2 Метод розчинення

Метод розчинення широко використовується в практиці переробки багатьох видів твердих відходів.

Даний метод полягає в гетерогенній взаємодії твердої речовини та рідини з переходом твердої речовини в розчин. Можливість самочинного розчинення твердої речовини може бути оцінена величиною змінення енергії Гіббса,. яка визначає корисну роботу системи при протіканні ізобарно-ізотермічного процесу за формулою:

∆G = ∆H - T∆S

де Н – змінення ентальпії, S – змінення ентропії, Т – абсолютна температура.

При G<0 можливе розчинення, при G=0 наступає рівновага системи, при G>0 можливий процес кристалізації. Розчинність твердої речовини в рідині обмежена концентрацією насичення. Швидкість процесу розчинення також обмежена дифузією розчиненої речовини від поверхні твердої фази в розчин. В деяких випадках швидкість розчинення визначається швидкістю міжфазного переходу речовини в розчин, наприклад, для складних солей К₂SO₄2MgSO₄, MgSO₄H₂O.

Процеси розчинення здійснюють в апаратах періодичної та безперервної дії різних конструкцій. При невеликих продуктивностях періодичних апаратів розчинення проходить в стаціонарному шарі твердих частинок або при перемішуванні. В апаратах безперервної дії розчинення відбувається в завислому шарі або при перемішуванні. Для інтенсифікації розчинення використовують різні способи накладання полів коливань.

3 Метод кристалізації

Виділення твердої фази у вигляді кристалів із насичених та пересичених розчинів, розплавів або пари має широке застосування в технологіях переробки різних твердих відходів.

Для раціонального вибору способу кристалізації та оцінки поведінки розчинів використовують діаграми стану розчинів, які показують залежність розчинення відповідних речовин від температури.

Швидкість процесу кристалізації залежить від таких факторів: ступеню пересичення розчину, температури, інтенсивності перемішування, вмісту домішок. Швидкість процесу змінюється в часі. Проходячи через максимум, величина поверхні зерен твердої фази визначається швидкістю процесів виникнення і росту кристалів.

Існують два основних способи створення необхідного для кристалізації пересичення розчинів: ізогідрична кристалізація, яку здійснюють при охолодженні гарячих насичених розчинів, та ізотермічна кристалізація, яка протікає при випаровування частини розчинника. Іноді застосовують їх комбінацію: вакуум-кристалізацію, фракційну кристалізацію, кристалізацію з випаровуванням розчинника в потоці повітря або газу. Поряд з даними способами використовують ще наступні способи кристалізації:

1. кристалізація висалюванням, тобто введенням в розчин речовин, які знижують розчинність солі;

2. кристалізація виморожуванням, тобто охолодження розчинів до мінусових температур з виділенням кристалів солі;

3. кристалізація за рахунок хімічної реакції, яка забезпечує пересичення розчину;

4. високотемпературна кристалізація, яка забезпечує можливість одержання кристалогідратів з мінімальним вмістом кристалізаційної води.

Процеси кристалізації здійснюються в апаратах різної конструкції. Найбільш надійні випарні апарати-кристалізатори з гріючою камерою і примусовою циркуляцією розчину. Для кристалізації розчинів використовують також кристалізатори з повітряним або водяним охолодженням різної конструкції.