Поиск и характеристика фильтрующих материалов для очистки вод

Философ: «Что в мире стоит дороже всего?»

Историк: « Глупость!»

Философ: «Согласен!»

На каких фильтрующих материалах строить концепцию очистки воды является стратегической, фундаментальной задачей. В этом вопросе ошибка дорого стоит, а поэтому наша задача в данной статье максимально полно охватить эту проблему. При выборе фильтрующего материала надо учитывать следующие показатели:

хорошая сорбция фильтрующего материала;

невысокая стоимость, доступность сырья и наличие производственных мощностей;

механическая прочность и химическая стойкость по отношению к фильтрующей воде;

сохранение своих свойств в интервале температур от -5°С до +80°С;

возможность переработки после использования в нужный народному хозяйству материал или применения его без переработки;

отсутствие отрицательного воздействия при прямом или косвенном контакте на здоровье человека.

Рассмотрим основные фильтрующие материалы, применяющиеся в настоящее время в промышленности. Их можно разделить на две большие группы: минерального происхождения и переработанные пластические материалы (пластмассы).

Зернистые, природные фильтрующие материалы

Фильтрующие материалы, характеризующиеся в физической форме как структура песка различных фракций, представляют собой в процессе фильтрации как зернистые фильтрующие материалы. Рассмотрим наиболее распространенные его виды.

Кварцевый песок. По условию добычи кварцевый песок может быть речной и карьерный. В Украине имеется карьер песка: с. Просяное, Запорожской обл.

Дробленый антрацит. Зерна дробленого антрацита имеют меньшую плотность, чем кварцевый песок, и поэтому его обычно используют в качестве верхнего слоя загрузки зернистого фильтра. Предъявляемым требованиям по механической прочности и химической стойкости удовлетворяют антрацит классов АП - антрацитовая плита, АК - кулак, АС - мытое семечко.

Керамзит представляет собой гранулированный пористый материал, получаемый обжигом глинистого сырья в специальных печах. Зерна дробленого керамзита имеют более развитую поверхность и соответственно лучшие технологические свойства по сравнению окатанными зернами недробленого керамзита.

Шунгизит получают путем обжига природного малоугленосного материала - шунгита, который по своим свойствам близок к дробленому керамзиту.

Цеолит (от греч. Zeo кипеть и lithos камень - из-за способности вспучиваться при нагревании) - алюмосиликаты, состоящие из окиси алюминия и окиси кремния. Природные и искусственные цеолиты проявляют ионообменные, а после удаления из их полостей воды (при нагревании 600˚С) - адсорбционные свойства, что послужило мотивацией для очистки сточной и питьевой воды. Цеолиты широко нашли применение в Казахстане, где есть большие залежи.

Активированный уголь с точки зрения химии - это одна из форм углерода с несовершенной структурой, практически не содержащая примесей.

Несовершенная форма характеризуется высокой степенью пористости с порами, размер которых колеблется в широком диапазоне с пределами, различающимися более чем в 100 раз - от видимых трещин и щелей до различных брешей и пустот на молекулярном уровне. Именно высокий уровень пористости делает активированный уголь «активированным».

Внешний вид - черные аморфные гранулы или порошок, карбонизированного углеродистого материала различного размера и формы. В активированных углях различают три категории пор: микро-, мезо- и макропоры. Микро - и мезопоры составляют наибольшую часть поверхности активированных углей. Соответственно, именно они вносят наибольший вклад в их адсорбционные свойства. Микропоры особенно хорошо подходят для адсорбции молекул небольшого размера, а мезопоры - для адсорбции более крупных органических молекул. Определяющее влияние на структуру пор активированных углей оказывают исходные материалы для их получения. Активированные угли на основе скорлупы кокосов характеризуются большей долей микропор, а активированные угли на основе каменного угля - большей долей мезопор. Большая доля макропор характерна для активированных углей на основе древесины.

Таблица 1-

Зернистые фильтрующие материалы

Вид материала

Плотность, г/см3

Пористость загрузки, %

Кварцевый песок Антрацит дробленый Керамзит дробленый Керамзит недробленый Шунгизит дробленый Доменные шлаки Цеолит Активированный уголь

2,6 - 2,65 1,6 - 1,7 1,2 - 1,5 1,7 - 1,8 1,5 - 1,8 2,6 2,18 - 2,5 0,3 - 0,42

40 - 42 45 58 - 62 45 56 - 58 42 - 44 25 - 28 65

Формы активированного угля: гранулированный активированный уголь; порошковый активированный уголь; экструдированный активированный уголь (экструдер); ткань, пропитанная активированным углем. Для извлечения нефтепродуктов из сточных вод применяют гранулированный активированный уголь. Форма регенерации - прокаливание в специальных печах.

Необходимо дать зернистым фильтрам квалификационную характеристику.

Классификация зернистых фильтров[1]:

по технологическому назначению;

скорости фильтрования;

направление потока воды при фильтровании;

напору после фильтра;

виду загрузок и их кружность;

расположение загрузок в корпусе фильтра;

типу дренажных систем;

виду промывки и способу отвода промывных вод;

дополнительным водоочистным процессам, осуществляемых в фильтре.

Применение фильтрующих материалов для очистки от нефтепродуктов обусловлено их нефтеемкостью: при размерах 0,5 - 2 мм и температуре

20 °С характеризуются следующими показателями, кг/кг: кварцевый песок - 0,11; дробленый антрацит - 0,2; дробленый керамзит - 0,33; котельный шлак - 0,2 - 0,3; литейный кокс - 0,25 [7].

    Немного больше об экологии

    Экологическое предпринимательство
    В начале своей работы я бы хотела сказать, что такое предпринимательство, в общем. Предпринимательство — это инициативная, связанная с хозяйственным риском и направленная на поиск наилучших способов использования ресурсов деятельность, ведущаяся с целью извлече ...

    Последствия антропогенного влияния на атмосферу.
    Большинство экологически негативных последствий деятельности людей проявляется в изменении атмосферы — ее физического и химического состава. Выбросы промышленных предприятий энергетических систем и транспорта в атмосферу водоемы и недра достигли таких размеров, что в ряде р ...