Іонний обмін

Очистка стічних вод методом іонного обміну останнім часом набуває все більшого розповсюдження, оскільки цей метод дозволяє утилізувати цінні домішки, очищувати воду до рівня ГДК та забезпечувати можливість використання очищених стічних вод у виробничих процесах або у системах оборотного водопостачання. Практичне застосування для очистки стічних вод одержали синтетичні іонообмінні смоли. Ці сполуки складаються з просторово зшитих нерозчинних у воді полімерів, що містять активні іоногенні групи. При негативному заряді фіксованих груп іоніт обмінює катіони, а при позитивному – аніони. Перший їх різновид називають катіонітами, а другий – аніонітами. При контакті іонітів з водою відбувається їх обмежене набрякання. Зазвичай застосовують промислові зразки іонітів, що збільшують свій об’єм при набуханні у 1,5–2 рази. Однією з основних характеристик іонітів є їх обмінна ємність, гранична величина якої у загальному випадку визначається числом іоногенних груп. Характерною особливістю цих матеріалів, важливою для їх практичного застосування, є оберненість, тобто можливість проведення реакцій у зворотному напрямку, що дозволяє регенерувати іоніти.

Екстракція

Екстракційний метод широко застосовується для очистки стічних вод від органічних домішок, особливо фенольних стічних вод термічної переробки твердого палива (вугілля, торфу та ін.). В процесі екстракції розчинена речовина розподіляється між стічною водою та екстрагентом до досягнення рівноваги, що характеризується законом рівноважного розподілу. Коефіцієнт розподілу залежить від ряду факторів: температури, присутності домішок у воді та екстрагенті, наявності замісників. При цьому температура суттєвим чином впливає на ефективність процесу екстракції внаслідок зміни розчинності як самих речовин, так і взаємної розчинності органічної та водної фаз. Наявність у стічній воді нейтральних солей (наприклад, NaCl або KCl) може викликати ефект висолювання, тобто зменшувати розчинність компоненту та підвищувати ефективність екстракції. Введення у стічну воду сполук, що збільшують розчинність у воді (гідротропних речовин), таких як сечовина, гліцерин, ацетон, навпаки, приводить до зниження ефективності процесу екстракції. На коефіцієнт розподілу впливає також рН стічної води.

Для успішного перебігу процесу екстракції екстрагент повинен мати такі характерні особливості:

• хорошу екстракційну здатність, тобто високий коефіцієнт розподілу;

• певну селективність, тобто здатність екстрагувати зі складної водної системи одну або кілька розчинених речовин;

• мати малу розчинність у воді та погану розчинність води у екстрагенті;

• помітно відрізнятись від води за густиною, щоб забезпечити швидке та повне розділення фаз;

• мати температуру кипіння, що помітно відрізняється від температури кипіння екстрагованої речовини, щоб забезпечити легкість їх розділення;

• не взаємодіяти з екстрагованою речовиною, матеріалом апаратури та не підлягати помітному гідролізу;

• мати невелику питому теплоту випаровування та малу теплоємність, що дозволить знизити витрати пари та охолоджуючої води;

• мати низьку вогненебезпечність, вибухонебезпечність та токсичність;

• мати низьку собівартість.

Органічні розчинники, такі як бензен, етери та естери (прості та складні ефіри), а також їх суміші активно застосовують для екстракційної очистки стічних вод. В останньому випадку екстракція виявляється більш ефективною, ніж під час застосування кожної з цих речовин в якості окремого компоненту.