Основные стадии процесса очисти сточных вод методом экстракции

Введение

Термин экология образован от двух греческих слов (ойкос – дом, жилище, родина, и  логос – наука), означающих дословно "наука о местообитании". В  более общем смысле экология –  это наука, изучающая взаимоотношения  организмов и их сообществ с окружающей их средой обитания (в том числе многообразие взаимосвязей их с другими организмами и сообществами). 
В качестве самостоятельной науки экология оформилась лишь в ХХ в., хотя факты, составляющие ее содержание, с давних времен привлекали внимание человека. Большое значение экологии как науки по-настоящему стали понимать лишь недавно. Этому есть объяснение, которое связано с тем, что рост численности населения Земли и усиливающееся воздействие человека на природную среду поставили его перед необходимостью решать ряд новых жизненно важных задач. Для удовлетворения своих потребностей в воде, пище, чистом воздухе человеку надо знать, как устроена и как функционирует окружающая его природа. Экология как раз и изучает эти проблемы.

Метод экстракции

Экстракция - процесс разделения примесей в смеси двух нерастворимых жидкостей (экстрагента и сточной воды). Физико-химическая очистка.

Жидкостную экстракцию применяют для очистки сточных  вод, содержащих фенолы, масла, органические кислоты, ионы металлов и др. Целесообразность использования экстракции для очистки сточных вод определяется концентрацией органических примесей в них. Экстракция может быть экономически выгодным процессом, если стоимость извлекаемых веществ компенсирует все затраты на его проведение. Для каждого вещества существует концентрационный предел рентабельности извлечения его из сточных вод. В общем случае для большинства веществ можно считать, что при концентрации выше 3—4 г/л их рациональнее извлекать экстракцией, чем адсорбцией. При концентрации меньше 1 г/л экстракцию следует применять только в особых случаях [19].

Очистка сточных  вод экстракцией состоит из трех стадий. Первая стадия — интенсивное  смешение сточной воды с экстрагентом (органическим растворителем). В условиях развитой поверхности контакта между жидкостями образуются две жидкие фазы. Одна фаза — экстракт содержит извлекаемое вещества и экстрагент, другая — рафинат — сточную воду и экстрагент. Вторая стадия — разделение экстракта и рафината; третья стадия— регенерация экстрагента из экстракта и рафината.

Чтобы снизить  содержание растворенных примесей до концентраций, ниже предельно допустимых, необходимо правильно выбрать экстрагент и скорость его подачи в сточную  воду. При выборе растворителя следует  учитывать его селективность, физико-химические свойства, стоимость и возможные способы регенерации.

Экстрагент должен отвечать следующим требованиям:

1)растворять  извлекаемое вещество значительно  лучше, чем вода, т. е. обладать  высоким коэффициентом распределения;

2)обладать большой  селективностью растворения. Чем меньше он будет растворять компоненты, которые должны остаться в сточной воде, тем более полно будут извлекаться вещества, которые необходимо удалить;

3)иметь по  возможности наибольшую растворяющую  способность по отношению к  извлекаемому компоненту. Чем она выше, тем меньше потребуется экстрагента, т. е. тем ниже будут затраты на очистку;

4)иметь низкую  растворимость в сточной воде  и не образовывать устойчивых  эмульсий, так как в противном  случае снижается производительность  установки, затрудняется разделение экстракта и рафината, увеличивается продолжительность этого процесса, а также возрастают потери растворителя;[19]

5)значительно  отличаться по плотности от  сточной воды (обычно она меньше), поскольку только достаточная  разность плотностей обеспечивает быстрое и полное разделение фаз;

6)обладать большим  коэффициентом диффузии. Чем он  больше, тем выше скорость массообмена,  т. е. скорость процесса экстракции;

7)регенерироваться  простым и дешевым способом;

8)иметь температуру  кипения, значительно отличающуюся от температуры экстрагируемого вещества (для обеспечения легкости разделения), иметь небольшую удельную теплоту испарения и небольшую теплоемкость; не взаимодействовать с извлекаемым веществом, так как это может затруднить регенерацию экстр агента и увеличить его потери;

9)по возможности  не быть вредным, взрыво- и огнеопасным  и не вызывать коррозию материала  аппаратов; иметь небольшую стоимость  [19].

Экстрагент должен равномерно распределяться в объеме: сточной воды. Скорость подачи экстрагента в сточную воду должна быть минимальной. Она зависит от степени очистки и коэффициента распределения, который выражается отношением растворенного вещества в экстрагенте и воде. Это выражение является законом равновесного распределения и характеризует динамическое равновесие между концентрациями экстрагируемого вещества в экстрагенте и воде при данной температуре [20].

Необходимость извлечения экстрагента из экстракта  связана с тем, что его надо вновь вернуть в процессе экстракции. Ренерация может быть проведена с применением вторичной экстракции с другим растворителем, а также выпариванием, дистилляцией, химическим взаимодействием или осаждением.

Наиболее распространенным способом извлечения растворителя из рафината является адсорбция или  отгонка паром (газом). Для этой цели целесообразно использовать отработанный пар или отходящие дымовые газы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение.

  Проблема  экологии – одна из самых актуальных в наше время, и хочется верить, что наши потомки не будут  так подвержены негативным факторам окружающей среды, как в настоящее время. Однако человечество до сих пор не осознает  важности и глобальности той проблемы, которая стоит перед ним относительно защиты экологии. Во всем мире люди стремятся к максимальному уменьшению загрязнения окружающей среды, также и в Российской Федерации принят, к примеру, уголовный кодекс, одна из глав которого посвящена установлению наказания за экологические преступления. Но, конечно, не все пути к преодолению данной проблемы решены и нам стоит самостоятельно заботиться об окружающей среде и поддерживать тот природный баланс, в котором человек способен нормально существовать.

  Все процессы в биосфере взаимосвязаны. Человечество - лишь незначительная часть  биосферы, а человек является лишь одним из видов органической жизни - Homo sapiens (человек разумный). Разум выделил человека из животного мира и дал ему огромное могущество. Человек на протяжении веков стремился не приспособиться к природной среде, а сделать ее удобной для своего существования. Теперь всем понятно, что любая деятельность человека оказывает влияние на окружающую среду, а ухудшение состояния биосферы опасно для всех живых существ, в том числе и для человека. Всестороннее изучение взаимоотношений человека с окружающим миром привели к пониманию, что здоровье - это не только отсутствие болезней, но и физическое, психическое и социальное благополучие. Здоровье - это капитал, данный нам не только природой от рождения, но и теми условиями, в которых мы живем.