، بالإضافة إلى مرشحات القرص والرمل والخرطوشة والإطار والغرفة. تشتمل المرشحات المستمرة على: المكنسة الكهربائية، والأسطوانة، والحزام، والدوارة، وما إلى ذلك.
نوتش - المرشحاتتعمل تحت فراغ أو الضغط الزائد.
أرز. 2.15. مرشح الشفط المفتوح الذي يعمل تحت الفراغ: 1 - الجسم؛ 2 - التعليق. 3 - قسم التصفية. 4 – الركيزة التي يسهل اختراقها. 5 - تركيب مخرج الترشيح المتصل به مضخة فراغ |
أرز. 2.16. مرشح البندق المغلق: 1 - الجسم؛ 2- التدفئة قميص؛ 3 - الدائري تقسيم؛ 4-قاع قابل للطي؛ 5 - قسم التصفية. 6 - شبكة الدعم. 7 - شبكة؛ 8 - غطاء قابل للإزالة؛ 9- صمام الأمان . |
عند العمل مرشح فراغ الجوز(الشكل 2.15) يتم إجراء الترشيح عن طريق خلق ضغط مخفض أسفل قسم المرشح. تتم إزالة الرواسب من الأعلى يدويًا.
يحتوي جهاز Nutsch، الذي يعمل تحت الضغط الزائد للهواء المضغوط (الشكل 2.16)، على جهاز أكثر ملاءمة لإزالة الرواسب، والذي تتم إزالته يدويًا من حاجز المرشح عند خفض وتحريك الجزء السفلي من المرشح. لا يسمح الحجم الكبير والتفريغ اليدوي للرواسب باستخدام هذه الأجهزة على نطاق واسع جدًا.
مرشح دفعة الضغط الإيجابي الشائع هو اضغط على مرشح الإطار(الشكل 2.17). يتكون المرشح من ألواح وإطارات متناوبة، يتم تثبيت نسيج المرشح بينها. تتمتع الألواح بسطح أملس عند الحواف وسطح مموج في المنتصف (الشكل 2.18).
أرز. 2.18. اللوحة (أ)، والإطار (ب)، والتجميع (ج) لضغط مرشح الإطار: 1 - فتحات في الألواح والإطارات تشكل أثناء التجميع قناة لتزويد التعليق ؛ 2 - ثقوب في الألواح والإطارات تشكل قناة لتزويد سائل الغسيل. 3 - الانحناءات لمرور التعليق إلى الإطارات؛ 4 - المساحات الداخلية للإطارات. 5 - أقسام التصفية. 6 - تمويج الصفائح. 7- قنوات في الصفائح لخروج الراشح في مرحلة الترشيح أو سائل الغسيل – في مرحلة غسل الرواسب . 8 - قنوات مركزية في اللوحات لتجميع الراشح أو سائل الغسيل. 9- الحنفيات على خطوط إخراج سائل الترشيح أو الغسيل |
يتم وضع الإطار المجوف لمكبس الترشيح بين لوحين، مما يشكل الغرفة رقم 4 للرواسب. تتطابق الفتحتان 1 و 2 في الصفائح والإطارات، لتشكل قنوات لمرور الماء المعلق ومياه الغسيل، على التوالي. يتم وضع أقسام المرشح ("المناديل") بين الألواح والإطارات، حيث تتزامن الثقوب مع الثقوب الموجودة في الألواح والإطارات. يتم ضغط الألواح والإطارات باستخدام المشابك اللولبية أو الهيدروليكية. يتم ضخ التعليق تحت الضغط من خلال القناة 1 والمنافذ 3 إلى المساحة المجوفة (الغرفة) داخل الإطارات. تمر المرحلة السائلة للتعليق عبر أقسام المرشح 5، وتتحرك على طول أخاديد التموجات 6 إلى القنوات 7 ثم إلى القنوات 8، والتي تكون مفتوحة في مرحلة الترشيح لجميع اللوحات. عندما يمتلئ الحيز (الغرفة) 4 بالرواسب، يتوقف إمداد المعلق ويبدأ غسل الرواسب. في مرحلة الغسيل يتم إمداد سائل الغسيل من خلال قنوات جانبية 2 والتي تقوم بغسل الرواسب وقواطع التصفية ويتم تفريغها من خلال الصنابير 9. وفي نهاية الغسيل يتم نفخ الرواسب بالهواء المضغوط ثم يتم إبعاد الألواح والإطارات عن بعضها البعض . تقع الرواسب جزئيًا في المجمع المثبت أسفل المرشح، ويتم تفريغ الجزء المتبقي من الرواسب يدويًا. يتم استبدال المناديل إذا لزم الأمر.
أرز. 2.19. مخطط مرشح فراغ الطبل: 1 - طبل مثقوب. 2 - شبكة متموجة. 3 - القسم المفلتر؛ 4 - الرواسب. 5 - سكين لإزالة الرواسب. 6 - حوض للتعليق. 7 - خلاط يتأرجح. 8 - جهاز لتزويد سائل الغسيل. 9 - غرف (خلايا) الطبل. 10 - ربط الأنابيب. 11 - الجزء الدوار من رأس التوزيع. 12 - الجزء الثابت من رأس التوزيع. I - منطقة الترشيح وشفط الترشيح؛ II - منطقة لغسل الرواسب وشفط مياه الغسيل؛ III - منطقة إزالة الرواسب. رابعا - منطقة تنظيف قماش الفلتر |
من بين المرشحات المستمرة، الأكثر شيوعا هي مرشحات فراغ طبل(الشكل 2.19). يحتوي المرشح على أسطوانة مثقوبة أسطوانية دوارة 1، مغطاة بشبكة معدنية متموجة 2، والتي يوجد عليها نسيج المرشح. يتم غمر الأسطوانة في التعليق ويتم تقسيمها بواسطة أقسام شعاعية إلى عدد من الغرف 9. يتم توصيل كل غرفة بواسطة أنبوب 10 إلى تجاويف مختلفة للجزء الثابت 12 من رأس التوزيع. يتم دمج الأنابيب في الجزء الدوار 11 من رأس التوزيع. نتيجة لهذا، عندما تدور الأسطوانة 1، يتم توصيل الغرف 9 بتسلسل معين بمصادر الفراغ والهواء المضغوط. مع الدوران الكامل للأسطوانة، تمر كل غرفة عبر عدة مناطق.
المنطقة الأولى - يكون ترشيح وشفط مادة الترشيح على اتصال بالمعلق ومتصل بمصدر فراغ. تحت تأثير الفراغ، يمر المرشح إلى الغرفة ويتم إزالته من الجهاز عبر أنبوب، تاركًا الرواسب 4 على قماش المرشح.
المنطقة الثانية – يتم توصيل غسيل الرواسب وشفط ماء الغسيل بالفراغ ويتم إمداد سائل الغسيل إلى الرواسب باستخدام الجهاز 8. يمر عبر الرواسب ويتم تفريغه من الجهاز عبر الأنبوب.
المنطقة الثالثة – إزالة الرواسب. هنا يتم تجفيف الرواسب أولاً باستخدام الفراغ، ثم يتم توصيل الحجرة بمصدر للهواء المضغوط، الذي يجفف الرواسب ويفككها. عندما تقترب حجرة الرواسب المجففة من السكين 5، يتوقف إمداد الهواء المضغوط وتتساقط الرواسب من سطح القماش.
يستخدم الترسيب لفصل المعلقات تقريبًا تحت تأثير الجاذبية. تتم هذه العملية في أجهزة تسمى خزانات الترسيب. لحساب خزانات الترسيب، من الضروري حساب معدل الترسيب، أي. سرعة حركة الجزيئات الصلبة في السائل.
لاشتقاق صيغ لحساب معدل الترسيب، ضع في اعتبارك حركة جسيم صلب كروي في سائل ثابت تحت تأثير الجاذبية. إذا استقر الجسيم تحت تأثير الجاذبية، فإن سرعة حركته في السائل تزداد أولاً بسبب تسارع الجاذبية. وبالتزامن مع زيادة سرعة الجسيم، تزداد مقاومة الوسط لحركته، فتقل تسارع الجسيم، وبعد فترة تصبح مساوية للصفر. وفي هذه الحالة يحدث توازن في القوى المؤثرة على الجسيم، فيتحرك بشكل منتظم وبسرعة ثابتة، وهي سرعة الاستقرار.
دعونا نفكر في القوى المؤثرة على الجسيم المترسب في السائل (الشكل ٤-٣).
وفقا لقانون نيوتن الثاني
الشكل 4.3 - القوى المؤثرة على الجسيم عندما يتحرك في وسط لزج:
- جاذبية؛
- قوة أرخميدس (الرفع)؛
- قوة مقاومة الوسط؛
نحن ننظر إلى جزيئات صغيرة. يبدأون بسرعة كبيرة في التحرك بشكل موحد وبسرعة ثابتة. ولذلك يمكننا أن نقبل ذلك، أي. لا يوجد تقريبًا أي تسارع للجسيمات أو يتم إهماله ( 
)
. (4.4)
, (4.5)
, (4.6)
أين قطر الجسيم؟ الفهرس " " - الجسيم، " " - السائل.
. (4.7)
, (4.8)
حيث (زيتا) هو معامل المقاومة؛
- الضغط الديناميكي أو الطاقة الحركية
غسل وحدة الحجم.
- إسقاط جسيم على مستوى عمودي على اتجاهه
الحركات. لأن الجسيم عبارة عن كرة، إذن هي مساحة مقطعه.
تحديد معدل الترسيب. لنستبدل التعبيرين (4.7) و (4.8) بـ (4.4)
. (4.9)
من هنا (4.10)
. (4.11)
من أجل حساب معدل الترسيب باستخدام الصيغة (4.11)، من الضروري معرفة القيمة. يعتمد معامل السحب على طريقة تدفق السائل حول الجسيم. في الإحداثيات اللوغاريتمية، يكون الاعتماد على بالشكل الموضح في الشكل 4.4. يتم حساب السرعة حسب المعادلة (4.11) فقط بطريقة التقريب المتتالي بالترتيب التالي:
1. يحدده نظام الإيداع؛
2. استبدل في الصيغة (4.10) التعبير المطابق للمنوال بدلاً من ؛
3. يتم حساب معدل الترسيب من المعادلة الناتجة؛
4. يتم تحديد قيمة معيار رينولدز ووضع الترسيب حسب السرعة؛
5. إذا تبين أن الوضع مختلف، فقم بإعادة حساب السرعة.
الشكل 4.4 - عرض اعتماد معامل السحب على معيار رينولدز لمختلف أنماط ترسيب الجسيمات (في الإحداثيات اللوغاريتمية).
الطريقة التي تمت مناقشتها أعلاه لحساب معدل الترسيب ليست مريحة للغاية وتستغرق وقتًا طويلاً. لذلك، لسهولة الاستخدام في ممارسة الحساب، اقترح Lyashchenko طريقة أخرى. ووفقاً لهذه الطريقة يتم التعبير عن السرعة من معيار رينولدز تربيعها واستبدالها في المعادلة (4.10) ( 
).
,
, (4.13)
دعونا نأخذ التعبير
, (4.14)
المعنى الفيزيائي لمعيار أرخميدس هو أنه يأخذ في الاعتبار العلاقة بين الجاذبية واللزوجة وقوة أرخميدس.
نحصل على معادلة معيارية لحساب معدل الترسيب:
(4.15)
كيفية حساب السرعةهطول الأمطار باستخدام طريقة Lyashchenko.
1. احسب قيمة معيار أرخميدس باستخدام التعبير (4.14).
2. نحدد وضع الترسيب ونختار صيغة لحساب معامل المقاومة. وهذا ممكن، لأنه وفقا لمعادلة المعيار (4.15) هناك تطابق واحد لواحد بين و. لكن معيار أرخميدس، على العكس من ذلك، لا يعتمد على معدل الترسيب، بل يتحدد فقط من خلال الأبعاد الهندسية للجسيم وخواص مادة الجسيم في الوسط السائل.
وضع الحركة الصفحي
في الحركة الصفائحية، التي يتم ملاحظتها عند السرعات المنخفضة والأحجام الصغيرة من الأجسام أو مع اللزوجة العالية للوسط، يكون الجسم محاطًا بطبقة حدودية من السائل ويتدفق بسلاسة حوله (الشكل 4.5). يرتبط فقدان الطاقة في مثل هذه الظروف بشكل أساسي فقط بالتغلب على مقاومة الاحتكاك. معيار رينولدز.
الشكل 4.5 - حركة الجسيم في وسط سائل تحت أوضاع مختلفة: الصفحي ()، والانتقالي () والمضطرب ().
ل رقائقي
; ; في .
وهكذا إذا< 2, то < 36 - ламинарный режим осаждения (обтекания частицы).
وضع القيادة الانتقالي
مع زيادة سرعة حركة الجسم، تبدأ قوى القصور الذاتي في لعب دور متزايد الأهمية. وتحت تأثير هذه القوى تتمزق الطبقة الحدودية عن سطح الجسم مما يؤدي إلى انخفاض الضغط خلف الجسم المتحرك في المنطقة المجاورة له مباشرة وإلى تكوين دوامات محلية عشوائية في مساحة معينة ( الشكل 4.5). في هذه الحالة، فإن الفرق في ضغط السائل على السطح الأمامي (الأمامي) من الجسم، الذي يواجه التدفق حول الجسم، وعلى سطحه الخلفي (الخلفي)، يتجاوز بشكل متزايد فرق الضغط الذي يحدث أثناء التدفق الصفحي حول الجسم.
ل انتقاليةوضع الترسيب، الاستبدال في التعبير (4.15)
; في .
إن الجسيم الصلب أو القطرة السائلة التي تتحرك تحت تأثير الجاذبية عبر سائل لزج تكتسب في النهاية سرعة ثابتة. وهذا ما يسمى معدل الترسيب. إذا كانت كثافة الجسيم أقل من كثافة السائل، فإنه سيتحرك لأعلى بسرعة الصعود. ويشار إلى هذه السرعات بالحرفين vg (g - الجاذبية). يتم تحديد معدل الاستقرار/الصعود من خلال المعلمات المادية التالية:
قطر الجسيمات د، م
كثافة الجسيمات ρp، كجم/م3
كثافة الطور المستمر، ρl، كجم/م3
لزوجة الطور المستمر η، كجم/م،ث
تسارع الجاذبية ز = 9.81 م/ث2.
إذا كانت قيم جميع المعلمات المذكورة أعلاه معروفة، فيمكن حساب معدل الاستقرار/الصعود للجسيم أو الانخفاض باستخدام الصيغة التالية المستمدة من قانون ستوكس (الصيغة 1):
استبدال هذه القيم في الصيغة التي نحصل عليها:
وكما نرى من النتيجة التي تم الحصول عليها، فإن الكريات الدهنية ترتفع ببطء شديد. ومن الناحية العملية، تشكل الكريات الدهنية كتلًا كبيرة وتطفو على السطح بشكل أسرع بكثير.
الفصل الدوري بالجاذبية
الصورة 1
في الوعاء A الموضح في الشكل. 1، يحتوي على سائل معلق فيه جزيئات صلبة لها نفس الحجم وأكثر كثافة من السائل. يستغرق الأمر وقتًا طويلاً حتى تهبط الجزيئات الموجودة على سطح السائل إلى القاع.
يمكن تقليل وقت الاستقرار عن طريق تقليل هذه المسافة. تم تقليل ارتفاع الوعاء (B) وزيادة المساحة بحيث يظل الحجم دون تغيير. انخفضت مسافة الترسيب (h2) إلى 1/5 من الخيار الأول (h)، كما انخفض الوقت اللازم للفصل الكامل للكسور إلى 1/5 (الشكل 2).
الشكل 2
الفصل المستمر بالجاذبية
يظهر في الشكل أبسط وعاء يمكن فيه فصل جزيئات ذات أقطار مختلفة بشكل مستمر عن السائل. 3. يدخل سائل يحتوي على جزيئات على شكل حمأة إلى الوعاء من أحد طرفيه ويتحرك باتجاه المخرج في الطرف الآخر تحت ضغط معين. عند الحركة، تستقر الجسيمات بسرعات مختلفة حسب أقطارها.
الشكل 3
مع الفصل المستمر للمعلق عن السائل في وعاء مزود بمصافي أفقية، سوف تصبح قنوات الترسيب مسدودة باستمرار بالجزيئات المتجمعة فيها. في نهاية المطاف سوف تتوقف العملية. في سفينة ذات شاشات مائلة، كما هو موضح في الشكل. 4، تنزلق الجزيئات المترسبة على الشاشات من الشاشات تحت تأثير الجاذبية وتتراكم في قاع الوعاء.
الشكل 4
لماذا لا يتم التقاط الجسيمات المترسبة على الشاشات بواسطة السائل المتدفق لأعلى بين الشاشات؟ ويرد التفسير في الشكل. 5، فيها
يظهر مقطع من جزء من قناة هطول الأمطار. عندما يتدفق السائل بين الشاشات، فإن الطبقة الحدودية الأقرب إلى الشاشات يتم كبحها عن طريق الاحتكاك، وبالتالي تنخفض سرعته إلى الصفر. الطبقة الحدودية الثابتة لها تأثير كابح على الطبقة المجاورة، وهكذا باتجاه مركز القناة، حيث تكون السرعة القصوى.
الشكل 5
يظهر ملف تعريف السرعة الناتج في الشكل 5 - التدفق الصفحي في القناة. وبالتالي فإن الجسيمات المترسبة في منطقة حدودية ثابتة تتأثر فقط بالجاذبية.
يجب أن يكون سطح الترسيب المستخدم عند المرور عبر وعاء مائل بأقصى تدفق، مصممًا مسبقًا. للاستفادة الكاملة من إنتاجية وعاء الفصل، من الضروري توفير أكبر مساحة ممكنة لجزيئات الترسيب. لا تؤثر المسافة التي يحدث فيها الترسيب بشكل مباشر على إنتاجية الوعاء، ولكن يجب الحفاظ على حد أدنى معين لعرض القناة لمنع انسداد القنوات بجزيئات الترسيب.
الخاصية العامة المميزة للمعلقات والمساحيق والمستحلبات والهباء الجوي، خاصة إذا كانت مخففة، هي ميل جزيئات الطور المشتت إلى الاستقرار أو التعويم. يسمى ترسيب جسيمات الطور المشتتة بالترسيب، ويسمى طفو الجسيمات بالترسيب العكسي.
يتم التأثير على كل جسيم في النظام بواسطة قوة الجاذبية (قوة الجاذبية) وقوة الرفع لأرخميدس:
وهذه القوى ثابتة وموجهة في اتجاهات مختلفة، والقوة المحصلة المسببة للترسيب تساوي:
بما أن الترسيب يحدث في بيئة معينة، أثناء الحركة الصفائحية للجسيم تنشأ مقاومة - قوة احتكاك تتناسب مع سرعة حركة الجسيم:
وبالتالي فإن القوة المؤثرة على الجسيم أثناء الحركة تساوي:
ومع زيادة السرعة ومعامل الاحتكاك كبير بما فيه الكفاية، تأتي لحظة تصل فيها قوة الاحتكاك إلى القوة المسببة للترسيب، وبالتالي تصبح القوة الدافعة F صفراً.
يمكن تمثيل التعبير عن قوة الاحتكاك الناشئة أثناء حركة الجسيمات الكروية في شكل قانون ستوكس: .
وبالتعويض في المعادلة الناتجة والتعبير عن حجم الجسيم بدلالة نصف قطره، نحصل على:
1) يكون قانون ستوكس صالحًا إذا استقرت جسيمات الطور المشتتة بشكل مستقل عن بعضها البعض، وهو ما يمكن أن يحدث فقط في الأنظمة المخففة.
2) عادةً ما يكون للجسيمات الموجودة في الأنظمة المشتتة والمرحلة الصلبة المشتتة شكل غير منتظم. أثناء الترسيب الحر، يتم توجيه الجسيم غير الكروي في اتجاه الحركة بطريقة تخلق أقصى مقاومة للحركة، مما يقلل من معدل الترسيب.
3) لا يجوز مراعاة قانون ستوكس في الوضع المضطرب لترسيب الجسيمات.
4) يفترض قانون ستوكس وجود احتكاك داخلي، أو احتكاك لزج، عندما تكون حدود (سطح) حركة الجسيم بالنسبة إلى الوسط موجودة داخل وسط التشتت، الذي تحدد لزوجته معامل الاحتكاك. إذا كان التفاعل بين الوجهين صغيرًا، فإن حدود (سطح) حركة الجسيمات بالنسبة للوسط قد تتزامن مع واجهة الطور ويتبين أن الاحتكاك خارجي. ويؤدي ذلك إلى حدوث الانزلاق، مما يسرع من حركة الجسيم.
5) إن إمكانية تطبيق قانون ستوكس محدودة أيضًا بسبب تشتت الجزيئات. يمكن للجزيئات الكبيرة (> 100 ميكرومتر) أن تتحرك بسرعة، أما الجزيئات الصغيرة جدًا فهي شديدة التجانس (<0,1 мкм) осаждаются настолько медленно, что следить за такой седиментацией практически невозможно.
مبدأ طريقة الترسيب لتحليل التشتت هو قياس معدل ترسيب الجزيئات، عادة في وسط سائل. يتم حساب أحجام الجسيمات من معدل الترسيب باستخدام المعادلات المناسبة. تتيح هذه الطريقة تحديد توزيع حجم الجسيمات، وبالتالي حساب مساحة سطحها المحددة.
ص 
أثناء تحليل الترسيب لتشتت الأنظمة متعددة التشتت، يتم تحديد وقت استقرار جزيئات الكسور الفردية، ويتم حساب معدلات ترسيبها وأحجام الجسيمات المقابلة. للقيام بذلك، قم أولاً بقياس اعتماد كتلة الرواسب المستقرة على الوقت، وقم ببناء رسم بياني لهذا الاعتماد، يسمى منحنى الترسيب، والذي يتم من خلاله تحديد جميع الخصائص الضرورية للنظام المشتت.
هناك طرق رسومية وتحليلية لحساب منحنى الترسيب.
ر 
عادة ما يكون منحنى الترسيب الحقيقي لنظام متعدد التشتت سلسًا ويتوافق مع العديد من المقاطع المتناهية الصغر؛ وتعكس الظلال عند كل نقطة من هذا المنحنى ترسيب جزء متناهي الصغر معين.
يتم أيضًا عرض نتائج تحليل الترسيب لتشتت الأنظمة متعددة التشتت في شكل منحنيات توزيع حجم الجسيمات، التي تميز درجة تعدد التشتت في النظام.
يعد منحنى التوزيع خاصية مرئية ومريحة لتعدد تشتت النظام، حيث يسهل من خلاله تحديد محتوى الكسور المختلفة. تم تصميمه بشكل مشابه لمنحنى توزيع حجم المسام. عادة، يتم الحصول على منحنى التوزيع المتكامل أولاً، ويتم تسويته مع مراعاة دقة القيم المتوسطة التي تم الحصول عليها لأنصاف أقطار جزيئات الكسر، ومن ثم يتم إنشاء منحنى التوزيع التفاضلي منه. في بعض الأحيان يتم إنشاء منحنى تفاضلي على الفور. يتم رسم قيم نصف القطر على محور الإحداثي؛ يتم رسم نسبة الزيادة في الكسور الكتلية إلى الفرق في نصف قطر جزيئات الكسور المجاورة Δx/Δr i على المحور الإحداثي. من خلال رسم مستطيلات منفصلة لكل جزء (رسم بياني) على الرسم البياني وربط منتصف جوانبها العلوية بمنحنى سلس، يتم الحصول على منحنى تفاضلي لتوزيع حجم الجسيمات لنظام متعدد التشتت.
باستخدام معادلة أينشتاين، احسب لزوجة محلول AgCلبتركيز 10% وزناً ويحتوي على جسيمات كروية. كثافة AgCل: 5.56 10 3 كجم\م 3 ; اللزوجة والكثافة لوسط التشتت هي 1·10 -3 باسكال و 1000 كجم / م 3 على التوالى.
بطاقة الامتحان رقم 6
تأثير التشتت على التفاعل الديناميكي الحراري. اشتقاق معادلة كلفن للتكثيف الشعري. تأثير التشتت على الذوبان وثابت التوازن للتفاعل الكيميائي ودرجة حرارة انتقال الطور.
تتميز التفاعلية الديناميكية الحرارية بقدرة المادة على التحول إلى حالة أخرى، على سبيل المثال، للانتقال إلى مرحلة أخرى أو الدخول في تفاعل كيميائي. إنه يشير إلى مسافة حالة معينة من المادة أو نظام المكونات من حالة التوازن في ظل ظروف معينة. يتم تحديد التفاعل الديناميكي الحراري عن طريق الألفة الكيميائية، والتي يمكن التعبير عنها كتغير في طاقة جيبس أو اختلاف في الإمكانات الكيميائية.
تعتمد التفاعلية على درجة تشتت المادة، والتي يمكن أن يؤدي التغيير فيها إلى تحول في الطور أو التوازن الكيميائي.
يمكن تمثيل الزيادة المقابلة في طاقة Gibbs dG d (بسبب التغير في التشتت) في شكل معادلة مجمعة للقانونين الأول والثاني للديناميكا الحرارية:
بالنسبة لمادة فردية V=V m وعند T=const لدينا:
وبتعويض علاقة لابلاس في هذه المعادلة نحصل على: 
للانحناء الكروي:
إذا أخذنا في الاعتبار انتقال المادة من الطور المكثف إلى الطور الغازي، فيمكن التعبير عن طاقة جيبس من حيث ضغط البخار، مع اعتبارها مثالية. التغير الإضافي في طاقة جيبس المرتبط بالتغير في التشتت هو:
وبالتعويض بهذا التعبير نحصل على:
وتسمى العلاقة الناتجة معادلة كلفن (معادلة التكثيف الشعري).
بالنسبة لغير الإلكتروليتات يمكن كتابتها على النحو التالي:
يتضح من هذه المعادلة أنه مع زيادة التشتت، تزداد القابلية للذوبان، أو أن الإمكانات الكيميائية لجزيئات النظام المشتت أكبر من تلك الخاصة بالجسيمات الكبيرة بمقدار 2σV/r.
يمكن أن تؤثر درجة التشتت أيضًا على توازن التفاعل الكيميائي:
مع زيادة التشتت يزداد نشاط المكونات، ووفقا لذلك يتغير ثابت التوازن الكيميائي في اتجاه أو آخر، اعتمادا على درجة تشتت المواد الأولية ومنتجات التفاعل.
مع تغير في تشتت المواد، تتغير درجة حرارة المرحلة الانتقالية.
العلاقة الكمية بين درجة حرارة المرحلة الانتقالية والتشتت تتبع من العلاقات الديناميكية الحرارية.
لمرحلة الانتقال:، 
بالنسبة للجسيمات الكروية:
يمكن ملاحظة أنه مع انخفاض حجم الجسيمات r، تنخفض درجات حرارة انصهار وتبخر المادة (H f.p. >0).
طبيعة الحركة البراونية. مفهوم وتعريف التحول الجذري المتوسط في الاتجاه المحدد. العلاقة بين جذر متوسط التحول المربع ومعامل الانتشار (مدخلات معادلة أينشتاين-سمولوتشوسكي).
كان أساس إثبات الحركة الجزيئية الحرارية في الأجسام هو اكتشاف عالم النبات الإنجليزي روبرت براون في عام 1827، باستخدام المجهر، للحركة المستمرة للجزيئات الصغيرة جدًا - جراثيم السرخس (حبوب اللقاح) المعلقة في الماء. وكانت الجسيمات الأكبر حجما في حالة تذبذب مستمر حول موضع التوازن. تسارعت اهتزازات وحركات الجزيئات مع انخفاض حجمها وارتفاع درجة حرارتها ولم ترتبط بأي تأثيرات ميكانيكية خارجية.
تم تقديم تفسير نظري للحركة البراونية - مشاركة جزيئات الطور المشتت للأنظمة فائقة التجانس في الحركة الحرارية - بشكل مستقل من قبل أينشتاين (1905) وسمولوشوفسكي (1906).
وقد أثبتت الأبحاث التي أجريت أخيرا طبيعة الحركة البراونية. تصطدم جزيئات الوسط (السائل أو الغاز) بجسيم من الطور المشتت، ونتيجة لذلك تتلقى عددا كبيرا من التأثيرات من جميع الجهات.
ه 
قدم أينشتاين وسمولوتشوفسكي مفهوم متوسط تحول الجسيمات للتعبير كميًا عن الحركة البراونية للجسيمات. إذا، عند مراقبة حركة جسيم سول تحت المجهر، إذا تم ملاحظة موقعه على فترات زمنية متساوية معينة، فيمكن الحصول على مسار حركته. وبما أن الحركة تحدث في فضاء ثلاثي الأبعاد، فإن مربع متوسط المسافة التي يقطعها الجسيم في أي فترة زمنية يساوي 
.
وبالتالي، تحت المجهر، يتم ملاحظة إسقاط إزاحة الجسيم على المستوى خلال بعض الوقت.
مع وجود انحرافات محتملة متساوية للجسيم، سيكون اتجاهه بين اتجاهي x وy، أي بزاوية 45 درجة لكل إحداثي. من هنا أو 
.
وبسبب الانحرافات المحتملة على قدم المساواة، فإن المتوسط الحسابي للتحولات هو صفر. لذلك، يتم استخدام جذر متوسط مربع المسافات التي يقطعها الجسيم:
أنشأ أينشتاين وسمولوتشوفسكي، اللذين افترضا وحدة طبيعة الحركة البراونية والحركة الحرارية، علاقة كمية بين متوسط إزاحة الجسيم (وتسمى أحيانًا سعة الإزاحة) ومعامل الانتشار D.
إذا كانت الحركة البراونية نتيجة للحركة الحرارية لجزيئات الوسط، فيمكننا التحدث عن الحركة الحرارية لجزيئات الطور المشتت. وهذا يعني أن الطور المشتت، وهو عبارة عن مجموعة من عدد الجسيمات، يجب أن يخضع لنفس القوانين الإحصائية للنظرية الحركية الجزيئية المطبقة على الغازات أو المحاليل.
د 
لإنشاء علاقة بين متوسط الإزاحة (الإزاحة) للجسيم ومعامل الانتشار، دعونا نتخيل أنبوبًا بمقطع عرضي S مملوء بمادة سول، يتناقص تركيز جزيئاته من اليسار إلى اليمين. ويستمر أيضًا انتشار جزيئات المحلول في نفس الاتجاه (مميز بسهم في الرسم التخطيطي). دعونا نختار على جانبي الخط MN قسمين صغيرين 1 و 2، أبعادهما في اتجاه الانتشار تساوي Δ - متوسط التحول المربع بمرور الوقت τ. دعونا نشير إلى التركيز الجزئي للمحلول في أحجام هذه الأقسام، على التوالي، بواسطة ν 1 و ν 2 (ν 1 >ν 2). تؤدي عشوائية الحركة الحرارية إلى احتمال متساوٍ لنقل الطور المشتت من كلا المجلدين إلى يمين ويسار خط MN: سيتحرك نصف الجزيئات إلى اليمين والنصف الآخر إلى اليسار. ستنتقل كمية الطور المشتت في الوقت τ من الحجم 1 إلى اليمين: ومن الحجم 2 إلى اليسار (في الاتجاه المعاكس): 
.
منذ |س 1 | > |س 2 | (ν 1 >ν 2)، فإن الكمية الإجمالية للمادة المنقولة عبر مستوى MN إلى اليمين يتم تحديدها من خلال العلاقة.
يمكن التعبير عن تدرج التركيز عبر المسافة في اتجاه الانتشار على النحو التالي:
بالتعويض نحصل على: 
مقارنة هذه العلاقة مع قانون فيك الأول للانتشار: 
، لدينا أخيرًا:
تعبر هذه المعادلة عن قانون أينشتاين-سمولوتشوسكي، والذي بموجبه يتناسب مربع متوسط التحول مع معامل الانتشار والزمن.
بالنسبة للهيدروسول سالب الشحنة Aل 2 س 3 عتبة التخثر مع إضافة CSليساوي 49 مليمول / لتر. باستخدام قانون Deryagin، حساب عتبات التخثر للكهارل مثل Na 2 سيا 4 ، ملغمل 2 و ألجل 3 .
بطاقة الامتحان رقم 7
طرق الحصول على الأنظمة المشتتة: التشتت والتكثيف. معادلة ريبيندر لعمل التشتت. تقليل قوة الامتزاز (تأثير ريبيندر). التكثيف الفيزيائي والكيميائي. طاقة جيبس لتشكيل نواة طور جديدة أثناء التكثيف المتجانس؛ دور فرط التشبع.
التشتت والتكثيف هما طريقتان لإنتاج أنظمة مشتتة بحرية: المساحيق، والمعلقات، والمواد الكيميائية، بما في ذلك الهباء الجوي، والمستحلبات، وما إلى ذلك. ويُفهم التشتت على أنه سحق وطحن مادة ما، والتكثيف هو تكوين نظام تشتت غير متجانس من نظام متجانس باعتباره نتيجة اتحاد الجزيئات أو الذرات أو الأيونات في الركام.
يتناسب عمل التشوه المرن والبلاستيكي مع حجم الجسم:
يتناسب عمل تكوين سطح جديد أثناء التشتيت مع زيادة السطح:
يتم التعبير عن إجمالي العمل المنفق على التشتت بواسطة معادلة ريبيندر:
يمكن تسهيل تدمير المواد باستخدام تأثير Rehbinder - وهو انخفاض امتصاص قوة المواد الصلبة. يهدف هذا التأثير إلى تقليل الطاقة السطحية بمساعدة المواد الخافضة للتوتر السطحي، مما يؤدي إلى تشوه وتدمير المادة الصلبة بشكل أسهل.
تتضمن عملية التكثيف تكوين مرحلة جديدة على الأسطح الموجودة (جدران الوعاء، جزيئات المواد الغريبة – نوى التكثيف) أو على سطح النوى التي تنشأ تلقائيا نتيجة التقلبات في كثافة المادة وتركيزها في النظام. في الحالة الأولى، يسمى التكثيف غير متجانس، في الحالة الثانية - متجانس.
ولمنع عودة المادة المكثفة إلى الطور الأصلي واستمرار التكثيف، يجب أن يكون النظام الأصلي مفرط التشبع. وبخلاف ذلك، لا يمكن أن يحدث التكثيف، وتختفي نوى التكثيف أيضًا (بالتبخر، أو الذوبان، أو الانصهار).
مع التكثيف المتجانس، يحدث التكوين التلقائي للنوى؛ تعمل الطاقة السطحية كحاجز محتمل للتكثيف. يتم التعبير عن طاقة جيبس للنواة (وفقًا للمعادلة المجمعة للقانونين الأول والثاني للديناميكا الحرارية) في شكل أربعة مكونات: الإنتروبيا والميكانيكية والسطحية والكيميائية.
بالنسبة للمراحل السائلة والغازية، يمكننا أن نقتصر على المكونين الأولين من طاقة جيبس للتنوي.
ه 
إذا كانت درجة التشبع الفائق أقل من الحرجة، فإن النوى الناشئة تتبخر (تذوب) تلقائيًا. أحجامها أقل من الحرجة، وبالتالي فإن طاقة جيبس تتناقص مع انخفاض حجم النواة. في بعض الأحيان يكون من المناسب تخيل محلول أو بخار مفرط التشبع في ظل هذه الظروف كنظام مشتت غير متجانس حيث يوجد العديد من نوى الطور الجديد التي تتشكل وتختفي باستمرار. عند النقطة الحرجة، يتجلى عدم استقرار التوازن في حقيقة أن هناك احتمال متساو لظهور واختفاء نوى التكثيف.
إذا كانت درجة التشبع الفائق أكبر من القيمة الحرجة، فإن النوى الناشئة سوف تنمو تلقائيا.
تتوافق طاقة Gibbs الحرجة لتشكيل نواة التكثيف مع النقطة الحرجة - الحد الأقصى للدالة ΔG = f(r): 
وبالتالي، فإن طاقة جيبس لتكوين النواة أثناء التكثيف المتجانس تساوي ثلث الطاقة السطحية للنواة. إذا وجدنا نصف قطر النواة عند النقطة الحرجة، معادلة المشتق الأول لطاقة جيبس بالصفر واستبداله في هذا التعبير، نحصل على:
ويترتب على هذه العلاقة أن طاقة تكوين نواة التكثيف تعتمد على درجة التشبع الفائق، كما يعتمد عليها حجم نصف القطر الحرج للنواة. كلما ارتفعت درجة التشبع الفائق، انخفضت طاقة جيبس لتكوين النواة وصغر حجم النوى الناتجة القادرة على مزيد من النمو.
| " |
2. العوامل المؤثرة على معدل ترسيب الجسيمات.
3. عمليات التعويم.
4. التبادل الأيوني
5. التخثر والتلبد. منطقة التطبيق.
6. الامتزاز. تعريف. منطقة التطبيق
7. الامتصاص. تعريف. منطقة التطبيق
8. الامتصاص الفيزيائي والكيميائي.
9. معالجة مياه الصرف الصحي عن طريق الاستخراج.
10. عمليات الأكسدة والاختزال الكهروكيميائية.
11. عمليات التخثير الكهربي، والتعويم الكهربي، والغسيل الكلوي الكهربي
12. عمليات الغشاء
13. انتشار المواد الضارة في الجو.
طرق فصل الأنظمة غير المتجانسة: الترسيب، الترشيح، الطرد المركزي، الفصل الرطب.
تساقطهي عملية فصل يتم فيها فصل الجزيئات الصلبة والسائلة العالقة في سائل أو غاز عن الطور المستمر تحت تأثير الجاذبية وقوة الطرد المركزي وقوى القصور الذاتي والقوى الكهربائية.
الترشيح- عملية الفصل باستخدام حاجز مسامي قادر على السماح بمرور السائل أو الغاز من خلاله، مع الاحتفاظ به
الجسيمات العالقة. القوة الدافعة للعملية هي فرق الضغط.
تنظيف الغاز الرطب- عملية حبس الجزيئات العالقة في الغاز بواسطة أي سائل تحت تأثير الجاذبية أو قوى القصور الذاتي، وتستخدم في تنقية الغازات وفصل المعلقات.
الطرد المركزي– الفصل في مجال قوى الطرد المركزي لأنظمة تشتيت السوائل ذات الجزيئات الأكبر من 100 نانومتر. يستخدم لفصل المراحل المكونة (السائل - المركز أو المرشح، الصلب - الرواسب) من الأنظمة المكونة من مكونين (معلق، مستحلب) وثلاثية المكونات (مستحلب يحتوي على مرحلة صلبة).
في ممارسة الطرد المركزي، يتم استخدام طريقتين لفصل الأنظمة غير المتجانسة السائلة: الترشيح بالطرد المركزي والترسيب بالطرد المركزي. في الحالة الأولى، يتم تصنيع أجهزة الطرد المركزي بدوار مثقوب، على الجدار الداخلي (القذيفة) الذي يتم فيه وضع قسم المرشح - أجهزة الطرد المركزي المرشحة، في الثانية - مع دوار ترسيب به غلاف صلب - أجهزة طرد مركزي ترسيب. يتم أيضًا تصنيع أجهزة الطرد المركزي المجمعة للترسيب والترشيح، والتي تجمع بين مبدأي الفصل.
يعتمد معدل الترسيب على الخواص الفيزيائية للمراحل المشتتة والمشتتة، وتركيز الطور المشتت، ودرجة الحرارة. سرعة الترسيب للفرد الكروي يتم وصف الجسيمات بواسطة معادلة ستوكس:
ووك = /18μc ؛
حيث Woc هو معدل الترسيب الحر لجسيم صلب كروي، m/s؛
د – قطر الجسيمات، م؛ ρт – كثافة الجسيمات الصلبة، كجم/م3؛
ρс – كثافة الوسط، كجم/م3؛ μс – اللزوجة الديناميكية للوسط، Pa.s.
تنطبق معادلة ستوكس فقط على الوضع الصفحي الدقيق لحركة الجسيمات، عندما يكون رقم رينولدز Re< 1,6, и не учитывает ортокинетич, коагуляцию, поверхностные явления, влияние изменения концентрации твердой фазы, роль стенок сосуда и др. факторы.
بالنسبة للجسيمات غير المنتظمة الشكل، تكون سرعة الترسيب أقل، وبالتالي يجب ضرب السرعة المحسوبة للجسيم الكروي بعامل تصحيح φ، يسمى معامل الشكل (أو العامل).
دبليو= φ* دبليوالكرة اوك .
أين دبليو- معدل ترسيب الجزيئات الصلبة ذات الشكل العشوائي، م/ث؛
φ - عامل الشكل.
معاملات شكل الجسيمات:
مكعب، φ = 0.806؛
مستطيل، φ = 0.58 - مستدير، φ = 0.69؛
صفائحي، φ = 0.43 - زاوي، φ = 0.66؛
يستخدم التعويم لإزالة الشوائب المتفرقة غير القابلة للذوبان من مياه الصرف الصحي، والتي لا تستقر بشكل جيد تلقائيًا. في بعض الحالات، يُستخدم التعويم أيضًا لإزالة المواد القابلة للذوبان (على سبيل المثال، المواد الخافضة للتوتر السطحي).
تتميز الطرق التالية لمعالجة التعويم لمياه الصرف الصحي:
مع إطلاق الهواء من المحاليل؛
مع تشتت الهواء الميكانيكي.
مع إمدادات الهواء من خلال مواد مسامية.
التعويم الكهربائي.
التعويم الكيميائي.
يتم استخدام التعويم مع إطلاق الهواء من المحاليل لمعالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على جزيئات صغيرة جدًا من الملوثات. جوهر هذه الطريقة هو إنشاء محلول مفرط التشبع من الهواء في النفايات السائلة. عندما ينخفض الضغط، تنطلق فقاعات الهواء من المحلول، مما يؤدي إلى تعويم الملوثات.
اعتمادًا على طريقة إنشاء محلول مفرط التشبع من الهواء
يتميز الماء: - الفراغ؛ - ضغط؛ - التعويم بالنقل الجوي.
في التعويم الفراغي، يتم تشبع مياه الصرف الصحي مسبقًا بالهواء عند الضغط الجوي في غرفة التهوية، ثم يتم إرسالها إلى غرفة التعويم، حيث تحافظ مضخة التفريغ على فراغ يتراوح بين 30 إلى 40 كيلو باسكال. تقوم الفقاعات الصغيرة المنبعثة في الغرفة بإزالة بعض الملوثات. تستغرق عملية التعويم حوالي 20 دقيقة.
مزايا هذه الطريقة هي:
تكون فقاعات الغاز والتصاقها بالجزيئات، يحدث في بيئة هادئة؛
استهلاك الطاقة لهذه العملية هو الحد الأدنى.
عيوب:
هناك درجة ضئيلة من تشبع مياه الصرف الصحي بفقاعات الغاز، لذلك لا يمكن استخدام هذه الطريقة عند تركيزات عالية من الجسيمات العالقة، لا تزيد عن 250 - 300 ملغم / لتر)؛
الحاجة إلى بناء صهاريج تعويم محكمة الغلق ووضع آليات الكاشطة فيها.
تعد وحدات الضغط أكثر شيوعًا من وحدات التفريغ، فهي بسيطة وموثوقة في التشغيل. يسمح لك التعويم بالضغط بتنقية مياه الصرف الصحي بتركيز مادة معلقة يصل إلى – 5 جم/لتر. ولزيادة درجة التنقية، تضاف أحيانًا مواد التخثر إلى الماء.
تتم العملية على مرحلتين:
1) تشبع الماء بالهواء تحت الضغط؛
2) إطلاق الغاز المذاب تحت الضغط الجوي.
يتم توفير التشتت الميكانيكي للهواء في محطات التعويم بواسطة توربينات من نوع المضخة - الدفاعات، وهي عبارة عن قرص ذو شفرات متجهة لأعلى. تُستخدم هذه المنشآت على نطاق واسع لمعالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على نسبة عالية من الجزيئات العالقة (أكثر من 2 جم/لتر). عندما تدور المكره، ينشأ عدد كبير من تدفقات الدوامة الصغيرة في السائل، والتي تنقسم إلى فقاعات ذات حجم معين. تعتمد درجة كفاءة الطحن والتنظيف على سرعة دوران المكره: كلما زادت السرعة، قلت الفقاعة وزادت كفاءة العملية.
يعتمد على عملية التبادل بين الأيونات الموجودة في المحلول والأيونات الموجودة على سطح الطور الصلب - المبادل الأيوني. تتيح هذه الطرق استخلاص واستخدام الشوائب القيمة: مركبات الزرنيخ والفوسفور والكروم والزنك والرصاص والنحاس والزئبق والمعادن الأخرى، بالإضافة إلى المواد الخافضة للتوتر السطحي والمواد المشعة. تنقسم المبادلات الأيونية إلى مبادلات كاتيونية ومبادلات أنيونية. يتم تبادل الكاتيونات على مبادلات الكاتيون، ويتم تبادل الأنيونات على مبادلات الأنيون. يمكن تمثيل هذا التبادل بالرسم البياني التالي. المبادل الكاتيوني: Me+ + H[K] → Me[K] + H+.
المبادل الأنيوني: SO – 24 + 2[A]OH → [A]2SO4 + 2OH- من مميزات المبادلات الأيونية هي الطبيعة العكسية لتفاعلات التبادل الأيوني. ولذلك فمن الممكن "إزالة" الأيونات "المزروعة" على المبادل الأيوني عن طريق رد فعل عكسي. للقيام بذلك، يتم غسل المبادل الكاتيوني بمحلول حمضي، والمبادل الأنيوني بمحلول قلوي. بهذه الطريقة، يتم تجديد المبادلات الأيونية.
لمعالجة مياه الصرف الصحي بالتبادل الأيوني، يتم استخدام المرشحات الدورية والمستمرة. الفلتر الدوري عبارة عن خزان أسطواني مغلق مزود بجهاز تصريف ذو فترة زمنية محددة يقع في الأسفل، مما يضمن تصريفًا موحدًا للمياه على كامل المقطع العرضي للمرشح.
يبلغ ارتفاع طبقة تحميل المبادل الأيوني 1.5 - 2.5 متر، ويمكن أن يعمل الفلتر في دائرة متوازية أو معاكسة التيار. في الحالة الأولى، يتم توفير كل من مياه الصرف الصحي ومحلول التجديد من الأعلى، وفي الحالة الثانية، يتم توفير مياه الصرف الصحي من الأسفل، ويتم توفير محلول التجديد من الأعلى.
يتأثر تشغيل مرشح التبادل الأيوني بشكل كبير بمحتوى الجزيئات العالقة في مياه الصرف الصحي الموردة. لذلك، قبل دخول الفلتر، يخضع الماء للتنقية الميكانيكية.
أحد أشكال طريقة التبادل الأيوني لمعالجة مياه الصرف الصحي هو التحليل الكهربائي - وهي طريقة لفصل الأيونات تحت تأثير قوة دافعة كهربائية تنشأ في محلول على جانبي الغشاء الذي يفصله. تتم عملية الفصل في جهاز التحليل الكهربائي. تحت تأثير تيار كهربائي مباشر، تخترق الكاتيونات، التي تتحرك نحو الكاثود، عبر أغشية تبادل الكاتيونات، ولكن يتم الاحتفاظ بها بواسطة أغشية تبادل الأنيونات، وتمر الأنيونات، التي تتحرك نحو الأنود، عبر أغشية تبادل الأنيونات، ولكن يتم الاحتفاظ بها بواسطة أغشية التبادل الكاتيوني.
ونتيجة لذلك، تتم إزالة الأيونات من صف واحد من الغرف إلى صف مجاور من الغرف. يتم إطلاق الماء المنقى من الأملاح من خلال أحد المجمعات، والمحلول المركز من خلال مجمع آخر.
يتم استخدام أجهزة التحليل الكهربائي لإزالة الأملاح الذائبة في مياه الصرف الصحي. تركيز الملح الأمثل هو 3 – 8 جم / لتر. تستخدم جميع أجهزة التحليل الكهربائي أقطابًا كهربائية مصنوعة أساسًا من التيتانيوم البلاتيني.
تجلط الدمهي عملية توسيع الجزيئات المشتتة نتيجة تفاعلها وارتباطها في الركام. في معالجة مياه الصرف الصحي، يتم استخدام التخثر لتسريع عملية ترسيب الشوائب الدقيقة والمواد المستحلبة. وهو الأكثر فعالية لإزالة الجزيئات الغروية المشتتة من الماء، أي. حجم الجسيمات 1-100 ميكرون. في عمليات معالجة مياه الصرف الصحي، يحدث التخثر تحت تأثير المواد الخاصة المضافة إليها - مواد التخثر. تشكل المواد المخثرة في الماء رقائق من هيدروكسيدات المعادن، والتي تستقر بسرعة تحت تأثير الجاذبية. تتمتع الرقائق بالقدرة على التقاط الجزيئات الغروية والمعلقة وتجميعها. لأن نظرًا لأن الجسيم الغروي له شحنة سالبة ضعيفة، ورقائق التخثر لها شحنة موجبة ضعيفة، ينشأ التجاذب المتبادل بينهما. وعادة ما تستخدم أملاح الألومنيوم والحديد أو خليط منهما كمخثرات. يعتمد اختيار مادة التخثر على تركيبتها وخصائصها الفيزيائية والكيميائية وتركيز الشوائب في الماء ودرجة الحموضة في التركيبة الملحية للمياه. تستخدم كبريتات الألومنيوم وهيدروكلوريد الألومنيوم كمواد تخثر. من أملاح الحديد، يتم استخدام كبريتات الحديدوز وكلوريد الحديديك، وأحيانا مخاليط منها، كمواد تخثر.
التلبدهي عملية تجميع الجزيئات العالقة عند إضافة مركبات عالية الجزيئات - مواد مندفة - إلى مياه الصرف الصحي. على عكس مواد التخثر، يحدث التجميع أثناء التلبد ليس فقط من خلال الاتصال المباشر بالجزيئات، ولكن أيضًا نتيجة لتفاعل الجزيئات الممتزة على جزيئات التخثر. يتم إجراء التلبد لتكثيف عملية تكوين رقائق الألومنيوم وهيدروكسيد الحديد من أجل زيادة معدل ترسبها. إن استخدام المواد الندفية يجعل من الممكن تقليل جرعة مواد التخثر وتقليل مدة عملية التخثر وزيادة معدل ترسيب الكتل الناتجة. يتم استخدام كل من المواد الندفية الطبيعية والاصطناعية لمعالجة مياه الصرف الصحي. تشمل المواد الطبيعية النشا والإثيرات والسليلوز وما إلى ذلك. وأكثر المواد الندفية نشاطًا هو ثاني أكسيد السيليكون. من بين المواد العضوية الاصطناعية، يعتبر بولي أكريلاميد هو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في بلدنا. تعتمد آلية عمل الندف على الظواهر التالية: امتزاز جزيئات الندف على سطح الجزيئات الغروية، وتشكيل بنية شبكية من جزيئات الندف، والتصاق الجزيئات الغروية بسبب قوى فان دير فال. تحت تأثير الندف، يتم تشكيل هياكل ثلاثية الأبعاد بين الجزيئات الغروية، قادرة على الانفصال بشكل أسرع وأكثر اكتمالا عن الطور السائل. السبب وراء ظهور مثل هذه الهياكل هو امتزاز الجزيئات الكبيرة الندفية على عدة جزيئات مع تكوين جسور بوليمر بينها. الجزيئات الغروية مشحونة سلبا، مما يعزز عملية التخثر المتبادل مع الألومنيوم أو هيدروكسيد الحديد.
الامتزاز– عملية الامتصاص الانتقائي لواحد أو أكثر من مكونات خليط غاز أو سائل بواسطة سطح مادة ماصة صلبة. تسمى المرحلة الغازية أو السائلة التي يوجد فيها المكون المراد إزالته بالحامل (الغاز الحامل أو السائل الحامل). المادة الممتصة عبارة عن مادة ماصة، والمادة الممتصة عبارة عن مادة ماصة، والجسم الصلب (الماصة) عبارة عن مادة ماصة.
تستخدم طرق الامتزاز على نطاق واسع للتنقية العميقة لمياه الصرف الصحي من المواد العضوية الذائبة بعد المعالجة الكيميائية الحيوية، وكذلك في المنشآت المحلية إذا كان تركيز هذه المواد في الماء منخفضًا ولا تتحلل بيولوجيًا أو شديدة السمية. يُنصح باستخدام التركيبات المحلية إذا كانت المادة ممتزة جيدًا عند استهلاك محدد منخفض للمادة المازة.
يستخدم الامتزاز لتحييد مياه الصرف الصحي من الفينولات ومبيدات الأعشاب والمبيدات الحشرية ومركبات النيترو العطرية والمواد الخافضة للتوتر السطحي والأصباغ وما إلى ذلك.
وميزة هذه الطريقة هي كفاءتها العالية، والقدرة على معالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على عدة مواد، وكذلك استرجاع هذه المواد.
الامتصاص هو عملية امتصاص الغازات أو الأبخرة من مخاليط الغاز أو بخار الغاز بواسطة ماصات سائلة. هذه العملية انتقائية وقابلة للعكس.
تشارك مرحلتان في عمليات الامتصاص - الغاز والسائل. تتكون المرحلة الغازية من غاز حامل غير قابل للامتصاص وواحد أو أكثر من المكونات القابلة للامتصاص. الطور السائل عبارة عن محلول للمكون الممتص (الهدف) في ماص السائل. أثناء الامتصاص الفيزيائي، يكون حامل الغاز وممتص السائل خاملين بالنسبة لمكون النقل وواحدًا بالنسبة لبعضهما البعض.
تم اقتراح العديد من الطرق لتنقية غازات العادم من ثاني أكسيد الكبريت، لكن القليل منها فقط وجد تطبيقًا عمليًا. ويرجع ذلك إلى أن أحجام غازات العادم كبيرة، وتركيز ثاني أكسيد الكبريت فيها منخفض، وتتميز الغازات بدرجات حرارة عالية ومحتوى غبار كبير. للامتصاص يمكن استخدام الماء والمحاليل المائية ومعلقات أملاح الفلزات القلوية والقلوية الأرضية.
اعتمادًا على خصائص التفاعل بين المادة الماصة والمكون المستخرج من خليط الغاز، تنقسم طرق الامتصاص إلى طرق تعتمد على قوانين الامتصاص الفيزيائي وطرق الامتصاص المصحوبة بتفاعل كيميائي في الطور السائل (الامتصاص الكيميائي).
في الامتصاص الجسديلا يكون انحلال الغاز مصحوبًا بتفاعل كيميائي (أو على الأقل ليس لهذا التفاعل تأثير ملحوظ على العملية). في هذه الحالة، يوجد ضغط توازن أكثر أو أقل أهمية للمكون فوق المحلول، ويحدث امتصاص الأخير فقط طالما أن ضغطه الجزئي في الطور الغازي أعلى من ضغط التوازن فوق المحلول. في هذه الحالة، يكون الاستخلاص الكامل للمكون من الغاز ممكنًا فقط من خلال تدفق التيار المعاكس وإمداد جهاز امتصاص نظيف لا يحتوي على المكون في جهاز الامتصاص. أثناء الامتصاص الفيزيائي، لا تتجاوز طاقة التفاعل بين جزيئات الغاز والمادة الماصة في المحلول 20 كيلوجول/مول.
في الامتزاز الكيميائي(امتصاص مصحوب بتفاعل كيميائي) يرتبط المكون الممتص في الطور السائل على شكل مركب كيميائي. في التفاعل الذي لا رجعة فيه، يكون ضغط التوازن للمكون الموجود فوق المحلول ضئيلًا ومن الممكن امتصاصه بالكامل. أثناء التفاعل الانعكاسي، يكون هناك ضغط ملحوظ للمكون فوق المحلول، على الرغم من أنه أقل منه أثناء الامتصاص الفيزيائي. تتفاعل جزيئات الغاز المذابة مع المكون النشط للمادة الماصة - المادة الماصة الكيميائية (طاقة تفاعل الجزيئات أكثر من 25 كيلوجول/مول) أو يحدث تفكك أو ارتباط لجزيئات الغاز في المحلول. تتميز خيارات الامتصاص المتوسطة بطاقة تفاعل للجزيئات تبلغ 20-30 كيلو جول/مول. وتشمل هذه العمليات الذوبان مع تكوين رابطة هيدروجينية، وخاصة امتصاص الأسيتيلين بواسطة ثنائي ميثيل فورماميد.
يستخدم الاستخلاص السائل لتنقية مياه الصرف الصحي التي تحتوي على الفينولات والزيوت والأحماض العضوية والأيونات المعدنية وما إلى ذلك.
يتم تحديد جدوى استخدام الاستخراج لمعالجة مياه الصرف الصحي من خلال تركيز الشوائب العضوية فيه.
تتكون معالجة مياه الصرف الصحي عن طريق الاستخراج من ثلاث مراحل.
المرحلة 1– الخلط المكثف لمياه الصرف الصحي مع المستخلص (المذيب العضوي). في ظل ظروف سطح الاتصال المتطور بين السوائل، يتم تشكيل مرحلتين سائلتين. مرحلة واحدة - المستخلص - تحتوي على المادة المستخرجة والمستخلص، والأخرى - الرافينات - مياه الصرف الصحي والمستخلص.
2 ثانية- فصل المستخلص والرافينات؛ 3- تجديد المستخرج من المستخلص والرافينات.
لتقليل محتوى الشوائب الذائبة إلى تركيزات أقل من الحدود القصوى المسموح بها، من الضروري اختيار المستخلص بشكل صحيح ومعدل إمداده إلى مياه الصرف الصحي. عند اختيار المذيب، ينبغي للمرء أن يأخذ في الاعتبار انتقائيته وخصائصه الفيزيائية والكيميائية والتكلفة وطرق التجديد الممكنة.
وتعود الحاجة إلى استخلاص المستخلص من المستخلص إلى ضرورة إعادته إلى عملية الاستخلاص. يمكن إجراء عملية التجديد باستخدام الاستخلاص الثانوي مع مذيب آخر، بالإضافة إلى التبخر أو التقطير أو التفاعل الكيميائي أو الترسيب. لا تقم بتجديد المستخرج إذا لم تكن هناك حاجة لإعادته إلى الدورة.
لتنقية مياه الصرف الصحي من مختلف الشوائب القابلة للذوبان والمشتتة، يتم استخدام عمليات الأكسدة الأنودية والاختزال الكاثودي، والتخثير الكهربي، والتخثر الكهربائي، والتحليل الكهربائي. تحدث كل هذه العمليات على الأقطاب الكهربائية عندما يتم تمرير تيار كهربائي مباشر عبر مياه الصرف الصحي. تتيح الطرق الكهروكيميائية استخراج منتجات قيمة من مياه الصرف الصحي باستخدام نظام تنقية تكنولوجي آلي بسيط نسبيًا، دون استخدام الكواشف الكيميائية. العيب الرئيسي لهذه الأساليب هو الاستهلاك العالي للطاقة.
يمكن إجراء معالجة مياه الصرف الصحي باستخدام الطرق الكهروكيميائية بشكل دوري أو مستمر.
التخثير الكهربائي.عندما تمر المياه العادمة عبر الفضاء بين الأقطاب الكهربائية للمحلل الكهربائي، يحدث التحليل الكهربائي للقاع، واستقطاب الجزيئات، والرحلان الكهربائي، وعمليات الأكسدة والاختزال، وتفاعل منتجات التحليل الكهربائي مع بعضها البعض. عند استخدام أقطاب كهربائية غير قابلة للذوبان، يمكن أن يحدث التخثر نتيجة للظواهر الكهربي وتصريف الجزيئات المشحونة على الأقطاب الكهربائية، وتكوين مواد في المحلول (الكلور والأكسجين) تدمر أملاح الذوبان على سطح الجزيئات. يمكن استخدام هذه العملية لتنقية المياه ذات المحتوى المنخفض من الجزيئات الغروية وانخفاض ثبات الملوثات. لمعالجة مياه الصرف الصناعي التي تحتوي على ملوثات شديدة الثبات، يتم إجراء التحليل الكهربائي باستخدام أنودات الفولاذ القابل للذوبان أو الألومنيوم. تحت تأثير التيار، يذوب المعدن، ونتيجة لذلك تمر كاتيونات الحديد أو الألومنيوم إلى الماء، والتي عند التقاء مجموعات الهيدروكسيد تشكل هيدروكسيدات معدنية على شكل رقائق. يحدث تخثر مكثف.
مزايا طريقة التخثير الكهربي: تركيب مدمج وسهولة التشغيل، عدم الحاجة إلى الكواشف، حساسية منخفضة للتغيرات في ظروف عملية التنظيف (درجة الحرارة، الرقم الهيدروجيني، وجود مواد سامة)، إنتاج الحمأة ذات الخصائص الهيكلية والميكانيكية الجيدة. عيب هذه الطريقة هو زيادة استهلاك المعدن والكهرباء. يتم استخدام التخثير الكهربائي في الصناعات الغذائية والكيميائية وصناعة اللب والورق.
التعويم الكهربائي.في هذه العملية، تتم تنقية مياه الصرف الصحي من الجزيئات العالقة باستخدام فقاعات الغاز التي تتشكل أثناء التحليل الكهربائي للمياه. تظهر فقاعات الأكسجين عند القطب الموجب، وفقاعات الهيدروجين عند الكاثود. ترتفع هذه الفقاعات في مياه الصرف الصحي، وتطفو الجزيئات العالقة. عند استخدام الأقطاب الكهربائية القابلة للذوبان، يتم تشكيل رقائق التخثر وفقاعات الغاز، مما يساهم في التعويم بشكل أكثر كفاءة.
غسيل الكلى الكهربائيهي طريقة لفصل الأيونات تحت تأثير القوة الدافعة الكهربائية الناتجة في محلول على جانبي الغشاء الفاصل. تتم عملية الفصل في جهاز التحليل الكهربائي. تحت تأثير تيار كهربائي مباشر، تخترق الكاتيونات، التي تتحرك نحو الكاثود، عبر أغشية تبادل الكاتيونات، ولكن يتم الاحتفاظ بها بواسطة أغشية تبادل الأنيونات، وتمر الأنيونات، التي تتحرك نحو الأنود، عبر أغشية تبادل الأنيونات، ولكن يتم الاحتفاظ بها بواسطة أغشية التبادل الكاتيوني. ونتيجة لذلك، تتم إزالة الأيونات من صف واحد من الغرف إلى صف مجاور من الغرف.
التناضح العكسي والترشيح الفائق هما عمليتان لتصفية المحاليل من خلال أغشية شبه منفذة تحت ضغط يتجاوز الضغط الأسموزي. تسمح الأغشية لجزيئات المذيبات بالمرور من خلالها، مما يؤدي إلى احتجاز المواد المذابة. مع التناضح العكسي، يتم فصل الجزيئات (الجزيئات، الأيونات المائية) التي لا يتجاوز حجمها حجم جزيئات المذيب. في الترشيح الفائق، حجم الجزيئات الفردية د h هو أمر من حيث الحجم أكبر.
يستخدم التناضح العكسي، الذي يظهر مخططه في الرسم البياني، على نطاق واسع لتحلية المياه في أنظمة معالجة المياه في محطات الطاقة الحرارية ومؤسسات الصناعات المختلفة (أشباه الموصلات، وأنابيب الصور، والأدوية، وما إلى ذلك)؛ وفي السنوات الأخيرة، بدأ استخدامه لمعالجة بعض مياه الصرف الصحي الصناعية والبلدية.
يتكون أبسط تركيب للتناضح العكسي من مضخة عالية الضغط ووحدة (عنصر غشائي) متصلة على التوالي.
تعتمد كفاءة العملية على خصائص الأغشية المستخدمة. يجب أن تتمتع بالمزايا التالية: قدرة فصل عالية (انتقائية)، إنتاجية محددة عالية (نفاذية)، مقاومة التأثيرات البيئية، خصائص ثابتة أثناء التشغيل، قوة ميكانيكية كافية، تكلفة منخفضة.
بالنسبة للترشيح الفائق، تم اقتراح آلية فصل أخرى. وتحتفظ المواد المذابة على الغشاء لأن حجم جزيئاتها أكبر من حجم المسام، أو بسبب احتكاك الجزيئات بجدران مسام الغشاء. في الواقع، تحدث ظواهر أكثر تعقيدًا في عملية التناضح العكسي والترشيح الفائق.
تعتمد عملية فصل الغشاء على الضغط والظروف الهيدروديناميكية وتصميم الجهاز وطبيعة وتركيز مياه الصرف الصحي ومحتوى الشوائب فيها وكذلك درجة الحرارة. تؤدي الزيادة في تركيز المحلول إلى زيادة الضغط الاسموزي للمذيب، وزيادة لزوجة المحلول وزيادة تركيز الاستقطاب، أي انخفاض النفاذية والانتقائية. طبيعة المذاب تؤثر على الانتقائية. مع نفس الوزن الجزيئي، يتم الاحتفاظ بالمواد غير العضوية على الغشاء بشكل أفضل من المواد العضوية.
للتأكد من أن تركيز المواد الضارة في الطبقة الأرضية من الغلاف الجوي لا يتجاوز الحد الأقصى المسموح به للتركيز الفردي، يتم تبديد انبعاثات الغبار والغاز في الغلاف الجوي من خلال الأنابيب عالية الارتفاع. يخضع توزيع الانبعاثات الصناعية المنبعثة من المداخن في الغلاف الجوي لقوانين الانتشار المضطرب. تتأثر عملية تشتيت الانبعاثات بشكل كبير بحالة الغلاف الجوي، وموقع المؤسسات، وطبيعة التضاريس، والخصائص الفيزيائية للانبعاثات، وارتفاع الأنبوب، وقطر الفم، وما إلى ذلك. الحركة الأفقية يتم تحديد كمية الشوائب بشكل رئيسي من خلال سرعة الرياح، ويتم تحديد الحركة العمودية من خلال توزيع درجة الحرارة في الاتجاه الرأسي.
أثناء ابتعادك عن الأنبوب في اتجاه انتشار الانبعاثات الصناعية، يزداد تركيز المواد الضارة في الطبقة الأرضية من الغلاف الجوي أولاً، ويصل إلى الحد الأقصى ثم يتناقص ببطء، مما يسمح لنا بالحديث عن وجود ثلاثة مناطق التلوث الجوي غير المتكافئ: منطقة نقل أعمدة الانبعاث، التي تتميز بمحتوى منخفض نسبيًا من المواد الضارة في الطبقة الأرضية من الغلاف الجوي؛ منطقة الدخان - منطقة تحتوي على الحد الأقصى من المواد الضارة ومنطقة انخفاض تدريجي في مستويات التلوث.
وفقًا للمنهجية الحالية، يتم تحديد الحد الأدنى للارتفاع H min لأنبوب أحادي البرميل لتشتيت انبعاثات الغاز والهواء التي تكون درجة حرارتها أعلى من درجة الحرارة المحيطة بواسطة الصيغة
H دقيقة = √AMk F mn/MPC 3 √1/QΔT,
حيث A هو معامل يعتمد على التدرج الحراري للغلاف الجوي ويحدد شروط الانتشار الرأسي والأفقي للمواد الضارة. اعتمادا على الظروف الجوية للمنطقة شبه الاستوائية في آسيا الوسطى A=240؛ بالنسبة لكازاخستان ومنطقة الفولجا السفلى والقوقاز ومولدوفا وسيبيريا والشرق الأقصى ومناطق أخرى من آسيا الوسطى - 200؛ شمال وشمال غرب الأراضي الأوروبية لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ومنطقة الفولغا الوسطى وجزر الأورال وأوكرانيا - 160 ؛ الجزء الأوسط من الأراضي الأوروبية لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية - 120 ؛
M هي كمية المادة الضارة المنبعثة في الغلاف الجوي، جم/ث؛
Q هو معدل التدفق الحجمي لخليط الغاز والهواء المطرود من جميع الأنابيب، م 3 / ث؛
k F هو معامل يأخذ في الاعتبار معدل استقرار جزيئات الانبعاثات العالقة في الغلاف الجوي. بالنسبة للغازات k F = 1، بالنسبة للغبار عندما تكون كفاءة التنظيف لمحطة معالجة الغاز أكثر من 0.90-2.5 وأقل من 0.75-3؛
ΔT هو الفرق في درجة الحرارة بين خليط الهواء والغاز المنبعث والهواء الجوي المحيط. يتم قياس درجة حرارة الهواء المحيط بناءً على متوسط درجة الحرارة في الشهر الأكثر حرارة عند الساعة 13:00؛
m و n معاملات بلا أبعاد تأخذ في الاعتبار شروط خروج خليط الهواء والغاز من فم مصدر الانبعاث.
