ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ ОТСТАИВАНИЯ. КОНСТРУКЦИЯ ОТСТОЙНИКОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ОСАЖДЕНИЯ.

Осаждение- процесс разделения, при котором взвешенные частицы в жидкости отделяются от сплошной фазы под действием сил тяжести, сил инерции или электростатических сил.

Отстаивание– это медленное расслоение жидкой дисперсной системы (суспензии, эмульсии, пены) на составляющие её фазы: дисперсионную среду и диспергированное вещество (дисперсную фазу), происходящее под действием силы тяжести.

Отстаивание является более дешевым процессом, чем другие процессы разделения неоднородных систем, например фильтрование. Отстаивание используют в качестве первичного процесса разделения, проведение которого часто позволяет ускорить фильтрование или центрифугирование суспензий. Отстаивание проводят в аппаратах, называемых отстойниками.

Отстойник – это емкость, резервуар, сосуд, или же бассейн в котором отстаивается жидкость.

В отстойниках происходит процесс осаждения под действием силы тяжести твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в суспензии. В практике химических производств осаждение в отстойниках применяют преимущественно для разделения грубых суспензий.

Отстойники могут быть аппаратами периодического, полунепрерывного и непрерывного действия. Отстойники по своей конструкции подразделяются на горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Отстойники целесообразно применять в тех случаях, когда суспензия состоит из легко и быстро оседающих частиц твердой фазы. Полидисперсные суспензии также целесообразно предварительно сгущать, так как чем концентрированнее суспензия, тем более эффективно применение фильтров на последующей стадии фильтрования.

Отстойники периодического действияпредставляют собой обычные сборники с коническим днищем и перемешивающим устройством. После разделения осветленную жидкость сливают, а сгущенную часть или осадок периодически выгружают. Наиболее часто такие отстойники используют, когда осаждению предшествует другой процесс, осуществляемый в тех же аппаратах. Отстойники применяют при скоростях осаждения твердой фазы не менее 0,05 м/ч, что соответствует размеру частиц 5—10 мкм.

В аппаратах полунепрерывного действия подача суспензии и слив осветленной жидкости происходят непрерывно, а осадок по мере накопления периодически удаляется из отстойника через нижние спускные устройства. При этом выбирают такое значение скорости протекания суспензии, чтобы частицы успевали осесть на дно отстойника прежде, чем жидкость выйдет из аппарата.

Отстойник полунепрерывного действия с наклонными перегородками.

1-штуцер для ввода исходной суспензии,2-корпус, 3-наклонные перегородки, 4- бункеры для осадка, 5-шуцер для отвода осветленной жидкости.

Исходная суспензия подается через штуцер 1 в корпус 2 аппарата, внутри которого расположены наклонные перегородки 3, направляющие поток попеременно вверх и вниз. Наличие перегородок увеличивает время пребывания жидкости и поверхность осаждения в аппарате. Осадок собирается в конических днищах 4, откуда периодически удаляется, а осветленная жидкость непрерывно отводится из отстойника через штуцер 5.

Отстойники непрерывного действия снабжены гребковым устройством, при помощи которого шлам перемещается к разгрузочному патрубку, расположенному в центре конусного днища. В катализаторных производствах применяют одно- и многоярусные сгустители с центральным приводом, диаметром от 2 до 12 м и высотой от 1,5 до 4 м. В одноярусном сгустителе суспензию подают в загрузочный стакан, снабженный перфорированным днищем, которое предотвращает взмучивание осадка струей поступающей суспензии. Осветленную суспензию отводят через кольцевой желоб. Уклон днища не превышает 10°.

Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой.

корпус, кольцевой желоб, мешалка, лопасти с гребками, труба для подачи исходной суспензии,штуцер для вывода осветленной жидкости, разгрузочное отверстие для осадка, электродвигатель

Мешалка делает от 0,015 до 0,5 оборотов в минуту. Мешает медленно, не нарушая процесс осаждения. Исходная смесь непрерывно подается через трубу в середину резервуара, осветленная жидкость переливается в кольцевой желоб и удаляется через штуцер. Осадок или шлам удаляется из резервуара при помощи диафрагмового насоса. Вал мешалки приводится во вращение от электродвигателя через редуктор.

Достоинство: простота, легко управляема (автоматизируемая)

Недостатки:громоздкость, малая эффективность разделения.

Отстойник непрерывного действия с коническими полками.

В отстойнике непрерывного действия с коническими полками большая поверхность осаждения.

Разделяемая суспензия подается через центральный верхний штуцер и распределяется между коническими полками (через одну), на поверхности которых происходит осаждение твердых частиц. Осевшие частицы сползают по наклонным полкам и перемещаются вниз к штуцеру для удаления шлама. Осветленная жидкость отводится по каналам между полками и выводится из аппарата через боковой штуцер.

Достоинствами этого аппарата являются небольшие габаритные размеры при высокой площади отстаивания, отсутствие движущихся частей и простота обслуживания. Однако влажность шлама в них больше, чем в отстойниках с гребковой мешалкой.

Отстойник непрерывного действия для разделения эмульсий

корпус; перфорированная перегородка

Определение поверхности осаждения. Отстаивание используется в промышленности, чтобы сгустить суспензию или классифицировать суспензии по фракциям частиц твердой фазы, а также для разделения эмульсий. Из-за малой движущей силы тяжести в процессе отстаивания можно довольно эффективно отделить только крупные частицы. Отстаивание является самым простым и дешевым процессом среди гидродинамических. Именно благодаря этому его используют для первичного разделения, чтобы удешевить окончательное разделение гетерогенной смеси более дорогими и сложными способами.

В промышленности отстаивание используется, как правило, в условиях высокой концентрации дисперсной фазы, если происходит стесненное осаждение, которое имеет скорость значительно меньше, чем скорость свободного осаждения. Вследствие трения частиц между собой, а также их столкновений друг с другом, наблюдается тенденция сближения скоростей осажденных частиц разных размеров. Поэтому возникает коллективное осаждение частиц со скоростями, близкими в каждом сечении аппарата, однако разными по высоте. При этом значительно замедляется скорость восхождения потоков жидкостей с приближением к днищу аппарата.

Данное явление связано с тем, что возникают восходящие потоки жидкости из-за вытеснения жидкости осаждающимися на дно частицами. Усложняется процесс из-за того, что крупные частицы обгоняют более мелкие. В процессе стесненного осаждения концентрация диспергированных частиц значительно изменяется по высоте самого отстойника. Это значит, что в верхней части расположены слои осветленной жидкости, чуть ниже расположена зона почти свободного осаждения, еще ниже – стесненное осаждения, и на самом дне расположен слой осадка.

Скорость стесненного осаждения, которое обозначается как wст, и является функцией скорости свободного осаждения, а также концентрации суспензии. Скорость стесненного осаждения выражается через объемную долю жидкости, которая находится в суспензии ε: ε = Vж/(Vж+Vт)

Отстаивание производится в аппаратах, которые называются отстойниками. Для сгущения суспензий используются отстойники, которые называются сгустителями, а для твердых частиц – классификаторами.

Существуют отстойники непрерывного, периодического, а также полунепрерывного. В непрерывных все процессе отстаивания происходят непрерывно. В полунепрерывных отстойниках происходит подача разделяемой смеси, а также вывод очищенной сплошной фазы непрерывно, а вот удаление сгущенной дисперсной фазы, например, осадкой и шлама, периодически.

В суспензиях дисперсная фаза, как правило, имеет более высокую плотность, чем сплошная. Благодаря этому гравитационное осаждение, которое еще называют естественным отстаиванием, равно ρт-ρж. Данный процесс происходит в аппаратах периодического, непрерывного и полунепрерывного действия, которые называются отстойниками.

Дата добавления: 2019-11-25 ; просмотров: 962 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Отстаивание

Полезное

Смотреть что такое «Отстаивание» в других словарях:

отстаивание — утверждение; выстаивание, настаивание, защита, простаивание, борьба Словарь русских синонимов. отстаивание см. борьба 2 Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык. З. Е. Александрова … Словарь синонимов

отстаивание — Медленное расслоение дисперсной системы (суспензии, эмульсии, пены) на составляющие ее фазы: дисперсную среду и диспергирующее вещество (дисперсную фазу), происходящее под действием силы тяжести. Если отстаивание сочетается с декантацией, то… … Справочник технического переводчика

Отстаивание — (a. settling, gravity sedimentation; н. Abklarung, Absetzen; ф. decantation; и. sedimentacion) разделение жидкой грубодисперсной системы (суспензии, эмульсии) на составляющие её фазы под действием силы тяжести. B процессе O. частицы… … Геологическая энциклопедия

ОТСТАИВАНИЕ — ОТСТАИВАНИЕ, отстаивания, мн. нет, ср. 1. Действие по гл. отстаивать. «Такие случаи, как в Америке, где осудили недавно дарвинистов, у нас невозможны, потому что партия ведет политику всемерного отстаивания науки.» Сталин. 2. Действие по гл.… … Толковый словарь Ушакова

отстаивание — 1. ОТСТАИВАНИЕ см. 1. Отстаивать. 2. ОТСТАИВАНИЕ см. 1. Отстаиваться … Энциклопедический словарь

Отстаивание — [settling, sedimentation] медленное расслоение дисперсной системы (суспензии, эмульсии, пены) на составляющие ее фазы: дисперсную среду и диспергированное вещество (дисперсную фазу), происходящее под действием силы тяжести. Если отстаивание… … Энциклопедический словарь по металлургии

отстаивание — Settling Осаждение, отстаивание. (1) Отделение твердого вещества от суспензии в жидкости с более низкой плотностью исключительно за счет гравитационных эффектов (2) Процесс удаления железа из магниевых сплавов в жидком состоянии путем выдержки… … Словарь металлургических терминов

отстаивание — • истовое отстаивание … Словарь русской идиоматики

отстаивание — nusistojimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Nuosėdų savaiminis atsiskyrimas iš nejudinamos suspensijos. atitikmenys: angl. settling rus. отстаивание … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

отстаивание — nusodinimas statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Medžiagos išskyrimas iš tirpalo nelabai tirpaus kieto junginio pavidalu. atitikmenys: angl. clarification; clarifying; precipitation vok. Klärung, f rus. осветление, n; отстаивание … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

Источник

Отстаивание

Отст а ивание, медленное расслоение жидкой дисперсной системы (суспензии, эмульсии, пены) на составляющие её фазы: дисперсионную среду и диспергированное вещество (дисперсную фазу), происходящее под действием силы тяжести. В процессе отстаивания частицы дисперсной фазы оседают или всплывают, скапливаясь соответственно у дна сосуда или у поверхности жидкости. (Если отстаивание сочетается с декантацией, то имеет место отмучивание.) Концентрированный слой из отдельных капелек у поверхности, возникший при отстаивании, называют сливками. Частицы суспензии или капли эмульсии, скопившиеся у дна, образуют осадок. Накопление осадка или сливок определяется закономерностями седиментации (оседания). Отстаивание высокодисперсных систем часто сопровождается укрупнением частиц в результате коагуляции или флокуляции. Структура осадка зависит от физических характеристик дисперсной системы и условий отстаивания. Он бывает плотным при отстаивании грубодисперсных систем. Полидисперсные суспензии тонко измельченных лиофильных продуктов дают рыхлые гелеобразные осадки (см. Гели).

Отстаивание— распространённый способ очистки жидкостей от грубодисперсных механических примесей (см. Отстойники). Его используют при подготовке воды для технологических и бытовых нужд, обработке канализационных стоков, обезвоживании и обессоливании сырой нефти, во многих процессах химической технологии. Оно является важным этапом в естественном самоочищении природных и искусственных водоёмов. Отстаивание применяется также для выделения диспергированных в жидких средах различных продуктов промышленного производства или природного происхождения.

Лит.: Касаткин А. Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, 8 изд., М., 1971, с. 185; Плановский А. Н., Николаев П. И., Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии, 2 изд., М., 1972, с. 49, 370.

Источник

Способы разделения смесей

Для получения чистых веществ используют различные способы разделения смесей.

Процессы разделения смесей основаны на различных физических свойствах компонентов, образующих смесь.

Отстаивание

Отстаивание — это разделение неоднородной жидкой смеси на компоненты, путём её расслоения с течением времени под действием силы тяжести.

Отстаиванием можно разделить смесь нерастворимых в воде веществ, имеющих разную плотность.

Пример. Смесь из железных и древесных опилок можно разделить, если высыпать её в сосуд с водой (1), взболтать и дать отстояться. Железные опилки опустятся на дно сосуда, а древесные будут плавать на поверхности воды (2), и их вместе с водой можно будет слить в другой сосуд (3):

На этом же принципе основано разделение смесей малорастворимых друг в друге жидкостей.

Пример. Смеси бензина с водой, нефти с водой, растительного масла с водой быстро расслаиваются, поэтому их можно разделить с помощью делительной воронки:

Отстаиванием также можно разделить вещества, которые осаждаются в воде с различной скоростью.

Пример. Смесь из глины и песка можно разделить, если высыпать её в сосуд с водой (1), взболтать и дать отстояться. Песок оседает на дно значительно быстрее глины (2):

Этот способ используется для отделения песка от глины в керамическом производстве (производство глиняной посуды, красных кирпичей и др.).

Центрифугирование

Центрифугирование — это разделение неоднородных жидких смесей путём вращения.

Пример. Если компоненты неоднородной жидкой смеси очень малы, такие смеси разделяют центрифугированием. Такие смеси помещают в пробирки и вращают с большой скоростью в специальных аппаратах — центрифугах.

Перед центрифугированием частицы смеси распределены по объёму пробирки равномерно. После центрифугирования более лёгкие частицы всплывают наверх, а тяжёлые оседают на дно пробирки.

С помощью центрифугирования, к примеру, отделяют сливки от молока.

Фильтрование

Фильтрование — это разделение жидкой неоднородной смеси на компоненты, путём пропускания смеси через пористую поверхность. В роли пористой поверхности может выступать бумажная воронка, марля, сложенная в несколько слоёв, или любой другой пористый материал, способный задержать один или несколько компонентов смеси.

Фильтрованием можно разделить неоднородную смесь, состоящую из растворимых и нерастворимых в воде веществ.

Пример. Чтобы разделить смесь, состоящую из поваренной соли и песка, её можно высыпать в сосуд с водой, взболтать и затем эту смесь пропустить через фильтровальную бумагу. Песок остаётся на фильтровальной бумаге, а прозрачный раствор поваренной соли проходит через фильтр:

При необходимости, растворённую поваренную соль из воды можно выделить выпариванием.

Действие магнитом

С помощью магнита из неоднородной смеси выделяют вещества, способные к намагничиванию.

Пример. C помощью магнита можно разделить смесь, состоящую из порошков железа и серы:

Выпаривание. Кристаллизация

Выпаривание — это способ разделения жидких смесей путём испарения одного из компонентов. Скорость испарения можно регулировать с помощью температуры, давления и площади поверхности испарения.

Пример. Чтобы растворённую в воде поваренную соль выделить из раствора, последний выпаривают:

Вода испаряется, а в фарфоровой чашке остаётся поваренная соль. Иногда применяют упаривание, т. е. частичное испарение воды. В результате образуется более концентрированный раствор, при охлаждении которого растворённое вещество выделяется в виде кристаллов. Этот процесс получил название кристаллизации.

Дистилляция (перегонка)

Дистилляция (перегонка) — это способ разделения жидких однородных смесей путём испарения жидкости с последующим охлаждением и конденсацией её паров. Данный способ основан на различии в температурах кипения компонентов смеси.

Пример. При нагревании жидкой однородной смеси сначала закипает вещество с наиболее низкой температурой кипения. Образующиеся пары конденсируются при охлаждении в другом сосуде. Когда этого вещества уже не останется в смеси, температура начнёт повышаться, и со временем закипает другой жидкий компонент:

Таким способом получают, к примеру, дистиллированную воду.

Источник

Методы разделения смесей и очистки веществ

Научные методы исследования химических веществ и превращений. Методы разделения смесей и очистки веществ.

Методы разделения смесей и очистки веществ

1. Разделение жидкостей

Перегонка – разделение жидкостей, различающихся по температуре кипения.

Перегонку проводят в приборе, состоящем из колбы Вюрца (или круглодонной колбы с газоотводной трубкой), прямого холодильника, колбы-приемника, аллонжа, термометра и нагревательного прибора. Смесь жидкостей нагревают в перегонной колбе до температуры кипения каждого компонента, пары отводят в холодильник и собирают сконденсировавшуюся жидкость в приемник, отдельно каждый компонент смеси.

Дистилляция – очистка воды от твердых примесей.

Загрязненную жидкость нагревают в перегонной колбе до температуры кипения, пары отводят в холодильник и собирают сконденсировавшуюся жидкость в приемник.

2. Разделение жидкостей и твердых веществ

Фильтрование – метод разделения жидкостей и твердых веществ.

Фильтрованием отделяют нерастворимые твердые вещества от жидкости.

Выпаривание – метод разделения жидкостей и твердых веществ.

Выпариванием отделяют воду от растворенных в ней веществ.

Декантация – с ливание жидкости с отстоявшегося осадка. К ней целесообразно прибегать в тех случаях, когда в сравнительно большом количестве жидкости находится немного твердого вещества, которое легко оседает на дно.

3. Разделение смесей твердых веществ

Сублимация (возгонка) — очистка твердых веществ, способных при нагревании переходить непосредственно из твердой фазы в газообразную, минуя жидкую фазу. Образующийся газ конденсируется охлаждаемой частью прибора. Сублимацию обычно проводят при температуре, близкой к температуре плавления вещества. Возгонкой можно очистить йод, серу, хлорид аммония.

Перекристаллизация. При повышенной температуре готовят насыщенный раствор очищаемого вещества, затем для удаления нерастворимых примесей раствор фильтруют через воронку для горячего фильтрования и охлаждают до низкой температуры. При понижении температуры растворимость вещества понижается, и основная часть очищаемого вещества выпадает в осадок, растворимые примеси остаются в растворе.

Хроматография. Метод разделения и анализа смесей веществ, который основан на распределении веществ между двумя фазами – неподвижной (твердая фаза или жидкость, связанная на носителе) и подвижной (газовая или жидкая фаза, элюент).

Источник