Благодаря реакциям двух типов поликонденсации и полимеризации, получают синтетические полимеры.
Реакции полимеризации происходят за счет кратных связей (С = С, С = О и др.), и проходят, как процесс соединения друг с другом большого числа молекул мономера. Так же реакция происходит за счет раскрытия циклов гетероатомов,- всех атомов, кроме атома углерода.
Это один из методов синтеза полимеров, при котором взаимодействие мономеров не сопровождается выделением побочным низкомолекулярных соединений. В результате этого, мономеры и полимеры имеют одинаковый состав элементов.
Поликонденсация - метод синтеза полимеров, при котором взаимодействие молекул мономеров обычно сопровождается выделением побочных низкомолекулярных соединений - воды, спирта и т.д. Это взаимосвязь мономеров, содержащих две и более функциональные группы (ОН, СО, СОС, NHS и др.). Полимеры же, получаемые с помощью этой реакции по элементному составу совершенно не совпадают с исходными мономерами.
Полимеризационная реакция мономеров с кратными связями происходит с помощью разрыва непредельных связей, по законам цепных реакций.
При цепной полимеризации, макромолекула имеет способность быстро образовываться и приобретать сразу окончательный размер, то есть не увеличиваться при возрастании длительности самого процесса.
Реакция полимеризации мономеров циклического строения происходит в результате раскрытия цикла, и, зачастую проходит не по цепному механизму, а по ступенчатому.
В случае ступенчатой полимеризации, макромолекула образовывается поэтапно. Вначале образуется димер, со временем - тример и так далее. В этом случае, молекулярная масса полимера увеличивается по прошествии определенного времени.
Цепная же полимеризация принципиально отличается от ступенчатой полимеризации и поликонденсации. Ее отличия состоят в том, что на любой стадии процесса, активная смесь всегда состоит из полимера и мономера. Она не вмещает в себе ди-, три-, тетрамеров. При увеличении длительности реакции, мономер используется постепенно, а число макромолекул полимера постоянно растет. Переработка мономера определяет только выход полимера. От степени завершенности реакции молекулярная масса полимера совершенно не зависит.
Природные органические полимеры образуются в растительных и животных организмах. Важнейшими из них являются полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты, из которых в значительной степени состоят тела растений и животных и которые обеспечивают само функционирование жизни на Земле. Считается,[кем?] что решающим этапом в возникновении жизни на Земле явилось образование из простых органических молекул более сложных — высокомолекулярных (см. Химическая эволюция).
85.В процессе своего естественного круговорота вода соприкасается с большим числом различных минералов, органических веществ и газов. В силу этого природные воды представляют собой сложные растворы различных веществ. Для характеристики природных вод обычно используют несколько показателей.
Макрокомпонентный состав воды — это ионы, присутствующие в воде в количестве более 1 мг/л (катионы К+, Na+, Са2+, Mg2+ и анионы НС03, СГ, S042 ).
Микрокомпонентный состав воды — это элементы, присутствующие в воде в концентрациях менее 1 мг/л, кроме главных ионов и железа. Содержание железа в силу его специфической особенности нахождения в воде рассматривают отдельно.Наличие растворенных газов (02, N2, H2S, СН4).
Наличие биогенных веществ (соединений азота и фосфора), концентрации которых в пресных водоемах изменяются в широких пределах — от следовых количеств до 10 мг/л. Наиболее важными источниками биогенных элементов являются внутриводоемные процессы и поступления соединений азота и фосфора с водами антропогенного происхождения. К биогенным элементам относят также соединения кремния, находящегося в воде в виде коллоидных или растворимых форм и железа в форме коллоидного гидроксида или фульватных комплексов.Наличие примесей. Вещества, которые находятся в воде во взвешенном или коллоидном состоянии (взвеси), а также растворенные органические соединения придают воде мутность и окраску.
Растворенные органические вещества имеют как природное, так и антропогенное происхождение. В группу природных органических веществ входят гуминовые кислоты (водорастворимые соединения) и фульвокислоты (вещества, растворимые в щелочи), а также спирты, кислоты, эфиры и ароматические соединения. Органические вещества антропогенного происхождения попадают в воду со сточными водами промышленных предприятий. Среди них могут быть и токсичные продукты.
Микробиологический состав воды содержит данные о наличии в воде микроорганизмов.
При использовании воды для потребительских или промышленных целей обязательно проводят анализы в целях определения качественных показателей.
Показатели качества воды должны характеризовать:
• физико-химические свойства, такие как жесткость, щелочность, рН;
• солевой состав, который выражается содержанием основных ионов (в мг/л или мкг/л), для очищенной воды — величиной электрической проводимости;
• органолептические свойства — мутность, цвет, наличие запахов;
• наличие органических веществ — окисляемость, химическое потребление кислорода (ХПК), биологическое потребление кислорода за 5 сут (БПК5);
• микробиологический состав.
Жесткость воды (ЖВ) является одним из основных показателей, характеризующих ее качество, и определяется суммой концентраций катионов Са2+ и Mg2+ независимо от содержания других ионов, присутствующих в воде. Жесткость может быть кальциевой (ЖВСа), характеризующей содержание катиона кальция в воде и магниевой (>KBMg) — содержание катиона магния.
Различают постоянную и временную жесткость. Концентрация бикарбонат-ионов, эквивалентная содержанию ионов кальция и магния, определяет временную жесткость, которая может быть устранена при нагревании (в этом случае бикарбонат-ион переходит в карбонат-ион и СаС03 выпадает в осадок).
Избыточная концентрация катионов кальция и магния, которые связаны с анионами сильных кислот, характеризует постоянную жесткость. Она не устраняется при нагревании. Общая жесткость воды равна сумме временной и постоянной жесткости
Умягчение воды- это процесс, приводящий к понижению ее жесткости (уменьшение концентрации ионов кальция Са+2 и магния Mg+2 в воде).
Такая всем известная проблема как накипь образуется из солей кальция и магния под воздействием высоких температур. По статистике, 90% всех аварий с электронагревателями, чайниками, кипятильниками происходит именно из-за накипи. Она существенно сокращает срок службы бытового оборудования.
Умягчают воду специальные фильтры.
Методы умягчения воды
Существует несколько методов умягчения воды.
Tермическое умягчение, основанное на нагревании воды, ее дистилляции или вымораживании.
Реагентное умягчение, при котором находящиеся в воде ионы Са+2 и Mg+2 связываются различными реагентами в практически нерастворимые соединения.
Ионный обмен, основанный на фильтровании умягчаемой воды через специальные материалы, обменивающие входящие в их состав ионы Na+ и Н+ на ионы Са+2 или Mg+2, содержащиеся в воде.
Комбинированный метод умягчения, представляющий собой различные сочетания перечисленных способов.
Выбор того или иного метода умягчения воды главным образом определяется следующими факторами:
глубиной умягчения (предельной величиной остаточной жесткости);
качеством исходной воды;
экономическими соображениями.
Термическое умягчение воды
Кипячением воды можно полностью удалить оксид углерода и, следовательно, намного снизить карбонатную и кальциевую жесткость. Однако полностью устранить указанную жесткость не удается, так как СаСО3 хотя незначительно (13 мг/л при температуре 13°С), но все же растворим в воде. Кипячением устраняется также частично жесткость, обусловленная наличием сульфата кальция СаSO4, растворимость которого падает до 0,65 г/л при температуре 100°C. В основе реагентного умягчения воды лежит обработка ее веществами, которые связывают находящиеся в воде ионы Са+2 и Mg+2 в практически нерастворимые соединения. В качестве реагентов для умягчения воды применяют известь Са(ОН)2, кальцинированную соду Na2CO3, едкий натр NaOH и др.
Реагентное умягчение воды
Существует также несколько способов реагентного умягчения воды.
Известковый способ умягчения воды. Целесообразен для умягчения воды с высокой карбонатной жесткостью и невысокой некарбонатной жесткостью. При этом способе кроме извести в воду добавляют коагулянты.
Известково-содовый способ умягчения воды. Применяется лишь для относительно неглубокого умягчения до 1,4-1,8 мг-экв/л.
Содо-натриевый способ умягчения воды. Применяется для умягчения вод, в которых карбонатная жесткость немного больше некарбонатной.
Умягчение воды методом ионного обмена
Умягчение воды методом ионного обмена основано на фильтровании умягчаемой воды через специальные материалы, обменивающие входящие в их состав ионы Na+ и H+ на ионы Са+2 или Mg+2, которые определяют ее жесткость. Для этого применяются специально разработанные мелкозернистые ионообменные смолы, не подверженные залипанию оксидированным железом, типа AMBERLITE SR 1L, AMBERJET 1200 Na.
Основным технологическим показателем качества смол является обменная емкость. В процессе работы ионообменная загрузка (катиониты) умягчителей воды истощается. Для восстановления способности отработанного катионита к обмену проводят регенерацию. Регенерацию выполняют путем пропуска регенерационного раствора через слой отработанного и взрыхленного катионита.
Фильтры умягчения воды
Конструктивно фильтр умягчения воды (серия RFS) состоит из фильтрующей колонны, автоматического или ручного управляющего механизма и регенерационного бака для соли. Фильтрующие колонны выполнены из стекловолокна, без швов и обеспечивают максимальную коррозийную стойкость. Они более удобны при монтаже и установке, так как значительно легче металлических баков. Выполненный из высокопрочного пластика и бронзы управляющий механизм с регулируемыми рабочими циклами уменьшает проблемы, связанные с изменением давления воды, и обеспечивает возможность простой регулировки. Узел обратной промывки не требует дополнительной регулировки при значительных перепадах давления воды.Такие фильтры способны умягчать воду и одновременно эффективно удалять соединения железа (содержание в исходной воде до 4 мг/л).Стоит отметить, что ионообменные установки серии RFS могут умягчить воду до 0,03 мг-экв/л при обычной скорости фильтрования.В случаях, когда требуется непрерывная обработка воды, не зависящая от ресурса колонны (промышленность, большие объекты, розлив воды и т. п.), технически и экономически целесообразнее применять установки серии DUPLEX, серии ТА или TRIPLEX.В системе DUPLEX во время регенерации одного умягчителя воды другой умягчитель воды работает, что обеспечивает непрерывное производство умягченной воды, но общая производительность системы в это время падает.В системе серии ТА один умягчитель воды работает, а другой находится в состоянии регенерации или резерве. Как только ресурс ионообменной смолы работающего умягчителя воды заканчивается (что определяется счетчиком по заранее установленному лимиту), то сразу резервный умягчитель берет на себя обработку воды, а умягчитель воды с истощенным катионитом переходит сначала в режим регенерации, а затем в резерв.
Системы ТА и TRIPLEX позволяют постоянно обеспечивать потребителя качественной умягченной водой и избегать "проскока" жесткой воды.
86. Защита водных бассейновот недопустимых сбросов загрязняющих веществ и необходимость их очистки перед сбросами в водоемы регламентированы: основами водного законодательства Союза ССР и союзных республик, правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. [1]
Для защиты водных бассейнов от загрязнений сточными водами ВПУ должны быть предусмотрены соответствующие очистные сооружения или разработаны такие мероприятия, которые обеспечивали бы для этих вод соблюдение санитарных норм Минздрава СССР. [2]
Для защиты водных бассейнов наиболее эффективно создание способов производ-ства с замкнутым ( бессточ-ным) водооборотом. [3]
В разработку современных технологий и техники защиты водного бассейна внесли значительный вклад следующие специалисты: Аракчеев Е.П., Бернадинер М.Н., Ветошкин А.Г., Волков Э.П., Воробьев О.Г., Воронов Ю.В., Голо-ванчиков А.Б., Гордеев Л.С., Гордин И.В., Гребенюк В.Д., Губанов Л.П., Дытнерский Ю.И., Иоакимис Э.Г., Калицун В.И., Карелин Я.А., Кишневский В.А., Кога-новский A.M., Ксенофонтов Б.С., Ковалева Н.Г., Ковалев В.Г., Кожи-нов В.Ф., Ласков Ю.М., Мазо А.А., Монгайт И.Л., Найденко В.В., Покровский В.П., Пономарев ВТ. Следует отметить особую роль Беличенко Ю.П., Гладкова В.А., Гордеева Л.С., Комиссарова Ю.А. и Кучеренко Д.И. в разработке теории и практики замкнутых и оборотных систем водообеспечения. [4] Схема очистки конденсаторов резиновыми шариками.
Как соотносится обработка охлаждающей воды с защитой водных бассейнов от вредных примесей. [5]
Чисто гидротехнические или гидрогеологические мероприятия не обеспечивают защиты водных бассейнов страны, поскольку носят ограниченный или временный характер. Для надежной охраны водоемов и сохранения их в качестве ресурсов централизованного хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения, промыслового рыборазведения и орошаемого земледелия необходимо применять методы физико-химической или биохимической очистки промышленных сточных вод, а также использовать инженерные гидротехнические или гидрогеологические сооружения, обеспечивающие регулированный сброс максимально очищенных сточных вод в водоемы или в глубокие подземные горизонты, когда невозможно повторное использование их для промышленного водоснабжения предприятий. [6]
В плане по охране окружающей среды намечают мероприятия по защите воздушного и водного бассейна в районах добычи и транспорта газа, решают широкий круг вопросов охраны недр при сооружении и эксплуатации газопроводов, газоперерабатывающих заводов и других объектов, при разработке и эксплуатации газовых месторождений. [7]
Использование сточных вод для производства технической воды позволяет значительно сократить потребность предприятия в свежей пресной воде и наиболее надежно и экономично решить задачу защиты водного бассейна от загрязнения. Поэтому в последнее время особенно интенсивно разрабатываются технологические схемы очистки сточных вод, обеспечивающие необходимое качество получаемой воды в соответствии с нормами, принятыми в данном производстве. [8]
Использование сточных вод для производства технической воды позволяет значительно сократить потребность предприятия в свежей пресной воде и наиболее надежно и экономично решить задачу защиты водного бассейна от загрязнения. [9]
В проекте нефтепричала также решаются вопросы выбора шлангующих устройств, подготовки резервуаров, трубопроводов и нефтеналивных судов к сливо-наливным операциям, определяются методы борьбы с потерями нефтепродуктов при наливе и защиты водных бассейнов от загрязнения нефтепродуктами. [10]
Ионный обмен - незаменимый способ получения глубоко обессоленной воды, наиболее распространенный способ умягчения при водоподготовке, при извлечении ценных металлов в гидрометаллургии [120, 121] и др. В черной металлургии при защите водного бассейна ионитный метод применяется при регенерации технологических растворов, очистке сточных вод, извлечении ценных компонентов. [11]
Одним из следствий такого пластмассового взрыва является появление новых проблем, связанных с отрицательным воздействием промышленности пластмасс, как и других видов хозяйственной деятельности общества, на окружающую среду. Большой объем водопотребления и водоотведения, наличие вредных газообразных веществ, жидкие и твердые отходы, образующиеся в процессе синтеза и переработки, - все это делает промышленность пластмасс экологически опасной и настоятельно требует параллельно с развитием основной технологии разработки технических решений по защите водного бассейна, атмосферы и почвы. Наиболее прогрессивными становятся технологические процессы, в которых максимально исключено образование сточных вод, газовых выбросов и твердых отходов. [12]
Во втором томе содержатся сведения о предельно допустимых концентрациях вредных веществ в сточных водах предприятий и производств, определены основные источники загрязнения водного бассейна, проанализированы многочисленные технологические решения по очистке сточных вод предприятий различных отраслей. Приведены обширные сведения о типовом и оригинальном оборудовании по очистке сточных вод физико-механическими, физико-химическими, электрохимическими, биохимическими, химическими и термическими методами. В материалах тома содержатся конкретные рекомендации по методам расчета и выбора оборудования защиты водного бассейна. Даны сведения об организации систем замкнутого водоснабжения промышленных предприятий. [13]