Az 1.2. táblázat a heterogén rendszerek hajtóerő szerinti szétválasztására szolgáló eljárások osztályozását mutatja be.

Fő hajtóerő Heterogén rendszer Gravitáció Gáz – szilárd Folyékony-szilárd Pártfogás Porleválasztó - naya kamera. Pocsolya Nyomáskülönbség Folyadék-szilárd Gáz-szilárd Szűrés Centrifugális erő Gáz-szilárd Folyékony-szilárd Ülepítés vagy szűrés Ciklon. Hidrociklon. Szűrő centrifuga. Ülepítő centrifuga Elektromos térerősség Gáz-szilárd Csapadék Elektrosztatikus leválasztó

1.2. táblázat

1.3. táblázat

2.2. Csapadék

Gravitációs ülepedés

Az ülepítés a folyékony és gáznemű inhomogén rendszerek (szuszpenziók, porok) szétválasztásának folyamata szilárd részecskék felszabadulásával. A gravitációs ülepedést ülepedésnek nevezzük. Az ülepítést elsősorban heterogén rendszerek előzetes durva szétválasztására használják. Az ülepítés magában foglalja a szilárd részecskék mozgását folyadékban vagy gázban.

Tekintsük egy gömb alakú részecske mozgását álló közegben (2.1. ábra). Amikor egy test folyadékban mozog, vagy mozgó folyadék áramlik körülötte, akkor ellenállás keletkezik, amelynek leküzdésére, valamint a test egyenletes mozgásának biztosítására bizonyos mennyiségű energiát el kell fordítani. A fellépő ellenállás mértéke a mozgásmódtól és az áramvonalas test alakjától függ.

631 " style="width:473.55pt;border-collapse:collapse">

,

ahol https://pandia.ru/text/79/143/images/image216_0.gif" width="32" height="32">.gif" width="261" height="66">; ;

, ahol a részecskeátmérő; - a közeg sűrűsége; szilárd részecske sűrűsége; lerakódási sebesség; - a közeg ellenállási együtthatója (dimenzió nélküli).

Kibővített formában a (2.1) egyenlet a következőképpen alakul:

,

ahol a lerakódási sebesség egyenlő lesz:

Három ülepedési mód létezik: lamináris, tranziens és turbulens.

Lamináris lerakódási módban (2.2. ábra A) a folyadék egyenletesen áramlik a részecske körül örvényképződés nélkül. A részecskék sebessége és mérete kicsi, de a közeg viszkozitása nagy. Az energiát csak a súrlódási erők leküzdésére fordítják. Az ülepedési sebesség növekedésével (az átmeneti rendszer alatt) a tehetetlenségi erők egyre fontosabb szerepet kezdenek játszani az áramlásban, ami a határréteg elválasztásához vezet a test felületétől, ami hozzájárul a nyomás csökkenéséhez. a mozgó test mögött annak közvetlen közelében és örvények kialakulása (2.2. ábra b). Turbulens lerakódási módban örvényáram mozog a részecske mögött (2.2. ábra V).

https://pandia.ru/text/79/143/images/image232_0.gif" width="106" height="29">. Átmeneti módban és https://pandia.ru/text/79/143/images/image235_0.gif" width="88 height=31" height="31">).

Lamináris módban a lerakódási sebességet a Stokes-képlet segítségével határozzuk meg:

Kiszámítása után meghatározzuk a lerakódási módot. Ismerve Reynolds és Archimedes kapcsolatát egy adott módozatra (36. o.), megtaláljuk a Reynolds-kritériumot, majd a lerakódási sebességet: .

Lamináris módban Ar36, átmeneti 36https://pandia.ru/text/79/143/images/image242_0.gif" width="13" height="16">83000 és turbulens - Ar>83000.

A és a kritériumok közötti kapcsolat a következő:

Lamináris üzemmódhoz , átmeneti és viharos , ahol az alakegyüttható (vagy tényező), amely figyelembe veszi a részecske alakjának különbségét a gömbtől. Szabálytalan alakú részecskéknél az ülepedési sebesség kisebb, ezért a gömb alakú részecskére számított sebességet megszorozzuk egy korrekciós tényezővel ψ , melyik< 1.

A fenti érvek mindegyike érvényes, ha a lerakódás nem korlátozott (szabad), amikor a szomszédos részecskék nem befolyásolják egymás mozgását. Szabad ülepedés figyelhető meg híg szuszpenziókban és gázszuszpenziókban (a szilárd fázis térfogatkoncentrációja kisebb, mint 5%), a diszpergált fázis részecskéinek kölcsönös befolyásolása nélkül. Ha a részecskék koncentrációja nagy (korlátozott lerakódás), akkor leülepedésük során a részecskék érintkezésbe kerülnek egymással, és a lerakódással szembeni ellenállás nagyobb lesz, mint egyetlen részecskénél. Ennek eredményeként a lerakódási sebesség csökken. Ha az ülepedés korlátozott, a szuszpenzió koncentrációjától függően korrekciókat vezetnek be a számított sebességbe. Közelítő számításokhoz a tényleges ülepedési sebességet egyetlen gömb alakú részecske elméleti ülepedési sebességének felével vesszük.

Eszközök heterogén rendszerek szétválasztására gravitáció hatására

A szilárd részecskék gravitációs ülepedését ülepedésnek nevezzük. Az ülepítést főként heterogén rendszerek előzetes durva szétválasztására használják. A por (poros gázok) legegyszerűbb ülepítő tartálya az ülepedő füstcső(2.3. ábra).

A függőleges válaszfalak beszerelése a gázcsatornába tehetetlenségi erők kialakulásához vezet, ami hozzájárul a szilárd részecskék ülepedési folyamatához. A poros gázt folyamatosan szállítják, és a bunkerekből időszakosan kiürítik a port.

Ismeretes, hogy az ülepítő tartályok termelékenysége egyenesen arányos az ülepítőfelülettel. Ezért vízszintes polcok felszerelése 2 in por ülepítő kamra(2.4. ábra) drámaian növeli a készülék termelékenységét. A függőleges fényvisszaverő válaszfal 3 biztosítja a gáz egyenletes eloszlását a polcok között. Az ilyen kamrák tisztítási foka alacsony, eléri a 30-40%-ot, és az 5 mikron vagy annál kisebb részecskék egyáltalán nem válnak el a gáztól.

A felfüggesztések szétválasztásához egy folyamatosan működő ülepítő tartály lapátos keverővel 3 (2.5. ábra). Ez egy hengeres 1 tartály kúpos 2 fenékkel és egy gyűrű alakú 4 horonnyal a berendezés felső széle mentén. A tartályba egy keverő van felszerelve, amely lapátokkal van felszerelve, amelyek folyamatosan mozgatják az üledéket (iszapot) a központi ürítőnyílásba, és ezzel egyidejűleg https://pandia.ru/text/79/143/images/image251_0.gif" align= "left" width="446 " height="254">A 2.6. ábra mutatja folyamatos ülepítő tartály emulzióleválasztáshoz. Ez egy vízszintes 1 tartály 2 perforált válaszfallal, amely megakadályozza az ülepítő tartályban lévő folyadék zavarását a berendezésbe belépő emulzióárammal, és egyenletesen osztja el az áramlást az ülepítő tartály keresztmetszetében. A szétválasztott könnyű és nehéz fázis az ülepítő tartály másik oldaláról távozik. A könnyű és nehéz folyadékok szétválasztásának szintjét szintszabályozó vagy hidraulikus szelep 3 (szifon, „kacsa”) tartja fenn.

Eszközök heterogén rendszerek szétválasztására centrifugális erő hatására

A gravitáció hatására alacsony az ülepedés sebessége, ennek növelésére centrifugális erők terében ülepedési folyamatokat végeznek. A centrifugális erők mezőjének létrehozásához általában két módszer egyikét alkalmazzák: vagy az áramlás forgó mozgását biztosítják egy álló berendezésben, vagy az áramlást egy forgó berendezésbe irányítják. Az első esetben a folyamatot ciklonokban, a másodikban - in ülepítő (kicsapó) centrifugák. A ciklonban centrifugális erők (2.7. ábra) az 1. készülék hengeres testéhez tangenciális gázellátás miatt jönnek létre. Ennek a gázbemenetnek köszönhetően az a berendezés tengelye mentén elhelyezkedő és szándékolt cső körül forgó mozgást végez. tisztított gáz eltávolítására. A centrifugális erő hatására a porszemcsék az 1. ház falai felé dobódnak, és bejutnak a 3. kiürítő garatba. Minél kisebb a ciklon sugara, annál nagyobb a centrifugális erő felgyorsulása és az elválasztási tényezők. A ciklon sugarának csökkenése azonban az áramlási sebesség növekedéséhez és a hidraulikus ellenállás növekedéséhez vezet.

Ezért a poros gáz nagy áramlási sebességénél egy nagy átmérőjű ciklon helyett több kisebb ciklonelemet szerelnek fel, egy házban kombinálva, és párhuzamosan működnek. Az ilyen eszközöket ún akkumulátor ciklonok(2.8. ábra).

https://pandia.ru/text/79/143/images/image255_0.gif" align="left" width="280" height="342">Mivel nehéz biztosítani a poros gáz érintőleges ellátását mindegyikhez a ciklon eleme, használatos. Az örvénylő áramlások létrehozásának másik alapelve a fix lapátok felszerelése a ciklonok belső csöveire.

A szilárd részecskék folyadékból történő leválasztására centrifugális erők mezőjében használják hidrociklonok, amelyek az egyes részek és komponensek arányában különböznek a hagyományos ciklonoktól.

Nagy centrifugális erők és magas elválasztási tényezők érhetők el benne kicsapó centrifugák. ábrán. 2.9 mutatja a diagramot tétel ülepítő centrifuga. A centrifuga fő része egy forgó tengelyre 1 erősített szilárd dob 2. A centrifugális erő hatására a szuszpenzióból szilárd részecskék a dob falai felé dobódnak, üledékréteget képezve. A megtisztított folyadékot (koncentrátumot) egy álló 3 házba (burkolatba) öntik, és az alsó részén lévő csövön keresztül eltávolítják. Az ülepítés végén a centrifugát leállítják, és az üledéket manuálisan ürítik ki.

ábrán. 2.10 látható folyamatos ülepítő centrifuga vízszintes tengelyű és csavaros hordalékürítéssel. A szuszpenzió egy csövön keresztül a belső dobba áramlik, és az ablakokon keresztül egy forgó kúpos ülepítődobba kerül, ahol centrifugális erő hatására leválik.

A tisztított folyadék (koncentrátum) a dob széles részébe rohan, egy álló burkolatba folyik, és egy csövön keresztül távozik belőle. Az üledék a dob falára rakódik, és egy csavar mozgatja, a dob és a csavar forgási sebességének enyhe eltérése miatt.

Az emulziók szétválasztására szolgáló ülepítő centrifugákat gyakran nevezik elválasztók. A folyamatos tárcsás elválasztókat széles körben alkalmazzák (2.11. ábra). Az emulzió a központi csövön keresztül belép egy forgó dob (rotor) alsó részébe, amely kúpos válaszfalakkal - lyukakkal ellátott lemezekkel - van felszerelve. A lyukon áthaladva az emulzió vékony rétegekben oszlik el a lemezek között. Az elválasztás során a nehezebb folyadék centrifugális erővel a dob fala felé lökődik, azon haladva a lyukon keresztül távozik.

A könnyebb folyadék a dob közepébe kerül, és a gyűrű alakú csatornán keresztül távozik. A folyadék mozgásának útját nyilak mutatják. A dob fordulatszáma 5000-7000 ford./perc.

Ha finom szuszpenziót választunk le, akkor lyuk nélküli lemezes elválasztókat használnak. A szuszpenzió szilárd diszpergált fázisa minden lemez felületén lerakódik (kivéve a felsőt), lecsúszik róluk és felhalmozódik a dob fala közelében. A megtisztított folyadék a dob közepébe kerül, felemelkedik és kijön belőle.

Az iszap kirakodása manuálisan vagy automatikusan történik. A tárcsás szeparátorokat nagy termelékenység és kiváló elválasztási minőség jellemzi.

A nagyon nagy fordulatszámú (legfeljebb 60 ezer ford./perc) és nagy elválasztási tényezővel (3500 feletti) centrifugákat ultracentrifugáknak vagy szupercentrifugáknak nevezik. A bennük fellépő óriási centrifugális erők finom szuszpenziók és emulziók szétválasztására szolgálnak. A nagy elválasztási faktorok elérése érdekében a szupercentrifugák kis sugarúak. Egy cső alakú, periodikus hatású szupercentrifugában (2.12. ábra) a szuszpenzió egy csövön keresztül egy gyorsan forgó 1 dobba áramlik, amely egy burkolatba van zárva 2. A tömör falú csődobon (rotoron) sugárirányú lapátok 3 találhatók, amelyek megakadályozzák hogy a folyadék forgás közben lemaradjon a dob falai mögött. A szuszpenzió szilárd részecskéi leülepednek a dob falán, és a feltisztított folyadék a felső 8 lyukakon keresztül kikerül belőle, és eltávolítjuk a burkolat felső részéből. Az üledéket a centrifuga leállítása és a dob szétszerelése után időnként manuálisan távolítják el.

Az ilyen centrifugákat csak kis szilárdfázisú (legfeljebb 1%) szuszpenziók elválasztására használják.

Az emulzió szétválasztására folyamatos cső alakú szupercentrifugákat használnak, amelyeket a rotor felső részén található bonyolultabb eszköz különböztet meg, amely lehetővé teszi a leválasztott folyadékok külön eltávolítását.

Lerakódás elektromos térerők hatására

A diszpergált szilárd és folyékony részecskék elektromos térben történő lerakása (elektrodepozíció) lehetővé teszi a gáz hatékony tisztítását a nagyon kis részecskéktől. A gázmolekulák elektromos kisüléssel történő ionizációján alapul.

A részecskék leülepítésére az elektromos erők területén elektromos leválasztókat használnak, amelyek az elektródák alakja szerint cső alakúra és lemezesre, valamint a gázból eltávolított részecskék típusától függően szárazra (száraz por) vannak felosztva. összegyűjtjük) és nedves (a nedves port eltávolítjuk). Cső alakú elektrosztatikus leválasztó(2.13. ábra) nagyfeszültségű egyenárammal (körülbelül 60 ezer volt) működik, és egy olyan eszköz, amelyben a 2 gyűjtőelektródák vannak elhelyezve, 0,15-0,3 m átmérőjű és 3 mm hosszúságú csövek formájában. 4 m. A tengely mentén a csövek 1,5-2 mm átmérőjű huzalból készült koronaelektródák 1 haladnak át, amelyek egy 5 szigetelőkön nyugvó 3 keretre vannak felfüggesztve. a készüléket az alsó idomon keresztül, majd a 2. csövek belsejében mozog. Mivel az elektródák felülete eltérő, a negatív töltésű, huzal formájú elektródán nagy elektromos térerő jön létre, és koronakisülés lép fel. Az ionizáció külső jele a gázréteg izzása vagy a katódon kialakuló „korona”. A negatív töltésű ionok csövek formájában áramlanak a pozitív elektród (anód) felé. Útjuk során „bombázzák” a porrészecskéket, adszorbeálódnak és negatív töltést kölcsönöznek nekik. A negatív töltésű porrészecskék a pozitív elektródához zúdulnak, kisülnek és leülepednek a felületén, majd a megtisztított gáz a felső szerelvényen keresztül távozik a készülékből.

Száraz elektrosztatikus leválasztókban a port az elektródák időszakos megrázásával távolítják el egy speciális eszközzel 4. Nedves elektrosztatikus leválasztókban a leülepedett porszemcséket az elektródák belső felületének vízzel történő mosásával távolítják el. A tisztítás foka 95-99%.

2.3 Szűrés

Szűrés– a szuszpenziók és poros gázok szétválasztása porózus válaszfalak segítségével, amelyek megtartják a szilárd fázist és átengedik a folyadékot (2.14. ábra). A szűrés hajtóereje a kezdeti felfüggesztésben és a szűrő válaszfala mögötti nyomáskülönbség.

631 " style="width:473.55pt;border-collapse:collapse">

.

Ahol V- a szűrlet térfogata; F- szűrőfelület; - a szűrés időtartama; RoVal vel- az üledékréteg ellenállása; R a szűrő válaszfalának ellenállása.

Alapvető szűrőtervek

A hatásmód szerint a szűrőket periodikus és folyamatos eszközökre osztják; rendeltetés szerint - szuszpenziók elválasztására szolgáló szűrők, valamint levegő és ipari gázok tisztítására szolgáló szűrők. A következő szűrőket használják: szövet, homok; szén (szemcsés válaszfal); fémháló; porózus kerámia (merev válaszfal), stb. Az iparban legegyszerűbb és legszélesebb körben használt nutsch vagy druk szűrők (szakaszszűrők), valamint korong-, homok-, patron-, keret- és kamraszűrők. A folyamatos szűrők a következők: vákuum, dob, szalag, forgó stb.

Nutsch - szűrők vákuum vagy túlnyomás alatt működjön.

Rizs. 2.15. Nyitott szívószűrő vákuum alatt: 1 - test; 2 - felfüggesztés; 3 - szűrő válaszfal; 4 – porózus hordozó; 5 - csatlakozó a szűrlet kimenetéhez, csatlakoztatva légszivattyú

Rizs. 2.16. Zárt nutsch szűrő: 1 - test; 2 - fűtés ing; 3 - gyűrű partíció; 4 lehajtható alsó; 5 - szűrő válaszfal; 6 - tartórács; 7 - háló; 8 - levehető fedél; 9 - biztonsági szelep.

Munka közben vákuum nutsch szűrő(2.15. ábra) A szűrést a szűrőelválasztó alatti csökkentett nyomás létrehozásával végezzük. Az üledéket felülről kézzel távolítják el.

A sűrített levegő túlnyomása alatt üzemelő Nutsch (2.16. ábra) kényelmesebb eszközzel rendelkezik az üledék eltávolítására, amelyet manuálisan távolítanak el a szűrő terelőlapjáról, amikor leengedik és elforgatják a szűrő alját. Az üledék terjedelmessége és kézi kiürítése nem teszi lehetővé ezeknek az eszközöknek a széles körű alkalmazását.

Egy általános túlnyomásos szakaszos szűrő az keretes szűrőprés(2.17. ábra). A szűrő váltakozó lemezekből és keretekből áll, amelyek közé a szűrőszövetet szorítják. A födémek szélein sima, középen hullámos felületűek (2.18. ábra).

Rizs. 2.18. A keretes szűrőprés lemeze (a), kerete (b) és szerelvénye (c): 1 - lyukak a lemezeken és kereteken, amelyek az összeszerelés során csatornát képeznek a felfüggesztés táplálására; 2 - lyukak a lemezeken és kereteken, amelyek csatornát képeznek a mosófolyadék adagolásához; 3 - ívek a felfüggesztésnek a keretekbe való áthaladásához; 4 - keretek belső terei; 5 - szűrő válaszfalak; 6 - lemezek hullámosítása; 7 - csatornák a lemezekben a szűrlet kilépésére a szűrés vagy a mosófolyadék szakaszában - az üledék mosásának szakaszában; 8 - központi csatornák a lemezekben a szűrlet vagy mosófolyadék összegyűjtésére; 9 - csapok a szűrlet vagy a mosófolyadék kimeneti vezetékére

A szűrőprés üreges kerete két lemez közé helyezkedik el, 4-es kamrát képezve az üledék számára. A lemezeken és kereteken lévő 1. és 2. lyuk egybeesik, csatornákat képezve a szuszpenzió és a mosóvíz áthaladásához. A szűrőválaszfalakat ("szalvéták") a födémek és keretek közé helyezik, ahol a lyukak egybeesnek a födémeken és kereteken lévő lyukakkal. A födémek és keretek összenyomása csavaros vagy hidraulikus bilincsekkel történik. A nyomás alatt lévő szuszpenziót az 1. csatornán és a 3. kimeneten keresztül a kereteken belüli üreges térbe (kamrába) pumpálják. A szuszpenzió folyékony fázisa áthalad az 5 szűrő válaszfalakon, a 6 hullámok hornyai mentén halad a 7 csatornákba, majd a 8 csatornákba, amelyek a szűrési szakaszban minden lemez számára nyitottak. Amikor a 4. tér (kamra) megtelik üledékkel, a szuszpenzió ellátása leáll, és megkezdődik az üledék mosása. A mosási szakaszban a mosófolyadékot a 2 oldalcsatornákon keresztül vezetik be, amely átmossa az üledéket és a szűrőfalakat, és a 9 csapokon keresztül távozik. A mosás végén az üledéket sűrített levegővel fújják, majd a lemezeket és a kereteket szétválasztják. . Az üledék részben a szűrő alá helyezett kollektorba esik, az üledék fennmaradó részét pedig manuálisan ürítik ki. A szalvétákat szükség esetén cseréljük.

Rizs. 2.19. Dob vákuumszűrő diagramja: 1 - perforált dob; 2 - hullámos háló; 3 - szűrt partíció; 4 - üledék; 5 - kés az üledék eltávolításához; 6 - vályú a felfüggesztéshez; 7 - lengő keverő; 8 - készülék mosófolyadék adagolására; 9 - a dob kamrái (cellák); 10 - összekötő csövek; 11 - az elosztófej forgó része; 12 - az elosztófej rögzített része; I - a szűrés és a szűrlet szívása zóna; II - zóna az üledék mosására és a mosóvíz elszívására; III - üledékeltávolító zóna; IV - szűrőkendő-tisztító zóna

A folyamatos szűrők közül a leggyakoribbak dobos vákuumszűrők(2.19. ábra). A szűrőnek van egy forgó hengeres perforált 1 dobja, amely hullámos fémhálóval 2 borított, amelyen a szűrőszövet található. A dob a felfüggesztésbe van merülve, és sugárirányú válaszfalakkal van felosztva több 9 kamrára. Mindegyik kamra 10 csővel van összekötve az elosztófej 12 rögzített részének különböző üregeivel. A csövek az elosztófej 11 forgó részévé vannak egyesítve. Ennek köszönhetően, amikor az 1 dob forog, a 9 kamrák meghatározott sorrendben vákuum- és sűrített levegőforrásokhoz kapcsolódnak. A dob teljes forgatásával minden kamra több zónán halad át.

I. zóna – a szűrlet szűrése és leszívása érintkezik a szuszpenzióval és vákuumforráshoz van csatlakoztatva. A vákuum hatására a szűrlet átjut a kamrába, és egy csövön keresztül eltávolítják a készülékből, így a 4. üledék a szűrőszöveten marad.

II. zóna - az üledék mosása és a mosóvíz elszívása is a vákuumhoz csatlakozik, és a mosófolyadékot a 8-as eszközzel juttatják az üledékbe. Áthalad az üledéken, és egy csövön keresztül távozik a készülékből.

III. zóna – üledékeltávolítás. Itt először vákuum segítségével szárítják az üledéket, majd a kamrát egy sűrített levegő forráshoz kapcsolják, amely kiszárítja és fellazítja az üledéket. Amikor a szárított üledéket tartalmazó kamra megközelíti az 5. kést, a sűrített levegő ellátása leáll, és az üledék leesik a szövet felületéről.

Az ülepítést a gravitáció hatására lévő szuszpenziók durván elválasztására használják. Ezt a folyamatot ülepítő tartályoknak nevezett berendezésekben hajtják végre. Az ülepítő tartályok kiszámításához ki kell számítani az ülepedési sebességet, pl. a szilárd részecskék mozgási sebessége folyadékban.

Az ülepedési sebesség kiszámítására szolgáló képletek származtatásához vegyük figyelembe egy gömb alakú szilárd részecske mozgását egy álló folyadékban a gravitáció hatására. Ha egy részecske a gravitáció hatására leülepedik, akkor a folyadékban való mozgásának sebessége először a gravitáció gyorsulása miatt növekszik. A részecske sebességének növekedésével egyidejűleg megnő a közeg ellenállása a mozgásával szemben, így a részecske gyorsulása csökken, és egy idő után nullával egyenlő lesz. Ebben az esetben a részecskére ható erőkben egyensúly jön létre, és egyenletesen, állandó sebességgel, azaz az ülepedési sebességgel fog mozogni.

Tekintsük a folyadékban ülepedő részecskére ható erőket (4.3. ábra).

Newton második törvénye szerint

4.3 ábra – A részecskékre ható erők, amikor az viszkózus közegben mozog:

- gravitáció;

– Archimedes erő (emelés);

– a közeg ellenállási ereje;

Apró részecskéket nézünk. Nagyon gyorsan elkezdenek egyenletesen, állandó sebességgel mozogni. Ezért elfogadhatjuk, hogy pl. szinte nincs részecskegyorsulás, vagy elhanyagolják ( )

. (4.4)

, (4.5)

, (4.6)

hol a részecskeátmérő; index „ ” – részecske, „ ” – folyadék.

. (4.7)

, (4.8)

ahol (zéta) az ellenállási együttható;

– dinamikus nyomás vagy mozgási energia

térfogategység mosása;

– részecske vetítése az irányára merőleges síkra

mozgások. Mert a részecske egy gömb, akkor a keresztmetszete.

Az ülepedési sebesség meghatározása. Helyettesítsük be a (4.7) és (4.8) kifejezéseket (4.4)-re!

. (4.9)

, innen (4.10)

. (4.11)

Az ülepedési sebesség (4.11) képlet segítségével történő kiszámításához ismerni kell az értéket. A légellenállási együttható a részecske körüli folyadékáramlás módjától függ. A logaritmikus koordinátákban a függőség a 4.4. ábrán látható alakot mutatja. A (4.11) egyenlet szerinti sebességszámítás csak az egymást követő közelítés módszerével történik, a következő sorrendben:

1. a lerakódási rendszer által meghatározott;

2. behelyettesítjük a (4.10) képletbe a módusnak megfelelő kifejezést helyett ;

3. A lerakódási sebességet a kapott egyenletből számítjuk ki;

4. a Reynolds-kritérium értékét és a lerakódási módot a sebesség határozza meg;

5. Ha a mód eltérőnek bizonyul, akkor számítsa újra a sebességet.

4.4. ábra – A légellenállási együttható Reynolds-kritériumtól való függésének nézete különböző részecskelerakódási módok esetén (logaritmikus koordinátákban).

A fentebb tárgyalt módszer a lerakódási sebesség kiszámítására nem túl kényelmes és időigényes. Ezért a számítási gyakorlatban való könnyebb használat érdekében Lyashchenko egy másik módszert javasolt. E módszer szerint a sebességet a Reynolds-kritérium alapján fejezzük ki, négyzetre emelve és behelyettesítve a (4.10) egyenlettel. ).

,

, (4.13)

Vegyük a kifejezést

, (4.14)

Az Archimedes-kritérium fizikai jelentése az, hogy figyelembe veszi a gravitáció, a viszkozitás és az Arkhimédész-erő közötti kapcsolatot.

Kapunk egy kritérium egyenletet az ülepedési sebesség kiszámításához:

(4.15)

Hogyan kell kiszámítani a sebességet csapadék a Lyashchenko módszerrel.

1. Számítsa ki Arkhimédész kritériumának értékét a (4.14) kifejezés segítségével!

2. Meghatározzuk a lerakódási módot, és kiválasztunk egy képletet az ellenállási együttható kiszámításához. Ez lehetséges, mivel a (4.15) kritériumegyenlet szerint egy az egyhez megfelelés van és között. De az Archimedes-kritérium, ellentétben a -val, nem az ülepedési sebességtől függ, hanem csak a részecske geometriai méretei és a részecske anyagának tulajdonságai határozzák meg a folyékony közegben.

Lamináris mozgásmód

Alacsony sebességnél és kis testméretnél, illetve nagy viszkozitású közegnél megfigyelt lamináris mozgás során a testet egy határfolyadékréteg veszi körül, és egyenletesen áramlik körbe (4.5. ábra). Az energiaveszteség ilyen körülmények között főként csak a súrlódási ellenállás leküzdésével jár. Reynolds-kritérium.

4.5. ábra – Részecske mozgása folyékony közegben különböző módokon: lamináris (), átmeneti () és turbulens ().

Mert lemezes

; ; nál nél .

Így ha< 2, то < 36 - ламинарный режим осаждения (обтекания частицы).

Átmeneti vezetési mód

A test mozgási sebességének növekedésével a tehetetlenségi erők egyre fontosabb szerepet kezdenek játszani. Ezen erők hatására a határréteg elszakad a test felületétől, ami a mozgó test mögött annak közvetlen közelében nyomáscsökkenéshez, illetve az adott térben véletlenszerű lokális örvények kialakulásához vezet ( 4.5. ábra). Ebben az esetben a test elülső (elülső) felületén, a test körüli áramlással találkozva és annak hátsó (hátsó) felületén a folyadéknyomás különbsége egyre nagyobb mértékben meghaladja a test körüli lamináris áramlás során fellépő nyomáskülönbséget.

Mert átmeneti lerakási mód, behelyettesítés a kifejezésbe (4.15)

; nál nél .

A gravitáció hatására egy viszkózus folyadékon áthaladó szilárd részecske vagy folyadékcsepp végül állandó sebességet ér el. Ezt lerakódási sebességnek nevezik. Ha a részecske sűrűsége kisebb, mint a folyadék sűrűsége, akkor az emelkedési sebességgel felfelé mozog. Ezeket a sebességeket vg (g - gravitáció) betűk jelölik. Az ülepedési/emelkedési sebességet a következő fizikai paraméterek határozzák meg:

részecskeátmérő d, m

részecskesűrűség ρp, kg/m3

a folytonos fázis sűrűsége, ρl, kg/m3

a folytonos fázis viszkozitása η, kg/m,s

gravitációs gyorsulás g = 9,81 m/s2.

Ha a fenti paraméterek mindegyikének értéke ismert, akkor egy részecske vagy csepp ülepedési/emelkedési sebességét a következő Stokes-törvényből levezetett képlettel lehet kiszámítani (1. képlet):

Ha ezeket az értékeket behelyettesítjük a képletbe, a következőt kapjuk:

Amint a kapott eredményből láthatjuk, a zsírgömbök nagyon lassan emelkednek fel. A gyakorlatban a zsírgömbök nagy csomókat képeznek, és sokkal gyorsabban úsznak fel a felszínre.

Gravitációs időszakos szétválasztás

1. kép

ábrán látható A edényben. 1, olyan folyadékot tartalmaz, amelyben a folyadéknál azonos méretű és sűrűbb szilárd részecskék vannak szuszpendálva. Elég hosszú időbe telik, amíg a folyadék felszínén lévő részecskék lesüllyednek az aljára.

Ennek a távolságnak a csökkentésével a beállási idő csökkenthető. Az edény (B) magasságát csökkentettük, és a területet megnöveltük, hogy a térfogat változatlan maradjon. A lerakódási távolság (h2) az első lehetőség (h) 1/5-ére csökkent, és a frakciók teljes szétválásához szükséges idő is 1/5-ére csökkent (2. ábra).

2. ábra

Folyamatos elválasztás gravitáció által

ábrán látható a legegyszerűbb edény, amelyben a különböző átmérőjű részecskék folyamatosan elválaszthatók a folyadéktól. 3. Iszap formájában részecskéket tartalmazó folyadék lép be az edény egyik végéből, és a másik végén egy bizonyos nyomás alatt a kimenet felé mozog. Mozgás közben a részecskék átmérőjüktől függően eltérő sebességgel ülepednek.

3. ábra

A vízszintes szitákkal ellátott edényben a szuszpenzió és a folyadék folyamatos leválasztásával az ülepítőcsatornák folyamatosan eltömődnek a bennük összegyűlő részecskéktől. Végül a folyamat leáll. ábrán látható ferde képernyős edényben. A 4. ábrán látható, hogy a szitán lerakódott részecskék a gravitáció hatására lecsúsznak a szitákról, és felhalmozódnak az edény alján.

4. ábra

Miért nem veszik fel a szitán lerakódott részecskéket a sziták között felfelé áramló folyadék? A magyarázatot az ábra tartalmazza. 5, amelyen

a csapadékcsatorna egy részének egy szakasza látható. Ha folyadék áramlik a sziták között, akkor a szitákhoz legközelebb eső határrétegét a súrlódás lefékezi, ezért sebessége nullára csökken. Az álló határréteg fékező hatással van a szomszédos rétegre, és így tovább a csatorna közepe felé, ahol a sebesség maximális.

5. ábra

A kapott sebességprofil az 5. ábrán látható - lamináris áramlás a csatornában. Az álló határzónában lerakódott részecskékre így csak a gravitáció hat.

A maximális áramlású ferde edényen való áthaladáskor használt lerakódási felületet előre meg kell tervezni. Az elválasztó edény áteresztőképességének teljes kihasználásához a lehető legnagyobb felületet kell biztosítani az ülepedő részecskék számára. Az a távolság, amelyen belül a lerakódás megtörténik, nem befolyásolja közvetlenül az edény áteresztőképességét, de egy bizonyos minimális csatornaszélességet be kell tartani, hogy megakadályozzuk a csatornák eltömődését ülepedő részecskékkel.

A szuszpenziók, porok, emulziók és aeroszolok jellemző általános tulajdonsága, különösen, ha hígítottak, a diszpergált fázis részecskéinek hajlama leülepedni vagy felúszni. A diszpergált fázisú részecskék ülepedését ülepedésnek, a részecskék lebegését pedig fordított ülepedésnek nevezzük.

A rendszer minden részecskéjére a gravitációs erő (gravitációs erő) és Arkhimédész emelőereje hat:

Ezek az erők állandóak és különböző irányokba irányulnak, az ülepedést okozó eredő erő egyenlő:

Mivel az ülepedés egy bizonyos környezetben történik, a részecske lamináris mozgása során ellenállás keletkezik - a részecske mozgási sebességével arányos súrlódási erő:

Így a részecskére mozgás közben ható erő egyenlő:

A sebesség növekedésével és a súrlódási együttható kellő nagyságával eljön az a pillanat, amikor a súrlódási erő eléri az ülepedést okozó erőt, és így az F hajtóerő nulla lesz.

A gömb alakú részecskék mozgása során fellépő súrlódási erő kifejezése Stokes-törvény formájában ábrázolható: .

Ha behelyettesítjük a kapott egyenletbe, és a részecske térfogatát a sugarával fejezzük ki, a következőt kapjuk:

1) A Stokes-törvény akkor érvényes, ha a diszpergált fázisú részecskék egymástól függetlenül ülepednek, ami csak híg rendszerekben fordulhat elő.

2) A diszpergált rendszerekben lévő részecskék és a szilárd diszpergált fázis általában szabálytalan alakúak. A szabad ülepítés során egy nem gömb alakú részecskét úgy orientálunk a mozgás irányába, hogy a mozgással szemben maximális ellenállás alakuljon ki, ami csökkenti az ülepedési sebességet.

3) A részecskelerakódás turbulens módjában előfordulhat, hogy a Stokes-törvény nem tartható be.

4) A Stokes-törvény belső súrlódást vagy viszkózus súrlódást feltételez, ha egy részecske mozgásának határa (felülete) a közeghez képest egy olyan diszperziós közegben található, amelynek viszkozitása határozza meg a súrlódási együtthatót. Ha a határfelületi kölcsönhatás kicsi, akkor a részecskék közeghez viszonyított mozgásának határa (felülete) egybeeshet a fázis határfelületével, és a súrlódás külsőnek bizonyul. Ez csúszáshoz vezet, ami felgyorsítja a részecske mozgását.

5) A Stokes-törvény alkalmazhatóságát a részecskék diszperziója is korlátozza. A nagy részecskék (>100 µm) gyorsan mozoghatnak, a nagyon kicsi részecskék ultramikroheterogének (<0,1 мкм) осаждаются настолько медленно, что следить за такой седиментацией практически невозможно.

A diszperzitáselemzés ülepedési módszerének elve a részecskék ülepedési sebességének mérése, általában folyékony közegben. A részecskeméreteket az ülepedési sebességből számítják ki a megfelelő egyenletek segítségével. A módszer lehetővé teszi a szemcseméret-eloszlás meghatározását, és ennek megfelelően fajlagos felületük kiszámítását.

P A polidiszperz rendszerek diszperzitásának ülepedési analízise során meghatározzuk az egyes frakciók részecskéinek ülepedési idejét, kiszámítjuk ülepedési sebességüket és a megfelelő szemcseméreteket. Ehhez először mérje meg a leülepedett üledék tömegének időfüggőségét, készítse el ennek a függésnek a grafikonját, az úgynevezett ülepedési görbét, amelyből azután meghatározzák a szórt rendszer összes szükséges jellemzőjét.

Vannak grafikus és analitikai módszerek az ülepedési görbe kiszámítására.

R A polidiszperz rendszer valós ülepedési görbéje általában sima, és sok infinitezimális szakasznak felel meg; a görbe minden pontjában az érintők egy adott infinitezimális frakció ülepedését tükrözik.

A polidiszperz rendszerek diszperzitásának ülepedési analízisének eredményeit szemcseméret-eloszlási görbék formájában is bemutatjuk, jellemezve a rendszer polidiszperzitás fokát.

Az eloszlási görbe a rendszer polidiszperzitásának vizuális és kényelmes jellemzője, amelyből könnyen meghatározható a különböző frakciók tartalma. A pórusméret-eloszlási görbéhez hasonlóan épül fel. Általában először az integrál eloszlási görbét kapják meg, azt a frakciórészecskék sugarának kapott átlagértékeinek pontosságát figyelembe véve szintetizálják, majd ebből differenciális eloszlási görbét készítenek. Néha egy differenciálgörbe azonnal létrejön. A sugárértékek az abszcissza tengelyen vannak ábrázolva; Az ordináta tengelyen ábrázoljuk a tömegtörtek növekedésének és a szomszédos Δx/Δr i részecskék sugarai közötti különbségnek az arányát. Az egyes törtekhez (hisztogramhoz) külön téglalapokat ábrázolva a grafikonon, és a felső oldaluk közepét sima görbével összekötve a polidiszperz rendszer részecskeméret-eloszlásának differenciális görbéjét kapjuk.

Az Einstein-egyenlet segítségével számítsa ki az AgC szol viszkozitásátl10 tömeg% koncentrációjú és gömb alakú részecskéket tartalmaz. AgC sűrűségl: 5,56 10 3 kg\m 3 ; a diszperziós közeg viszkozitása és sűrűsége 1,10 -3 Pa s és 1000 kg/m 3 illetőleg.

6. sz. vizsgakártya

A diszperzitás hatása a termodinamikai reakcióképességre. A Kelvin kapilláris kondenzációs egyenlet levezetése. A diszperzitás hatása az oldhatóságra, a kémiai reakció egyensúlyi állandójára és a fázisátalakulás hőmérsékletére.

A termodinamikai reaktivitás egy anyag azon képességét jellemzi, hogy valamilyen más állapotba alakuljon át, például átmenjen egy másik fázisba vagy kémiai reakcióba lépjen. Egy adott halmazállapot vagy komponensrendszer távolságát jelzi az egyensúlyi állapottól bizonyos feltételek mellett. A termodinamikai reaktivitást a kémiai affinitás határozza meg, amely kifejezhető a Gibbs-energia változásában vagy a kémiai potenciál különbségében.

A reakcióképesség az anyag diszperziós fokától függ, amelynek változása fáziseltolódáshoz vagy kémiai egyensúlyhoz vezethet.

A Gibbs-energia dG d megfelelő növekedése (a diszperzió változása miatt) a termodinamika első és második törvényének kombinált egyenlete formájában ábrázolható:

Egy egyedi anyagra V=V m és T=const esetén a következőket kapjuk:

A Laplace-relációt behelyettesítve ebbe az egyenletbe a következőket kapjuk:

gömb görbülethez:

Ha egy anyag kondenzált fázisból gázfázisba való átmenetét vesszük figyelembe, akkor a Gibbs-energiát ideálisnak tekintve gőznyomással fejezhetjük ki. A Gibbs-energiában a diszperzió változásával összefüggő további változás:

Ezt a kifejezést behelyettesítve a következőt kapjuk:

Az így kapott összefüggést Kelvin-egyenletnek (kapilláris kondenzáció egyenlete) nevezzük.

A nem elektrolitokra a következőképpen írható fel:

Ebből az egyenletből kitűnik, hogy a diszperzió növekedésével az oldhatóság növekszik, vagy egy diszpergált rendszer részecskéinek kémiai potenciálja 2σV/r-vel nagyobb, mint egy nagy részecskéé.

A diszperzió mértéke a kémiai reakció egyensúlyát is befolyásolhatja:

A diszperzió növekedésével a komponensek aktivitása növekszik, és ennek megfelelően a kémiai egyensúlyi állandó a kiindulási anyagok és reakciótermékek diszperziós fokától függően egyik vagy másik irányba változik.

Az anyagok diszperziójának változásával a fázisátalakulás hőmérséklete megváltozik.

A fázisátalakulási hőmérséklet és a diszperzitás közötti mennyiségi összefüggés termodinamikai összefüggésekből következik.

Fázisátmenethez:,

Gömb alakú részecskékhez:

Látható, hogy az r részecskeméret csökkenésével az anyag olvadási és párolgási hőmérséklete csökken (H f.p. >0).

A Brown-mozgás természete. A kiválasztott irányú négyzetgyök-eltolódás fogalma és meghatározása. Összefüggés az átlagos négyzeteltolás és a diffúziós együttható között (az Einstein-Smoluchowski egyenlet bemenete).

A testekben a termikus molekuláris mozgás bizonyításának alapja az volt, hogy Robert Brown angol botanikus 1827-ben mikroszkóp segítségével felfedezte a nagyon kis részecskék - a vízben szuszpendált páfrányspórák (pollen) - folyamatos mozgását. A nagyobb részecskék állandó oszcillációban voltak az egyensúlyi helyzet körül. A részecskék rezgései és mozgásai méretük csökkenésével és a hőmérséklet emelkedésével felgyorsultak, és semmilyen külső mechanikai hatás nem járt velük.

Einstein (1905) és Smoluchowski (1906) egymástól függetlenül adta meg a Brown-mozgás elméleti alapú értelmezését - ultramikroheterogén rendszerek diszpergált fázisának részecskéinek hőmozgásban való részvételét.

Az elvégzett kutatás végül bebizonyította a Brown-mozgás természetét. A közeg (folyadék vagy gáz) molekulái ütköznek a diszpergált fázis részecskéivel, aminek következtében minden oldalról hatalmas számú ütés éri.

E Einstein és Smoluchowski bevezette az átlagos részecskeeltolódás fogalmát a részecskék Brown-mozgásának kvantitatív kifejezésére. Ha egy szolrészecske mozgásának mikroszkóp alatti megfigyelésekor bizonyos egyenlő időközönként feljegyezzük a helyét, akkor megkaphatjuk a mozgási pályáját. Mivel a mozgás háromdimenziós térben történik, a részecske által bármely idő alatt megtett átlagos távolság négyzete egyenlő .

Mikroszkóp alatt tehát egy részecske elmozdulásának egy síkra vetületét figyeljük meg bizonyos időn belül.

A részecske egyformán valószínű eltérései esetén iránya az x és y irányok között lesz, azaz minden koordinátával 45°-os szöget zár be. Innen ill .

Az egyformán valószínű eltérések miatt az eltolódások számtani átlaga nulla. Ezért a részecske által megtett távolságok négyzetes középértékét használjuk:

Einstein és Smoluchowski a Brown-mozgás és a hőmozgás természetének egységét feltételezve kvantitatív összefüggést állapítottak meg egy részecske átlagos elmozdulása (ezt néha elmozdulási amplitúdónak is nevezik) és a D diffúziós együttható között.

Ha a Brown-mozgás a közeg molekuláinak hőmozgásának következménye, akkor a diszpergált fázisú részecskék hőmozgásáról beszélhetünk. Ez azt jelenti, hogy a diszpergált fázisnak, amely a részecskék számának gyűjteménye, a molekuláris kinetikai elmélet ugyanazon statisztikai törvényeinek kell megfelelnie, mint a gázokra vagy oldatokra.

D Egy részecske átlagos elmozdulása (elmozdulása) és a diffúziós együttható közötti összefüggés megállapításához képzeljünk el egy S keresztmetszetű, szollal töltött csövet, amelynek részecskéinek koncentrációja balról jobbra csökken. A szolrészecskék diffúziója is ugyanabban az irányban megy végbe (az ábrán nyíllal jelölve). Válasszunk az MN egyenes mindkét oldalán két-két kis szakaszt 1 és 2, amelyek diffúzió irányú méretei egyenlők Δ - az átlagos négyzetes időbeli eltolódás τ. Jelöljük e szakaszok térfogatában a szol részkoncentrációját ν 1, illetve ν 2-vel (ν 1 >ν 2). A hőmozgás véletlenszerűsége azt eredményezi, hogy a diszpergált fázis mindkét térfogatból az MN vonaltól jobbra és balra egyenlő valószínűséggel kerül át: a részecskék fele jobbra, a másik fele balra mozdul el. A diszpergált fázis mennyisége τ időben az 1-es térfogattól jobbra: , a 2-es térfogattól balra (ellentétes irányban): .

Mivel |Q 1 | > |Q 2 | (ν 1 >ν 2), akkor az MN síkon jobbra átvitt anyag teljes mennyiségét az összefüggés határozza meg.

A koncentráció gradiens távolságonként a diffúzió irányában a következőképpen fejezhető ki:

Behelyettesítve a következőket kapjuk:

Összehasonlítva ezt a kapcsolatot Fick első diffúziós törvényével: , végre megvan:

Ez az egyenlet kifejezi az Einstein-Smoluchowski törvényt, amely szerint az átlagos eltolódás négyzete arányos a diffúziós együtthatóval és az idővel.

A negatív töltésű hidroszolhoz Al 2 S 3 , koagulációs küszöb hozzáadott CSl49 mmol/l. A Deryagin-törvény segítségével számítsa ki az elektrolitok, például a Na koagulációs küszöbét 2 SO 4 , MgCl 2 és AlCl 3 .

7. sz. vizsgakártya

Módszerek diszpergált rendszerek előállítására: diszperzió és kondenzáció. Rehbinder-egyenlet a diszperziós munkára. Adszorpciós szilárdságcsökkenés (Rebinder hatás). Fizikai és kémiai kondenzáció. Új fázisú atommag kialakulásának Gibbs-energiája homogén kondenzáció során; a túltelítettség szerepe.

A diszperzió és a kondenzáció szabadon diszpergált rendszerek előállításának módszerei: porok, szuszpenziók, szolok, beleértve az aeroszolokat, emulziókat stb. A diszperzió alatt egy anyag aprítását és őrlését értjük, a kondenzáció alatt heterogén diszperz rendszer képződését értjük egy homogénből. molekulák, atomok vagy ionok aggregátumokká való társulásának eredménye.

A rugalmas és képlékeny deformáció munkája arányos a test térfogatával:

Az új felület kialakításának munkája a diszperzió során arányos a felület növekedésével:

A diszperzióra fordított teljes munkát a Rehbinder-egyenlet fejezi ki:

Az anyagok pusztulását a Rehbinder effektus – a szilárd anyagok adszorpciós szilárdságának csökkenése – alkalmazásával lehet elősegíteni. Ez a hatás a felületi energia csökkentésére irányul a felületaktív anyagok segítségével, ami a szilárd anyag könnyebb deformációját és pusztulását eredményezi.

A kondenzációs folyamat során új fázis képződik a meglévő felületeken (edény falai, idegen anyagok részecskéi - kondenzációs magok) vagy olyan magok felületén, amelyek spontán keletkeznek az anyag sűrűségének és koncentrációjának ingadozása következtében. a rendszerben. Az első esetben a kondenzációt heterogénnek, a másodikban homogénnek nevezik.

Annak elkerülése érdekében, hogy a kondenzált anyag visszatérjen az eredeti fázisba, és ne folytatódjon a kondenzáció, az eredeti rendszert túltelíteni kell. Ellenkező esetben kondenzáció nem jöhet létre, és a kondenzációs magok is eltűnnek (párolgás, oldódás, olvadás útján).

Homogén kondenzáció esetén a magok spontán kialakulása következik be; a felületi energia potenciális gátként hat a kondenzációra. A gócképződés Gibbs-energiáját (a termodinamika első és második törvényének kombinált egyenletével összhangban) négy összetevő formájában fejezzük ki: entrópia, mechanikai, felületi és kémiai.

A folyékony és gáznemű fázisok esetében a gócképződés Gibbs-energiájának első két komponensére szorítkozhatunk.

E Ha a túltelítettség mértéke kisebb a kritikusnál, akkor a kialakuló magok spontán elpárolognak (feloldódnak). Méretük kisebb a kritikusnál, így a Gibbs-energia az atommag méretének csökkenésével csökken. Néha célszerű elképzelni egy túltelített oldatot vagy gőzt ilyen körülmények között heterogén diszpergált rendszerként, amelyben sok folyamatosan képződik és eltűnik egy új fázis magja. A kritikus ponton az egyensúly instabilitása abban nyilvánul meg, hogy a kondenzációs magok megjelenésének és eltűnésének egyenlő valószínűsége van.

Ha a túltelítettség mértéke nagyobb, mint egy kritikus érték, akkor a kialakuló magok spontán módon növekednek.

A kondenzációs magok kialakulásának kritikus Gibbs-energiája megfelel a kritikus pontnak - a ΔG = f(r) függvény maximumának:

Így a homogén kondenzáció során a magképződés Gibbs-energiája megegyezik az atommag felületi energiájának egyharmadával. Ha megtaláljuk az atommag sugarát a kritikus pontban, és a Gibbs-energia első deriváltját nullával egyenlővé tesszük, és behelyettesítjük ebbe a kifejezésbe, a következőt kapjuk:

Ebből az összefüggésből az következik, hogy a kondenzációs atommag képződési energiája a túltelítettség mértékétől függ, és ettől függ a mag kritikus sugarának nagysága is. Minél nagyobb a túltelítettség mértéke, annál kisebb a gócképződés Gibbs-energiája, és annál kisebb a keletkező magok mérete, amelyek képesek a további növekedésre.

"

Heterogén rendszerek szétválasztásának módszerei: ülepítés, szűrés, centrifugálás, nedves elválasztás.

Csapadék egy olyan elválasztási eljárás, amelyben a folyadékban vagy gázban szuszpendált szilárd és folyékony részecskéket gravitáció, centrifugális erő, tehetetlenségi erő és elektromos erő hatására választják el a folytonos fázistól.

Szűrés- az elválasztás folyamata porózus válaszfal segítségével, amely képes folyadékot vagy gázt átengedni, de megtartja

szuszpendált részecskék. A folyamat hajtóereje a nyomáskülönbség.

Nedves gáztisztítás- a gázban szuszpendált részecskék bármilyen folyadék általi megfogása gravitációs vagy tehetetlenségi erők hatására, és gázok tisztítására és szuszpenziók szétválasztására szolgál.

CENTRIFUGÁLÁS– 100 nm-nél nagyobb részecskéket tartalmazó folyékony diszperz rendszerek centrifugális erőinek területén történő szétválasztása. A kétkomponensű (szuszpenzió, emulzió) és háromkomponensű (szilárd fázist tartalmazó emulzió) rendszerek komponensfázisainak (folyékony - centrátum vagy szűrlet, szilárd - üledék) elkülönítésére szolgál.

A centrifugálás gyakorlatában a folyékony heterogén rendszerek szétválasztására két módszert alkalmaznak: centrifugális szűrést és centrifugális ülepítést. Az első esetben a centrifugákat perforált rotorral gyártják, amelynek belső falára (héjára) szűrőelválasztót helyeznek el - szűrőcentrifugákat, a másodikban - szilárd héjú ülepítő rotorral - ülepítő centrifugákat. Kombinált ülepítő-szűrő centrifugákat is gyártanak, amelyek mindkét elválasztási elvet egyesítik.

2. 2. A részecskelerakódás sebességét befolyásoló tényezők.

Az ülepedés sebessége a diszpergált és a diszpergált fázis fizikai tulajdonságaitól, a diszpergált fázis koncentrációjától és a hőmérséklettől függ. Egyedi gömb ülepedési sebessége A részecskéket a Stokes-egyenlet írja le:

Woc = /18μc ;

ahol Woc egy gömb alakú szilárd részecske szabad lerakódási sebessége, m/s;

d – részecskeátmérő, m; ρт – szilárd részecskesűrűség, kg/m3;

ρс – a közeg sűrűsége, kg/m3; μс – a közeg dinamikus viszkozitása, Pa.s.

A Stokes-egyenlet csak a részecskemozgás szigorúan lamináris módjára alkalmazható, amikor a Reynolds-szám Re< 1,6, и не учитывает ортокинетич, коагуляцию, поверхностные явления, влияние изменения концентрации твердой фазы, роль стенок сосуда и др. факторы.

Szabálytalan alakú részecskék esetén az ülepedési sebesség kisebb, ezért a gömb alakú részecskékre számított sebességet meg kell szorozni egy φ korrekciós tényezővel, amelyet alakegyütthatónak (vagy tényezőnek) nevezünk.

W= φ* W oc labdát .

Ahol W– tetszőleges alakú szilárd részecskék ülepedési sebessége, m/s;

φ – alaktényező.

Részecske alak együtthatók:

köbös, φ = 0,806;

Hosszúkás, φ = 0,58 - kerek, φ = 0,69;

Lamellás, φ = 0,43 - szögletes, φ = 0,66;

3. 3. Flotációs folyamatok.

A flotációt az oldhatatlan diszpergált szennyeződések eltávolítására használják a szennyvízből, amelyek spontán módon nem ülepednek ki jól. Egyes esetekben a flotációt az oldható anyagok (például felületaktív anyagok) eltávolítására is használják.

A szennyvíz flotációs kezelésének következő módszerei különböztethetők meg:

Levegő felszabadulásával az oldatokból;

Mechanikus levegő diszperzióval;

Levegőellátással porózus anyagokon keresztül;

Elektroflotáció;

Vegyi flotáció.

Az oldatokból levegő felszabadításával végzett flotációt olyan szennyvíz kezelésére használják, amely nagyon kis szennyezőanyag-részecskéket tartalmaz. A módszer lényege, hogy a hulladékfolyadékban levegő túltelített oldatát hozzuk létre. Amikor a nyomás csökken, légbuborékok szabadulnak fel az oldatból, amelyek lebegtetik a szennyeződéseket.

Attól függően, hogy milyen módszerrel hozzuk létre a levegő túltelített oldatát

a víz megkülönböztethető: - vákuum; - nyomás; - légifuvarozás.

Vákuumos flotáció során a szennyvizet légköri nyomású levegővel előre telítik egy levegőztető kamrában, majd egy flotációs kamrába továbbítják, ahol egy vákuumszivattyú 30-40 kPa vákuumot tart fenn. A kamrában felszabaduló apró buborékok eltávolítják a szennyeződések egy részét. A flotációs folyamat körülbelül 20 percig tart.

Ennek a módszernek az előnyei a következők:

Gázbuborékok képződése és a részecskékkel való tapadása csendes környezetben;

A folyamat energiafogyasztása minimális.

Hibák:

A szennyvíz elhanyagolható mértékű telítettsége gázbuborékokkal, ezért ez a módszer nem alkalmazható magas, 250-300 mg/l-nél nem nagyobb szuszpendált részecskék koncentrációnál;

Hermetikusan zárt flotációs tartályok kialakításának és kaparószerkezetek elhelyezésének szükségessége.

A nyomóegységek elterjedtebbek, mint a vákuumegységek, működésük egyszerű és megbízható. A nyomásos flotáció lehetővé teszi akár –5 g/l lebegőanyag-koncentrációjú szennyvíz tisztítását. A tisztítás mértékének növelése érdekében a vízhez néha koagulánsokat adnak.

A folyamat két szakaszban történik:

1) a víz nyomás alatti levegővel való telítése;

2) oldott gáz felszabadulása légköri nyomás alatt.

A flotációs berendezésekben a levegő mechanikus diszperzióját szivattyú típusú turbinák - járókerekek - biztosítják, amelyek egy tárcsa, lapátokkal felfelé. Az ilyen berendezéseket széles körben alkalmazzák magas (több mint 2 g/l) szuszpendált részecsketartalmú szennyvíz kezelésére. Amikor a járókerék forog, nagyszámú kis örvényáram keletkezik a folyadékban, amelyek meghatározott méretű buborékokká bomlanak fel. Az őrlés mértéke és a tisztítás hatékonysága a járókerék forgási sebességétől függ: minél nagyobb a fordulatszám, annál kisebb a buborék és annál nagyobb a folyamat hatékonysága.

5. 4.Ioncsere

Az oldatban lévő ionok és a szilárd fázisú ioncserélő felületén lévő ionok közötti csere folyamatán alapul. Ezek a módszerek lehetővé teszik az értékes szennyeződések: arzén- és foszforvegyületek, króm, cink, ólom, réz, higany és egyéb fémek, valamint felületaktív anyagok és radioaktív anyagok kinyerését és hasznosítását. Az ioncserélők kationcserélőkre és anioncserélőkre oszthatók. A kationok cseréje kationcserélőn történik, anioncsere pedig anioncserélőn. Ez a csere a következő diagrammal ábrázolható. Kationcserélő: Me+ + H[K] → Me[K] + H+.

Anioncserélő: SO – 24 + 2[A]OH → [A]2SO4 + 2OH- Az ioncserélők egyik jellemzője az ioncserélő reakciók reverzibilis jellege. Ezért lehetséges az ioncserélőre „ültetett” ionok fordított reakcióval „eltávolítani”. Ehhez a kationcserélőt savoldattal, az anioncserélőt pedig lúgoldattal mossuk. Ily módon az ioncserélők regenerálása valósul meg.

Az ioncserélő szennyvízkezeléshez időszakos és folyamatos szűrőket használnak. A periodikus szűrő egy zárt hengeres tartály, amelynek alján hornyolt vízelvezető berendezés található, amely biztosítja a víz egyenletes elvezetését a szűrő teljes keresztmetszetében.

Az ioncserélő töltőréteg magassága 1,5 – 2,5 m A szűrő párhuzamos vagy ellenáramú körben is működhet. Az első esetben a szennyvizet és a regeneráló oldatot is felülről, a második esetben alulról, a regeneráló oldatot pedig felülről tápláljuk.

Az ioncserélő szűrő működését nagymértékben befolyásolja a betáplált szennyvíz lebegő részecskék tartalma. Ezért a szűrőbe való belépés előtt a vizet mechanikai tisztításnak vetik alá.

A szennyvíztisztítás ioncserélő módszerének egy változata az elektrodialízis - ez az ionok elválasztásának módja az oldatban az azt elválasztó membrán mindkét oldalán létrejövő elektromotoros erő hatására. Az elválasztási folyamat elektrodializátorban történik. Egyenáram hatására a katód felé haladó kationok áthatolnak a kationcserélő membránokon, de az anioncserélő membránok visszatartják őket, az anód felé haladó anionok pedig áthaladnak az anioncserélő membránokon, de megmaradnak. a kationcserélő membránok által.

Ennek eredményeként az egyik kamrasor ionjai egy szomszédos kamrasorba kerülnek. A sóktól megtisztított víz az egyik kollektoron, a koncentrált oldat a másikon keresztül szabadul fel.

Az elektrodializátorokat a szennyvízben oldott sók eltávolítására használják. Az optimális sókoncentráció 3-8 g/l. Minden elektrodializátor elsősorban platinizált titánból készült elektródákat használ.

14. 5. Alvadás, pelyhesedés. Alkalmazási terület.

Alvadás a diszpergált részecskék megnövekedésének folyamata kölcsönhatásuk és aggregátumokká való asszociációjuk eredményeként. A szennyvízkezelésben a koagulációt a finom szennyeződések és emulgeált anyagok ülepedési folyamatának felgyorsítására használják. Leghatékonyabb a kolloid diszpergált részecskék vízből való eltávolítására, pl. 1-100 mikron méretű részecskék. A szennyvízkezelési folyamatokban a koaguláció a hozzájuk adott speciális anyagok - koagulánsok - hatására megy végbe. A vízben lévő koagulánsok fém-hidroxid-pelyheket képeznek, amelyek gyorsan leülepednek a gravitáció hatására. A pelyhek képesek felfogni a kolloid és lebegő részecskéket és aggregálni azokat. Mert Mivel a kolloid részecske gyenge negatív töltésű, a koaguláns pelyhek pedig gyenge pozitív töltéssel rendelkeznek, kölcsönös vonzalom keletkezik közöttük. Alumínium- és vassókat vagy ezek keverékét általában koagulánsként alkalmazzák. A koaguláns kiválasztása annak összetételétől, fizikai-kémiai tulajdonságaitól, a vízben lévő szennyeződések koncentrációjától és a víz sóösszetételének pH-értékétől függ. Koagulánsként alumínium-szulfátot és alumínium-hidrokloridot használnak. A vassók közül a vas-szulfátot és a vas-kloridot, illetve néha ezek keverékeit használják koagulánsként.

Flokkuláció a lebegő részecskék aggregációjának folyamata, amikor nagy molekulatömegű vegyületeket - flokkulálószereket - adnak a szennyvízhez. A koagulánsokkal ellentétben a flokkuláció során az aggregáció nem csak a részecskék közvetlen érintkezése révén megy végbe, hanem a koaguláns részecskéken adszorbeált molekulák kölcsönhatásának eredményeként is. A flokkulációt az alumínium- és vas-hidroxid-pelyhek képződési folyamatának fokozása érdekében hajtják végre, hogy növeljék lerakódásuk sebességét. A flokkulálószerek használata lehetővé teszi a koagulánsok dózisának csökkentését, a koagulációs folyamat időtartamának csökkentését és a keletkező pelyhek ülepedésének sebességének növelését. A szennyvíztisztításhoz természetes és szintetikus flokkulálószereket egyaránt használnak. A természetes anyagok közé tartozik a keményítő, éterek, cellulóz stb. A legaktívabb flokkulálószer a szilícium-dioxid. A szintetikus szerves pelyhesítő szerek közül hazánkban a poliakrilamid a legelterjedtebb. A flokkulálószerek hatásmechanizmusa a következő jelenségeken alapul: flokkuláló molekulák adszorpciója a kolloid részecskék felületén, flokkuláló molekulák hálózati szerkezetének kialakulása, kolloid részecskék adhéziója van der Waals erők hatására. A flokkulálószerek hatására a kolloid részecskék között háromdimenziós struktúrák képződnek, amelyek gyorsabban és teljesebb mértékben képesek elszakadni a folyékony fázistól. Az ilyen struktúrák megjelenésének oka a flokkuláló makromolekulák több részecskén való adszorpciója, amelyek között polimer hidak képződnek. A kolloid részecskék negatív töltésűek, ami elősegíti a kölcsönös koaguláció folyamatát alumínium- vagy vas-hidroxiddal.

24. 6.Adszorpció. Meghatározás. Alkalmazási terület

Adszorpció– egy vagy több komponens szelektív abszorpciója gáz- vagy folyékony keverékből egy szilárd abszorber felületén. Azt a gáz- vagy folyadékfázist, amelyben az eltávolítandó komponens található, hordozónak (vivőgáznak vagy vivőfolyadéknak) nevezzük. Az abszorbens anyag adszorbens, az abszorbens anyag adszorbens, a szilárd test (abszorbens) pedig adszorbens.

Az adszorpciós módszereket széles körben alkalmazzák a szennyvizek oldott szerves anyagoktól való mélytisztítására biokémiai kezelés után, valamint helyi létesítményekben, ha ezeknek az anyagoknak a koncentrációja a vízben alacsony, biológiailag nem bomlanak le, vagy erősen mérgezőek. Helyi berendezések használata akkor javasolt, ha az anyag jól adszorbeálódik alacsony fajlagos adszorbens felhasználás mellett.

Az adszorpciót a fenolok, gyomirtó szerek, peszticidek, aromás nitrovegyületek, felületaktív anyagok, színezékek stb. szennyvizének semlegesítésére használják.

A módszer előnye a nagy hatásfok, a több anyagot tartalmazó szennyvíz tisztításának lehetősége, valamint ezen anyagok visszanyerése.

26. 7.Felszívódás. Meghatározás. Alkalmazási terület

Az abszorpció a gázok vagy gőzök gázból vagy gőz-gáz keverékekből folyadékabszorberek általi abszorpciójának folyamata. Ez a folyamat szelektív és visszafordítható.

Az abszorpciós folyamatokban két fázis vesz részt: gáz és folyadék. A gázfázis egy nem abszorbeálható vivőgázból és egy vagy több abszorbeálható komponensből áll. A folyékony fázis az abszorbeált (cél) komponens oldata egy folyadékabszorberben. A fizikai abszorpció során a gázhordozó és a folyadékabszorber közömbösek a transzfer komponenshez képest, és egymáshoz képest.

Számos módszert javasoltak a kipufogógázok kén-dioxidtól való tisztítására, de ezek közül csak néhány talált alkalmazást a gyakorlatban. Ennek oka, hogy a kipufogógázok térfogata nagy, bennük a SO2-koncentráció alacsony, a gázokat magas hőmérséklet és jelentős portartalom jellemzi. Az abszorpcióhoz víz, vizes oldatok és alkáli- és alkáliföldfém-sók szuszpenziói használhatók.

Az abszorber és a gázkeverékből kivont komponens közötti kölcsönhatás jellemzőitől függően az abszorpciós módszereket a fizikai abszorpció törvényein alapuló módszerekre és a folyadékfázisban végbemenő kémiai reakcióval (kemiszorpció) kísérő abszorpciós módszerekre osztják.

36. 8. Fizikai és kémiai felszívódás.

Nál nél fizikai felszívódás a gáz feloldódását nem kíséri kémiai reakció (vagy legalábbis ennek a reakciónak nincs észrevehető hatása a folyamatra). Ebben az esetben a komponensnek többé-kevésbé jelentős egyensúlyi nyomása van az oldat felett, és ez utóbbi abszorpciója csak addig következik be, amíg parciális nyomása a gázfázisban nagyobb, mint az oldat feletti egyensúlyi nyomás. Ebben az esetben a komponens gázból való teljes kivonása csak ellenáramú áramlással és a komponenst nem tartalmazó tiszta abszorber betáplálásával lehetséges. Fizikai abszorpció során a gázmolekulák és az abszorbens közötti kölcsönhatás energiája oldatban nem haladja meg a 20 kJ/mol értéket.

Nál nél kemiszorpció(kémiai reakcióval kísért felszívódás) az abszorbeált komponens a folyadékfázisban kémiai vegyület formájában megköti. Irreverzibilis reakcióban az oldat feletti komponens egyensúlyi nyomása elhanyagolható, teljes felszívódása lehetséges. Reverzibilis reakció során észrevehető nyomás van a komponensben az oldat felett, bár kisebb, mint a fizikai abszorpció során. Az oldott gázmolekulák reakcióba lépnek az abszorbens aktív komponensével - kemiszorbenssel (a molekulák kölcsönhatási energiája több mint 25 kJ/mol) vagy az oldatban gázmolekulák disszociációja, asszociációja következik be. A közepes abszorpciós lehetőségeket a molekulák 20-30 kJ/mol közötti kölcsönhatási energiája jellemzi. Ilyen eljárások közé tartozik a hidrogénkötés kialakításával járó oldás, különösen az acetilén dimetil-formamiddal történő abszorpciója.

38. 9. Szennyvíztisztítás kitermeléssel.

A folyékony extrakciót fenolokat, olajokat, szerves savakat, fémionokat stb. tartalmazó szennyvíz tisztítására használják.

Az extrakció szennyvíztisztításra való felhasználásának megvalósíthatóságát a benne lévő szerves szennyeződések koncentrációja határozza meg.

A szennyvíz eltávolítása három szakaszból áll.

1. szakasz– a szennyvíz intenzív keverése extrahálószerrel (szerves oldószer). Folyadékok között kialakult érintkezési felület körülményei között két folyadékfázis képződik. Az egyik fázis - a kivonat - a kivont anyagot és az extrahálószert, a másik - a raffinátum - szennyvizet és az extrahálószert tartalmazza.

2 s– a kivonat és a raffinátum elválasztása; 3- extrahálószer regenerálása kivonatból és raffinátumból.

Az oldott szennyeződések koncentrációjának a megengedett maximális határértékek alá csökkentése érdekében helyesen kell kiválasztani az extrahálószert és a szennyvízbe juttatás sebességét. Az oldószer kiválasztásakor figyelembe kell venni annak szelektivitását, fizikai és kémiai tulajdonságait, költségét és a lehetséges regenerációs módszereket.

Az extrahálószer kivonatból való kinyerésének szükségessége abból adódik, hogy azt vissza kell juttatni az extrakciós folyamatba. A regenerálás történhet más oldószeres másodlagos extrakcióval, valamint bepárlással, desztillációval, kémiai reakcióval vagy kicsapással. Ne regenerálja az extrahálószert, ha nem szükséges visszavezetni a ciklusba.

39. 10. Az elektrokémiai oxidáció és redukció folyamatai.

A szennyvíz különféle oldható és diszpergált szennyeződésektől való megtisztítására anódos oxidációt és katódos redukciót, elektrokoagulációt, elektroflokkulációt és elektrodialízist alkalmaznak. Mindezek a folyamatok az elektródákon mennek végbe, amikor egyenáramot vezetnek át a szennyvízen. Az elektrokémiai módszerek lehetővé teszik a szennyvízből értékes termékek kinyerését egy viszonylag egyszerű automatizált technológiai tisztítási séma segítségével, kémiai reagensek használata nélkül. Ezeknek a módszereknek a fő hátránya a magas energiafogyasztás.

Az elektrokémiai módszerekkel végzett szennyvízkezelés időszakosan vagy folyamatosan végezhető.

41. 11.Az elektrokoaguláció, elektroflotáció, elektrodialízis folyamatai

Elektrokoaguláció. Amikor a szennyvíz áthalad az elektrolizáló elektródák közötti terén, az alsó rész elektrolízise, ​​a részecskék polarizációja, elektroforézis, redox folyamatok és az elektrolízis termékek kölcsönhatása következik be. Oldhatatlan elektródák alkalmazásakor az elektroforetikus jelenségek és az elektródákon lévő töltött részecskék kisülése következtében koaguláció léphet fel, az oldatban olyan anyagok képződnek (klór, oxigén), amelyek a részecskék felületén szolvatációs sókat roncsolnak. Ez az eljárás alacsony kolloidrészecskék-tartalmú és szennyezőanyag-stabilitású víz tisztítására használható. A nagyon makacs szennyeződéseket tartalmazó ipari szennyvizek kezelésére elektrolízist végeznek oldható acél vagy alumínium anódokkal. Áram hatására a fém feloldódik, ennek következtében vas- vagy alumíniumkationok jutnak a vízbe, amelyek hidroxidcsoportokkal találkozva pelyhek formájában fém-hidroxidokat képeznek. Intenzív koaguláció lép fel.

Az elektrokoagulációs módszer előnyei: kompakt telepítések és könnyű kezelhetőség, nincs szükség reagensekre, alacsony érzékenység a tisztítási folyamat körülményeinek változásaira (hőmérséklet, pH, mérgező anyagok jelenléte), jó szerkezeti és mechanikai tulajdonságokkal rendelkező iszap előállítása. Ennek a módszernek a hátránya a megnövekedett fém- és villamosenergia-fogyasztás. Az elektrokoagulációt az élelmiszeriparban, a vegyiparban, valamint a cellulóz- és papíriparban használják.

Elektroflotáció. Ebben az eljárásban a szennyvizet a víz elektrolízise során keletkező gázbuborékok segítségével megtisztítják a lebegő részecskéktől. Az anódon oxigénbuborékok, a katódon hidrogénbuborékok jelennek meg. A szennyvízben emelkedve ezek a buborékok lebegő részecskéket úsztatnak. Oldható elektródák használatakor koaguláns pelyhek és gázbuborékok képződnek, ami hozzájárul a hatékonyabb flotációhoz.

Elektrodialízis egy eljárás az ionok szétválasztására az azt elválasztó membrán mindkét oldalán oldatban létrejövő elektromotoros erő hatására. Az elválasztási folyamat elektrodializátorban történik. Egyenáram hatására a katód felé haladó kationok áthatolnak a kationcserélő membránokon, de az anioncserélő membránok visszatartják őket, az anód felé haladó anionok pedig áthaladnak az anioncserélő membránokon, de megmaradnak. a kationcserélő membránok által. Ennek eredményeként az egyik kamrasor ionjai egy szomszédos kamrasorba kerülnek.

43. 12. Membránfolyamatok

A fordított ozmózis és az ultraszűrés az oldatok féligáteresztő membránokon keresztül történő szűrésének folyamata az ozmotikus nyomást meghaladó nyomás alatt. A membránok lehetővé teszik az oldószermolekulák áthaladását, megfogva az oldott anyagokat. A fordított ozmózissal olyan részecskék (molekulák, hidratált ionok) válnak el, amelyek mérete nem haladja meg az oldószermolekulák méretét. Ultraszűrésnél az egyes részecskék mérete d h egy nagyságrenddel nagyobb.

A fordított ozmózist, amelynek diagramja az ábrán látható, széles körben használják víz sótalanítására hőerőművek és különféle iparágak (félvezetők, képcsövek, gyógyszerek stb.) Vízkezelő rendszereiben; Az elmúlt években egyes ipari és kommunális szennyvizek kezelésére kezdték használni.

A legegyszerűbb fordított ozmózisos telepítés egy nagynyomású szivattyúból és egy sorba kapcsolt modulból (membránelemből) áll.

Az eljárás hatékonysága az alkalmazott membránok tulajdonságaitól függ. A következő előnyökkel kell rendelkezniük: nagy elválasztóképesség (szelektivitás), nagy fajlagos termelékenység (permeabilitás), környezeti hatásokkal szembeni ellenálló képesség, állandó jellemzők működés közben, megfelelő mechanikai szilárdság, alacsony költség.

Az ultraszűréshez egy másik elválasztási mechanizmust javasoltak. Az oldott anyagok azért maradnak vissza a membránon, mert molekuláik mérete nagyobb, mint a pórusok mérete, vagy a molekulák a membrán pórusainak falához való súrlódása miatt. A valóságban bonyolultabb jelenségek fordulnak elő a fordított ozmózis és az ultraszűrés folyamatában.

A membránleválasztás folyamata a nyomástól, a hidrodinamikai viszonyoktól és a berendezés kialakításától, a szennyvíz jellegétől és koncentrációjától, a benne lévő szennyeződések mennyiségétől, valamint a hőmérséklettől függ. Az oldat koncentrációjának növekedése az oldószer ozmotikus nyomásának növekedéséhez, az oldat viszkozitásának növekedéséhez és a koncentráció polarizációjának növekedéséhez vezet, azaz csökken a permeabilitás és a szelektivitás. Az oldott anyag természete befolyásolja a szelektivitást. Azonos molekulatömeg mellett a szervetlen anyagok jobban megmaradnak a membránon, mint a szervesek.

45. 13. Káros anyagok diszperziója a légkörben.

Annak érdekében, hogy a légkör talajrétegében a káros anyagok koncentrációja ne haladja meg a megengedett legnagyobb egyszeri koncentrációt, a por- és gázkibocsátást nagy magasságú csöveken vezetik a légkörbe. A kéményekből kibocsátott ipari emisszió eloszlása ​​a légkörben megfelel a turbulens diffúzió törvényeinek. A kibocsátások szétszóródásának folyamatát jelentősen befolyásolja a légkör állapota, a vállalkozások elhelyezkedése, a terep jellege, a kibocsátások fizikai tulajdonságai, a cső magassága, a torkolat átmérője stb. A vízszintes mozgás A szennyeződések mennyiségét elsősorban a szél sebessége, a függőleges mozgást pedig a függőleges irányú hőmérséklet-eloszlás határozza meg.

Ahogy távolodunk a csőtől az ipari kibocsátások terjedésének irányába, a légkör talajrétegében a káros anyagok koncentrációja először növekszik, eléri a maximumot, majd lassan csökken, ami lehetővé teszi, hogy három szennyezőanyag jelenlétéről beszéljünk. egyenlőtlen légszennyezettségű zónák: az emissziós csóvatranszfer zóna, amelyet a légkör talajrétegének viszonylag alacsony károsanyag-tartalma jellemez; füstzóna - a káros anyagok maximális tartalmának és a szennyezettségi szint fokozatos csökkenésének zónája.

A jelenlegi módszertan szerint a környezeti hőmérsékletnél magasabb hőmérsékletű gáz-levegő emisszió eloszlatására szolgáló egyhordós cső minimális H min magasságát a képlet határozza meg.

H min =√AMk F mn/MPC 3 √1/QΔT,

ahol A egy olyan együttható, amely a légkör hőmérsékleti gradiensétől függ, és meghatározza a káros anyagok függőleges és vízszintes eloszlásának feltételeit. A meteorológiai viszonyoktól függően Közép-Ázsia szubtrópusi övezetére A=240; Kazahsztán, az Alsó-Volga régió, a Kaukázus, Moldova, Szibéria, a Távol-Kelet és Közép-Ázsia más régiói esetében - 200; A Szovjetunió európai területének északi és északnyugati része, a Közép-Volga régió, az Urál és Ukrajna - 160; A Szovjetunió európai területének központi része - 120;

M a légkörbe kibocsátott káros anyag mennyisége, g/s;

Q az összes csőből kilépő gáz-levegő keverék térfogatárama, m 3 /s;

k F olyan együttható, amely figyelembe veszi a lebegő emissziós részecskék leülepedésének sebességét a légkörben. Gázoknál k F =1, pornál, ha a gáztisztító berendezés tisztítási hatékonysága több mint 0,90-2,5 és kisebb, mint 0,75-3;

ΔT a kibocsátott gáz-levegő keverék és a környező légköri levegő hőmérséklet-különbsége. A környezeti levegő hőmérsékletét a legmelegebb hónap 13:00-kor mért átlaghőmérséklete alapján veszik;

m és n dimenzió nélküli együtthatók, amelyek figyelembe veszik a gáz-levegő keveréknek az emissziós forrás torkolatából való kilépésének feltételeit.