Введение
Глава 1. Литературный обзор 12
1.1. Кристаллизация 12
1.1.1. Механизм и кинетика кристаллизации 12
1.1.2. Гомогенная нуклеация 15
1.1.3. Индукционный период 17
1.1.4. Межфазное натяжение 21
1.1.5. Экспериментальная часть 23
1.1.6. Гетерогенная нуклеация 25
1.1.7. Способы интенсификации процесса кристаллизации 25
1.2. Жёсткость воды 28
1.2.1. Основные промышленные способы умягчения воды 30
1.3. Методы очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов 35
1.3.1. Химическое осаждение 36
1.3.2. Адсорбция 38
1.3.3. Ионный обмен 40
1.3.4. Коагуляция и флокуляция 40
1.3.5. Другие методы 41
1.4. Ультразвук и его применение для интенсификации 42
1.4.1. Воздействие ультразвука на процессы разделения 43
1.4.2. Воздействие ультразвука на процесс кристаллизации 44
1.5. Аппаратурное оформление 45
1.5.1. Процесс умягчения воды 45
1.5.2. Очистка воды от ионов тяжелых металлов 46
Выводы из литературного обзора 49
Глава 2. Установка и методика проведения экспериментов. Исходные растворы, реагенты, материалы 52
2.1. Установки для изучения процессов з
2.1.1. Установка для изучения процесса кристаллизации 52
2.1.2. Установка для процесса микрофильтрации 53
2.1.3. Ультразвуковая установка
2.2. Методы измерения 55
2.3. Методика определения концентрации рабочих растворов
2.3.1. Определение общей жесткости 55
2.3.2. Определение кальциевой жесткости 56
2.3.3. Определение концентрации ионов никеля 56
2.3.4. Определение концентрации ионов меди 57
2.3.5. Определение концентрации ионов свинца 57
2.3.6. Оценка погрешности экспериментального определения концентраций 58
Глава 3. Очистка воды от ионов жесткости 59
3.1. Методика проведения экспериментов 59
3.1.1. Реактивы 59
3.1.2. Приготовление модельных растворов 59
3.2. Изучение кристаллизации на модельных растворах 60
3.2.1. Эксперименты по кристаллизации карбоната кальция 60
3.2.2. Эксперименты по кристаллизации гидроксида магния 64
3.2.3. Исследование кристаллизации карбоната кальция и гидроксида магния 64
3.3. Кристаллизация в реальных растворах 64
3.4. Результаты экспериментов и их обсуждение
3.4.1. Исследование процесса кристаллизации карбоната кальция 65
3.4.2. Исследование кристаллизации гидроксида магния 80
3.4.3. Исследование кристаллизации карбоната кальция и гидроксида магния 81
3.4.4. Умягчение образцов артезианской воды 82
3.4.5. Исследование кинетики фильтрования 83
Глава 4. Определение энергетических характеристик процесса 86
4.1. Основные расчетные формулы 86
4.2. Процесс кристаллизации карбоната кальция
4.2.1. Исследование кинетики кристаллизации карбоната кальция при различных пересыщениях и постоянной температуре 86
4.2.2. Исследование кинетики кристаллизации карбоната кальция при различных температурах и постоянном пересыщении 89
4.3. Процесс кристаллизации гидроксида магния 90
4.3.1. Исследование кинетики кристаллизации гидроксида магния при различных пересыщениях и постоянной температуре 90
4.3.2. Исследование кинетики кристаллизации гидроксида магния при
различных температурах и постоянном пересыщении 92
Глава 5. Очистка воды от ионов тяжелых металлов и ионов фтора 94
5.1. Интенсификация процесса кристаллизации солей тяжелых металлов 94
5.1.1. Очистка воды от ионов никеля 94
5.1.1.1. Методика проведения эксперимента 94
5.1.1.2. Анализ результатов очистки от ионов никеля 95
5.1.2. Очистка воды от ионов меди 97
5.1.2.1. Методика проведения экспериментов 98
5.1.2.2. Анализ результатов удаления ионов меди 98
5.1.3. Очистка от ионов свинца 100
5.1.3.1. Методика проведения экспериментов 100
5.1.3.2. Анализ результатов 101
5.1.4. Очистка от ионов фтора 103
5.1.4.1. Методика проведение экспериментов 103
5.1.4.2. Анализ результатов 103
5.2. Ультразвуковая интенсификация очистки воды с использованием мелкодисперсных адсорбентов 104
5.2.1. Адсорбционная очистка воды 105
5.2.1.1. Методика проведения эксперимента 105
5.2.1.2. Анализ результатов
5.2.2. Кристаллизационно-адсорбционная очистка 113
5.2.3. Седиментационная стадия процесса 116
Глава 6. Технология очистки сточных вод 125
6.1. Алгоритм расчета кристаллизатора 125
6.2. Технико-экономические расчеты очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов 134
Выводы 142
Список обозначений 144
Список литературы 146
