6.2. Хімічні методи дегазації води.
Хімічні методи дегазації води ґрунтуються на взаємодії розчинених газів з різними реагентами, в результаті якої утворюються сполуки, що легко видаляються з оброблюваної води. Видалення залишкового кисню після видалення його фізичними методами здійснюють обробкою води різними відновниками: оксидом Сульфуру (IV), гідразином, сульфітом і тіосульфатом натрію, металічним залізом тощо.
Сульфіт і тіосульфат натрію подають в оброблювану воду у вигляді 3-10 %-х розчинів.
Швидкість цієї реакції залежить від температури і кількості сульфіту натрію, який подають. Так, за 40°С і стехіометричної дози останнього процес закінчується через 6—7 хв., тоді як за 80°С — через 1 хв. За 70 %-го надлишку реагенту повне зв'язування кисню відбувається через 2 хв. За будь-якої температури. Йони мангану інтенсифікують процес знекиснення води, тоді як органічні речовини і підвищення рн середовища гальмують його.
Під час обробки води оксидом Сульфуру (IV) утворюється сульфітна кислота, яка окислюється розчиненим у воді киснем до сульфатної кислоти:
Оксид Сульфуру (IV) подають в очищувану воду з балонів через газодо-затор, аналогічний хлоратору.
Гідразин для знекиснення застосовують у вигляді гідразин-гідрату. Перебіг реакцій описується такими схемами:
Або в лужному середовищі:
Повнота перебігу і швидкість цих реакцій залежать від надлишку гідразину, температури, концентрації розчиненого кисню, рн оброблюваної води та наявності каталізаторів.
На холоді за відсутності каталізаторів гідразин повільно вступає в реакцію з киснем, але з підвищенням температури ця реакція інтенсифікується Так, за 20°С кисень не взаємодіє з гідразином, тоді як за 60°С протягом 40 хв концентрація кисню у воді зменшується від 8 до 2 мг/дм3. Значний вплив на швидкість реакції мають каталізатори (сполуки Купруму та ін.) І значення рн.
Мінімальна швидкість процесу спостерігається за рн = 9...11. Тривалість контакту води із стружкою залежить від температури оброблюваної води. Вона зменшується з 25 до 3 хв при збільшенні температури від 20 до 80°С. Як правило, стружку замінюють через 6—12 міс. Роботи фільтра. У фільтрі повинно бути 5 кг стружки на 1 кг кисню, який видаляють з води.
Розроблені, але поки що не набули широкого застосування методи фільтрації води через редокс-іоніти — електроноіонообмінні смоли, що являють собою не розчинні у воді полімери, які містять групи типу гідрохінону, пірогалолу, пірокатехіну та ін., здатні до окисно-відновної взаємодії:
Вітчизняні редокс-іоніти характеризуються такою відновною здатністю:
30-6 - 450; 30-7 - 600...800; 30-8 - 5000 мекв/м3.
Висота шару смоли у фільтрі становить 2 м, швидкість фільтрування — 20 м/год. Фільтри регенерують 1—2 %-м розчином сульфіту або тіосульфату натрію. Редокс-юніти не забруднюють оброблювану воду побічними продуктами, що вигідно відрізняє їх від розчинних реагентів.
Знекиснення води можна здійснювати в електролізерах з розчинними залізними або алюмінієвими електродами, які застосовують для коагуляційного очищення води від колоїдно-дисперсних домішок. Відновлення кисню здійснюють за допомогою анодної і катодної деполяризації, а також хімічного окислення алюмінію і заліза розчиненим киснем.
Воду, що містить сірководень і гідрогенсульфіди, піддають хлоруванню та аерації з подальшим хлоруванням. Підкислену воду аерують, а потім прояснюють коагуляцією і фільтруванням. Розчинений у воді сірководень видаляють також за допомогою гідроксиду форуму або окисленням сіркобактеріями. У процесі хлорування води, що містить сірководень і гідросульфіди, відбуваються реакції, які можна подати такими схемами:
Витрати хлору визначають з урахуванням наявності в оброблюваній воді інших домішок. Якщо вміст останніх невідомий, то витрати хлору приймають на 2—3 мг/дм3 більшими від кількості, потрібної для окислення сірководню. З метою зниження витрат хлору воду, яка містить сірководень, підкислюють до рн=5,5 і піддають аерації. При цьому разом з десорбцією сірководню відбувається його часткове окислення киснем повітря:
Доза хлору для окиснення сірководню, що міститься у воді після аерації, становить 2—3 мг/дм3. Аерацією видаляють 20—30 % сірководню.
Сірководень можна видалити з води також озонуванням:
Витрати озону становлять 0,5 мг на 1 мг сірководню, який видаляють. При витраті 1,87 мг озону на 1 мг сірководню утворюється сульфатна кислота:
Якщо вміст у воді сірководню дорівнює 15—20 мг/дм3, тривалість озонування становить 20 хв.
Під час обробки води гідроксидом Феруму залежно від рн середовища можуть утворюватися різні продукти:
В нейтральному середовищі
У лужному середовищі
Окислення сульфідних сполук можна здійснити перманганатом калію:
Знекиснення води біохімічним методом здійснюють за допомогою сіркобактерій, для яких живильним середовищем є сірководень і кисень. Як зазначає Г.Ю. Асе, сіркобактерії окислюють сірководень до сірки:
Утворена сірка окислюється киснем повітря з утворенням сульфатної кислоти:
Для забезпечення інтенсивної діяльності бактерій слід утворену сульфатну кислоту нейтралізувати. Це легко здійснюється у разі наявності в оброблюваній воді достатньої кількості карбонатів.
Узагальнення:
Процес видалення з води розчинених газів називається дегазацією. Найчастіше з води вилучають оксид карбону, кисень, сірководень, метан.
Зміст дегазації полягає в істотному зменшенні розчинності газів у воді.
Він базується на різних фізичних і хімічних властивостях розчиненої речовини та розчинника (води). Тому методи дегазації поділяють на фізичні та хімічні.
Література для самоосвіти: 4, 7, 10.