Аппарат для дистилляции воды

Опыты по термическому обессоливанию проводят с использованием аппарата для двойной дистилляции воды с электрическим подогревом. Аппарат служит лишь приблизительной моделью термического обессоливания, т.к. вместо греющего пара используются электрические нагревательные элементы. Кроме того, испарительная установка не является двухступенчатой с точки зрения повышения производительности. Аппарат представляет собой стеклянную конструкцию, в которой одновременно происходит двойной цикл дистилляции для повышения качества дистиллята. Принципиальная схема аппарата представлена на рисунке 8.

1 - исходная (водопроводная) вода; 2 - двойной элемент охлаждения; 3 - подогретая исходная вода; 4 - первичная дистилляционная колба; 5 - пар из первичной колбы; 6 - дистиллят I; 7 - сифонообразная блокировка пара; 8 - вторичная дистилляционная колба; 9 - пар из вторичной колбы; 10 - дистиллят II; 11 - выход охлаждающей воды;12 - нагревательные элементы; 13 - питатель; 14 - кран.

Рисунок 8 - Схема экспериментальной установки (аппарата для двойной дистилляции воды).

Аппарат подключается к сети переменного тока 220В. Производительность аппарата при оптимальном расходе охлаждающей воды составляет 1,3 дм³/час.

4 Порядок выполнения работы

4.1Методика лабораторных опытов по коагуляции примесей воды сернокислым алюминием.

4.1.1 Анализируют исходную воду, определяя прозрачность и цвет-

ность воды, ее перманганатную окисляемость (О_п).

4.1.2 На основании полученных результатов анализа рассчитывают по формулам (см.п.2.1.1) или выбирают по таблицам 1 и 2 дозы коагулянта и флокулянта.

4.1.3 Расход растворов реагентов определяют по формуле:

,

где V – объем растворов реагентов, см³;

Д – дозы реагентов, мг-экв/дм³ или мг/дм³;

С – концентрации растворов реагентов, мг-экв/дм³ или мг/дм³;

V_пр. – объем пробы обрабатываемой воды, см³.

4.1.4 Мерным цилиндром отмеривают 0,5-1,0 дм³ исходной воды в колбу-смеситель, подогревают воду до 30 °С. Затем вводят в колбу расчетное количество (объем) раствора коагулянта (сернокислого алюминия), соответствующее дозе Д_к.

4.1.5 После ввода коагулянта жидкость перемешивают в течение 5 минут, чтобы не дать осаждаться хлопьям гидроокиси алюминия. Для перемешивания используют магнитные мешалки или стеклянные палочки. Затем (при необходимости) вводят в колбу расчетное количество раствора флокулянта, соответствующее дозе D_ф. После ввода раствора флокулянта и перемешивания в течение 2 минут взвеси дают осесть. Отстоявшуюся воду декантируют (сливают, не взбалтывая), а затем фильтруют через механический фильтр. Принципиальная схема лабораторной установки показана на рисунке 1.

4.1.6 Фильтрат собирают в чистую колбу и анализируют, определяя прозрачность, цветность и окисляемость. Результаты заносят в таблицу 4. Таблица 4

По изменению качества воды оценивают эффективность процесса коагуляции.

4.2Методика лабораторных опытов по электрокоагуляции воды

4.2.1 Мерным цилиндром отмеривают 500 см³ исходной воды в реакционный сосуд (колбу). Погружают в воду электроды, соединенные проводом с блоком питания. Включают блок питания в сеть 220В. Принципиальная схема установки показана на рисунке 2.

4.2.2 Процесс электрокоагуляции проводят в течение 20-30 минут, наблюдая за появлением хлопьев. По окончании работы установку отключают от сети, и только затем извлекают из воды электроды.

4.2.3 Взвеси дают осесть, отстоявшуюся воду сливают, не взбалтывая, в чистую посуду и фильтруют. Для фильтрования используют механический фильтр, загруженный зернистым материалом или прибор для фильтрования, состоящий из вакуумного насоса, колбы Бунзена и воронки Бюхнера с бумажным фильтром.

4.2.4 Фильтрат собирают в чистую колбу и анализируют, определяя прозрачность или мутность, цветность и окисляемость. Параллельно анализируют исходную воду. Результаты заносят в таблицу аналогичную таблице 4.

По изменению качества воды оценивают эффективность процесса электрокоагуляции.

4.3Методика лабораторных опытов по реагентному умягчению воды.

4.3.1 Анализируют исходную воду, определяя щелочность по фенолфталеину (Щф) и метиловому оранжевому (Щм.о.), жесткость общую (Жо) и кальциевую (Жса), содержание свободной углекислоты , водородный показатель (рН); для вод, загрязненных взвешенными веществами - дополнительно прозрачность (Пр).

4.3.2 Рассчитывают значения щелочности общей (Що), гидратной (Щг), карбонатной (Щк) и бикарбонатной (Щб), жесткости магниевой (Ж_Mg), карбонатной (Жк) и некарбонатной (Жнк).

4.3.3 На основании полученных результатов рассчитывают по формулам (см.п.2.1.3) дозы реагентов-осадителей и при необходимости по таблице 3 выбирают дозу коагулянта (сернокислого железа).

4.3.4 Расход растворов реагентов определяют аналогично п. 4.1.3.

4.3.5 Проводят лабораторный опыт по реагентному осаждению накипеобразователей. Для этого мерным цилиндром отмеривают 0,5 -1,0 дм³ исходной воды в колбу-смеситель, подогревают воду до 40°С, вводят растворы реагентов в расчетных количествах: сначала реагенты-осадители, затем коагулянт.

4.3.6 После ввода реагентов жидкость перемешивают в течение
20 минут. Для перемешивания используют магнитные мешалки или производят его с помощью стеклянных палочек. После окончания перемешивания шламу дают осесть, воду декантируют (сливают, не взбалтывая) в другую колбу, оставляя образовавшийся шлам на дне колбы-смесителя, и фильтруют через механический или бумажный фильтр. Принципиальная схема установки показана на рисунке 1.

4.3.7 Фильтрат собирают в чистую колбу и анализируют, определяя Щ_ф, Щ_м.о., Ж_о, Ж_Са, , рН, в случае использования коагулянта - Пр. Рассчитывают значения Щ_о, Щ_г, Щ_к, Щ_б, Ж_Mg, Ж_к и Ж_нк. Результаты заносят в таблицу аналогичную таблице 4.

Проверяют соответствие качества очищенной воды установленным нормам и делают вывод о правильности используемых доз реагентов (соответствии оптимальным значениям). По изменению качества воды оценивают эффективность ее очистки.

4.4Методика лабораторных опытов по химическому обессоливанию воды

Эксплуатация ионитных фильтров состоит из операции взрыхления,

регенерации, водной промывки и ионирования (ионообменного фильтрования).

4.4.1 Взрыхление ионообменных материалов осуществляют обратным потоком воды, а при отсутствии такой возможности перемешиванием ионитов с помощью стеклянной палочки.

4.4.2 Регенерация катионита осуществляется 1-1,5 % раствором серной кислоты H₂SO₄ или 5-6 % раствором соляной кислоты HCl. Для этого 100 см³ регенерационного раствора заливают в фильтр, заполненный водой до верхнего уровня катионита, и медленно пропускают раствор кислоты через слой.

4.4.3 Регенерация анионита осуществляется 4-5 % раствором едкого натра NaOH. Для этого 100 см³ раствора щелочи пропускают через слой анионита аналогично.

4.4.4 Промывку ионитов производят очищенной (ионированной или обессоленной) водой. Окончание отмывки ионитов контролируют с помощью кислотно-щелочных индикаторов. Для катионита – по переходу розовой окраски промывочной воды с метиловым оранжевым в оранжевую. Для анионита – по исчезновению малиновой или розовой окраски промывочной воды с фенолфталеином.

4.4.5 После окончания промывки ионитов производят сборку установки согласно принципиальной схеме, показанной на рисунке 3, с помощью резиновых шлангов, стеклянных трубок и зажимов. Перед соединением входного участка шланга с водопроводным краном последний продувают водой.

4.4.6 Ионирование производят следующим образом: приоткрывают зажимы на выходных участках шлангов и открывают подачу воды на вход Н-катионитного фильтра. Обрабатываемую воду пропускают со скоростью 15-20 см³/мин, не допуская осушения ионитов. Первую порцию фильтрата (около 100 см³) отбрасывают, следующую – объемом 250-500 см³ собирают в чистую посуду и анализируют, определяя общую жесткость, удельную электропроводимость и солесодержание. Параллельно анализируют исходную воду. Результаты анализа заносят в таблицу аналогичную таблице 4.

На основании полученных результатов анализа делают выводы о качестве частично обессоленной воды и эффективности очистки воды на одноступенчатой обессоливающей установке.

4.4.7 Для отключения установки закрывают водопроводный кран и зажимы на резиновых шлангах.

4.5Методика лабораторных опытов на установке WD -1

4.5.1 Подготовку установки, принципиальная схема которой показана на рисунке 4, к работе производят следующим образом: соединяют входной щтуцер катионитного фильтра с помощью шланга с водопроводным краном, выходной шланг анионитного фильтра направляют в дренаж и открывают водопроводный кран. Устанавливают расход воды через установку не более 500 см³/мин и производят отмывку ионитов в течение 10-15 минут.

4.5.2 Отбор частично обессоленной воды производят в чистую посуду, объем фильтрата должен составлять 250-500 см³. После окончания сбора фильтрата закрывают водопроводный кран, отсоединяют входной шланг, закрепляют концы шланга на высоте, обеспечивающей предотвращение слива воды из установки (для предотвращения осушки ионитов).

4.5.3 Фильтрат и исходную воду анализируют, определяя общую жесткость, удельную электропроводимость и солесодержание. Результаты анализов заносят в таблицу.

На основании полученных результатов анализа делают выводы о качестве частично обессоленной воды и эффективности очистки воды на одноступенчатой установке для деионизации воды WD-1.

Поиск по сайту: