Фильтрование. Ионный обмен. Экстракция. Расчет пылеосадительной камеры
Определение высоты зоны сгущения вертикального отстойника. Расчет продолжительности фильтрования 10 л жидкости через 1 м2 фильтра. Расчет процесса фильтрования суспензии на рамном фильтр-прессе. Определение расхода NaCl для регенерации ионита КУ-2-8.
Рубрика | Экология и охрана природы |
Вид | контрольная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 05.10.2015 |
Размер файла | 113,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «МАТИ - Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского»
Кафедра «Промышленная экология и безопасность производства»
Контрольная работа
по предмету: Процессы и аппараты защиты окружающей среды
на тему: «Фильтрование. Ионный обмен. Экстракция. Расчёт пылеосадительной камеры»
Выполнила: Аврора В.Б.
Группа 6ЗОС-4ДБ-048
Проверил: Палыга Р. Б.
Москва 2011
Задача №1
Определить высоту зоны сгущения вертикального отстойника, если известно, что для уплотнения суспензии в зоне сгущения необходимо 16 ч. Относительная плотность твердой фазы составляет 2,65. Среднее разбавление в зоне сгущения по массе составляет 1/1,5. Диаметр отстойника 10 м. Суточная производительность отстойника по твердой фазе составляет 24,2 т.
Решение:
Определим плотность суспензии
Где
сс - плотность суспензии
ст - плотность твердой фазы
сж - плотность жидкой фазы
Vт - объемная доля твердой фазы
Vж - объемная доля жидкой фазы
По условию
Где
mт - массовая доля твердой фазы
mж - массовая доля жидкой фазы
Таким образом,
Из этого соотношения следует, что
Vт = 0,204
Vж = 0,796
Таким образом, плотность суспензии найдем по формуле :
[кг/м3]
Определим содержание твердой фазы в одном м3 суспензии, т.е. массовую концентрацию твердой фазы в суспензии
[кг/кг]
Где
Сm - массовая концентрация твердой фазы в суспензии
Следовательно, в одном м3 содержится:
[кг/м3]
По условию за одни сутки через отстойник пройдет 24200 кг твердой фазы
Составим пропорцию
[кг]
Где X - количество твердой фазы, которое пройдет за 16 ч
За 16 ч через 1 м2 площади осаждения пройдет
[кг·м3/ч]
Таким образом, высота зоны сгущения составляет
[м]
Ответ: высота зоны сгущения вертикального отстойника составляет 0,407 м.
Задача №2
Определить продолжительность фильтрования 10 л жидкости через 1 м2 фильтра, если 1 л через 1 м2 фильтра собирается за 2,25 мин, а 3 л - через 14,5 мин после начала фильтрования.
Решение
По опытным данным находим экспериментальные константы К и С в уравнении фильтрования:
где
V - объем фильтрата, полученный с одного м2 перегородки за время ф
С, K - константы
ф - время фильтрования
Для этого составим систему из двух уравнений с двумя неизвестными:
Откуда
К = 0,77 л/(м4-мин) и С = 0,37 л/м2.
Для определения искомой продолжительности фильтрования, полученные значения констант и заданный объем фильтрата подставляем в уравнение фильтрования:
Отсюда ф=139,5 мин
Ответ: ф=139,5 мин
Задача №3
На рамном фильтр-прессе необходимо получить за 3 ч 6 м3 фильтрата. Опытное фильтрования показало, что константы фильтрования имеют значения: К=20,7·10-4 м2/ч, С=1,45·10-3 м3/м2. Определить площадь фильтрования.
Решение
По уравнению фильтрования найдем производительность 1 м2 фильтр-пресса
где
V - объем фильтрата, полученный с одного м2 перегородки за время ф
С, K - константы
ф - время фильтрования
Отсюда V=0,082 м3/м2 за 3 ч
Следовательно, для заданной производительности необходима поверхность фильтрования площадью, равной:
м2
Ответ: площадь фильтрования F=73,17 м2.
отстойник фильтрование экстракция
Задача №4
На барабанный вакуумный фильтр непрерывного действия подается 8,6 м3/ч суспензии, содержащей 17,6 % твердой фазы. Необходимая влажность осадка составляет 34%. Давление в вакуумной сети предприятия составляет 510 мм.рт.ст. При эксперименте давление составляло 610 мм.рт.ст. Было установлено, что заданная влажность осадка достигается за 32 секунды фильтрования. Экспериментально определенные константы составляют: К=11,2 л6/м4·с, С= 6 л3/м2. Плотность суспензии составляет 1120 кг/м3. Выбрать марку вакуумного фильтра серии БОУ, который обеспечит проведение процесса в заданном режиме. Назначить режим работы.
Решение
Учитывая, что давление фильтрования в эксперименте меньше, чем на предприятии, скорректируем значение константы К в сторону увеличения (по уравнению фильтрования)
Поэтому
Где
Кэксп - экспериментально определенная константа К
По уравнению фильтрования
где
V - объем фильтрата, полученный с одного м2 перегородки за время ф
С, K - константы
ф - время фильтрования
за 32 секунды
Тогда за 1 секунду
Пересчитаем полученную производительность по фильтрату в производительность по суспензии.
Рассчитаем массовый расход суспензии
Где
Vc - объем подаваемой суспензии
сс - плотность суспензии
Найдем отношение влажного и сухого остатков
Так как необходимая влажность осадка равна 34 %, то
Определим расход влажного осадка:
где
mc - массовый расход суспензии
mтв - содержание твердой фазы в суспензии
Массовый расход фильтрата
Определим необходимую площадь фильтрования:
Для фильтров серии БОУ сектор фильтрования составляет 35% от общей поверхности. Следовательно, общая поверхность фильтрования составляет
Табл. 1
Характеристи фильтров
Показатель |
БОУ-5-1,75 |
БОУ-10-2,6 |
БОУ-20-2,6 |
БОУ-40-3 |
|
Площадь поверхности фильтрования, м2 |
5 |
10 |
20 |
40 |
|
Диаметр барабана, мм |
1762 |
2612 |
2612 |
3000 |
|
Длина барабана, мм |
960 |
1350 |
2702 |
4400 |
|
Частота вращения, об/мин |
0,13-2 |
0,13-2 |
0,13-2 |
0,44-1,18 |
|
Объем жидкости в резервуаре, л |
1300 |
2700 |
4200 |
3000 |
|
Мощность электродвигателя, кВТ |
1,1 |
2,2 |
3 |
4,1 |
По полученным данным выбираем фильтр БОУ-20-2,6. Частота вращения регулируется в пределах от 0,13 до 2 мин-1.
Частота вращения фильтра в 1 мин, необходимая для обеспечения заданного времени фильтрования = 32 с, определится из пропорции
32 - 0,35
60 - x ,
Где 32, 60 - время вращения, с
0,35 сектор фильтрования, м
Ответ: частота вращения n=0,66 мин-1.
Задача №5
Найти общее количество фильтрата, полученного при фильтровании суспензии на рамном фильт-прессе, который состоит из n рам размером 800?800 мм. Скорость промывки в z раз меньше скорости фильтрования. Время промывки ф ч. Объем промывной жидкости Vпр.
Дано:
n=11
K=1,1·10-5 м3/м2·с
С=8,5·10-2 м3/м2
Фпр=10,1 ч
Vпр=4850 л
Решение:
Найдем скорость промывки
Площадь всей поверхности фильтрования
м2
Определим скорость фильтрования
Из уравнения фильтрования найдем объем фильтрата
где
V - объем фильтрата, полученный с одного м2 перегородки за время ф
С, K - константы
ф - время фильтрования
Продифференцируем уравнение фильтрования
с одного м2 перегородки
Тогда со всей площади фильтровальной ткани
V=0,025·7,04=0,185 м3/м2
По полученным данным найдем время фильтрования по уравнению фильтрования
Полученное значение ф подставим в уравнение фильтрования и найдем общий объем фильтрования за 1,6 ч
Отсюда V=0,12 м3/м2 за 1,6 ч
Ответ: общий объем фильтрата равен 0,12 м3.
Задача №6
Коэффициент распределения по воде равен 0,0017. На экстракцию поступает 1 л водного раствора металла с концентрацией 0,3 г/л. Расход раствора экстрагента 0,05 л. Определить: 1) конечную концентрацию металла после однократной экстракции
2) определить число ступеней экстракции до достижения концентрации металла в воде 10-6 г/л, если экстрагент подается порциями по 0,15 л.
Решение:
а) По уравнению экстракции
где
Vв - объем водного раствора
Свн - начальная концентрация водного раствора
Свк - конечная концентрация водного раствора
Vорг - объем раствора экстрагента
Соргк - конечная концентрация экстрагента
Соргн - начальная концентрация экстрагента
Выразим значение Св через коэффициент распределения
Подставим значение Св в уравнение
г/л
г/л
б)
1 ступень:
г/л
г/л
2 ступень:
г/л
г/л
3 ступень:
г/л
г/л
Ответ: а) Св = 0,0099 г/л
б) необходимо 3 ступени экстракции до достижения концентрации металла в воде 10-6 г/л.
Задача №7
Исходный раствор содержит 0,5 г/л Никеля и 1,5 г/л Железа. Потоки водной и органической фаз равны. После экстракции водный раствор содержал 0,1 г/л Никеля и 1,45 г/л Железа. Определить коэффициенты распределения по Никелю и Железу, коэффициент селективности и степень извлечения Никеля и Железа.
Решение:
где
Vв - объем водного раствора
Свн - начальная концентрация водного раствора
Свк - конечная концентрация водного раствора
Vорг - объем раствора экстрагента
Соргк - конечная концентрация экстрагента
Соргн - начальная концентрация экстрагента
Так как Vв = Vорг, то уравнение экстракции имеет вид
По Никелю:
Сорг = 0,4 г/л
По Железу:
Сорг = 0,05 г/л
Найдем коэффициент распределения по Никелю
Найдем коэффициент распределения по Железу
Коэффициент селективности равен
Степень извлечения по Никелю
Степень извлечения по Железу
Ответ: КрNi = 4, КрFe = 0,035, в = 0,0088, ENi = 80%, EFe = 3,38%.
Задача №8
В экстрактере обрабатывается водный раствор соли чистым экстрагентом. Поток раствора 10 м3/ч. Начальная концентрация соли равна 6,5 кг/м3, конечная концентрация соли равна 1 кг/м3. Равновесная концентрация соли в экстракте 35 кг/м3. Плотность экстрагента 879 кг/м3. Определить необходимый расход экстрагента.
Решение:
По уравнению экстракции найдем значение необходимого расхода экстрагента
где
Vв - объем водного раствора
Свн - начальная концентрация водного раствора
Свк - конечная концентрация водного раствора
Vорг - объем раствора экстрагента
Соргк - конечная концентрация экстрагента
Соргн - начальная концентрация экстрагента
м3/ч = 1,57·10-3 л/ч.
Необходимый расход массы экстрагента
кг/ч
Ответ: необходимый расход массы экстрагента 1,38·103 кг/ч.
Задача №9
Экстракция Te осуществляется 80%-ным раствором трибутилфосфата (ТБФ) в керосине. Емкость экстрагента 55 мг/л. Поток экстрагента 100 л/ч. В исходном водном растворе содержится 60 г/л Te. Степень извлечения Te 96%. Экстрактор работает 20 ч/сут. Плотность керосина 0,8 кг/л. Плотность ТБФ 0,995 кг/л.
Определить: 1) массу извлекаемого Te в сутки,
2) суточный расход экстрагента (раствора и компонентов)
Решение:
Уравнение экстракции:
где
Vв - расход водного раствора
Свн - начальная концентрация водного раствора
Свк - конечная концентрация водного раствора
Vорг - расход раствора экстрагента
Соргк - конечная концентрация Te в экстракте
Соргн - начальная концентрация Te в экстракте
1) Масса извлекаемого Te в сутки находится по формуле
Определим суточный расход экстрагента
л/ч
мг/сут = 105,6 г/сут
2) Масса раствора в сутки находится по формуле
Найдем плотность раствора
кг/л
кг
Суточный расход ТБФ
л/сут
Суточный расход керосина
л/сут
Ответ: 1) мг/сут
2) л/ч, л/сут, л/сут.
Задача №10
Графически и аналитически определить теоретическое число ступеней экстракции нафтеновой кислотой цинка из водного раствора с начальной концентрацией 8 г/л до 0,02 г/л. Поток водной фазы 1000 м3/сут, органической - 400 м3/сут. Данные по концентрации цинка в экстракте ионной фазы:
Сорг , г/л |
23,3 |
13,6 |
7,5 |
3,9 |
|
СВ , г/л |
3 |
1,5 |
0,5 |
0,17 |
Решение:
Аналитический метод:
По уравнению экстракции
где
Vв - объем водного раствора
Свн - начальная концентрация водного раствора
Свк - конечная концентрация водного раствора
Vорг - объем раствора экстрагента
Соргк - конечная концентрация экстрагента
Соргн - начальная концентрация экстрагента
Выразим Св
Найдем Кр
Узнаем количество ступеней экстракции:
1)
г/л
г/л
2)
г/л
г/л
3)
г/л
г/л
Ответ: потребуется 3 ступени экстракции.
Задача №11
Необходимо получить умягченную воду с общим солесодержанием 15 мг/л. Заданный проскок солей жесткости составляет 0,02 мг·экв/л. Определить расход NaCl для регенерации ионита КУ-2-8 с целью проведения умягчения в заданном режиме.
Решение:
Где
Ж - жесткость
ц - постоянная натриевого катионита
б - степень регенерации
С - солесодержание воды
Степень регенерации ищется по формуле:
Где
б0 - константа, которая зависит от марки ионита и от вытесняемого иона
м - доза регенерата
Найдем значение степени регенерации по заданным данным по формуле :
По формуле вычислим дозу реагента:
,
,
экв NaCl/экв востан. воды КУ-2-8
Ответ: расход NaCl раен 3,27 экв NaCl/экв востан. воды КУ-2-8.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Определение концентрации загрязнений в стоке бытовых и производственных сточных вод, пропускной способности очистных канализационных сооружений. Расчет приемной камеры, решеток, смесителя, камеры хлопьеобразования, отстойника, осветлителя, электролизера.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.10.2014Схема рукавного фильтра. Технологический расчет фильтровального аппарата для очистки от цементной пыли. Расчет газоходов, материального баланса и выбор вентилятора. Газоход от вентилятора до рукавного фильтра. Регенерация фильтровального материала.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 07.11.2012Ознакомление с принципом работы очистных сооружений для сточных вод от мойки автомобилей. Рассмотрение метода их расчета: выбор исходных данных, определение его производительности, объема отстойника по взвешенным веществам и нефтепродуктам, фильтра.
контрольная работа [2,0 M], добавлен 10.04.2011Расчет валового выброса вредных веществ. Расчет высоты домовой трубы. Определение платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды. Расчет продуктов сгорания топлива. Разработка мероприятий по снижению вредных выбросов от ТЭС.
реферат [60,1 K], добавлен 03.03.2011Расчет концентраций загрязняющих веществ при неблагоприятных метеорологических условиях, разных скоростях ветра. Определение санитарно-защитной зоны для теплоэлектроцентрали с учетом вытянутости розы ветров. Расчет рассеивания выбросов в атмосфере.
курсовая работа [408,3 K], добавлен 21.11.2013Исходные данные для расчета высоты дымовой трубы для ТЭЦ. Расположение ТЭЦ, ее номинальная мощность, максимальная выработка теплоты, средний коэффициент улавливания электрофильтров. Определение расхода условного топлива и концентрации вредных веществ.
практическая работа [94,7 K], добавлен 18.04.2010Климатическая характеристика района расположения промышленного предприятия. Основные технологические процессы. Количественный и качественный состав сточных вод. Выбор технологической схемы очистки. Расчет сорбционных фильтров и флотатора-отстойника.
курсовая работа [83,8 K], добавлен 30.03.2014Методы очистки производственных сточных вод. Электрохимическая очистка от ионов тяжелых металлов. Описание принципиальной технологической схемы. Расчет решетки, песколовки, нефтеловушки, усреднителя, барботера, вертикального отстойника, адсорбера.
курсовая работа [688,5 K], добавлен 26.05.2009Расчет приземной концентрации вредных примесей в атмосфере при их рассеивании через дымовую трубу тепловой электрической станции. Зона загрязнения территории. Рекомендации для уменьшения объема выбрасываемых веществ и границ санитарно-защитной зоны.
контрольная работа [909,3 K], добавлен 27.04.2014Водоснабжение и требования к качеству воды. Канализация и характеристика сточных вод. Выбор метода очистки. Расчет тонкослойного отстойника, вторичного радиального отстойника. Физико–химическая очистка сточных вод. Песковые площадки и шламонакопитель.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 21.03.2011