Эстракционные установки. Общие сведения

Экстракционный метод широко приме­няется для очистки сточных вод от органических примесей. Использование метода экстракции экономически целесообразно при значительных концентрациях извлекае­мых веществ или их высокой товарной ценности, а также при обработке высокотоксичных сточных вод, когда не приемлемы либо не осуществимы другие известные методы.

123456789

При экстракции происходит извлечение из сточных вод растворенных в ней веществ с переходом их в другую несмешивающуюся с водой жидкость — экстрагент.

Исходные сточные воды и экстрагент приводят в тесный контакт. В результате взаимодействия фаз получают экстракт (раствор извлеченных веществ в экстрагенте) и рафинат (остаточный водный рас­твор), из которого в той или иной степени полноты удалены экстрагируемые компо­ненты. Полученную смесь экстракта с рафинатом отделяют друг от друга отстаи­ванием, иногда центрифугированием. Пос­ле разделения извлекают целевые продукты из экстракта и регенерируют экстрагент из рафината.

Экстрагент должен обладать следующи­ми свойствами: иметь хорошую экстрагирующую способность по отношению к из­влекаемому веществу, т. е. высокий коэф­фициент распределения; обладать опреде­ленной селективностью — способностью эк­страгировать из сложной водной системы одно вещество или группу; отличаться ма­лой растворимостью в воде; заметно отли­чаться плотностью от плотности воды, что обеспечивает быстрое и полное разделение фаз; иметь температуру кипения, значи­тельно отличающуюся от температуры ки­пения экстрагируемого вещества, что обеспечивает легкость их разделения; не взаи­модействовать с экстрагируемым вещест­вом, материалом аппаратуры и подвергать­ся заметному гидролизу; иметь небольшую теплоту испарения и малую теплоемкость, что позволяет снижать расходы пара и охлаждающей воды; иметь возможно мень­шую огнеопасность, взрывоопасность и токсичность; иметь низкую стоимость.

При очистке сточных вод в качестве экстрагентов обычно применяют органичес­кие растворители (бензол, четыреххлористый углерод, бутилацетат и др.).

Извлекаемое при экстракции вещество распределяется между экстрагентом и во­дой таким образом, что устанавливается динамическое равновесие, характеризуемое коэффициентом распределения:

clip_image002

Эффективность процесса экстракции за­висит от следующих факторов: величины поверхности взаимодействия между фазами, градиента концентрации извлекаемого вещества, скорости взаимного перемещения фаз, продолжительности контакта. Чем выше эти показатели, тем больше возрас­тают скорость процесса и полнота очистки.

Экстракция может осуществляться в одну или несколько ступеней. При одноступенчатой (однократной) экстракции исход­ный раствор и экстрагент перемешивают в смесителе, после чего смесь передают в се­паратор-отстойник, где происходит разде­ление с образованием двух слоев — экст­ракта и рафината. Затем экстракт направ­ляют на регенерацию.

При таком однократном взаимодействии при длительном времени контактирования могут быть получены близкие к равновес­ным составы экстракта и рафината. Сте­пень извлечения вещества при однократной экстракции является низкой.

В практике очистки сточных вод наибо­лее часто применяется многоступенчатая противоточная экстракция (рис. 18.1).

clip_image004

Ис­ходные сточные воды и экстрагент посту­пают с противоположных сторон. Конечный экстракт удаляется из первой ступени уста­новки, а очищенные сточные воды (рафинат) из последней ступени. При этом на последней ступени сточные воды, наиболее обедненные удаляемым компонентом, взаи­модействуют со свежим экстрагентом, а на первой ступени исходные сточные воды — с близким к насыщению удаляемым компо­нентом (экстрактом). Благодаря этому до­стигается высокая средняя движущая сила процесса и более полная очистка сточных вод.

Число ступеней экстракции, необходимое для достижения заданной степени очистки, определяют обычно графически, построени­ем рабочей линии экстракции и кривой рав­новесия; графики строят на основании опытных или литературных данных. ]методика построения графиков приводится в специальной литературе.

Лихачев Н.И., Ларин И.И., Самохин С.А. «Канализация населенных мест и промышленных предприятий», 1981

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Spam Protection by WP-SpamFree