TECHNOLOGIA OCZYSZCZANIA WÓD I ŚCIEKÓW. laboratorium Wydział Chemiczny, Studia Niestacjonarne II



Podobne dokumenty
VI. ZMIĘKCZANIE WODY METODĄ JONOWYMIENNĄ

PROCESY JEDNOSTKOWE W TECHNOLOGIACH ŚRODOWISKOWYCH WYMIANA JONOWA

ĆWICZENIE 2. Usuwanie chromu (VI) z zastosowaniem wymieniaczy jonowych

Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska. Zastosowanie polimerów funkcjonalnych do usuwania/odzysku metali z surowców wtórnych

USUWANIE TWARDOŚCI WAPNIOWEJ W PROCESIE WYMIANY JONOWEJ

ROBOCZA I CAŁKOWITA ZDOLNOŚD WYMIENNA JONITU

ZMIĘKCZANIE WODY NA KATIONICIE SODOWYM.

Instrukcja wykonania ćwiczenia nr 3 Uzdatnianie wody

Chłonność i pęcznienie polimerów

Materiały polimerowe laboratorium

RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW.

Chemia nieorganiczna Zadanie Poziom: podstawowy

WPŁYW SUBSTANCJI TOWARZYSZĄCYCH NA ROZPUSZCZALNOŚĆ OSADÓW

HYDROLIZA SOLI. ROZTWORY BUFOROWE

Wodorotlenki. n to liczba grup wodorotlenowych w cząsteczce wodorotlenku (równa wartościowości M)

Wyznaczanie stałej dysocjacji pk a słabego kwasu metodą konduktometryczną CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA. Tabela wyników pomiaru

SZCZEGÓŁOWE KRYTERIA OCENIANIA Z CHEMII DLA KLASY II GIMNAZJUM Nauczyciel Katarzyna Kurczab

6. ph i ELEKTROLITY. 6. ph i elektrolity

Repetytorium z wybranych zagadnień z chemii

HYDROLIZA SOLI. 1. Hydroliza soli mocnej zasady i słabego kwasu. Przykładem jest octan sodu, dla którego reakcja hydrolizy przebiega następująco:

OZNACZANIE WŁAŚCIWOŚCI BUFOROWYCH WÓD

III A. Roztwory i reakcje zachodzące w roztworach wodnych

WPŁYW SUBSTANCJI TOWARZYSZĄCYCH NA ROZPUSZCZALNOŚĆ OSADÓW

Równowagi w roztworach elektrolitów

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

HYDROLIZA SOLI. Przykładem jest octan sodu, dla którego reakcja hydrolizy przebiega następująco:

Ćwiczenie 1. Technika ważenia oraz wyznaczanie błędów pomiarowych. Ćwiczenie 2. Sprawdzanie pojemności pipety

I BIOTECHNOLOGIA. 3-letnie studia stacjonarne I stopnia

KWASY I WODOROTLENKI. 1. Poprawne nazwy kwasów H 2 S, H 2 SO 4, HNO 3, to:

ĆWICZENIE 2 KONDUKTOMETRIA

Spis treści. Wstęp... 9

Skład zespołu (imię i nazwisko): (podkreślić dane osoby piszącej sprawozdanie):

Zad: 5 Oblicz stężenie niezdysocjowanego kwasu octowego w wodnym roztworze o stężeniu 0,1 mol/dm 3, jeśli ph tego roztworu wynosi 3.

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNOLOGII NIEORGANICZNEJ I NAWOZÓW MINERALNYCH. Ćwiczenie nr 6. Adam Pawełczyk

Piotr Chojnacki 1. Cel: Celem ćwiczenia jest wykrycie jonu Cl -- za pomocą reakcji charakterystycznych.

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje rejonowe

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI MANGANU W GLEBIE

Związki nieorganiczne

STĘŻENIE JONÓW WODOROWYCH. DYSOCJACJA JONOWA. REAKTYWNOŚĆ METALI

ĆWICZENIE 2 WSPÓŁOZNACZANIE WODOROTLENKU I WĘGLANÓW METODĄ WARDERA. DZIAŁ: Alkacymetria

Autor. Patrycja Malucha ENERGOPOMIAR Sp. z o.o. Zakład Chemii i Diagnostyki. Wstęp

Wykład 10: Wymiana Jonowa

Równowagi jonowe - ph roztworu

Chemia Nowej Ery Wymagania programowe na poszczególne oceny dla klasy II

Propozycja planu wynikowego Chemia Nowej Ery - klasa 2 gimnazjum

SPRAWOZDANIE 2. Data:... Kierunek studiów i nr grupy...

WYMAGANIA EDUKACYJNE

OCENA CZYSTOŚCI WODY NA PODSTAWIE POMIARÓW PRZEWODNICTWA. OZNACZANIE STĘŻENIA WODOROTLENKU SODU METODĄ MIARECZKOWANIA KONDUKTOMETRYCZNEGO

Scenariusz lekcji w technikum zakres podstawowy 2 godziny

PL B1. INSTYTUT METALI NIEŻELAZNYCH W GLIWICACH, Gliwice, PL UNIWERSYTET ŚLĄSKI W KATOWICACH, Katowice, PL

Cel główny: Uczeń posiada umiejętność czytania tekstów kultury ze zrozumieniem

Chemia - B udownictwo WS TiP

Chemia nieorganiczna Zadanie Poziom: rozszerzony Punkty

Zajęcia 10 Kwasy i wodorotlenki

Inżynieria Środowiska

KONDUKTOMETRIA. Konduktometria. Przewodnictwo elektrolityczne. Przewodnictwo elektrolityczne zaleŝy od:

Wymagania programowe na poszczególne oceny. Chemia Kl.2. I. Kwasy

CEL ĆWICZENIA Zapoznanie studentów z chemią 14 grupy pierwiastków układu okresowego

ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII I GOSPODARKA ODPADAMI STUDIA STACJONARNE

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA im. Stanisława Staszica w Krakowie OLIMPIADA O DIAMENTOWY INDEKS AGH 2017/18 CHEMIA - ETAP I

ĆWICZENIE 4. Oczyszczanie ścieków ze związków fosforu

WYMAGANIA EDUKACYJNE na poszczególne oceny śródroczne i roczne Z CHEMII W KLASIE II gimnazjum

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Wymagania programowe na poszczególne oceny. III. Woda i roztwory wodne. Ocena dopuszczająca [1] Uczeń: Ocena dostateczna [1 + 2]

Zadanie: 1 (1 pkt) Oblicz stężenie molowe jonów OH w roztworze otrzymanym przez rozpuszczenie 12g NaOH w wodzie i rozcieńczonego do 250cm 3

Sporządzanie roztworów buforowych i badanie ich właściwości

TWARDOŚĆ WODY. Ca(HCO 3 ) HCl = CaCl 2 + 2H 2 O + 2CO 2. Mg(HCO 3 ) 2 + 2HCl = MgCl 2 + 2H 2 O + 2CO 2

Wymagania programowe na poszczególne oceny chemia kl. II Gimnazjum Rok szkolny 2015/2016 Wewnętrzna budowa materii

Odpowiedź:. Oblicz stężenie procentowe tlenu w wodzie deszczowej, wiedząc, że 1 dm 3 tej wody zawiera 0,055g tlenu. (d wody = 1 g/cm 3 )

Wymagania programowe na poszczególne oceny CHEMII kl. II 2017/2018. III. Woda i roztwory wodne. Ocena dopuszczająca [1] Uczeń:

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Grupa:.. Dzień: Godzina:

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów dotychczasowych gimnazjów. 07 marca 2019 r. zawody III stopnia (wojewódzkie) Schemat punktowania zadań

13. TERMODYNAMIKA WYZNACZANIE ENTALPII REAKCJI ZOBOJĘTNIANIA MOCNEJ ZASADY MOCNYMI KWASAMI I ENTALPII PROCESU ROZPUSZCZANIA SOLI

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

RÓWNOWAGA I SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNEJ

ROLNICTWO. Ćwiczenie 1

Przedmiot: Ćwiczenia laboratoryjne z chemii budowlanej

CHEMIA - wymagania edukacyjne

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Przedmiot CHEMIA Kierunek: Transport (studia stacjonarne) I rok TEMATY WYKŁADÓW 15 godzin Warunek zaliczenia wykłady: TEMATY LABORATORIÓW 15 godzin

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII... DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2011/2012 eliminacje wojewódzkie

5. RÓWNOWAGI JONOWE W UKŁADACH HETEROGENICZNYCH CIAŁO STAŁE - CIECZ

Adsorption at the solid/liquid interface

Roztwory elekreolitów

WYMAGANIA EDUKACYJNE w klasie II

Eksperyment laboratoryjny, burza mózgów, pogadanka, praca z całym zespołem, praca w grupach, praca indywidualna.

Obliczanie stężeń roztworów

Główne zagadnienia: - mol, stechiometria reakcji, pisanie równań reakcji w sposób jonowy - stężenia, przygotowywanie roztworów - ph - reakcje redoks

K1. KONDUKTOMETRYCZNE MIARECZKOWANIE STRĄCENIOWE I KOMPLEKSOMETRYCZNE

Beata Mendak fakultety z chemii II tura PYTANIA Z KLASY PIERWSZEJ

ĆWICZENIE B: Oznaczenie zawartości chlorków i chromu (VI) w spoiwach mineralnych

Wykład 9. Membrany jonowymienne i prądowe techniki membranowe (część 1) Opracowała dr Elżbieta Megiel

Oczyszczanie wody - A. L. Kowal, M. Świderska-BróŜ

Przewodnictwo elektryczne roztworów wodnych. - elektrolity i nieelektrolity.

OBLICZANIE WYNIKÓW ANALIZ I

CHEMIA KLASA II I PÓŁROCZE

Rozcieńczanie, zatężanie i mieszanie roztworów, przeliczanie stężeń

Transkrypt:

TECHNOLOGIA OCZYSZCZANIA WÓD I ŚCIEKÓW. laboratorium Wydział Chemiczny, Studia Niestacjonarne II opracowała dr inż. Dorota Jermakowicz-Bartkowiak Wymiana jonowa w podstawowych procesach technologicznych Wymieniacze jonowe lub jak je się często nazywa jonity to stałe, nierozpuszczalne polielektrolity charakteryzujące się zdolnością wymiany jonów przyłączonych do ich grup funkcyjnych na jony znajdujące się w roztworze zewnętrznym. Polimer, w którym grupy funkcyjne-jonowymienne - są zdolne do wiązania anionów nazywamy anionitem (np. polimer z grupami aminowymi), a zdolne do wiązania kationów kationitem (polimer z grupami karboksylowymi lub sulfonowymi. W czasie procesu wymiany jonowej kationit znajdujący się początkowo w formie kwasowej przechodzi w odpowiednią sól: R-COO - H + + Na + Cl - R-COO - Na + + H + Cl - A anionit przyłącza HCl R-NH + 3 OH - + HCl R-NH + 3 Cl - +H 2 O Kationit przeprowadzony w formę soli może być całkowicie zregenerowany przy użyciu kwasu, a anionit przy użyciu wodorotlenku. Proces wymiany jonów jest procesem równowagowym, a zjawiska zachodzące w trakcie wymiany mają miejsce na granicy pomiędzy stałym jonitem a fazą wodną. Procesy wymiany jonowej wykorzystywany jest w procesach oczyszczania wody: do uzdatniania wody pitnej, odsalania wody i jej zmiękczania, do oczyszczania wód technologicznych np. w elektrociepłowniach, w procesach hydrometalurgicznych do odzysku metali m.in. metali szlachetnych i ich zatężania. Regeneracja jonitów Pierwszą operacją, jaką należy wykonać jest regeneracja jonitów. Jonity pracują w cyklu wodorowo - wodorotlenowym. Do regeneracji kationitu używa się 5% roztworu kwasu solnego, a do anionitu 5% roztworu wodorotlenku sodu. Regeneracja polega na przetłaczaniu odpowiednich roztworów przez złoża jonitów znajdujących się w kolumnach przepompowywanych pompą perystaltyczną ( podczas ćwiczenia przepływ regulowany będzie odpowiednim ustawieniem kranika w kolumnie jonowymiennej). Eluat- wyciek z kolumny kontrolowany jest konduktometrem. Pojawienie się w eluacie mocnego elektrolitu jakim są roztwory regenerujące świadczy o zakończeniu procesu regeneracji. Następnie należy odmywać nadmiar roztworów regenerujących pozostających w złożu za pomocą podgrzanej wody destylowanej. O zakończeniu odmywania świadczy obojętny odczyn eluatu i zanik przewodnictwa elektrycznego. Konduktometr umożliwia dokładną ocenę tego stanu i zatrzymujemy operację gdy przewodnictwo eluatu osiągnie wartość ok. 5 mikros/cm. 1

Celem ćwiczenia jest wykazanie zdolności wymiany jonów w roztworze wodnym NaCl w układzie kaskadowym dwóch jonitów (anionitu i kationitu). W tym celu należy: 1. Zmontować układ dwóch kolumn jonowymiennych w układzie kaskadowym tzn. wyciek z jednej kolumny jest strumieniem zasilającym drugą kolumnę. 2. Umieścić spęcznione jonity w nuczach do wirowania, zrównoważyć je i wirować przez 5 minut przy 3000 obrotów/min. 3. Odważyć podane przez prowadzącego ilości jonitów 4. Jonit nr1 umieścić w kolumnie 1, a jonit nr 2 w kolumnie 2 i przemyć je 100 ml wody destylowanej 5. Przygotować roztwór 0,1 N NaCl w wodzie 6. Wlać roztwór zasilający tzn. roztwór 0,1 N NaCl w wodzie do kolumny 1 i przepuścić, przez złoże 1 jonitu z prędkością 1 kropla na sek 7. Wyciek tzn. eluet z kolumny 1 jest roztworem zasilającym dla kolumny 2 z jonitem 2. Prędkość przepływu j.w. 8. Wyciek zbierać do cylindrów miarowych o poj. 50 ml 9. Oznaczać wycieków z kolumn 1 i 2 podczas procesu oraz sprawdzać przewodnictwo przy pomocy konduktometru 10. Proces uznać za zakończony gdy przewodnictwo i stężenie chlorków wycieku osiągnie wartość zbliżoną do wartość wody destylowanej. A) Obliczenie suchej masy jonitu: masa mokrej odwirowanej naważki pomnożona przez procentową zawartość polimeru w spęcznionym żelu B) Obliczenie maksymalnych zdolności wymiennych jonitów (maksymalnego obciążenia jonitów w danych warunkach procesu): z objętości przepuszczonego chlorku sodu C) Wyniki podać w mmol/g mokrego i suchego złoża, w mmol/ml spęcznianego złoża D) Narysować wykresy E) Napisać zachodzące reakcje Mak. Obciążenie = ilość NaCl w gramach podzieloną przez masę suchą jonitu Studenci piszą sprawozdania samodzielnie. Sprawozdanie ma zawierać: 1. Wyniki pomiarów ( i przewodnictwo )w tabeli w zależności od objętości NaCl 2. Obliczone maksymalne obciążenie jonitów 3. Krótki opis procesu 4. Wnioski i uwagi. Zakres wiadomości wymaganych do zaliczenia przed przystąpieniem do wykonania ćwiczenia, 1.. Definicja jonitów, wymiana jonowa, jonity, podział jonitów: Ze względu na pochodzenie i Ze względu na rodzaj grup funkcyjnych 2. Zasada wymiany jonowej 2

3. Klasyfikacja wymieniaczy jonowych: rodzaje, budowa, właściwości 4. Czynniki wpływające na przebieg wymiany jonowej 5. Charakterystyka procesu wymiany jonowej 6. Pojęcie i rodzaje zdolności wymiennej jonitów 7. Krzywa wymiany jonowej 8. Punkt przebicia kolumny jonitowej 9. Całkowite wyczerpanie kolumny jonitowej 10. Zastosowanie jonitów 11. Handlowe jonity, Literatura zalecana B. Tremillon, JONITY W PROCESACH ROZDZIELCZYCH, PWN, Warszawa 1970 B. i E Gomółkowie, Ćwiczenia laboratoryjne z chemii wody, Wyd. Polit. Wrocławska 1992 A. L. Kowal, M. Świderska - Bróż, Oczyszczanie wody, PWN, Warszawa 1996 D. Muraviev, V. Gorshkov, A. Warshawsky, ION EXCHANGE, Marcel Dekker, New York Basel, 2000 3

CHARAKTERYSTYKA JONITÓW JONIT WYSOKOŚĆ ZŁOŻA, OBJĘTOŚĆ ZŁOŻA, POJEMNOŚĆ JONOWYMIENNA, KATALOGOWA ZAWARTOŚC GRUP JONOWYMIENN YCH ZAWARTOŚĆ POLIMERU W SPĘCZNIONYM ŻELU KATALOGOWA CHŁONNOŚĆ POLIMERU, W NAWAŻKA POLIMERU, POJEMNOŚĆ JONOWYMIENNA W STOSUNKU DO NaCl mokry suchy mokry suchy złoże A400 Anionit silnie zasadowy IV rzędowe grupy amoniowe C104 Kationit słabo kwasowy, poliakrylowa matryca -COOH cm ml mmol/ml mmol/g mmol % g/g g g mmol/g mmol/g mmol/ml 1,3 48-54 0,92 4,2 45-55 1,00 Chłonność wody, W, wyznaczono z zależności: mmokra msucha mmokra gh W 1, 2 O msucha m sucha g gdzie: W chłonność wody [g H 2 O/g polimeru] m mokra masa mokrego, spęcznionego polimeru po odwirowaniu [g] m sucha masa suchego polimeru [g] msucha Zawartość polimeru w spęcznionym żelu: % 100% m mokra 4

Tabela do ćwiczenia NaCl, 0,1M H 2O HCl, 0,1M WYCIEK 1(JONIT A400 ) WYCIEK 2 (JONIT C104 ) LP Woda po odmyciu kolumny NaCl, 0,1M H 2O HCl, 0,1M OBJĘTOŚĆ SUMARYCZNA 0,1M NaCl, ml 1 50 2 100 3 150 4 200 5 250 6 300 7 350 8 400 9 450 10 500 5