Procesy periodyczne (okresowe) i ciągłe.

Procesy periodyczne (okresowe)	Procesy ciągłe
1) Surowce wprowadza się i produkty wyprowadza się porcjami (szarżami). 2) W czasie opróżniania i napełniania proces ulega przerwaniu. 3) Operacje i procesy jednostkowe przebiegają kolejno w jednym aparacie. 4) Parametry procesu w każdym punkcie aparatury zmieniają się w czasie.	1) Surowce wprowadza się i produkty wyprowadza się w sposób ciągły. 2) Proces toczy się jednocześnie z wprowadzeniem surowców i odprowadzeniem produktów. 3) Wszystkie stadia procesu przebiegają w różnych częściach aparatów lub w różnych aparatach. 4) Parametry procesu w każdym punkcie aparatury pozostają stałe.

Przemysł chemiczny a środowisko.

Zrównoważony rozwój.

- Art. 5- „Rzeczpospolita Polska (…) zapewnia ochronę środowiska kierując się zasadą zrównoważonego rozwoju”.

- Art. 71 p. 1: Władze publiczne prowadzą politykę zapewniającą bezpieczeństwo ekologiczne współczesnemu i przyszłym pokoleniom.

Zrównoważony rozwój to taki rozwój, który zaspokaja potrzeby współczesnych bez naruszania możliwości zaspokajania potrzeb przyszłych pokoleń.

Geneza zasady zrównoważonego rozwoju.

• Globalizacja problemów ochrony środowiska- transgraniczny transport zanieczyszczeń

• Wzrost populacji ludności świata a dostępne zasoby

• Zapewnienie wyżywienia- rolnictwo- przemysł nawozowy

• Ochrona ekosystemów- warunki życia dla flory i fauny, naturalne obszary leśne, wodne

• Bezpieczeństwo energetyczne- surowce energetyczne, wpływ wytwarzania energii na problemy ochrony środowiska

• Wzrost produkcji przemysłowej- niemożność zaspokojenia potrzeb drogą konwencjonalnego uprzemysłowienia

• Urbanizacja- umiejscowienie punktowe powstawania ścieków i odpadów komunalnych

Deklaracje i umowy międzynarodowe.

• Konwencja Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu (Nowy Jork 1992)

• Konwencja w sprawie transgranicznego przemieszczenia zanieczyszczeń (Genewa 1979)

• Protokół w sprawie zmniejszenia emisji tlenku azotu (Sofia 1988)

• Protokół w sprawie ograniczenia emisji siarki (Oslo 1994)

• Protokół Montrealski w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową (Montreal 1987)

• Konwencja w sprawie emisji gazów cieplarnianych (Kioto 1997)

• Deklaracja RIO (Rio de Janeiro 1992)

AGENDA XXI- Globalny program działania na XXI wiek.

• Organizacja biznesu i przemysłu w osiągnięciu trwałego i zrównoważonego rozwoju.

• Wzrost odpowiedzialności za skutki działalności przemysłowej.

• Wprowadzenie systemów produkcyjnych, technologicznych i procesów, które gwarantują racjonalne wykorzystanie zasobów i zmniejszenie ilości odpadów

• Promocja czystszej produkcji.

Czystsza produkcja- strategia prowadząca do osiągnięcia zrównoważonego rozwoju.

Działania techniczne i organizacyjne mające na celu eliminację lub ograniczenie krótko- i długotrwałego, szkodliwego oddziaływania na środowisko. Działania obejmują nie tylko odpady, lecz również surowce, materiały pomocnicze i energię, a także sam produkt.

Produkt.

• Czystsza produkcja zakłada stałe stosowanie strategii zapobiegania zanieczyszczeniu środowiska w odniesieniu zarówno do procesu wytwarzania jak i stosowania produktu.

• Czystsza produkcja koncentruje się na zmniejszeniu oddziaływania wyrobu na środowisko naturalne poprzez ocenę cyklu życia produktu od wydobycia surowców do końcowego składowania zbędnego, czy też zużytego produktu

• Czystsza produkcja obejmuje ochronę zasobów surowców i energii, eliminację surowców toksycznych, redukcję ilości i zmniejszenia toksyczności wszystkich odpadów

• Cele czystej produkcji osiągane są nie tylko przez usprawnienia technologiczne, ale i sposobu myślenia o wyrobie w aspekcie ochrony środowiska i celów jakie chcemy osiągnąć poprzez ten produkt

Zintegrowane zapobieganie i kontrola zanieczyszczeń:

Dyrektywa 96/61/EC- Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)- zapewnienie zintegrowanego zapobiegania i kontroli zanieczyszczeń celu zapewnienia kompleksowej ochrony środowiska.

• zapewnienie zintegrowanego zapobiegania i kontroli zanieczyszczeń celu zapewnienia kompleksowej ochrony środowiska

• przepisy dyrektywy obowiązują nowe instalacje, natomiast dla istniejących przewidują okres przejściowy (2007r.)

• pozwolenie zintegrowane- obejmuje łączny wpływ instalacji na środowisko (limity ilościowe i właściwości czynników wprowadzanych do środowiska)

• pozwolenia sektorowe- pozwolenia na wprowadzenie gazów

Odpady w technologii:

• stosowanie substancji niebezpiecznych

• zastosowanie odzysku i recyklingu odpadów, mediów technologicznych, stopień wykorzystania surowców

• możliwość dokonywania usprawnień

• stopień wykorzystania najnowszych osiągnięć nauki i techniki

• wielkość, rodzaj i szkodliwość oddziaływania występująca w technologii emisji zanieczyszczeń

• czas wdrążenia technologii

• zużycie surowców, energii, mediów technologicznych

• możliwość redukowania wpływu emisji na środowisko

• kryteria ekonomiczne

Wielotonażowe Produkty Nieorganiczne:

• amoniak

• kwas siarkowy

• kwas fosforowy

• kwas fluorowodorowy

• nawozy wieloskładnikowe

• mocznik

• azotan amonu

• superfosfaty

Sozologia- nauka o przyczynach, doraźnych skutkach oraz dalszych następstwach przemian zachodzących w układach przyrodniczych w wyniku działalności człowieka oraz skutecznych sposobach zapobiegania jej ujemnym następstwom albo maksymalnego ich złagodzenia.

Woda do celów przemysłowych

wody deszczowe- rozpuszczone gazy oraz substancje powstające w atmosferze wskutek wyładowań elektrycznych i działań promieni kosmicznych

wody powierzchniowe i gruntowe- wody spływające po powierzchni ziemi do otwartych zbiorników lub przenikające do wód gruntowych. Skutkiem kontaktu i procesów biochemicznych pojawiają się w wodzie zawiesiny, substancje rozpuszczone- CO₂, związki azotowe, wapnia, magnezu, żelaza, glinu, manganu, wodorowęglany, siarczany, chlorki, a także bakterie, grzyby, pierwotniaki, wodorosty.

Twardość wody- właściwość wywołana obecnością wapnia i magnezu.

Tradycyjną twardość wody w Europie określa się przy pomocy niemieckich stopni twardości (ºN).

1ºN =10 mg CaO/ 1dm³

1 mmol jonów Ca²⁺ (na litr) odpowiada 5,6 ºN, bo M_CaO= 56 [g/mol]→ 56 [mg/mmol]

1 mwal jonów Ca²⁺ (na litr) odpowiada 2,8 ºN (miliwal- miligramorównoważnik)

Woda miękka: 0 - 8 ºN

Woda średnio twarda: 8 - 16 ºN

Woda twarda: 16 - 30 ºN

Woda bardzo twarda: >30 ºN

Twardość węglanowa- przemijająca.

Twardość niewęglanowa- stała.

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + H₂O + CO₂

Mg(HCO₃)₂ → MgCO₃ +H₂O + CO₂

Reakcje te są uzależnione od zawartości w wodzie CO₂.

Ze względu na stały stosunek pomiędzy poszczególnymi składnikami na podstawie zawartości chlorków można określić zasolenie wody morskiej jako:

S = 0,030 + 1,805 Cl

Uzdatnianie wody dla potrzeb komunalnych:

1. Sedymentacja i filtracja- oddzielenie fazy stałej

2. Sterylizacja

3. Usuwanie żelaza i manganu

4. Usuwanie fenoli

5. Regulowanie zawartości fluoru

Sedymentacja i filtrowanie, koagulacja

Osadniki- osadnik Dorna

Akcelatory

Siły oddziaływujące na cząsteczkę stałą zawieszoną w płynie:

WAŻNE!!! Umieć wyprowadzać ten wzór, częste pytanie na egzaminach dyplomowych!!! Wyprowadzenie: Pigoń, Róziewicz- „Chemia fizyczna” str. 128

koagulacja- dodawanie elektrolitów, które w wyniku hydrolizy powodują powstanie trudnorozpuszczalnych osadów o charakterze koloidowym oraz adsorpcja na kłaczkach koloidów zawiesiny o dużym stopniu rozproszenia.

Stosowane dawki koagulantów: 10- 100 ml/dm³ H₂O

3Ca(HCO₃)₂ + Al₂(SO₄)₃ → 3 CaSO₄ + 2 Al(OH)₃↓ + 6CO₂

FeSO₄ + Ca(OH)₂ → Fe(OH)₂ + CaSO₄

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4 Fe(OH)₃↓

Filtry (?)- filtracja na warstwie piasku, żwiru, drobnych kamieni, gazów z udziałem na powierzchni śluzowatej błonki biologicznej. Okres pracy- kilkanaście, kilkadziesiąt godzin.

Odkażanie H₂O (sterylizacja)- 1cm³ H₂O powierzchniowej może zawierać nawet miliard bakterii.

Miano Coli oznacza ilość wody na jaką przypada 1 pałeczka jelitowa:

0,1 ml- woda niezdrowa

1,0 ml- woda zanieczyszczona

10 ml- woda stosunkowo czysta

100ml- woda dostatecznie czysta

metody sterylizacji: używanie ozonu, ditlenku chloru, podchlorynu sodowego, chloraminy, jonów srebra, promieniowania UV.

Oczyszczanie wody ze związków Fe i Mn

dla pH > 6,8

Fe(HCO₃) + H₂O = Fe(OH)₂ + H₂O + 2CO₂

pH > 7 reakcja do Fe(OH)₃

Usuwanie Mn przebiega w środowisku alkalicznym (pH = 10,3) z utworzeniem żelu MnO(OH)₂, który oddziela się na filtrach.

Zmiękczacze termiczne- podgrzewanie do temp. 70- 90 ºC, a strącone osady oddziela się na odstojnikach.

Zmiękczanie chemiczne:

• sodą:

Ca(HCO₃)₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2 NaHCO₃

CaSO₄ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + Na₂SO₄

• wapniem i sodą

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2 CaCO₃↓ + 2H₂O

Mg(HCO₃)₂ + 2 Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O

MgSO₄ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + CaSO₄

CaSO₄ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + Na₂SO₄

• fosforanami

3Ca(HCO₃)₂ + 2Na₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂↓ + NaHCO₃

3CaSO₄ + 2 Na₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂↓ + 3Na₂SO₄

Wymiana jonowa- zmiękczanie jonitami- wymieniaczami jonowymi (kationity, anionity)

Regeneracja za pomocą solanki:

(RSO₃)Ca + 2Na⁺ + 2 Cl^- → 2 RSO₃Na + 2Ca²⁺ + 2Cl^-

Usuwanie krzemionki: filtracja przy stosowaniu specjalnej masy filtracyjnej CaCO₃ MgO (tlenek magnezu wiąże krzemionkę na krzemian magnezu)

Odgazowanie wody- usuwanie O₂ i CO₂

• odgazowanie termiczne

• odgazowanie chemiczne

N₂H₄ + O₂ → N₂ + 2 H₂O

Całkowite odmineralizowanie wody za pomocą jonitów realizuje się przez kolejne lub jednoczesne użycie kationitu i anionitu.

Odgazowanie wody morskiej:

• destylacja

• wymrażanie

• elektroliza (migracje jonów pod działaniem pola elektrycznego w obecności membran jonitowych).

• odwrócona osmoza- polega na wydzieleniu z zasadowej wody na drodze sączenia przez błony pod ciśnieniem wyższym od ciśnienia atmosferycznego. Aktualny koszt takiej operacji jest niższy niż metoda destylacyjna.

Ścieki- to zanieczyszczone wody substancjami mineralnymi, organicznymi, bakteryjnie, odprowadzane z terenów urbanistycznych i zakładów przemysłowych.

Surowce mineralne.

Surowce- materiały, z których na drodze procesów technologicznych otrzymuje się określone produkty.

Surowce naturalne- są surowcami mineralnymi lub wytwarzanymi w drodze fotosyntezy, głównie w odpowiednich uprawach (drzewa kauczukowe, trzcina cukrowa, burak cukrowy, drzewa iglaste i liściaste)

Rudy to minerały, których wydobycie jest opłacalne w określonych warunkach ekonomicznych i technicznych.

Rudy miedzi > 1% Cu

Flotacja- wykorzystuje się siły napięcia powierzchniowego wody, które ulegają dużym zmianom pod wpływem odczynników flotacyjnych- różny stopień zwilżalności składników rudy.

Miarą zwilżalności jest kąt zwilżania θ=0 dla minerałów całkowicie zwilżonych, wzrastających natomiast przy substancjach zwilżonych w coraz to mniejszym stopniu.

Podczas flotacji w środowisku wodnym rozdrobnione rudy minerałów rozdzielają się w taki sposób, że minerały charakteryzujące się dużym kątem zwilżenia tworzą zespoły z pęcherzykami powietrza i są unoszone na powierzchnię tworząc pianę. Można w ten sposób rozdzielić minerały bardzo podobnych gęstościach.

Odczynniki flotacyjne:

1. Kolektory

2. Odczynniki pianotwórcze

3. Aktywatory i depresory.

1

Wykład 2

---