51
1 Chimie tehnologică Cuprins 1. . Noţiuni fundamentale în chimia tehnologică. Proces tehnologic, proces de produc ţie. Flux tehnologic şi criterii de alegere. Mărimi ce caracterizează procesele chimice industriale: conversia total ă, conversia utilă, randamentul, selectivitatea 2. Simboluri tehnice şi scheme tehnologice. Clasificarea proceselor tehnologice. Etapele elaborării proceselor tehnologice. Bilanţul de materiale în sisteme tehnologice 3. Tehnologia apei. Apa potabil ă. Condi ţii de calitate. Tratarea apelor naturale pentru obţinerea apelor potabile. Eliminarea suspensiilor. Sterilizarea apei. Ape industriale. Dedurizarea apei. Demineralizarea apei. Ape reziduale. Epurarea apelor uzate şi reziduale 4. Tehnologia acidului sulfuric. Procedee de fabricare a acidului sulfuric. Materii prime pentru obţinerea gazelor sulfuroase. Pr ă  jirea piritei. Purificarea şi uscarea gazelor sulfuroase. Oxidarea catalitică a dioxidului de sulf. Absorbţia trioxidului de sulf. Sortimente de acid sulfuric. Utilizări ale acidului sulfuric 5. Fabricarea gazului de sinteză 6. Tehnologia amoniacului

Chime Tehnologica I

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Chime Tehnologica I

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 151

1

Chimie tehnologică

Cuprins

1 Noiuni fundamentale icircn chimia tehnologică Proces tehnologic proces de producie Flux

tehnologic şi criterii de alegere Mărimi ce caracterizează procesele chimice industriale

conversia totală conversia utilă randamentul selectivitatea

2 Simboluri tehnice şi scheme tehnologice Clasificarea proceselor tehnologice Etapele

elaborării proceselor tehnologice Bilanul de materiale icircn sisteme tehnologice

3 Tehnologia apei Apa potabilă Condiii de calitate Tratarea apelor naturale pentru

obinerea apelor potabile Eliminarea suspensiilor Sterilizarea apei Ape industriale

Dedurizarea apei Demineralizarea apei Ape reziduale Epurarea apelor uzate şi reziduale

4 Tehnologia acidului sulfuric Procedee de fabricare a acidului sulfuric Materii prime pentru

obinerea gazelor sulfuroase Pră jirea piritei Purificarea şi uscarea gazelor sulfuroase

Oxidarea catalitică a dioxidului de sulf Absorbia trioxidului de sulf Sortimente de acidsulfuric Utilizări ale acidului sulfuric

5 Fabricarea gazului de sinteză

6 Tehnologia amoniacului

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 251

2

CHIMIE TEHNOLOGICĂ

Chimia tehnologică este disciplina care prezintă aplicaiile icircn industrie alecunoştinelor dobacircndite prin studiul celor patru mari grupe de discipline de chimiefundamentală chimie anorganică organică analitică şi al chimiei fizice

Studiul chimiei tehnologice oferă suportul teoretic pentru a realiza industrial procesede fabricare şi de prelucrare a numeroase substane necesare icircn activitatea economică şi cabunuri de consum

1 Noiuni fundamentale icircn chimia tehnologică

11 Proces tehnologic proces de producie Defini ii

Procesul tehnologic reprezintă transformarea materiilor prime icircn produse intermediare

sau finite cu ajutorul unuia sau mai multor procese chimice fundamentale şi a uneia sau

mai multor opera ii fizice sau mecanice (desf ăşurate paralel sau ciclic) Procesul de produc ie sau de procesul de fabricaie reprezintă totalitatea proceselorfolosite pentru transformarea materiilor prime şi a semifabricatelor icircn produse finite Unproces de producie este un sistem format din procesul tehologic procesul de muncă şiprocese naturale icircn unele cazuriProcesele chimice fundamentale ( exemplu halogenarea sulfurarea nitrarea oxidareaalchilarea ) schimbă natura şi compoziia substanelor transformacircndu-le icircn alte substanecu alte proprietăi

Operaiile fizice şi mecanice numite opera ii unitare nu schimbă natura substanelorrespectiv nu implică reacii chimice Aceste operaii au ca obiective- pregătirea materiei prime- izolarea produselor din mediul de reacie şi purificarea lorPrincipalele operaii tip sau operaii unitare sunt

- Transportul materialelor lichidelor materialelor solide- Concasarea- Mărunirea- Sedimentarea

- Filtrarea- Amestecarea- Icircncălzirea şi răcirea- Fermentarea- Pasteurizarea sterilizarea- Concentrarea

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 351

3

- Condensarea- Cristalizarea- Uscarea- Distilarea şi rectificarea- Extracia

12 Fluxul tehnologic si criterii de alegere a proceselor tehnologice

Reprezentarea procesului tehnologicTraseul materiei prime de-a lungul proceselor chimice fundamentale şi a operaiilorunitare pacircnă la produsul finit constitue fluxul tehnologic Reprezentarea grafică a fluxului tehnologic se numeşte schema tehnologică Schema tehnologică poate fi de două tipuri

o A Schemă tehnologică de operaiio B Schemă tehnologică de fabricaie

Schema tehnologică de operaii reprezintă operaiile unitare şi procesele chimicefundamentale scrise icircn dreptunghiuri Substanele implicate icircn operaia respectivă se scriu

icircntr-o parte sau alta a dreptunghiului indicacircndu-se prin săgei dacă intră sau ies dinaceastaSchema tehnologică de fabricaie cuprinde reactoarele şi celelalte utilaje implicate icircnproces pentru efectuarea operaiilor unitare reprezentate icircn ordinea de succesiune urmată şi la nivelele adecvateAlegerea procesului tehnologicUn produs chimic finit poate fi obinut prin mai multe tipuri de procese tehnologiceformate din secvene diferite de procese chimice fundamentale şi operaii unitareProdusul chimic obinut poate avea aceleaşi calităi sau calităi diferite icircn funcie de

procesul tehnologic utilizat pentru obinerea luiNatura procesului determină randamentul de obinere al acestuia cheltuielile de materiiprime materiale energie şi fora de muncăDe aceea alegerea procesului tehnologic de fabricaie al unui produs se face astfel icircncacirct să ducă la obinerea unui produs de bună calitate la un cost cacirct mai mic cu un consumminim de materii prime materiale energie şi un grad icircnalt de automatizareDeci criteriile de alegere a unui proces tehnologic sunt a asigurarea cu materii prime şi energie b calitatea produsului finit c cantitatea de produs finit ce trebuie obinut icircn unitatea de timp d costul produsului finit

De asemenea se alege procesul tehnologic pentru care consumurile specifice sunt maireduse iar subprodusele se obin icircn cantităi mai mici şi pot fi valorificateSe vor prefera procesele tehnologice cu consumuri de energie mai mici

b Calitatea produsului finit

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 451

4

Obinerea direct din proces a unui produs cu un icircnalt grad de puritate este o condiieesenială icircn alegerea procesului de fabricaie al acestuiaUn proces tehnologic prin care se obin produşi impurificai cu substane secundarenecesită operaii şi instalaii icircn pluspentru purificare ceeea ce determină consumuri demateriale energie şi investiii superioare

c Cantitatea de produs finit ce trebuie ob inut icircn unitatea de timp

Dacă produsul trebuie obinut icircn cantitate mare atunci se alege un proces tehnologic cufuncionare continuă Deşi acest proces necesită instalaii mai scumpe decacirct un proces cufuncionare discontinuă devine rentabil dacă instalaiile sunt mariPentru produsele cetrebuie obinute icircn cantitate mică icircn unitatea de timp se aleg procesele tehnologice cufuncionare discontinuă care sunt mai ieftine

d Costul produsului finit

Pentru fabricaia unui produs se alege acel proces tehnologic pentru care costul acestuiaeste minimLa costuri egale se preferă procesul tehnologic care nu conduce la produşi secundari

Eficiena economică a unui proces tehnologic se urmăreşte cu ajutorul unor indicatoritehnico-economici care presupun cunoaşterea conversiei a randamentului bilanului demateriale bilanul termic productivitatea muncii costul de producie etc

Orice proces tehnologic se compune dintr-o succesiune de operaii fizice şi chimice carepot fi grupate astfel operaii de pregătire a materiilor prime operaii de prelucrare a materiilor prime care conduc la obinerea produselor finite operaiide valorificare a subproduselor şi a deşeurilor operaii auxiliare (transportdepozitare etc)

13 Mărimi ce caracterizează procesele chimice industriale conversia randamentul

selectivitatea

Se consideră reacia chimică generală de forma

j jii P R sumsum prime= ν ν

unde R reprezintă reactanii P reprezintă produşii de reacie iar iν respectiv jν prime reprezintă

coeficienii stoechiometrici ai reactanilor şi ai produşilor de reacieConversia notată cu bdquoC rdquo este definită ca raportul dintre numărul de moli de materie primacare s-a transformat icircn produşi chimici şi numărul de moli de materie primă alimentată

100alimentataprimamateiedemolidenr

atatransformprimamateriedemolinrde() sdot=C

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 551

5

Ranadamentul η este raportul dintre cantitatea de produs util obinută icircn urma reaciei şicantitatea de mateie primă intrată icircn procesPentru procesele a căror desf ăşurare se poate exprima prin ecuaii stoechiometrice cunoscuterandamentul icircn produs final este

100

teoreticprodusdemoli

practicobtinutprodusdemoli() sdot=η

Selectivitatea este raportul dintre numărul de moli de produs util obinut şi numărul de molide materie primă transformată ( calculele se fac pentru reactantul aflat icircn cantitatestoechiometrică)

100atatransformprimamateriemoli

utilprodusmoli() sdot=S

2 Clasificarea proceselor tehnologice

a clasificarea după modul de desf ăşurare in timp

Procesele tehnologice pot fi discontinue (periodice) semicontinue continue

Procesele discontinue -se realizează icircn utilaje cu funcionare periodică din care produsulse evacuează la intervale de timp determinateIcircn cazul proceselor discontinue parametrii tehnologici (temperatura presiunea

concentraia reactanilor viteza de reacie etc) variază icircn decursul desf ăşurăriiprocesuluiProcesele discontinue lucrează icircn regim nestaionar Un astfel de proces decurge icircn şarjeProcesele discontinue sunt aplicate mai puin deoarece icircn cazul acestora productivitateaeste scăzută şi nu pot fi automatizate completUn proces tehnologic discontinuu se caracterizează prin mă rimea şarjei şi durata unui

ciclu de transformare

Procesele continue se caracterizează prin simultaneitatea desf ăşurării tuturor fazelor

Acestea decurg icircn aparate cu funcionare continuă iar parametrii se menin invariabiliconstani pe toatădurata procesului Icircn acest caz regimul de lucru este sta ionar Icircn cazul proceselor continue alimentarea cu materii prime şi energie se face continuu şiuniform iar evacuarea produşilor de reacie icircn acelaşi modProcesele continue se caracterizează prin debite de alimentare şi evacuare şi timpul de

sta ionare a materialelor icircn instalaie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 651

6

Icircn cazul proceselor semicontinue alimentarea se face parial continuu parial dicontinuuiar produşii sunt evacuai icircn acelasi mod

b clasificarea după numă rul de prelucr ă ri ale materiei prime icircnainte de a pă r ă si

instala ia După numărul de prelucrări ale materiei prime icircnainte de a părăsi instalaia se disting

procese ciclice sau icircn circuit icircnchis procese aciclice sau icircn circuit deschisProcese ciclice se aplică icircn operaii cacircnd la o singură trecere a reactanilor prin reactorconversia are valori mici rămacircne reactant netransformat care se separă de produs şi apoise recirculăExemple -sinteza amoniacului

-oxidarea şi absorbia gazelor nitroase- absorbia SO3 din gazele de la oxidarea SO2

c clasificarea după starea de agregare icircn care se gă sesc reactan ii După starea de agregare icircn care se găsesc reactanii procesele pot fi procese eterogene icircn care compuşii masei de reacie se află icircn faze diferite Cele

mai utilizate sunt sistemele bifazice de tipul g-l g-s l-s l-l procese omogene care au loc cu viteze mai mari decacirct cele eterogene mecanismul

global este mai simplu şi pot fi uşor controlate

Linia tehnologică Este numită instalaia icircn care se desf ăşoară procesul tehnologic

Linia tehnologică este formată din o utilajeo sisteme de transport ale materiilor prime ale semifabricatelor şi ale produselor

finite icircntre utilajeo aparate de măsură şi control

Parametrii tehnologici reprezint ă valorile optime ale mă rimilor presiune debite

temperatur ă concentra ie pentru care se pot ob ine produse chimice cu anumite

caracteristici calitative

Materiile prime cuprind totalitatea substan elor naturale sau sintetice anorganice sau

organicenecesare pentru ob inerea unui anumit produs

Materiile prime folosite icircn industria chimică pot fi

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 751

7

- materii prime minerale sare brută (NaCl) pirită ( FeS) blenda ( ZnS) galena(PbS)

- cărbuni- iei- gaze naturale- materii prime vegetale şi minerale ( de exemplugrăsimi uleiuri alcool lemn

cereale lapte )

Produsele finite sunt substan ele sau materialele (bunurile) care rezult ă icircn urma

desf ăşur ă rii unui proces tehnologic Produsele finite trebuie să corespundă unor norme legale de calitate

Semifabricatele sunt produse rezultate icircn urma unor etape ale procesului tehnologic Icircndecursul procesului tehnologic materiile prime sunt transformate prin mai multe operaii icircn produse finite Stadiile intermediare de prelucrare ale materiilor prime sunt numite

semifabricateProduse finite

Produse auxiliare sau subproduse

MATERII PRIME

Deşeuri

Materiale auxiliare sunt produse care sunt necesare icircn procesul de producie alături demateriile prime dar nu se regăsesc icircn produsul finitMateriale auxiliare sunt apa aburul care sunt numite şi utilităi

Ramurile principale ale tehnologiei chimiceTehnologia chimică generală este o disciplină icircn cadrul ştiinelor chimice şi prezintă problemele eseniale ale tuturor ramurilor industriei chimiceTehnologia chimică generală se icircmparte icircn mod convenional icircn Tehnologia chimică ANORGANICĂ Tehnologia chimică ORGANICĂ

icircn funcie de particularităile proceselor de materiile prime utilizate şi de produsele finite

obinute

Tehnologia chimică anorganică Tehnologia chimică anorganică are ca obiect de studiu procesele chimice anorganiceAcestea se pot clasifica icircn

o procese anorganice de bază

PROCES

TEHNOLOGIC

(semifabricate)

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 851

8

o procese electrochimiceo procese metalurgiceo procese de fabricare a produselor ceramice a sticlei şi a lianilor anorganici

Procesele anorganice de bază constau icircn fabricarea compuşilor anorganici de maretonaj acizi baze săruri minerale şi icircngrăşăminte chimice Aceste procese constituie

obiectul de cercetare şi de studiu al disciplinelor tehnologice următoare

Tehnologia apei Tehnologia acidului sulfuric Tehnologia amoniacului şi a acidului azotic Tehnologia produselor sodice (derivate de la NaCL)- Na2CO3 NaOH Cl2 HCl Tehnologia icircngrăşămintelor chimice Tehnologia silicailor şi a compuşilor oxidici (produse ceramice porelan sticlă liani

anorganici ciment)

Tehnologia chimică organică Tehnologia chimică organică cuprinde

o Tehnologia chimică organică de bază icircn care se studiază prelucrarea materiilorprime organice- gaz metan iei cărbuni şi obinerea compuşilor de mare tonaj(acetilenă acid acetic clorură de vinil etenă etc )

o Tehnologia chimică organică de sinteză numită şi sinteza organică fină cecuprinde

- tehnologia produselor farmaceutice

- tehnologia antidăunătorilor- tehnologia coloranilor- tehnologia reactivilor organici- tehnologia produselor cosmetice- tehnologia fabricării tensidelor- tehnologia compuşilor macromoleculari (materiale plastice cauciuc sintetic

fibre artificiale)

Simboluri tehnice şi scheme tehnologice

Simbolurile tehnice sunt semne convenionale prin care se realizează reprezentareautilajelor Aceste semne sugerează forma şi mărimea acestoraSimbolul tehnic este un semn grafic simplificat care reprezintă un anumit utilaj El icircndeplineşte următoarele condiii

- reprezintă clar şi sugestiv forma utilajului şi principiul său de funcionare- asigură desenarea rapidă a schemelor tehnologice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 951

9

După gradul de informare pe care oferă simbolurile tehnice se casifică icircn simboluri funcionale simboluri de aparatură simboluri speciale

Simbolurile funcionale ndashse reprezintă sub forma unui dreptunghi icircn care se scrie

operaia fizică sau procesul chimic efectuat icircn utilajul respectiv Exemple

Simbolurile de aparatură redau schematic aparatul şi modul său de funcionare Exemple

conductă (săgeata indicădirecia de curgere)conductă prin care circulă componentul principal (uşor

icircngroşată)

conductă pentru recirculare conductă prin care circulă lichide

O conductă prin care circulă gaze

linie de circulaie pentru solide (bandă rulantă vagonet jgheab)

conductă pentru suspensii solid ndash lichid

conductă pentru emulsie ( L ndash L)

O conductă pentru suspensie solid-gaz

O conductă pentru spume ( L ndash G )

O conductă pentru suspendat icircn spume

ventil pe conductă

ventil reductor de presiune de la 50 la 5 atmosfere

505

Dozator simplu

Neutralizare Distilare

D

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1051

10

A

ab Dozator amestecător icircn raportul a b

B A+B

manometru

filtru pentru gaz

separator gaz lichid

siloz buncăr

rezervor pentru lichide

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1151

11

recipient vertical cu manta şi agitator

agitator elice

vas icircncălzit (răcit) cu serpentină

serpentină

agitator motor electicagitator ancoră

infin elice

ventilator pompă centrifugă

bandă transportoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1251

12

coloană cu stropire

sau coloană de stripare (scruber)

coloană cu umplutură

compresor icircn coloană de

3 trepte desorbie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1351

13

coloană de distilare

Reactor tubular continuu

Reactant Produs

Etapele elaborării proceselor tehnologicePentru a se eleabora un proces tehnologic nou şi instalaia tehnologică aferente separcurg următoarele etape

1-conceperea procesului tehnologic2-etapa dimensionării tehnologice a utilajelor3-etapa proiectării procesului tehnologic4-comanda şi montarea utilajului5-punerea icircn funciune şi rodajul instalaiei

Conceperea procesului tehnologic

Etapele proiectării sistemelor tehnologice sunt cercetarea preliminară cercetarea de laborator cercetarea de dezvoltare care cuprinde etapele

-cercetare pe micropilot-cercetare pe pilot-cercetare pe instalaie semiindustrială

proiectarea sistemelor de producie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1451

14

3 Tehnologia tratării apeiConsideraii generale

Apa are un rol esenial icircn existena vieii f ără apă nu există viatăApa este constituentul major al corpurilor viiApa este o substana chimică deosebită

o

H 104o 5 H

- polaritate ridicată rarr este un foarte bun dizolvant pentru numeroase substane săruriacizi baze alcooli proteine

- mediu pentru foarte multe reacii- agent de spălare

-căldură specifică ridicată este un bun purtător de căldurăApa costitue mediul icircn care au loc reaciile biochimice caracteristice vieiiIcircn natură apa există icircn toate formele de agregare vapori lichidă şi solidă urmacircnd un

circuit de la o stare la altaDin evaporarea oceanelormărilorlacurilorracircurilor rezultă vapori de apă (mai uşori ca

aerul) care ridicacircndu-se icircn atmosferă se condensează ca nori sau ceaă şi cad iaraşi pepămacircnt sub forma de ploaiegrindină zăpadăApa meteorică ajunsă pe pămacircnt poate străbate prin straturi permeabile (sol nisip

pietriş si alte roci) pacircnă ajunge la o pătura impermeabila de argilă formacircnd deasupraacesteia o pacircnzacirc de apă subterana (freatică) care reapare la suprafaă prin izvoare puuri

sondeIcircn circuitul său icircn natură apa vine icircn contact cu substane gazoase lichide şi solide

impurificacircndu-se Vaporii de apă din atmosferă se condensează şi dizolvă gazele dinatmosferă icircn cantităi depinzacircnd de temperatură şi de presiunile pariale ale acestoraIcircn apele de precipitaii sunt dizolvate gaze in concentraii de aproximativ63 N2 35 O2 175 CO2 deşi concentraia acestor gaze in aer este de

aproximativ79 N2 209 O2 0003 CO2Ajunsă icircn sol apa continuă procesul de absorbie a CO2 ( existent icircn straturile superioare

ale solului datorită procesului de descompunere a substanelor organice) devenind foarte

bdquoagresivărdquo şi putacircnd aciona ( reaciona si solubiliza) asupra majorităii combinaiilor dinsol Apa dizolvă săruri icircntacirclnite icircn roci (cloruri alcaline clorura de magneziu )Icircn apa imbogăită icircn cloruri solubilitatea sulfailor şi a fosfailor de calciu este mai mareDizolvarea carbonailor depinde de concentraia de CO2 dizolvat icircn apă De fapt este osolubilizare icircnsoită de o reacie chimică deoarece carbonaii trec icircn bicarbonai

CaCO2 + CO2 +H2Orarr Ca(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1551

15

Uneori unele izvoare dizolvă din rocile icircntacirclnite substane gazoase sau solide icircn cantităianormal de mari formacircnd ape minerale (acide alcaline carbonice sărate amaresulfuroase feruginoase iodurate radioactive etc) cu importante efecte curative

Clasificarea apelor naturale

Icircn natură apa se găseşte icircn hidrosferă icircn atmosferă şi icircn litosferăExistă următoarele categorii de ape

ape meteorice ape subterane ape de suprafaă -racircuri

-lacuri-mări şi oceane

31 APA POTABIL Ă Prin apă potabilă se icircnelege

o orice tip de apă icircn stare naturală sau după tratare folosită pentru băut gătit lapreparare hranei sau pentru alte scopuri casnice indiferent de originea ei şiindiferent dacă este furnizată prin reea de distribuie din rezervor sau este

comercializată icircn sticle sau alte recipienteo toate tipurile de apa folosită ca sursă icircn industria alimentară pentru fabricareaprocesarea conservarea sau comercializarea produselor sau substanelor destinatepentru consumul uman cu excepia cazului icircn care autorităile competente aprobă folosirea apei şi sunt convinse că apa nu afectează calitatea şi salubritateaprodusului alimentar icircn forma lui finită

Apa potabilă este destinată pentru consum menajer (băut preparat macircncare spălat ) cicirctşi cea necesară pentru tehnologia de fabricaie icircn industria alimentarăApa potabilă apa naturală subterană sau de suprafatăeste bună de băut Icircn acest scop eatrebuie sa icircndeplineasca următoarele conditii principale Sa aibă o temperatura icircntre 7 si

12

o

C să fie incoloră transparentă f ără miros f ără gust să nu contină suspensii mineralesau organice săruri solubile icircn cantitate mai mare decacirct un gram la litru substanteleotrăvitoare (compusi de cupru plumb arsen etc) şi nici microbi care pot provoca icircmbolnăvirea oamenilor sau a animalelorPotabilitatea apei depinde de proprietăile sale fizice şi chimice (culoare turbiditate miros coninut icircn diferite substane etc)Icircn apa potabilă trebuie să fie absente substanele toxice şi organismele patogeneCondiiile de calitate pentru apa potabilă sunt stabilite prin standarde şi reglementări Aceste condiii de calitate se referă la următoarele caracteristici ale apei

o organolepticeo fiziceo chimiceo radioactiveo biologice

Caracteristicile organoleptice sunt mirosul gustul turbiditatea şi culoarea mirosul şi gustul apei se datoresc prezenei icircn apă a unor săruri solubile gazesubstane minerale sau organice icircn descompunere a unor microorganisme vii a vegetaiei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1651

16

acvatice Apa potabilă nu trebuie să aibă gust sau miros particular dar nici să fie lipsită de gustMirosul apei provine de la substanele volatile pe care le conine ca rezultat al icircncărcăriicu substane organice icircn descompunere al dezvoltării planctonului al poluării cusubstane chimice sau cu ape reziduale Determinarea mirosului apei trebuie să se facă latemperatura de 15-200C şi la 600C icircntr-o icircncăpere care să fie lipsită de miros Turbiditatea apei (tulbureala apei) se datorează prezenei substanelor icircn suspensie

( argilă nisip fin nămol substane organice plancton etc ) şi care nu sedimentează icircntimp Turbiditatea se exprimă icircn grade de turbiditate Un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg caolin (silice) icircntr-un litru

de apă distilat ă Se măsoară cu aparate numite turbidimetre

Culoarea apeiApa pură este incoloră Culoarea apei naturale este determinată de prezena compuşilorcoloidali ai fierului a substanelor humice sau a unor substane rezultate dindescompunerea plantelor acvatice

Culoarea este dată de originea materialelor transparente Ionii de Fe dau apei culoareagalbenă cei de Cu o colorează icircn albastru Prin reziduurile activităii antropice se poateschimba culoarea apelor Apele de culoare brună provin de la distileriile de cărbuneculoarea brună icircnchisă o au apele de la fabricile de celuloză Apele bogate icircn Fe de latăbăcării au culoarea verde icircnchis sau neagră

Coloraia apei se exprimă icircn grade de culoare Gradul de culoare este coloraia produsă de o soluie care conine 1mg platină la 1 l de apă sub formă de ion cloroplatinat

Temperatura

apei variază icircn funcie de provenienă şi de anotimpPentru apele sbuterane se icircncadrează icircntre 8-12oC iar pentru cele de suprafaă variază icircntre 0oC ndashiarna şi 27 oC - 30 oC vara Radioactivitatea -este proprietatea a

pei de a emite radiaii permanente alfa beta saugama

Conductibilitatea electrică şi conductivitateaConductivitatea apelor constituie unul dintre i

ndicatorii cei mai utilizai icircn apreciereagradului de mineralizare a apelor cel puin din următoarele considerente

- măsurătorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea coninutuluitotal de săruri dizolvate icircn apă

- au avantajul diferenierii dintre săruri anorganice şi organice pe baza mobilităilorionice specifice

- elimină erorile datorate transformării speciilor de carbonaibicarbonai prinevaporare la 105o C (conform metodologiei de determinare gravitaională a reziduului fix icircn cazul bicarbonailor pierderile sunt de circa 30)Din valoarea conductibilităii se pot face aprecieri asupra concentraiei electroliilor şiasupra variaiei gradului de mineralizare a apeiConductibilitatea se măsoară icircn -1cm-1 = Siemens S mS microS

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1751

17

32 Condiii de calitate pentru apa potabilă Calitatea a

pei se poate defini ca un ansamblu convenional de caracteristici fizicechimice biologice şi bacteriologice exprimate valoric care permit icircncadrarea probei icircntr-o anumită categorie ea căpătacircnd astfel icircnsuşirea de a servi unui anumit scop Pentrustabilirea calităii apei din multitudinea caracteristicilor fizice chimice şi biologice carepot fi stabilite prin analize de laborator se utilizează practic un număr limitat consideratemai semnificative

Fiecare ară sau regiune dintr-o ară are propriile norme de calitate Totuşi pe planmondial se tinde spre o bază comună rezultată din experiena şi necesităile tuturor Icircnacest sens Organizaia Mondială a Sănătăii a emis şi reeditează periodic Directivelepentru calitatea apei potabile iar organisme internaionale precum Uniunea Europeană promovează şi ele norme comune detaliat sau cel puin orientative cum sunt Directiva9883EC privind calitatea apei destinate consumului uman

Orice alterare fizică chimică sau bacteriologică a apei peste o limită admisibilă stabilită inclusiv depăşirea nivelului natural de radioactivitate produsă direct sau indirectcu activităi umane care o fac improprie pentru o folosire normală se numeşte poluare aapei

Apa element indispensabil vieii şi activităii omului se constituie icircntr-un importantindicator al aprecierii gradului de civilizaie şi al posibilităilor de dezvoltare pe care olocalitate le oferă locuitorilor săiPentru ca o apa să fie declarată potabilă ea trebuie să icircndeplinească mai multe condiiicele mai importante fiind Să fierdquo sigurărdquo din punct de vedere sanitar (legat de cerinele consumatorului) şi al

furnizorului de apă (să fie transportabilă) Să nu conină ageni patogeni sau microorganisme patogene să fie lipsită de risc de

contaminare (să nu existe viruşi bacterii protozoare spori chişti etc) Să fie incoloră şi cu gust plăcut

Concentraia substanelor indezirabile sau toxice să fie foarte scăzutăDin punct de vedere al furnizorului de apă nu trebuie să provoace deteriorări calitativeale conductelor icircn timpul transportului datorită depunerilor sau a agresivităii calciuluisau dezvoltării de bacterii şi să se poată transporta uşor

Icircn Romacircnia norma de calitate pentru apa potabilă icircn ultimul deceniu a fost STAS134291 APĂ POTABILĂ Acest standard de stat se referă la apa potabilă furnizată deinstalaiile centrale sau sursele locale de alimentare apă de rezervoarele de icircnmagazinaretransportabile precum şi la cea folosită pentru apă caldă menajeră (baie şi bucătărie) NUse referă la apele minerale Apa potabilă trebuie să corespundă standardului de calitatenr134291 respectiv să se icircncadreze icircn limitele impuse de 54 de indicatori (preluai larecomandările Organizaiei Mondiale a Sănătăii) şi anume organoleptici (2) fizici (4)chimici (35) radioactivi (2)Toate aceste cerine sunt transpuse icircn indicatori ( parametrii caracteristici) care reprezintă parametrii apei potabileSistemul mondial de supraveghere a mediului icircnconjurător prevede urmărirea calităiiapelor prin trei categorii de parametrii- parametri de bază temperatură pH conductivitate oxigen dizolvat colibacili

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1851

18

- parametri indicatori ai poluării persistente cadmiu mercur compuşi organo -halogenai şi uleiuri minerale - parametri opionali carbon organic total ( COT ) consum biochimic de oxigen( CBO) detergeni anionici metale grele arsen bor sodiu cianuri uleiuri totalestreptococi Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizează următoareaterminologie

- criterii de calitate a apei - totalitatea indicatorilor de calitate a apei care seutilizează pentru aprecierea acesteia icircn raport cu măsura icircn care satisface un anumitdomeniu de folosină sau pe baza cărora se poate elabora o decizie asupra gradului icircncare calitatea apei corespunde cu necesităile de protecie a mediului icircnconjurator - indicatori de calitate ai apei - reprezentai de caracteristici nominalizate pentru odeterminare precisă a calităii apelor - parametri de calitate a

i apei ndash sunt valori şi exprimări numerice ale indicatorilor decalitate a unei ape - valori standardizate ale calităii apei - reprezintă valori ale indicatorilor de calitatea apelor care limitează un domeniu convenional de valori acceptabile pentru o

anumitatilde folosină a apeParametri de calitate sunt microbiologici chimici şi indicatori Valorile concentraiilormaxime admise pentru parametrii de calitate ai apei potabile sunt cele prevăzute icircntabelele din ldquoLegea nr 458 din 8 iulie 2002 privind calitatea apei potabilerdquoAşa cum s-a arătat deja pentru caracterizarea calităii şi gradului de poluare a unei ape seutilizează

indicatorii de calitate Aceştia se pot clasifica după natura lor şi după natura şiefectele pe care le au asupra apei după cumClasificare după natura indicatorilor de calitate 1 Indicatori organoleptici (gust miros )2 Indicatori fizici ( pH conductivitate electrică culoare turbiditate ) 3 Indicatori chimici

o generali-se referă compoziia naturală a apeio toxici ndash se referă la prezena compuşilor poluani toxicia căror prezenă induce

un factor de risc pentru sănătatea consumatorilor-amine aromatice= Ar-NH2 C6H5-NH2 (fenilamina sau anilina)-As Cd2+ CN- NO3 Cr3 Hg N-pesticide-trihalometani

4Indicatori bacteriologici ndashprezena organismelor animale sau vegetale5Indicatori biologici-

6Indicatori de radioactivitate-Consumul de către om al alimentelelor si apei potabile cuun continut radioactiv crescut poate determina cresterea icircncărcăturii interne aorganismului ce conduce la cresterea dozelor efective rezultate prin ingestie si implicit ariscului aparitiei efectelor negative asupra sanatatiiClasificare după natura şi efectul pe care icircl au asupra apei

- indicatori fizico-chimici generali- temperatura

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1951

19

- pH- indicatorii regimului de oxigen

- oxigen dizolvat (OD)- consumul biochimic de oxigen (CBO5)- consumul chimic de oxigen (CCO Cr şi CCO Mn)

- indicatorii gradului de mineralizare - reziduul fix

- cloruri sulfai- calciu magneziu sodiu etc- indicatori fizico - chimici selectivi

- carbon organic total (COT)- azot Kjeldhal şi azot total fosfai- duritate alcalinitate

- indicatori fizico - chimici specifici ( toxici)- cianuri- fenoli- hidrocarburi aromatice mono şi polinucleare

- detergeni- metale grele ( mercur cadmiu plumb zinc cobalt fier etc)- pesticide- arsen- uraniu natural

- trihalometani- indicatori radioactivi

- activitate globală α şi β - activitate specifică admisă a fiecărui radionuclid

-indicatori biologici care reflectă gradul de saprobitate a apei prin analiza speciilor de

organisme care populează mediul acvatic- indicatori bacteriologici care măsoară nivelul de poluare bacteriană icircn principal prindeterminarea numărului de bacterii coliforme totale şi de bacterii coliforme fecale

Icircn tabelul de mai jos sunt redate valorile admise şi excepional admise ale indicatorilor depotabilitate Organismele biologice indicatoare de poluare dăunătoare sănătăii precumchisturi de giardia protozoare intestinale patogene etc nu se admit

Tabel nr1 Indicatori de potabilitate si valorile maxim admise

Gust si miros 2 grade Amine aromatice 0 mgdm3

temperatura 7-15 grade C azotai 45mgdm3

pH 6-8 Cianuri libere 001 mgdm3

turbiditate 5-10 grade fluor 12 mgdm3

culoare 15-30 grade Mercur 0001mgdm3

conductivitate 1000-3000Scm Plumb 005 mgdm3

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2051

20

Duritatea apei 20-30 gradegermane

Total cloroform 05 mgdm3

Calciu 100-180 mgdm3 Pesticide 01 microgramedm3

Cloruri 250-400 mgdm3 CCO (consumul chimic

de oxigen) 25-3 mgdm3

Cupru 005-01mgdm3 Amoniac 0 -03 mgdm3

Fier 01-03 mgdm3 Nitrii 0 ndash 03 mgdm3

Magneziu 50-80 mgdm3 Germeni mezofili 300cm3Mangan 005-03 mgdm3 Germeni coliformi totali 10100cm3

Sulfai 200-400mgdm3 Germeni coliformi fecali 2100cm3

Zinc 5-7 mgdm3 Streptococi fecali 2100cm3

Caracteristicile biologiceApa potabilă nu trebuie să conină organisme animale şi vegetale vizibile cu ochiullibernici ouă sau larve de paraziiNumărul organismelor animale microscopice nu trebuie să depăşească 20 icircn 1 dm3 de apă

Proprietăile chimice ale apeiApa potabilă nu este şi nu trebuie să fie pură Ea conine dizolvate gaze şi o serie desubstane minerale şi organice care icirci conferă caracterul de potabilitateDintre substanele dizolvate unele sunt necesareO2 CO2 Ca2+ altele sunt admisibileMgO SO2-

4 SiO2 Fe Mn Al K Cl dar icircn anumite limiteIar altele sunt inadmisibileH2S As ionul Cr6+ compuşii azotului ai fosforului PbPrezena ionilor de calciu şi magneziu icircn apă icirci confer acesteia duritate Apa cu duritate

mare are o icircntrebuinare limitată icircn industrie şi icircn scopuri gospodăreştipH-ul aciditatea şi alcalinitatea apeiValoarea pH-ului ( concentraia ionilor de hidrogen) apei determină icircn mare măsură-procesele biologice şi chimice care au loc icircn apa natural-caracterul coroziv al apeipH-ul apelor naturale este cuprins icircntre 65 - 8 abaterea de la aceste valori dacircnd indicaiiasupra poluării cu compuşi anorganici pH-ul şi capacitatea de tamponare a acestuiaconstituie una din proprietăile eseniale ale apelor de suprafaă şi subterane pe această cale asiguracircndu-se un grad de suportabilitate natural faă de impactul cu acizi sau bazesărurile de Na+ K+ Ca2+ Mg2+ jucacircnd un rol esenial icircn acest sens De subliniat că

această capacitate de tamponare a pHndashului este deosebit de importantă nu numai pentruechilibrele din faza apoasă dar şi pentru cele de la interfaa cu materiile icircn suspensierespectiv cu sedimenteleIcircn funcie de pH-ul apei se stabilesc unele din procesele de tratare ale acesteia

Valoarea pH-ului unei ape naturale se poate determina cu relaia

pH = 652 + log[ CO2]bic - log[ CO2 ]liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2151

21

[ CO2]bic = concentraia CO2 din carbonaii acizi

[ CO2 ]liber = concentraia CO2 liber existent icircn apă Rezultă că aciditatea apelor natural este cauzată icircn principal de CO2 liberAciditatea mai este determinată de apariia acizilor humici de acizi organici sau de acizi

minerali aduşi cu apele uzate sau formai prin hidroliza sărurilor aflate icircn apă652 ndash este o constantă reprezentacircnd logaritmul cu semn schimbat alconcentraiei ionilor de acid carbonic disociat

Alcalinitatea apelor naturale ndashse datorează ionilor de bicarbonat şi icircn mai mică măsură fosfailorPractic alcalinitatea totală se datorează bicarbonailor de calciu şi magneziu astfel că icircnapele naturale obişnuite duritatea temporar ă a apei este egală cu alcalinitatea totală Alcalinitatea poate apărea şi icircn cazul deversării de ape reziduale puternic baziceDuritatea a

pei a fost inclusă la capacitatea de tamponare a apei datorită ponderii

carbonailor de calciu şi magneziu icircn apele naturale Se deosebesc următoarele tipuri deduritate- duritatea totală reprezintă totalitatea sărurilor de Ca2+ şi Mg2+ prezente icircn apă- duritatea temporară reprezintă coninutul ionilor de Ca2+ şi Mg2+ legai de anionulHCO-

3 care prin fierberea apei se poate icircnlătura deoarece dicarbonaii se descompun icircnCO2 şi icircn carbonai care precipită- duritatea permanentă reprezintă diferena dintre duritatea totală şi duritatea temporarăfiind atribuită ionilor de Ca2+ şi Mg2 legai de anionii Cl- SO2-

4 NO-3 Acest tip de

duritate rămacircne icircn mod permanent icircn apă chiar după fierbere

Coninutul de dioxid de carbon al apeiConinutul de dioxid de carbon este o caracteristică foarte importantă a apei Coninutulde CO2 determină aşa numitul echilibru carbonic al apei

Dioxidul de carbon se poate gasi in apă sub trei forme liber agresiv si legat sub formade bicarbonati si carbonateCea mai mare parte a CO2 se găseşte dizolvat fizic numai o mică parte reacionează cuapa şi se formează acidul carbonic

CO2+HOH lt==gt H2CO3

Icircntre H2 CO3 şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

( 1 )

M ndashcation de metal divalent ( Ca2+ Mg2+ Cu2+ Pb2+ )etcIcircn acest echilibru apar toate formele de dioxid de carbon -CO2 liber- CO2 semilegat icircn bicarbonai

MCO3 + CO2 + H2O lt==gt M(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2251

22

- CO2 legat icircn carbonai

Din echilibrul ( 1 ) rezultă că pentru meninerea bicarbonailor icircn soluie este necesară o anumită cantitate de CO2 liber numit ldquodioxid de carbon aferentrdquoCantitatea de CO2 care depăşeşte această limită se numeşte CO2 agresiv care este capabilsă transforme noi cantităi de carbonai icircn bicarbonai

[ CO2 ]liber = [CO2 ]aferent +[ CO2 ]agresiv

La scăderea cantităii de dioxid de carbon sub limita necesară meninerii bicarbonailor icircnsoluie are loc precipitarea unei cantităi corespunzătoare de carbonaiFormele sub care se găseşte CO2 icircn apă por fi prezentate prin schema din figuraurmătoare Existena uneia sau alteia dintre formele sub care se poate găsi CO2 icircn apă este icircn funcie de pH-ul apei respectiv

o la pH le 4 CO2 este prezent sub formă de CO2 libero la pH = 84 CO2 este prezent sub formă de HCO-

3 o la pH ge 105 CO2 este prezent sub formă decarbonai

CO2 total

CO2 liber

CO2 agresiv CO2aferent CO2semilegat CO2legat HCO-3 CO

2-

Figura nr 1 Formele de CO2 din apă

CO2 nu dăunează calităii apei potabile ci icirci conferă gust plăcut şi prospeimeDar CO2 agresiv poate face apa nepotabilă deoarece poate dizolva PbCO3 format pepereii conductelor de plumb prin care se transportă apa Carbonatul de plumb PbCO3 segăseşte sub forma unui strat subire pe pereii conductelor şi se formează sub aciuneabicarbonailor de Ca şi Mg din apăIcircn apa de alimentare a cazanelor de abur CO2 trebuie să lipsească deoarece produce oputernică coroziune chimică a tolelor cazanelor

Săruri dizolvate icircn apă Duritatea apelorApele naturale conin cantităi variabile de săruri dizolvate din rocile cu care vin icircncontact Datorită gradului de diluie ridicat aceste săruri sunt total disociate astfel icircncacirct icircn apă se găsesc ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2351

23

Ca2+ Mg2+ Na+ K+ HCO -3 SO2-

4 Cl- Alături de aceşti ioni se mai găsesc Fe2+ Fe3+ Ba2+ Al3+ NO-

2 NO-3 F- SiO2-

3 PO3-4

Icircn cantitatea cea mai mare dintre ionii menionai se găsesc ioni de Ca2+ iar dintreanioni icircn mod obişnuit concentraia anionilor SO2-

4 este mai mare decacirct a celor de Cl- icircn apele subterane şi este mai mică icircn apa mărilor şi a oceanelor unde predomină ionulCl-

Icircn sursele de apă din diferite zone pot să predomine anumii ioni care conferă apei unanumit caracterAstfel pot exista ape

o magnezieneo sulfaticeo clorurateo feruginoaseo iodurateo sulfuroaseo carbogazoase

Oxigenul şi substanele organice dizolvate icircn apă Oxigenul se găseşte dizolvat icircn apele naturale aproape de limita de saturaie determinată de presiunea sa parială şi temperaturăOxigenul participă la reacii chimice şi biochimice cu substanele dizolvate icircn apăCa urmare icircn apele subterane icircn special icircn cele cu fier coninutul de O2 este foartescăzutIcircn apele de suprafaă coninutul de O2 depinde de presiune şi de temperatură precum şide numeroasele procese fizice chimice biologice care icircnsoesc ciclul vieii biologice( asimilaie respiraie degradări ) Ca urmare a consumării oxigenului icircn aceste

procese apare un deficit de oxigen care poate provoca dispariia completă a vieii aerobePrin deficit de oxigen se icircnelege diferena dintre cantitatea de oxigen care saturează apala presiunea şi temperatura dată şi coninutul real de oxigenIcircntre coninutul de O2 şi substanele organice din apă se poate stabili o corelaie directăSubstanele organice din apele naturale provin din

o terenurile din bazinul hidrografic substanele humiceo din descompunerea organismelor vii din apăo din deversarea de ape uzate menajere sau industriale

Coninutul de substane organice din apă Este un indicator de calitate foarte important deoarece substanele organice servesc casuport nutritiv pentru bacterii viruşi şi alte organisme viiIcircntotdeauna o mare cantitate de bacterii sau plancton este asociată cu o mare concentraiede substane organice Determinarea analitică individual a substanelor organice din apelenatural este dificil de realizat deoarece presupune o aparatură de laborator de icircnaltă tehnicitate Din acest motiv de obicei se recurge la o apreciere globală a cantităii desubstane organice din apă prin determinarea ldquooxidabilităiirdquo

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2451

24

Oxidarea substanelor organice din apă se poate face chimic sau biochimicDeterminarea ldquooxidabilităiirdquope cale chimică constă icircn stabilirea cantităii de substană oxidantă ( KMnO4 K2Cr2O7 )consumată necesară pentru oxidarea substanelor organiceconinute icircntr-un anumit volum de apăAceastă analiză chimică se numeşte determinarea consumului chimic de oxigen şi senotează

CCO - Mn

CCO - CrConsumul Chimic de Oxigen (CCO) este un parametru important icircn analiza apelorreziduale a apelor de suprafată şi a plantelor deoarece dă informaii asupra gradului depoluare al apei cu materie organică

Consumul biochimic de oxigen CBO Este un indicator de calitate pentru apă care dă informaii despre coninutul de substaneorganice din apă degradabile pe cale biologicăCBO reprezintă cantitatea de oxigen care se consumă pentru degradarea oxidativă de

că tre microorganisme a substan elor organice con inute icircntr-un dm3

de apă

Convenional s-a stabilit ca determinarea consumului biochimic de oxigen să se efectuezepentru o perioadă de incubare de mai multe zile - (CBO )n unde bdquonrdquo reprezintă numărulde zile de incubare a cărui valoare optimă este de 5 zile(CBO )5 rezultă din diferena icircntre concentraia oxigenului dizolvat icircn proba supusă analizei la icircnceputul şi la sfacircrşitul perioadei de incubaieIncubarea probelor de apă se realizează la temperatura de 20 plusmn1 0C la icircntunericPrezena O2 icircn apa potabilă a minim 4 ndash 6 mgdm3 este necesară deoarece conferă apeiun gust plăcut şi prospeimePrezena substanelor organice icircn apa potabilă nu este admisă din următoarelor motive

o datorită caracterului toxic directo

indică o eventuală infectare a apeiSTAS 1342-91 admite pentru coninutul de substane organice icircn apa potabilă limita de10 mg KmnO4 dm3 apăOxigenul dizolvat icircn apă favorizează deferizarea şi demanganizarea apei bazată pefenomenul de oxidareIcircn prezena a 5 ndash 6 mg O2 dm3 icircn apă şi a unei durităi temporare de minim 20d are loccoroziunea fierului conform reaciei

4 Fe + 3 O2 + 6 H2O = 4 Fe(OH)3 darr

concomitent cu absorbia unei pări pe precipitat din CO2

aferent ceea ce duce la reacia

Ca ( HCO3)2 = CaCO3 + CO2

Datorită acestor reacii se formează un strat de Fe(OH)3 rarrhidroxid feric şi carbonat decalciu care aderă la peretele conductei icircntrerupacircnd coroziunea

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2551

25

Icircn apa de alimentare a cazanelor de abur oxigenul chiar icircn concentraii reduse favorizează coroziuneaPrincipii de tratare a apelor Tratarea apelor are ca scop corectarea unor caracteristici ale apei brute astfel icircncacirct după tratare apa să corespundă din punct de vedere calitativ unor anumite cerine icircn funcie deutilizarea ei ca apă potabilă sau apă industrialăAceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se folosesc tot mai mult apele de

suprafată de obicei puternic impurificateDatorită faptului că apele naturale au o compoziie foarte variată nu există o tehnologietip de tratare a apelor ci de la caz la caz se aplică anumite operaii de tratare a apeiPentru stabilirea unui proces tehnologic eficient de tratare a unor ape icircntr-un caz concretse face icircn prealabil un studiu experimental icircn laborator sau icircn staii pilot

Procese de tratare a apeiCele mai importante procese de tratare a apei sunt Purificarea apelor care cuprindeicircn linii mari operaii de

o eliminare a suspensiiloro

deferizare şi demanganizareo sterilizarea sau dezinfeciaPurificarea apelor se aplică icircn cazul apelor naturale care se vor folosi ca ape potabile sau icircn scopuri industriale cacircnd sunt necesare ape cu grad icircnalt de puritate Corectarea calităii apelor care se aplică icircn special pentru apele industrialeAcest proces cuprinde icircn principal operaiile

o eliminarea uleiuriloro decarbonatarea (eliminarea CO2 )o desilicierea ( eliminarea SiO2 )o dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )o

demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )Se efectuează toate aceste operaii sau doar uneleicircn funcie de destinaia apei industrialeşi de proprietăile (caracteristicile ) fizico-chimice necesare icircn anumite utilizăriindustrialeexemplu apa pentru producerea aburului Epurarea apelor reziduale

33 Tratarea apelor naturale pentru obinerea apelor potabile Purificarea apelor naturale 331 Eliminarea suspensiilorApele curgătoare de suprafaă conin cantităi variabile de substane aflate icircn stare desuspensieSuspensiile prezente icircn apă pot fi clasificate icircn trei categorii şi anume

a) Suspensii gravitaionale cu diametrul peste 10-3 mm dgt10-3 mm separabile prinsimplă sedimentare

b) Suspensii fine neicircncărcate electric ndashcu dimensiuni mai mici de 10-3 mm practicnesedimentabile sau care se decantează greu cu viteze foarte reduse

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2651

26

c) Suspensii coloidale cu dimensiuni de 1 divide 200 mm nesedimentabileEliminarea suspensiilor se face cu ajutorul următoarelor operaii principale

deznisiparea decantarea filtrarea coagularea Aceste operaii se aplică independentsau combinat

Deznisipare (presedimentare)Se aplică atunci cacircnd apa brută conine cantităi mari de nisip sau alte substane grele de

natură mineralăDeznisiparea reprezintă prima treaptă icircn procesul de limpezire a apei Deznisipatoarelesunt plasate icircnaintea decantoarelorDeznisipatoarele pot fi după direcia de curgere a apei orizontale (figura nr2 ) şiverticale (figura nr3 )

1 4 4 1

Apa bruta

APA DEZNISIPATĂ

5

Figura nr 2 ndashDEZNISIPATOR ORIZONTAL

unde1 Cameră de liniştire a apei2 Grătare (pentru reinerea suspensiilor plutitoare grosiere)3 Camera de sedimentare4 Praguri stăvilare

5 Dispozitiv de evacuare a nisipului

1

4Apă deznisipată

3

Apă brută

2

Figura nr 3 DEZNISIPATOR VERTICAL

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2751

27

unde1-Zona centrală 2Evacuare nisip3Conductă de alimentare cu apă brută 4Conductă de evacuare a apei deznisipate

Deznisipatoarele verticale se folosesc acolo unde se impune economie de spaiu şi undenu sunt necesare lucrări dificile şi excavări costisitoare

Apa introdusă prin conducta (3) circulă de sus icircn jos prin zona centrală (1) adeznisipatorului şi de jos icircn sus prin compartimentul exterior cu o viteză mai mică decacirctviteza de depunere a nisipului ( 2 ndash 5 ms ) Apoi apa este evacuată pe la partea superioară prin conducta (4) Nisipul se depune la partea inferioară şi este evacuat prin conducta(2) Timpul de şedere a apei icircn deznisipator este de 30divide100 s

Deznisiparea poate fi considerată şi presedimentare Presedimentarea (deznisiparea ) seaplică icircn cazul icircn care apa naturală conine cantităi mari de nisip sau alte particuleminerale grele care se pot depune ulterior pe canale conducte sau uzează prin abraziunepompele sau alte utilaje folosite la tratarea apei

Icircn deznisipatoare se elimină nisipul din apă Acesta este format din particule cu undiametru gt 02 m care au o viteză de depunere destul de mare Timpul de staionare aapei icircn deznisipator este mic de ordinul a cacircteva minute iar viteza de trecere a apei estemare ( 01divide05 ms )

DecantareaDecantarea reprezintă operaia de eliminare a suspensiilor din apăOperaia se realizează icircn bazine de sedimentare denumite decantoare icircn care apa brută circulă cu o viteză redusă iar particulele aflate icircn suspensie se depun gravitaionalPrin operaia de decantare se realizează icircndepărtarea gravitaional a nămolurilor şi asuspensiilor coagulate

Cele mai uzuale sunt decantoarele statice (orizontale) Pentru debite foarte mari de apă sefolosesc decantoarele radialeDecantarea apei este un proces de separare a particulelor solide cu dimensiuni mai maride 10-3 mm aflate icircn suspensie prin aciunea forelor gravitaionale astfel că se obineapa limpezită şi suspensiile

Apă brută eventual plus reactivi de coagulare

Apă limpezită

Suspensii (nămol)Figura nr 4 Schia decantare

DECANTARE

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2851

28

Pentru procesul de eliminare gravitaională a suspensiilor din apă se utilizează şi termenica sedimentarea apei sau limpezirea apei Această operaie se realizează icircn bazine de sedimentare numite decantoare icircn care apabrută este icircn repaus sau circulă cu viteză foarte mică astfel icircncacirct viteza de sedimentare să fie mai mare decacirct viteza de deplasare a apei Particulele solide se depun datorită greutăiiproprii sau icircngreunării artificialePrin această operaie se elimină din apă suspensiile gravitaionale şi suspensiile coagulate

icircn proporie de 40divide80 din cele iniialeSuspensiile depuse icircn decantoare formează nămoluri care se icircndepărtează continuu saudiscontinuuViteza de curgere a apei trebuie să fie mică să nu depăşească 1cm s

1 8 (p) 2 3

5

Apa 6brută apa

4 decantată

7Figura nr 5 Decantor orizontal longitudinal

unde 1 cameră de liniştire şi distribuie a apei2 cameră de decantare a apei3 cameră de colectare a apei decantate4 cameră de colectare şi evacuare a nămolului

5 conducta de intrare a apei brute6 conducta de golire a apei limpezi7 conductă de evacuare a nămolului8 perete pentru evacuarea uniformă a apei (p)

Camera de liniştire şi distribuie a apei are rolul de a primi apa brută şi de a o distribui icircnspaiul de decantare Viteza de circulaie a apei icircn această cameră trebuie să fie mai mare( asymp 05 ms ) decacirct viteza de sedimentare pentru a nu produce depuneri Icircn spaiul dedecantare viteza de deplasare a apei este mică ( 1 ndash 2 mms ) pacircnă la maxim 5 mms pentru ca viteza de sedimentare a particulelor solide să fie mai mare decacirct viteza dedeplasare a apeiEvacuarea apei decantate se face printr-un deversor pe toată lăimea bazinului dedecantarePricipiul este acelaşi pentru decantoarele radiale şi verticaleS -au determinat experimental condiii optime de sedimentare şi anume

- viteza de curgere a apei să nu depăşească 1 cms- regimul de curgere al apei să fie laminar

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2951

29

- să nu existe variaii ale densitaii apei datorate variaiei de temperatură- cantitatea de substane icircn suspensie să nu fie prea mare cacircnd substanele icircn

suspensie se află icircn cantitate de peste 1gdm3 sedimentarea este icircngreunatădeoarece particulele se deranjează icircntre ele icircn timpul sedimentării

- alimentarea şi evacuarea uniformă a apei icircn decantorFiltrarea apeiFiltrarea apei se realizează prin trecerea ei printr-un strat poros cu compoziie

granulometrică adecvată icircn scopul reinerii particulelor aflate icircn suspensieMaterialul filtrant cel mai frecvent utilizat este nisipul cuaros cu minim 98 silice şimaxim 2 substane organice Icircn anumite cazuri se foloseşte ca material filtrantantracitul foarte dur cărbunele activ marmura vata mineralăReinerea de către materialul filtrant a particulelor icircn suspensie duce la o micşorareprogresivă a spaiilor (interstiiilor ) dintre granulele materialului filtrant Acest fenomeneste numit colmatarea filtrului Pe măsură ce filtrul se colmatează creşte pierderea depresiune din filtru şi scade viteza de filtrarePrimele filtre utilizate la tratarea apei au fost filtrele lente Apa circulă cu viteză redusăIcircn partea superioară a filtrului sunt reinute microorganismele vii fomacircnd o membrană

gelatinoasă numită membrană biologică Aceasta are un rol important icircn eficacitateafiltrului deoarece reine cele mai fine suspensii icircn special microorganismeleDezavantajul filtrelor lente este volumul lor mare datorită vitezei de filtrare reduseFiltrele lente au fost icircnlocuite parial de filtrele rapide pentru care viteza de filtrare estemai mare şi au un volum mai redus Icircn cazul filtrelor rapide nu se mai formează membrana biologică şi de aceea este necesară ulterior operaia de dezinfecie a apeiFiltrele rapide se utilizează icircn special pentru filtrarea apelor tratate cu coagulaniSe prezintă icircn continuare icircn figurile 7 şi 8 schema de funcionare a unui filtru rapiddeschis şi a unui filtru rapid icircnchis

1 apă brută

6conductă de golire ptr apa de spălare

3 a filtrelor

2 5apă de spălare

7 apă filtrată

4Figura nr 7 Filtru rapid deschis

unde1 conductă de alimentare cu apă brută 2 strat drenant care susine stratul de nisip3 strat de nisip filtrant4 conductă de evacuare a apei filtrate

nisip

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3051

30

5 conductă de alimentare cu apă pentru spălarea filtrului6 conductă de golire pentru apa de spălare a filtrelor7 camera de apă filtrată (pentru colectarea apei filtrate)

Apa decantată se introduce prin conducta (1) şi este repartizată prin intermediul unor jgheaburi pe toată suprafaa filtrului Apa circulă prin stratul de nisip de sus icircn jos treceprin drenajul filtrului (2) şi ajunge icircn camera de apă filtrată de unde se evacuează prinintermediul conductei (4) După colmatare filtrul trebuie spălat Apa de spălare se introduce icircn filtru prin conducta

de spălare (5) intră icircn filtru străbate suprafaa filtrului expandează apoi stratul de nisipmeninacircnd granulele de nisip icircn suspensie Impurităile reinute la suprafaa granulelor şise desprind şi sunt antrenate de curentul de apă icircn jgheaburile de colectare de la parteasuperioară apoi se evacuează prin conducta de golire (6)

apă brută 4

1 8

apă de spălare a filtrului3 2

56 apă filtrată

aer comprimat apă de spălare

7 9Figura nr 8 Filtru rapid icircnchis

unde1 rezervor din tablă de oel2 strat drenant care susine stratul de nisip filtrant3 nisip filtrant4 conducta de alimentare5 conducta de evacuare apă filtrată 6 ştu pentru aer comprimat7 conductă perforată pentru distribuire aer8 conductă laterală pentru evacuarea apei de spălare a filtrului9 conducta de golire a filtrului

Filtrul rapid se compune dint-un rezervor din tablă de oel (1) prevăzut cu stratul drenant(2) care susine stratul de nisip filtrant (3) Apa decantată intră prin conducta (4) străbate stratul filtrant de sus icircn jos şi iese princonducta (5) Dacă stratul filtrant s-a colmatat filtrul se spală introducacircnd apă princonducta (5) şi insuflare de aer comprimat prin ştuul (6) distribuit uniform princonducta perforată (7) Apa şi aerul străbat stratul filtrant de jos icircn sus icircl expandează şiantrenează impurităile prin conducta(4) icircn conducta laterală (8) Conducta (9) serveştepentru golirea completă a filtrului

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3151

31

Coagularea suspensiilorSedimentarea naturală a suspensiilor din apă nu este icircntotdeauna suficientă pentru a icircndepărta complet substanele aflate icircn suspensieDin acest motiv icircn aceste cazuri se recurge la utilizarea unor reactivi care provoacă flocularea dispersiilor coloidale din apă numii reactivi de coagulare sau coagulaniColoizii din apă sunt formai din două faze

- faza dispersă formată din particule coloidale cu dimensiuni de 1 ndash 200 mmicro - mediul de dispersie format din apă Agenii de coagulare sunt icircn general săruri ale unor metale polivalente ( Fe3+ Al3+ etc )care prin hidrokiză sau disociere pun icircn libertate ionii metalici Aceştia anulează sarcinanegativă a particulelor coloidale din apă producacircnd coagularea fazei disperse şisedimentarea rapidăPrincipalii reactivi de coagulare sunt

a) sărurile de aluminiu Al2(SO4)3middot18H2O alaun de aluminiu şi potasiu KAl(SO4)2middot12 H2O AlCl3middot6 H2OHidroliza sărurilor de aluminiu este favorizată de prezena ionilor bicarbonat

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 3CaSO4 + 2Al(OH)3 +6CO2 Icircn urma procesului de coagulare are loc scăderea durităii temporare concomitentcu creşterea durităii permanente sulfatice (dată de CaSO4)

b) sărurile de fierSe utilizează aticirct săruri feroase Fe SO4 middot7 H2O cacirct şi săruri fericeSulfatul feros reacionează cu bicarbonaii de Ca şi Mg formacircnd icircn prima etapăbicarbonat de fier care se descompune apoi lent icircn Fe(OH)2 rezultacircnd hidroxidferosPentru a accentua faza a doua a procesului icircn apă se introduce lapte de varProcesul decurge conform următoarelor reacii

FeSO4 + Ca(HCO3)2 Fe(HCO3)2 + CaSO4 Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 + Fe(OH)2 Capacitatea de coagulare sreşte prin oxidarea Fe2+ la Fe3+ care are loc datorită oxigenului din apă2Fe(OH)2 + 12O2 + H2O 2Fe(OH)3 Dintre sărurile ferice se foloseşte sulfatul feric Fe2(SO4)3 şi clorura fericăFeCl3FeCl3 + 3 H2O Fe(OH)3 darr + 3HClIcircn ultimii ani se folosesc coagulani polielectrolitici şi coagulani pe bază depolimeri (poliacrilamidă poliacetat de vinil )Coagularea se produce icircn timp (procesul decurge icircn camere de amestec)Pentru a se forma flocoanele staiile de tratare sunt prevăzute cu camere de reacie(camere de reacie cu perei şicanai)

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3251

32

intrare apă

ieşire apă

golireFigura nr9 Cameră de reacie cu perei şicanai(cu şicane orizontale)

1 2

p

3

Figura nr 10 Cameră de reacie şicane verticale

- viteza apei este de 02 ndash 04 ms- timpul de staionare este de 15 ndash 30 minute

- 1 intrare apă - 2 ieşire apă - 3 Conducta de golire a camerei de reacie

Intensitatea de amestecare este determinată de numărul de şicane şi de distana dintre ele332 Deferizare şi demanganizare Apele subterane şi uneori şi cele de suprafaă conin compuşi solubili ai fierului şimanganuluiFierul se găseşte icircn apă sub formă feroasă solubil ca bicarbonai [ Fe (CO3H)2 ]şi maipuin ca sulfai fosfai sau silicaiDe asemenea fierul se găseşte sub formă de săruri ferice solubile şi compuşi fericiinsolubili (hidroxidul feric ) precum şi sub formă coloidală complexat cu substaneorganice Fierul din apă favorizează dezvoltarea ferobacteriilor care obturează conductelede transport a apei Anumite bacterii se hrănesc cu fier Ele oxideaza fierul din feros icircnferic şi icircl depozitează icircntr-o masă gelatinoasă cu care se icircnconjoară Aceste formaiunigelatinoase sunt periculoase pentru ca pot bloca valvele şi mediile de filtrareIcircn exces imprimă apei un gust metalic o culoare roşieticăConcentraia maximă admisă a fierului icircn apa potabilă este de 01 mg ℓ

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3351

33

Manganul se găseşte icircn apă icircn general icircn cantitate mică şi adesea icircnsoeşte fierulSe găseşte sub formă solubilă icircn suspensie şi complexat Icircn prezena compuşilor cumangan şi a substanelor organice este favorizată dezvoltarea microorganismelorConinutul maxim admis de mangan icircn apa potabilă este de 0005 mg ℓ

Procedee de deferizareEliminare excesului de fier din apă se face prin

o

- oxidarea cu aero - oxidarea cu reactivi chimicio - eliminarea prin schimb ionic cu cationit

Oxidarea cu aerOxidarea cu aer se realizează prin pulverizarea apei prin duze şi căderera sub formă deploaie de la o anumită icircnălimeConinutul de oxigen al apei depinde de gradul de pulverizare şi distana de la care sepulverizeazăSărurile de fier hidrolizează

Fe

2+

+ 2H2O Fe(OH)2 + 2H

+

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Icircndepărtarea precipitatului se face prin decantare şi filtrare

Oxidarea cu reactivi chimiciOxidarea cu reactivi chimici se aplică icircn cazul apelor care conin concentrai mari deFeSO4 sau compuşi ai fierului şi manganuluiSulfatul feros se transformă cu lapte de var icircn hidroxid feros care apoi se oxidează lahidroxid feric

FeSO4 + Ca(OH)2 Fe(OH)2 + CaSO4

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Oxidarea compuşilor organici ai fierului şi manganului se realizează cu ageni oxidaniputernici ca permanganat de potasiu clor ozonPermanganatul de potasiu nu este utilizat decacirct pentru proprietăile sale auxiliare icircnprocesul decolorării al demanganizării şi uneori se foloseşte drept coagulantClorul este utilizat pentru potabilizarea apelor şi pentru tratarea apelor uzate Icircn cazulapelor uzate clorul e folosit pentru oxidarea cianurilor hidrogenului sulfuratamioniacului şi unele substane organice Clorul are dezavantajul că prin reacia cu unelesubstane organice din apă formează compuşi halogenai a căror nocivitate esterecunoscutăOzonul are avantajul de a aciona complementar pentru eliminarea multor micropoluanipentru ameliorarea gustului mirosului şi culorii

Deferizarea totală se obine la trecerea apei peste schimbători de cationi rezultacircndcationii de forma R ndash Na

R ndash Na2 + Fe2+ R ndash Fe + 2Na+ Procedee de demanganizare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3451

34

Eliminarea manganului se realizează mai greu deoarece sărurile solubile ale manganuluisunt mult mai stabile decacirct cele de fier şi oxigenul atmosferic nu le poate oxida decacirct laun pH mai mare de 9 cacircnd manganul precipită sub formă de hidroxidEste greu de tratat datorită condiiilor care trebuie a fi indeplinite (PH raportulbicarbonaicarbonai şi de prezenta altor minerale icircn special Fe)Precipitarea manganului sub formă de hidroxid filtrabil se poate realiza cu oxidanienergici ca ozon dioxid de clor

R ndash Na2 + Mn

2+

R ndash Mn + 2Na

+

Dioxidul de clor reactioneza cu apa cu formare de acid cloros si cloric 2ClO2 + H2O = HClO2 + HClO3

Eliminarea prin schimb ionic cu cationitDemanganizarea cu cationiiSe utilizează cationiti de sodiu care se tratează cu clorură de mangan trecacircnd icircn formade R ndash Mn

R ndash Na2 + MnCl2 R2 ndashMn + 2NaClCationiii R2 ndashMn se activează prin tratare cu permanganat de potasiu sau calciu

KMnO4 sau Ca(MnO4)2 astfel ca manganul din cationit să fie adus la un grad de oxidareavansat care să asigure oxidarea fierului şi manganului sub formă de oxihidrai uşorseparabili

R ndash Ca + MnCl2 R ndash Mn + CaCl2 regenerareR ndash Mn + Ca(MnO4)2 R ndash Ca + oxizi superiori de Mn ndashinsolubili

Oxizii superiori de mangan se descompun icircn masa coloanei cu schimbător de ioni aderacircnd la suprafaa granulelor de schimbător de ioniExistă procedee de deferizare şi demanganizare icircn care se utilizează alge care oxidează manganul la compuşi insolubili sau plante acvatice care folosesc fierul şi manganul icircnmetabolismul lor

333 Sterilizarea sau dezinfecia apeiSterilizarea apei are ca scop eliminarea microorganismelor şi a germenilor patogeni dinapăOperaia de sterilizare se aplică după filtrareDezinfecia este procesul de icircndepărtare din apele uzate a microorganismelor patogeneAplicarea procesului este oportună icircn cazul apelor uzate industriale care conin astfel demicroorganisme (tăbăcării abatoare unităi de creştere a animalelor fabrici de conserveindustrie fermentativă etc) Trebuie să se facă distincie icircntre dezinfecie şi sterilizareSterilizarea presupune distrugerea tuturor microorganismelor (bacterii alge sporivirusuri etc) icircn timp ce dezinfecia nu distruge toate microorganismele Mecanismuldezinfeciei cuprinde două faze pătrunderea dezinfectantului prin peretele celular pe de oparte şi denaturarea materiilor proteice din protoplasmă inclusiv a enzimelor pe de altă parte Agenii chimici (ozon clor bioxid de clor brom iod etc) pot degrada materiacelulară reacionacircnd direct cu aceasta icircn timp ce metodele fizice induc modificărichimice ale acestui materialSterilizarea apei se poate realiza prin

1 Procedee fizice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3551

35

Procedeele fizice folosesc aciunea unor ageni fizici care distrugmicroorganismele din apă căldura radiaiile UV radiaiile ionizantea procedeul termic ndashfierberea apei ndash se aplică pentru cantităi mici de apă b dezinfectarea apei cu raze ultraviolete ndash se bazează pe proprietăile bactericide

puternice ale acestora Radiaiile UV se obin cu ajutorul lămpilor icircn care serealizează descărcări electrice icircn vapori de mercurLămpile sunt montate icircnconducte prin care curge apaEfectul bactericid se manifestă pe o rază de 25 cm

de la lampă dacă apa este limpede2 Procedee chimiceProcedeele chimice de sterilizare a apei folosesc aciunea antiseptică a diferiilorreactivi chimici clorul substane clorigene ozonul permanganatul de potasiu

Sterilizarea apei cu clor şi compuşi clorigeniSterilizarea apei cu clor este metoda cea mai răspacircndită deoarece se utilizează aparatură relativ simplă se poate aplica atacirct pentru debite mici cacirct şi pentru debite mari de apă iarpreul de cost este redusEfectul bactericid al clorului este cunoscut de mult timp clorul fiind folosit pentrudezinfecia apei icircncă din 1896

Clorul activ este un dezinfectant obişnuit pentru ape care acionează sub formă de ion dehipoclorit efectele sunt mai pronunate la valori mici ale pH cacircnd hipocloritul acionează sub forma de acid hipocloros slab disociat Amoniacul prezent icircn apă reacionează cuclorul activ dacircnd naştere (icircn funcie de raportul clor activ-amoniac) la monodi- şitricloramină care la racircndul său poate fi oxidată de un exces de clor la azot molecularAciunea bactericidă a clorului se bazează pe proprietăile oxidante ale clorului care icircncontact cu apa reacionează cu aceasta formacircnd acidul hipocloros care icircn funcie de pH-ul apei se descompune icircn oxigen atomic sau ion hipoclorit

Cl2 + H2O HClO + HClHClO O + HCl sau

HClO ClO

-

+ H

+

pH optim ndash 7 ndash 75la pH acid 4 ndash 56 există HOCl nedisociatla pH alcalin gt10

Oxigenul atomic (oxigenul icircn stare născacircndă) oxidează substanele organice din apă inclusiv bacteriile şi germeniiNecesarul de clor pentru dezinfectarea apei se determină experimental icircn laborator şireprezintă clorul consumat de substanele organice şi reducătoare din apă precum şiclorul rezidual Clorul rezidual care trebuie să fie de 005divide 05 mg ℓ evită reinfectareaapeiIcircn prezena amoniacului are loc formarea cloraminelor Această reacie depinde de pH

HOCl + NH3 NH2Cl + H2O pH gt 85HOCl + NH2Cl NHCl2 + H2O pH = 44 divide 5HOCl + NHCl2 NCl3 + H2O pH lt 44

Cloraminele au de asemenea efect bactericid dar mai scăzut decacirct al clorului Icircn schimbele prezintă ale avantaje adică

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3651

36

- nu reacionează cu compuşii organici aromatici (clorul reacionează cu compuşiiorganici aromatici )

- se menin timp mai icircndelungat icircn apă asiguracircnd o protecie icircmpotriva reinfectării La doze sporite de clor cloraminele sunt oxidate la azot molecular Cloraminele exercită efecte dezinfectante datorită clorului activ pe care icircl conin La doze sporite de cloracestea sunt oxidate la azot molecular ceea ce determină scăderea clorului activ remanent icircn soluie După oxidarea lor totală (punctul de rupere) concentraia clorului icircncepe să

crească din nouSterilizarea cu ozonOzonul este un oxidant energic care se utilizează icircn sterilizarea apei deoarece distrugeenzimele distruge sporii viruşii bacteriile şi este mai eficient decacirct clorul icircn icircndepărtarea microplantelor acvatice şi a protozoarelorOzonul reprezinta o melucula cu trei atomi de oxigen icircn comparaie cu oxigenul dinatmosferă care are doar doi atomi proprietăile celor două tipuri de molecule sunt foartediferite ozonul este un oxidant foarte puternic astfel că are un rol decisiv icircn distrugereapatogenilorca urmare acesta se descompune icircn molecule de O2 Astfel dizolvat oxigenul

asigură un gust deosebit apei poatabileO3 = O2 + O reacia decurge uşor deoarece O3 este instabil la temperatura

ambiantă Ozonul se obine din aer sau din oxigen sub aciunea descărcărilor electrice de icircnaltă tensiuneAerul purificat şi uscat este trecut printr-o cameră (baterie ) de ionizare icircn care subaciunea unui cacircmp de descărcări electrice de icircnaltă tensiune se formează ozonul

O2 2O

2O + 2O2 2O3 3O2 2O3 Aerul ozonizat este introdus icircn contracurent cu apa de dezinfectat icircntr-un turn deabsorbiePentru dezinfectarea unui litru de apă se consumă 05 ndash 2 mg O3 icircn funcie de coninutulde impurităi al apei

Ozonul este puin solubil icircn apă de aceea este necesar să se asigure un contact intim cu apa

Prin tratarea apei cu ozon se realizează concomitent eliminarea (oxidarea ) fenolului decolorarea apei icircmbunătăirea gustului şi a mirosului apei Ozonul oxidează H2S nitriliişi ali derivai organici

Icircn epurarea apelor uzate ozonul este folosit pentru decolorare dezinfecie oxidareaparială a unor substane nocive (fenoli detergeni cianuri etc) Este de subliniat că ozonul are o toxicitate ridicată pentru expunere continuă concentraia icircn aer fiind limitată 1a circa 01 mgm3)Printre cei mai importani patogeni distruşi de ozon se numără E-Coli Coliform HoleraPentru cele mai comune aplicaii un coninut optim rezidual este de 04 sau 05 ppm ( pă r i

per milion) ozon Acesta este suficient pentru a distruge patogenii care pot coabita icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3751

37

interiorul recipienilor de apă Tratarea apei cu radiatii UV nu asigură icircnsă şi sterilizarearecipientilor pentru depozitarea apei asta icircnsemnacircnd că orice urmă de spori sau bacteriicare se află icircn aceşti recipieni se pot multiplica după umplere

34 Ape industriale

341Corectarea calităii apelorApele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fie

folosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabileCorectarea calităii apelor se aplică icircn special pentru apele industrialeApa necesară icircn diferite procese tehnologice trebuie să icircndeplinească anumite condiii decalitate caracteristice fiecărui domeniu de utilizareOperaiile de corectare a calităii apelor cuprind

- decantarea tratarea cu coagulani filtrarea- deferizarea demanganizarea- degazarea (eliminarea gazelor dizolvate)- desilicierea ( eliminarea SiO2 )- dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )- demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )

342 Dedurizarea apei Eliminarea durităii apei se poate realiza prin metode termice metode chimice cu schimbători de ioni

Procedeul de dedurizare cu schimbă tori de ioni

Acest procedeu se bazează pe capacitatea unor substane solide greu solubile de aabsorbi din soluie anioni sau cationi şi de a ceda icircn schimb aliiMaterialele schimbătoare de ioni sunt subsante insolubile coninacircnd ioni cu putere slabă care sunt capabili să fie schimbati cu ali ioni din soluiile cu care vin icircn contact Acesteschimbări au loc f ără alte modificări fizice icircn materialul schimbător de ioni Ioniischimbători sunt acizi sau baze insolubile care formează la racircndul lor săruri insolubile şiaceasta icirci face capabili să schimbe ioni incarcăti pozitivi (schimbători de cationi) sau icircncărcai negativ (schimbători de anioni) Multe substante naturale ca proteinele celulozaelementele galvanice şi particulele de impurităi demonstrează proprietăile ionilorschimbători care joacă un rol important icircn funcia lor icircn natură Materialele schimbatoarede ioni sintetice bazate pe cărbune şi răşini fenolice au fost primele utilizate la nivelindustrial icircn 1930 Cacirciva ani mai tacircrziu au fost dezvoltate răsinile constacircnd din polistirencu grupe sulfonat pentru a forma schimbători cationici sau grupe aminice pentru a formaschimbători anioniciClasificarea schimbătorilor de ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3851

38

Icircn funcie de sarcina ionului absorbit schimbătorii de ioni se numesc cationii care suntschimbători de cationic şi anionii care sunt schimbători de anioniSchimbătorii de ioni se clasifică după mai multe criterii

1) după originea lor- naturali (zeolii)- de sinteză

-permutii

-răşini schimbătoare de ioni2) după natura lor- anorganici ( zeolii permutii )- organici ndashrăşini schimbătoare de ioni

3) după structura reticulară a compuşilor organici de sinteză- răşini microporoase- răşini macroporoase

4) după tipul ionului schimbat- cationii- anionii

- amfoteri ( pot schimba atacirct anioni cacirct şi cationi ) Zeoli ii

Zeoli ii se notează Z-Na unde Z este un rest macromolecular ei sunt silicai hidratai careconin ioni de aluminiu şi ioni ai metalelor alcalineZeoliii sunt schimbători de ioni naturali din punct de vedere chimic fac parte dincategoria alumino-silicailor naturali ai metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoaseStructura cristalină a zeoliilor este de tip reea tridimensională care conine cationiangajai icircn legături la nivelul reelei şi cationi mobili care pot fi angajai icircn procesul deschimb ionicPermuti ii

Permuti ii

se notează P-Na unde P este un rest macromolecular ei sunt silicai dubli dealuminiu şi sodiu obinui prin topirea cuarului cu caolin cu carbonat de sodiu sau cusulfură de sodiu şi cărbuneCationi i

Răşinile acide şi sărurile lor cu metale alcaline (uzual cu sodiu) au proprietatea de aschimba cationii pe care icirci conin inclusiv H+ cu cationi din soluiile cu care vin icircncontact Aceste răşini se numesc cationi i Icircn reaciile de schimb ele se simbolizează R-Hrespectiv R-Na (Cat) ndash NaCationiii conin icircn molecula lor grupări acide de tipul

- COOH sau- COONa- SO3H sau- SO3Na

capabile să fixeze cationi minerali şi organici şi să schimbe cu ionul de hidrogensau de sodiu

Anioni ii

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3951

39

Răşinile cu caracter bazic se numesc anioni i şi au proprietatea de a reine anionii dinsoluiile cu care vin icircn contact Icircn reaciile de schimb ionic se simbolizează R-OH sau R-Cl funcie de anionul ce poate fi schimbat (hidroxid respectiv clorură)Anioniii au icircn moleculă grupări funcionale bazice

- NH2 capabile să fixeze anionii minerali sau organici şi să icirci schimbe cu ionul HO- R ndashOHsau (An) ndashOH

După caracterul bazic anioniii pot fi anionii slab bazici- au icircn moleculă gruparea aminică - NH2 RN+ H2 HO- - sunt un amestec de amine cu schelet molecular alifatic sau aromatic- nu schimbă ionii acizilor foarte slabi- sunt regenerai mai uşor

anionii puternic bazici- conin gruparea de amoniu cuaternar (sunt săruri cuaternare de amoniu )

R ndash N+R3 HO- - aceste răşini pot schimba ionii acizilor foarte slabi

- icircn funcie de matricea polimerului pot fi-răşini polistirenice-răşini poliacrilice

Răşinile sintetice conin un rest organic R care este un produs reticulat decopolimerizare de tip stiren-divinilbenzen Pe acesta se află grefate grupe active acide(carboxil -COOH sulfonice -SO3H sau fenolice -OH) sau bazice (amine -NH2 sauamine N-substituite)Icircn Romacircnia răşinile schimbătoare de ioni se fabrică la VIROLITE Oraşul Victoria Altesortimente de răşini schimbătoare de ioni fabricate icircn lume sunt de tip AmberliteWolfatite Dowex Sephadex Duolite

etc

Cationiii sunt utilizai pentru reducerea durităii apei reinacircnd ioni de calciu Ca2+ şimagneziu Mg2+ din soluie şi cedacircnd icircn schimb ioni de Na+ sau K+ Regenerarea cationiilor se realizează prin tratarea acestora cu soluia de clorură de sodiusau carbonat de sodiu ref ăcacircndu-se capacitatea de schimb ionic

DEDURIZAREA APEI -se realizează cu un schimbător cationic puternic acid de formaR ndashNaPrin reinerea ionilor de Ca2+ şi Mg2+ se obine un efluent care conine numai săruri desodiu

2R ndash Na + ( Ca Mg ) (HCO3)

2R

2( Ca Mg ) + 2NaHCO

3

2R ndash Na + ( Ca Mg )Cl2 R2( Ca Mg ) + 2NaCl2R ndash Na + ( Ca Mg )SO4 R2( Ca Mg ) + Na2SO4

La regenerare are loc reacia

R2( Ca Mg ) + 2NaCl 2R ndash Na + ( Ca Mg ) Cl2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4051

40

Apa dedurizată va avea aceeaşi mineralizare ( coninut de săruri ) dar duritatea scadepacircnă la o valoare reziduală de 0 -01 mval ℓ

343 Demineralizarea apei Reaciile care au loc la trecerea peste un cationit sintetic conduc la obinerea de apă dedurizată cu caracter acidPrin trecerea apei rezultate peste un anionit se obine apă icircn care nu se mai găsesc nici un

fel de ioni străini numită apă demineraliazat ă Dacă se utilizează răşini schimbătoare de ioni apa dură este trecută icircntacirci peste un cationitapoi peste un anionitDemineralizarea apei se obine prin tratarea apei succesiv cu

a un schimbător de cationi de tip R ndash H icircn care ionii metalici sunt icircnlocuii cu ionide hidrogen iar sărurile neutre din apă sunt transformate icircn acizi liberi

b un schimbător de anioni (anionit ) de forma R ndash OH icircn care se rein anioniiacizilor eliberacircndu-se ioni hidroxil care cu protonii ( H3O ) formează apa

Instalaiile de demineralizare sunt alcătuite din mai multe coloane legate icircn serie Icircn acest fel se consumă mai puini reactivi de regenerare

Regenerarea anioniilor se realizează prin tratarea cu soluii diluate de hidroxid de sodiu(NaOH 4 )

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4151

41

apă HCl 7 NaOH 4brută

cation dedegazare

R -COOH

apă deionizată demineralizată

R ndashSO3H

Figura nr11 Schema unei instalaii de demineralizare totală a apei

unde

1 coloană cu cationit - cationit slab acid ndash slab acid elimină dt 2 coloană cu cationit puternic acid ndash cationit puternic acid3 coloană cu anionit slab bazic ndash anionit slab bazic - elimină acizi tari ( HCl H2SO4 )4 coloană de degazare ndash cationit de degazare ndash se elimină CO2 prin insuflare de aer5 coloană cu anionit puternic bazic ndash anionit puternic bazic ndash elimină acidul silicic şi CO2

1 Icircn coloana 12R ndash H + ( Ca Mg ) (HCO3)2 R2( Ca Mg ) + 2H2CO3 H2CO3 H2O + CO2

2 Coloana 2 conine cationit puternic acid care elimină cationii legai de anioniiclorhidric sulfuric silicic

2R ndash H + ( Ca Mg )SO4 R2 ( Ca Mg ) + H2SO4 2R ndash H + ( Ca Mg ) Cl2 R2 ( Ca Mg ) + 2HCl

2R ndash H + MgSiO3 R2Mg + H2SiO3 3 Coloana 3 conine un anionit slab bazic care elimină acidul sulfuric şi clorhidricformat

2R ndash OH + H2 SO4 R2SO4 + 2H2OR ndash OH + HCl RCl + H2O

1 2 3 4 5

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4251

42

4 Apa trece apoi icircn coloana 4 de degazare unde are loc eliminarea CO2 prin insuflareade aer pacircnă la un coninut residual de cca 10 mg CO2 dm3 5 Coloana 5 conine anionit puternic bazic care elimină acidul silicic şi restul de CO2

2R ndash OH + H2SiO3 R2 ndash SiO3 + 2H2O2R ndash OH + H2CO3 R2 ndash CO3 + 2H2O

Prin alegerea optimă a treptelor de demineralizare şi a nivelului de regenerare se poateobine o apă cu duritatea reziduală 0

0d şi mineralizare m = 0 săruri reziduale

0005 divide 5 mg dm

3

Instalaia de demineralizare pote fi prin schimb ionic icircn suspensie icircn care regenerarea seface icircn contracurent

35 APE REZIDUALE

Este greu de crezut că pe planeta noastră acoperită icircn proporie de 70 de apă numai 1din totalul resurselor de apă este disponibil pentru folosină oamenilorDin toată apa care acoperă globul 975 este apă sărată rămacircnacircnd apă dulce numai25 iar din acestea peste jumătate sunt gheari şi calotă glaciară

Iată de ce apa este o continuă preocupare pe planeta noastră atacirct pentru cercetători darmai cu seamă pentru cei ce suferă din cauza lipsei de apă Deşi trăim icircn secolul 21 icircnlume 11 miliarde de oameni (reprezentacircnd 18 din populaia globului) duc lipsă de apă potabilă

Poluarea apelor reprezintă procesul de alterare a calit ă ilor fizice chimice şi biologice

ale acestora produsă direct sau indirect de activit ă i umane care fac ca apele să devină

improprii pentru folosirea normală care era posibilă icircnainte de alterare

Apele rezultate din activităile industriale agricole sau menajere rămacircn după utilizare cu

o icircncărcătură din substanele prelucrateEle sunt cunoscute sub denumirea de ape reziduale sau ape uzate Apele reziduale sunt apele că rora prin utilizare li s-au modificat calit ă ile chimice

biologice sau fizice apele din precipita ii sau alte surse care f ă r ă să fi f ă cut obiectul

unei folosiri s-au icircncă rcat cu substan e str ă ine provenite din activit ă ile sociale şi

economice Prevenirea şi combaterea fenomenului de poluare presupune cumoaşterea naturiipoluanilor şi a surselor care icirci generează Substanele poluante ajunse icircn emisar suferă

- procese fizice ( sedimentare evaporare etc )

- procese chimice (hidroliză şi oxidare )- procese biologice ndash care au loc icircn mod natural icircn timp printr-un proces complexnumit autoepurare

Depăşirea capacităii de autoepurare a emisarului pune icircn pericol flora fauna şiposibilităile de folosintă ulterioară a apei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4351

43

Substanele poluante odată ajunse icircn reeaua hidrologică pacircnza freatică lacuri racircuri mări oceane sunt practic imposibil de eliminat datorită diluării lor icircntr-un volum marede apă greu de prelucratDe aceea tratarea apelor reziduale icircn scopul eliminării poluanilor trebuie să se facă lasursa de poluarePoluanii din apă rezultă din numeroase activităi antropice industrie oraşe agriculturăPoluanii care provin din surse industriale pot curge din evile unor fabrici sau se pot

scurge din rezervoare de depozitare subterane Uneori icircntreprinderile elimină poluanii icircncanalizarea oraşelor crescacircnd varietatea poluanilor icircn zonele municipale Oraşele şi altecomunităi rezideniale contribuie icircn principal cu ape combinate cu chimicale folosite icircngospodărie Poluanii provenii din agricultură cum ar fi gospodării păşuni şi fermecontribuie cu dejecii animale icircngrăşăminte şi sedimente provenite din eroziune Apele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fiefolosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabile351 Epurarea apelor menajere

Uzina de tratare a apei cuprinde instalaiile aferente procedeelor de corectare aproprietăilor apei Avacircnd icircn vedere marea varietate a compoziiei apelor naturale ceea ceface să nu existe două ape identice nu există nici o tehnologie sau schemă şablon detratare a apelor ci de la caz la caz trebuie aplicate anumite operaiuni de tratare a apei acăror combinare icircntr-un proces tehnologic eficient rezultă dintr-un studiu experimentaltemeinic executat icircn prealabil icircn laborator şi eventual icircn instalaii pilotEpurarea apelor menajere se poate realize prin procedee Mecanice Chimice Biologice

De obicei se folosesc toate aceste tipuri de procedee ele completacircndu-se reciprocProcedee mecanice de epurare

Procedeele mecanice de epurare urmăresc icircnlăturarea din apă a corpurilor mari aimpurităilor care se depun şi a celor care plutescApele se trec prin grătare ( rare apoi grătare fine ) după care se trec prin deznisipatoareIcircn apă rămacircn suspensii fine care se separă icircn bazine de decantare icircn care apa curge foarte icircncetDepunerile (nămolul ) se colectează de cacircteva ori pe zi pentru a evita fermentareaoperaie executată cu racloare sau pompe specialeNămolul rezultat din procesele de epurare este colectat şi prelucrat pentru a avea un

volum redus şi a putea fi transportat şi utilizat ca icircngrăşămacircnt agricolTratarea nămolurilor se realizează prin fermentare sau deshidratareFermentarea nămolului se realizează icircn bazine speciale icircn absena aerului datorită activităii bacteriilor anaerobe care transformă substanele organice icircn substaneminerale cu producere de gaze icircn special metan care poate fi captat şi utilizatNămolurile nefermentabile se deshidratează pe cacircmpuri de uscare icircn iazuri prin filtrare icircn filtre presă filtre cu vid filtre centrifuge

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4451

44

Apă reziduală

Nămol

Spre valorificaresau depozitarefinală a nămolului

Ape de drenaj

R E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O R

Figura nr 12 Schema staiei de epurare mecanică

Grătare

Site

Deznisipatoare

Separatoarede grăsimi

Centralatermică

Platformede uscare

Decantoareprimare

orizontale

Ape decantate

Rezervoarede fermentarea nămolului

Rezervoarede gaze

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4551

45

Procedee chimice de epurareProcesele chimice de epurare sunt acelea icircn care poluanii sunt transformai icircn altesubstane mai uşor de separat (precipitate insolubile gaze care pot fi stripate) cunocivitate mai scăzută sau mai susceptibile de a fi icircndepărtate prin alte procese de epurare(de exemplu prin procese biologice)Prin procedeele chimice de epurare se urmăreşte neutralizarea apelor acide sau alcalinecu lapte de var sau CO2 precum şi separarea cu ajutorul coagulanilor a impurităilor şi a

coloizilorCoagulanii folosii sunt sulfatul feric Fe(SO4) şi sulfatul de aluminiuProcesele chimice folosite la epurarea apelor sunt Oxidarea Coagularea şi flocularea Schimbul ionic Neutralizarea - procesul prin care pH-ul unei ape uzate avacircnd valori icircn afara

intervalului favorabil dezvoltării florei şi faunei acvatice (aproximativ 65-85) estereglat prin adaos de acizi sau baze după caz Neutralizarea apei are ca efect şimicşorarea icircnsuşirilor corozive ale apei care pot determina degradarea materialelor

cu care vine icircn contact (conducte construcii şi instalaii de transport sau deepurare) Apele acide se pot neutraliza prin tratare cu lapte de var Ca(OH)2 sodă caustică sau carbonai cu caracter bazic iar apele alcaline se pot neutraliza cusubstane ce conin acizi sau oxizi acizi (CO2 de exemplu)

Staiile de epurare mecano ndash chimică conin construcii pentru coagularea suspensiilorcoloidale din apă amplasate icircnaintea decantoarelorDatorită proceselor de coagulare se realizează o decantarea mai rapidă a suspensiilor

Procedee biologice de epurareSubstanele organice pot fi icircndepărtate din apă de către microorganismele care le

utilizează ca hrană respectiv drept sursă de carbon O parte din materiile organiceutilizate de către microorganisme servesc la producerea energiei necesare pentru mişcaresau pentru desf ăşurarea altor reacii consumatoare de energie legate de sinteza de materievie respectiv de reproducerea microorganismelor Epurarea realizată cu ajutorulmicroorganismelor este numită biologică Ea se desf ăşoară prin reacii de descompunereşi de sinteză mijlocite de enzime catalizatori biologici generai de către celulele viiEpurarea biologică este precedată de epurarea mecanică şi de cea chimicăSe realizează icircn două categorii de construcii şi instalaii cacircmpuri de irigaie cicircmpuri de infiltraie iazuri biologice ndashicircn care se realizează

epurarea biologică naturală folosindu-se capacitatea naturală de autoepurare asolului şi a apelor

biofiltre bazine de aerare cu nămol activ icircn care are loc epurarea biologică artificială

Epurarea biologică artificială are ca scop oxidarea substanelor organice şi transformarealor icircn substane stabile de către microorganismele aerobeDupă epurarea biologică urmează decantarea apei apoi dezinfectarea cu clor sau clorură de var şi evacuarea icircn ape curgătoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4651

46

4 Tehnologia acidului sulfuric

Dintre acizii minerali produşi ai industriei chimice acidul sulfuric ocupă primul loc dinpunct de vedere al produciei şi al consumului Aceast fapt este datorat reactivităii mari aacidului sulfuric combinată cu costul scăzut al fabricaiei şi numeroasele utilizari ale acestuicompus Capacitatea de producie a unei linii tehnologice variază icircntre 600-2000 t H2SO4 zi

Procedee de fabricare a acidului sulfuricAcidul sulfuric se poate obine prin urmatoarele procedeebull procedeul cu nitroză icircn care oxidarea dioxidului de sulf se face sub aciunea

catalitică a oxizilor de azot superiori se obine acid sulfuric relativ diluat (maxim 76-78H2SO4)

bull procedeul prin contact icircn care dioxidul de sulf este oxidat la trioxid de sulf pecatalizatori soliziFazele principale ale procesului tehnologic sunt

bull pregătirea amteriilor primebull obinerea gazelor sulfuroasebull purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasebull oxidarea catalitică a dioxidului de sulf la trioxid de sulf

bull absorbia trioxidului de sulfbull valorificarea deşeurilor şi a gazelor reziduale

Materii prime pentru obinerea gazelor sulfuroasePrincipalele materii prime folosite la fabricarea acidului sulfuric sunt-sulful elementar-sulfuri pirita FeS2 calcopirita Cu Fe S2 sulfurile unor metale neferoase (ZnS PbS CuS)Alte materii prime ceva mai puin utilizate sunt

-sulfatul de calciu şi magneziu hidrogenul sulfurat gaze reziduale cu SO2 sulfatul feros etcIcircn ările europene piritele reprezintă 66 din materiile prime disponibile pentru fabricareaacidului sulfuric Prin valorificarea cenuşii de pirită costul acidului sulfuric devine cu otreime mai scăzut decacirct al celui pe bază de sulf Pe plan mondial sulful reprezintă 66 dintotalul materiilor prime utilizate icircn industria acidului sulfuric

Pră jirea piriteiProcesul depră jire a piritei decurge după o reacie icircn sistem ereogen la suparafaa de contactsolid-gaz Procesul decurge după o succesiune de reacii paralel ndashconsecutive Ş

4 FeS2 (s) rarr 4FeS (s) +4S (s) ∆ H=+49 64 kcal

4S (s) rarr 4S (g) ∆ H=+62 47kcal

4S (g) + O2 )g) rarr 4 SO2 (g) ∆ H= - 34639 kcal

4 FeS (s) + 7 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 4 SO2(g) ∆ H= - 58175 kcal

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4751

47

Reacia globală a procesului va fi

4 FeS2 (s) + 11 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 8 SO2(g) ∆ H= - 816 03 kcal

Cantitatea mare de căldură degajată prin ardere (816034= 20401 kcalmol) asigură desf ăşurarea procesului icircn condiii autoterme

Industrial pentru pră jirea piritei se utilizează cuptoare mecanice cuptoare icircnsuspensie cuptoare ciclonice sau cuptoare cu strat fluidizat

Icircn fabricile moderne se utilizează cuptoare cu strat fluidizat care asigură productivităifoarte mari (30 t FeS2 m

2 zi recuperarea avansată a călurii de ardere coninut ridicat deSO2 reglarea automată şi posibilitatea utilizării de materii prime cu diferite granulaii

Purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasePurificarea gazelor sulfuroase nu este necesară dacă acestea s-au obinut prin arderea

sulfului Aceste gaze nu conin practic impurităi cu numai vapori de apă Se face uscarea

lor prin contactare cu acid sulfuric concentrat la temperatură joasăDar gazele sulfuroase provenite de la arderea piritei şi a sulfurilor metalelor neferoase icircn cuptoare cu strat fluidizat conin cantităi variabile de impurităi sub formă de praf gaze(SO3 HF Si F4 ) şi vapori (As2O3 SeO2 Se H2O etc) icircn funcie de natura şi finea materieiprime supuse pră jirii Icircndepărtarea impurităilor din aceste gaze este necesară dinurmătoarele motive

bull impurifică acidul sulfuricbull praful obturează conductele sau duce la creşterea rezistenei hidraulice icircn aparate icircngreunează transferul termic prin depunere pe pereii conductelor blochează mecanicsau otrăveşte chimic catalizatorul

bull impurităile icircn aflate icircn stare de gaz otrăvesc catalizatorulbull dioxidul de seleniu nu acionează asupra catalizatorului dar se recuperează icircntru-cacircteste o materie primă preioasă pentru fabricarea semiconductorilor

Purificarea gazelor sulfuroase se realizează icircn două treptebull icircn prima treaptă are loc aşa numita purificare uscată prin care se reine praful astfel icircncacirct gazele să conină maxim 01-025 g prafNm3 de gaz purificarea uscată serealizează prin procedee mecanice (multicicloane) şi electrice ( filtre electrice uscate)

bull icircn a doua etapă se face o purificare umedă numită purificare specială prin care seelimină arsenul seleniul şi aerosolii de acid sulfuric formai prin reacia dintre vaporiide apă şi SO3 din gazele sulfuroase Purificarea specială urmăreşte eliminarea

aerosolilor de acid sulfuric (cu filtre electrice umede) şi a impuritălor de As2O3 şiseleniu (prin condensare icircntr-un răcitor cu serpentină)

Oxidarea catalitică a dioxidului de sulf Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid este un proces exoterm

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4851

48

SO2 + frac12 O2 SO3 ∆ H = -229 kcal

Reacia decurge cu degajare de căldură şi contracie de volum iar deplasareaechilibrului spre dreapta respectiv creşterea conversiei se realizează prin micşorareatemperaturii şi mărirea presiunii

Conversia reprezintă raportul dintre numărul de moli de SO2 oxidai la SO3 şi numărultotal de moli de SO2 şi icircn condiii de echilibru se defineşte prin raportul

23

3

SOSO

SO

e p p

p x

+=

icircn care

2SO p

3SO p sunt presiunile pariale la echilibru al SO3 respectiv SO2

Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid de sulf necesită o energie de activare foarteridicată ( 5972 kcalmol) şi din acest motiv efectuarea ei la nivel industrial este posibilă numai cu ajutorul catalizatorilor Cel mai utilizat catalizator este pentoxidul de vanadiu cu

promotor de K2O pe suport de silice (SiO2) Coninutul de V2O5 al catalizatorului industrialeste de 4-11

Procesul de oxidare catalitică este condus icircn reactoare adiabatice cu strat fix decatalizator Majoritatea sunt prevăzute cu patru straturi de catalizator şi schimb de căldură icircnafara stratului catalitic

Absorbia trioxidului de sulf Ultima fază a procesului de fabricaie a acidului sulfuric este absorbia SO3 din gazele

catalizate şi transformarea lui icircn acid sulfuric Gazele evaculate din reactorul de oxidarecatalitică sunt dirijate icircn instalaia de absorbie a SO3 unde are loc absorbia trioxidului de

sulf icircn acid sulfuric concentrat (983) sau dacă se urmăreşte şi obinerea de oleum icircnoleum 20

Conform diagramei de echilibru lichid ndashgaz icircn sistemul H2O-H2SO4-SO3 absorbantuloptim este H2SO4 983 care corespunde compoziiei azeotropului

Sortimente de acid sulfuricIndustrial se fabrică următoarele sortimente d eacid sulfuric

bull monohidrat sau acid sulfuric 100bull Acid sulfuric de concentraie 98 96 92 respectiv 73

bull Acid sulfuric pentru acumulator de 98 92 respectiv 37

bull Oleum cu 20 SO3 liber

bull Oleum cu 65 SO3 liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4951

49

Acidul sulfuric pentru analiză şi chimic pur se obin din trioxidul de sulf rezultat ladistilarea oleumului şi apă triplu distilată icircn aparatură de cuar

Utilizări ale acidului sulfuricAcidul sulfuric are numeroase utilizări datorită reactivităii mari şi a costului scăzut al

fabricaiei Acidul sulfuric este un bun oxidant deshidratant şi catalizator icircn sinteza organică (eterificare esterificarea alcoolilor adiia apei la etenă nitrarea compuşilor organicialchilarea şi polimerizarea alchenelor)

Acidul sulfuric este folosit la fabricarea de fertilizani (superfosfat fosfat de amoniusulfat de amoniu) de pigmeni (alb de titan) de acizi sulfai dicromai şi exploziviAcidul sulfuric este folosit la fabricarea metalelor neferoase şi rare ca agent de

decapare pentru oeluri şi metale icircnainte de vopsire sau de a fi acoperite cu staniu(cositorire) nichel sau crom

Alte utilizari ale acidului sulfuric suntbull Icircn industria acumulatoarelorbull Icircn procesele de fabricare a unor colorani vopsele lacuri medicamente

materiale plastice insecticide erbicide detergeni etanol esteri eteri etcbull Icircn industria alimentară la prepararea glucozei a zahărului a amidonului etc

bull Agent de uscare a gazelor

5 Fabricarea gazului de sinteză

Gazul de sinteză se obine prin oxidarea parială a hidrocarburilor uşoare icircn special ametanului Acest proces este numit bdquoconversierdquo şi se utilizează icircn special pentru obinereahidrogenului necesar sintezei amoniacului Agenii de oxidare care se pot folosi sunt apa(vapori) oxigenul sau dioxidul de carbon Icircn cazul conversiei metanului reaciile sunt

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= + 49 25 kcal

Aproximativ 80 din hidrogenul destinat fabricării amoniacului se obine dupa această metodă

Metanul se poate oxida şi cu oxigen ( oxidare parială la CO) reacia fiind exotermă

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= - 85 kcal

Conversia cu dioxid de carbon se utilizează pentru obinerea gazului de sinteză dincare se va fabrica metanol sau cacircnd se dispune de dioxid de carbon

CH 4 + CO2 (g) 2 CO + 2 H 2 ∆ H= + 60 kcal

Oxidarea parială a omologilor metanului se desf ăşoară conform reaciei

C n H 2n+2 + n H 2O (g) n CO + (2n+1) H 2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5051

50

Icircn prezena vaporilor de apă monoxidul de carbon reacionează conform reaciei

CO + H 2O (g) CO2 + H 2 ∆ H= - 10 kcal

Această reacie are loc atacirct icircn procesul de conversie a hidrocarburilor gazoase cacirct şi ca fază separată icircn procesul tehnologic de obinere a gazului brut icircn vederea reducerii coninutului

de monoxid de carbon din gazul de sinteză care altfel necesită pentru purifcare procedeedificile şi costisitoare Prin conversia monoxidului de carbon cu vapori de apă crşteconinutul de hidrogen din gaze

Conversia metanului este o reacie catalitică Se utilizează catalizatori de Ni sau Co cuadaosuri de Al2O3 Mg O ZrO2 ThO2 şi ali activatori

Icircn practica industrială icircn funcie de condiiile locale s-au dezvoltat mai multeprocedee de obinere a gazului brut care se pot clasifica astfel

bull Procedee icircntr-o singură treaptă bull Procedee icircn două trepte

După presiunea de lucru se aplică

-procedee de conversie la presiune joasă-procedee de conversie la presiune ridicatăGazul de sinteză este apoi purificat prin icircndepărtarea prin diverse metode a dioxidului

de carbon şi a monoxidului de carbon

6 Tehnologia amoniacului

Amoniacul este principala materie primă pentru obinerea substanelor organice şianorganice cu azot inclusiv fertilizanii minerali Amoiacul se utilizează la fabricareamedicamentelor a coloranilor explozivilor a pilelor de combustie şi icircn industria

petrochimică a hacircrtiei şi frigotehnieiPosibilitatea obinerii amoniacului din elemente se cunoaşte de peste 100 de ani dar

condiiile de sinteză au fost stabilite abia la icircnceputul secolului al XX-lea pe baza legilortermodinamicii şi a cineticii chimice Sinteza amoniacului din elemente reprezintă cea maistrălucită aplicaie a unor principii de ştiină fundamentală icircn practica industrială

Materiile prime pentru sinteza amoniacului sunt hidrogenul şi azotul icircn raportulstoechiometric (31) Hidrogenul provine din metan prin conversia acestuia şi purificareagzului de sinteză brut iar azotul provine din aer prin arderea parială a hidrogenului procesprin care se consumă oxigenul

N 2 + 3 H 2 2 NH 3 ∆ H=-1105 kcalmol

Sinteza amoniacului are loc sub aciunea catalizatorilor Industrial se utilizează catalizatori pe bază de fier activat cu promotori de oxizi amfoteri sau acizi (Al2O3 TiO2SiO2 ) oxizi alcalin (Na2O K2O) sau alcalino-pămacircntoşi (MgO CaO)

Amoniacul se sintetizează la presiuni ridicate pentru a deplasa echilibrul spre dreaptaIndustrial procedeele de fabricare a amoniacului se clasifică icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5151

51

Procedee operate la presiune joasă (100-200atmosfere)Procedee operate la presiune medie (250-350 atmosfere)Procedee operate la presiune icircnaltă (450-1000 atmosfere)

Bibliografie1 Aurel Blaga şi col ndash Tehnologie chimică generală şi procese tip Ed Didactică şi Pedagogică Bucureşti 1983

2 Nicu Dulămiă Maria Stanca ndash Tehnologie chimică Vol I Ed Presa universitară clujeană Cluj-Napoca 1999

3 Carmen Teodosiu Tehnologia apei potabile si industriale Editura MATRIX ROM Bucuresti 2001

4 Nicu Dulămiă şi col ndash Lucrări practice la tehnologie chimică generală Vol I şi II Univ Babeş ndashBolyai Cluj-

Napoca 1994

5 Victor Părăuşanu Tehnologii chimice Ed Ştiinifică şi Enciclopedică Bucureşti 1982

6 Florica Manea Dalila Marsavina Ioan Ursoiu Principii metode si aplicaii in analiza apei Ed PolitehnicaTimişoara 2004

Page 2: Chime Tehnologica I

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 251

2

CHIMIE TEHNOLOGICĂ

Chimia tehnologică este disciplina care prezintă aplicaiile icircn industrie alecunoştinelor dobacircndite prin studiul celor patru mari grupe de discipline de chimiefundamentală chimie anorganică organică analitică şi al chimiei fizice

Studiul chimiei tehnologice oferă suportul teoretic pentru a realiza industrial procesede fabricare şi de prelucrare a numeroase substane necesare icircn activitatea economică şi cabunuri de consum

1 Noiuni fundamentale icircn chimia tehnologică

11 Proces tehnologic proces de producie Defini ii

Procesul tehnologic reprezintă transformarea materiilor prime icircn produse intermediare

sau finite cu ajutorul unuia sau mai multor procese chimice fundamentale şi a uneia sau

mai multor opera ii fizice sau mecanice (desf ăşurate paralel sau ciclic) Procesul de produc ie sau de procesul de fabricaie reprezintă totalitatea proceselorfolosite pentru transformarea materiilor prime şi a semifabricatelor icircn produse finite Unproces de producie este un sistem format din procesul tehologic procesul de muncă şiprocese naturale icircn unele cazuriProcesele chimice fundamentale ( exemplu halogenarea sulfurarea nitrarea oxidareaalchilarea ) schimbă natura şi compoziia substanelor transformacircndu-le icircn alte substanecu alte proprietăi

Operaiile fizice şi mecanice numite opera ii unitare nu schimbă natura substanelorrespectiv nu implică reacii chimice Aceste operaii au ca obiective- pregătirea materiei prime- izolarea produselor din mediul de reacie şi purificarea lorPrincipalele operaii tip sau operaii unitare sunt

- Transportul materialelor lichidelor materialelor solide- Concasarea- Mărunirea- Sedimentarea

- Filtrarea- Amestecarea- Icircncălzirea şi răcirea- Fermentarea- Pasteurizarea sterilizarea- Concentrarea

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 351

3

- Condensarea- Cristalizarea- Uscarea- Distilarea şi rectificarea- Extracia

12 Fluxul tehnologic si criterii de alegere a proceselor tehnologice

Reprezentarea procesului tehnologicTraseul materiei prime de-a lungul proceselor chimice fundamentale şi a operaiilorunitare pacircnă la produsul finit constitue fluxul tehnologic Reprezentarea grafică a fluxului tehnologic se numeşte schema tehnologică Schema tehnologică poate fi de două tipuri

o A Schemă tehnologică de operaiio B Schemă tehnologică de fabricaie

Schema tehnologică de operaii reprezintă operaiile unitare şi procesele chimicefundamentale scrise icircn dreptunghiuri Substanele implicate icircn operaia respectivă se scriu

icircntr-o parte sau alta a dreptunghiului indicacircndu-se prin săgei dacă intră sau ies dinaceastaSchema tehnologică de fabricaie cuprinde reactoarele şi celelalte utilaje implicate icircnproces pentru efectuarea operaiilor unitare reprezentate icircn ordinea de succesiune urmată şi la nivelele adecvateAlegerea procesului tehnologicUn produs chimic finit poate fi obinut prin mai multe tipuri de procese tehnologiceformate din secvene diferite de procese chimice fundamentale şi operaii unitareProdusul chimic obinut poate avea aceleaşi calităi sau calităi diferite icircn funcie de

procesul tehnologic utilizat pentru obinerea luiNatura procesului determină randamentul de obinere al acestuia cheltuielile de materiiprime materiale energie şi fora de muncăDe aceea alegerea procesului tehnologic de fabricaie al unui produs se face astfel icircncacirct să ducă la obinerea unui produs de bună calitate la un cost cacirct mai mic cu un consumminim de materii prime materiale energie şi un grad icircnalt de automatizareDeci criteriile de alegere a unui proces tehnologic sunt a asigurarea cu materii prime şi energie b calitatea produsului finit c cantitatea de produs finit ce trebuie obinut icircn unitatea de timp d costul produsului finit

De asemenea se alege procesul tehnologic pentru care consumurile specifice sunt maireduse iar subprodusele se obin icircn cantităi mai mici şi pot fi valorificateSe vor prefera procesele tehnologice cu consumuri de energie mai mici

b Calitatea produsului finit

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 451

4

Obinerea direct din proces a unui produs cu un icircnalt grad de puritate este o condiieesenială icircn alegerea procesului de fabricaie al acestuiaUn proces tehnologic prin care se obin produşi impurificai cu substane secundarenecesită operaii şi instalaii icircn pluspentru purificare ceeea ce determină consumuri demateriale energie şi investiii superioare

c Cantitatea de produs finit ce trebuie ob inut icircn unitatea de timp

Dacă produsul trebuie obinut icircn cantitate mare atunci se alege un proces tehnologic cufuncionare continuă Deşi acest proces necesită instalaii mai scumpe decacirct un proces cufuncionare discontinuă devine rentabil dacă instalaiile sunt mariPentru produsele cetrebuie obinute icircn cantitate mică icircn unitatea de timp se aleg procesele tehnologice cufuncionare discontinuă care sunt mai ieftine

d Costul produsului finit

Pentru fabricaia unui produs se alege acel proces tehnologic pentru care costul acestuiaeste minimLa costuri egale se preferă procesul tehnologic care nu conduce la produşi secundari

Eficiena economică a unui proces tehnologic se urmăreşte cu ajutorul unor indicatoritehnico-economici care presupun cunoaşterea conversiei a randamentului bilanului demateriale bilanul termic productivitatea muncii costul de producie etc

Orice proces tehnologic se compune dintr-o succesiune de operaii fizice şi chimice carepot fi grupate astfel operaii de pregătire a materiilor prime operaii de prelucrare a materiilor prime care conduc la obinerea produselor finite operaiide valorificare a subproduselor şi a deşeurilor operaii auxiliare (transportdepozitare etc)

13 Mărimi ce caracterizează procesele chimice industriale conversia randamentul

selectivitatea

Se consideră reacia chimică generală de forma

j jii P R sumsum prime= ν ν

unde R reprezintă reactanii P reprezintă produşii de reacie iar iν respectiv jν prime reprezintă

coeficienii stoechiometrici ai reactanilor şi ai produşilor de reacieConversia notată cu bdquoC rdquo este definită ca raportul dintre numărul de moli de materie primacare s-a transformat icircn produşi chimici şi numărul de moli de materie primă alimentată

100alimentataprimamateiedemolidenr

atatransformprimamateriedemolinrde() sdot=C

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 551

5

Ranadamentul η este raportul dintre cantitatea de produs util obinută icircn urma reaciei şicantitatea de mateie primă intrată icircn procesPentru procesele a căror desf ăşurare se poate exprima prin ecuaii stoechiometrice cunoscuterandamentul icircn produs final este

100

teoreticprodusdemoli

practicobtinutprodusdemoli() sdot=η

Selectivitatea este raportul dintre numărul de moli de produs util obinut şi numărul de molide materie primă transformată ( calculele se fac pentru reactantul aflat icircn cantitatestoechiometrică)

100atatransformprimamateriemoli

utilprodusmoli() sdot=S

2 Clasificarea proceselor tehnologice

a clasificarea după modul de desf ăşurare in timp

Procesele tehnologice pot fi discontinue (periodice) semicontinue continue

Procesele discontinue -se realizează icircn utilaje cu funcionare periodică din care produsulse evacuează la intervale de timp determinateIcircn cazul proceselor discontinue parametrii tehnologici (temperatura presiunea

concentraia reactanilor viteza de reacie etc) variază icircn decursul desf ăşurăriiprocesuluiProcesele discontinue lucrează icircn regim nestaionar Un astfel de proces decurge icircn şarjeProcesele discontinue sunt aplicate mai puin deoarece icircn cazul acestora productivitateaeste scăzută şi nu pot fi automatizate completUn proces tehnologic discontinuu se caracterizează prin mă rimea şarjei şi durata unui

ciclu de transformare

Procesele continue se caracterizează prin simultaneitatea desf ăşurării tuturor fazelor

Acestea decurg icircn aparate cu funcionare continuă iar parametrii se menin invariabiliconstani pe toatădurata procesului Icircn acest caz regimul de lucru este sta ionar Icircn cazul proceselor continue alimentarea cu materii prime şi energie se face continuu şiuniform iar evacuarea produşilor de reacie icircn acelaşi modProcesele continue se caracterizează prin debite de alimentare şi evacuare şi timpul de

sta ionare a materialelor icircn instalaie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 651

6

Icircn cazul proceselor semicontinue alimentarea se face parial continuu parial dicontinuuiar produşii sunt evacuai icircn acelasi mod

b clasificarea după numă rul de prelucr ă ri ale materiei prime icircnainte de a pă r ă si

instala ia După numărul de prelucrări ale materiei prime icircnainte de a părăsi instalaia se disting

procese ciclice sau icircn circuit icircnchis procese aciclice sau icircn circuit deschisProcese ciclice se aplică icircn operaii cacircnd la o singură trecere a reactanilor prin reactorconversia are valori mici rămacircne reactant netransformat care se separă de produs şi apoise recirculăExemple -sinteza amoniacului

-oxidarea şi absorbia gazelor nitroase- absorbia SO3 din gazele de la oxidarea SO2

c clasificarea după starea de agregare icircn care se gă sesc reactan ii După starea de agregare icircn care se găsesc reactanii procesele pot fi procese eterogene icircn care compuşii masei de reacie se află icircn faze diferite Cele

mai utilizate sunt sistemele bifazice de tipul g-l g-s l-s l-l procese omogene care au loc cu viteze mai mari decacirct cele eterogene mecanismul

global este mai simplu şi pot fi uşor controlate

Linia tehnologică Este numită instalaia icircn care se desf ăşoară procesul tehnologic

Linia tehnologică este formată din o utilajeo sisteme de transport ale materiilor prime ale semifabricatelor şi ale produselor

finite icircntre utilajeo aparate de măsură şi control

Parametrii tehnologici reprezint ă valorile optime ale mă rimilor presiune debite

temperatur ă concentra ie pentru care se pot ob ine produse chimice cu anumite

caracteristici calitative

Materiile prime cuprind totalitatea substan elor naturale sau sintetice anorganice sau

organicenecesare pentru ob inerea unui anumit produs

Materiile prime folosite icircn industria chimică pot fi

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 751

7

- materii prime minerale sare brută (NaCl) pirită ( FeS) blenda ( ZnS) galena(PbS)

- cărbuni- iei- gaze naturale- materii prime vegetale şi minerale ( de exemplugrăsimi uleiuri alcool lemn

cereale lapte )

Produsele finite sunt substan ele sau materialele (bunurile) care rezult ă icircn urma

desf ăşur ă rii unui proces tehnologic Produsele finite trebuie să corespundă unor norme legale de calitate

Semifabricatele sunt produse rezultate icircn urma unor etape ale procesului tehnologic Icircndecursul procesului tehnologic materiile prime sunt transformate prin mai multe operaii icircn produse finite Stadiile intermediare de prelucrare ale materiilor prime sunt numite

semifabricateProduse finite

Produse auxiliare sau subproduse

MATERII PRIME

Deşeuri

Materiale auxiliare sunt produse care sunt necesare icircn procesul de producie alături demateriile prime dar nu se regăsesc icircn produsul finitMateriale auxiliare sunt apa aburul care sunt numite şi utilităi

Ramurile principale ale tehnologiei chimiceTehnologia chimică generală este o disciplină icircn cadrul ştiinelor chimice şi prezintă problemele eseniale ale tuturor ramurilor industriei chimiceTehnologia chimică generală se icircmparte icircn mod convenional icircn Tehnologia chimică ANORGANICĂ Tehnologia chimică ORGANICĂ

icircn funcie de particularităile proceselor de materiile prime utilizate şi de produsele finite

obinute

Tehnologia chimică anorganică Tehnologia chimică anorganică are ca obiect de studiu procesele chimice anorganiceAcestea se pot clasifica icircn

o procese anorganice de bază

PROCES

TEHNOLOGIC

(semifabricate)

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 851

8

o procese electrochimiceo procese metalurgiceo procese de fabricare a produselor ceramice a sticlei şi a lianilor anorganici

Procesele anorganice de bază constau icircn fabricarea compuşilor anorganici de maretonaj acizi baze săruri minerale şi icircngrăşăminte chimice Aceste procese constituie

obiectul de cercetare şi de studiu al disciplinelor tehnologice următoare

Tehnologia apei Tehnologia acidului sulfuric Tehnologia amoniacului şi a acidului azotic Tehnologia produselor sodice (derivate de la NaCL)- Na2CO3 NaOH Cl2 HCl Tehnologia icircngrăşămintelor chimice Tehnologia silicailor şi a compuşilor oxidici (produse ceramice porelan sticlă liani

anorganici ciment)

Tehnologia chimică organică Tehnologia chimică organică cuprinde

o Tehnologia chimică organică de bază icircn care se studiază prelucrarea materiilorprime organice- gaz metan iei cărbuni şi obinerea compuşilor de mare tonaj(acetilenă acid acetic clorură de vinil etenă etc )

o Tehnologia chimică organică de sinteză numită şi sinteza organică fină cecuprinde

- tehnologia produselor farmaceutice

- tehnologia antidăunătorilor- tehnologia coloranilor- tehnologia reactivilor organici- tehnologia produselor cosmetice- tehnologia fabricării tensidelor- tehnologia compuşilor macromoleculari (materiale plastice cauciuc sintetic

fibre artificiale)

Simboluri tehnice şi scheme tehnologice

Simbolurile tehnice sunt semne convenionale prin care se realizează reprezentareautilajelor Aceste semne sugerează forma şi mărimea acestoraSimbolul tehnic este un semn grafic simplificat care reprezintă un anumit utilaj El icircndeplineşte următoarele condiii

- reprezintă clar şi sugestiv forma utilajului şi principiul său de funcionare- asigură desenarea rapidă a schemelor tehnologice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 951

9

După gradul de informare pe care oferă simbolurile tehnice se casifică icircn simboluri funcionale simboluri de aparatură simboluri speciale

Simbolurile funcionale ndashse reprezintă sub forma unui dreptunghi icircn care se scrie

operaia fizică sau procesul chimic efectuat icircn utilajul respectiv Exemple

Simbolurile de aparatură redau schematic aparatul şi modul său de funcionare Exemple

conductă (săgeata indicădirecia de curgere)conductă prin care circulă componentul principal (uşor

icircngroşată)

conductă pentru recirculare conductă prin care circulă lichide

O conductă prin care circulă gaze

linie de circulaie pentru solide (bandă rulantă vagonet jgheab)

conductă pentru suspensii solid ndash lichid

conductă pentru emulsie ( L ndash L)

O conductă pentru suspensie solid-gaz

O conductă pentru spume ( L ndash G )

O conductă pentru suspendat icircn spume

ventil pe conductă

ventil reductor de presiune de la 50 la 5 atmosfere

505

Dozator simplu

Neutralizare Distilare

D

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1051

10

A

ab Dozator amestecător icircn raportul a b

B A+B

manometru

filtru pentru gaz

separator gaz lichid

siloz buncăr

rezervor pentru lichide

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1151

11

recipient vertical cu manta şi agitator

agitator elice

vas icircncălzit (răcit) cu serpentină

serpentină

agitator motor electicagitator ancoră

infin elice

ventilator pompă centrifugă

bandă transportoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1251

12

coloană cu stropire

sau coloană de stripare (scruber)

coloană cu umplutură

compresor icircn coloană de

3 trepte desorbie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1351

13

coloană de distilare

Reactor tubular continuu

Reactant Produs

Etapele elaborării proceselor tehnologicePentru a se eleabora un proces tehnologic nou şi instalaia tehnologică aferente separcurg următoarele etape

1-conceperea procesului tehnologic2-etapa dimensionării tehnologice a utilajelor3-etapa proiectării procesului tehnologic4-comanda şi montarea utilajului5-punerea icircn funciune şi rodajul instalaiei

Conceperea procesului tehnologic

Etapele proiectării sistemelor tehnologice sunt cercetarea preliminară cercetarea de laborator cercetarea de dezvoltare care cuprinde etapele

-cercetare pe micropilot-cercetare pe pilot-cercetare pe instalaie semiindustrială

proiectarea sistemelor de producie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1451

14

3 Tehnologia tratării apeiConsideraii generale

Apa are un rol esenial icircn existena vieii f ără apă nu există viatăApa este constituentul major al corpurilor viiApa este o substana chimică deosebită

o

H 104o 5 H

- polaritate ridicată rarr este un foarte bun dizolvant pentru numeroase substane săruriacizi baze alcooli proteine

- mediu pentru foarte multe reacii- agent de spălare

-căldură specifică ridicată este un bun purtător de căldurăApa costitue mediul icircn care au loc reaciile biochimice caracteristice vieiiIcircn natură apa există icircn toate formele de agregare vapori lichidă şi solidă urmacircnd un

circuit de la o stare la altaDin evaporarea oceanelormărilorlacurilorracircurilor rezultă vapori de apă (mai uşori ca

aerul) care ridicacircndu-se icircn atmosferă se condensează ca nori sau ceaă şi cad iaraşi pepămacircnt sub forma de ploaiegrindină zăpadăApa meteorică ajunsă pe pămacircnt poate străbate prin straturi permeabile (sol nisip

pietriş si alte roci) pacircnă ajunge la o pătura impermeabila de argilă formacircnd deasupraacesteia o pacircnzacirc de apă subterana (freatică) care reapare la suprafaă prin izvoare puuri

sondeIcircn circuitul său icircn natură apa vine icircn contact cu substane gazoase lichide şi solide

impurificacircndu-se Vaporii de apă din atmosferă se condensează şi dizolvă gazele dinatmosferă icircn cantităi depinzacircnd de temperatură şi de presiunile pariale ale acestoraIcircn apele de precipitaii sunt dizolvate gaze in concentraii de aproximativ63 N2 35 O2 175 CO2 deşi concentraia acestor gaze in aer este de

aproximativ79 N2 209 O2 0003 CO2Ajunsă icircn sol apa continuă procesul de absorbie a CO2 ( existent icircn straturile superioare

ale solului datorită procesului de descompunere a substanelor organice) devenind foarte

bdquoagresivărdquo şi putacircnd aciona ( reaciona si solubiliza) asupra majorităii combinaiilor dinsol Apa dizolvă săruri icircntacirclnite icircn roci (cloruri alcaline clorura de magneziu )Icircn apa imbogăită icircn cloruri solubilitatea sulfailor şi a fosfailor de calciu este mai mareDizolvarea carbonailor depinde de concentraia de CO2 dizolvat icircn apă De fapt este osolubilizare icircnsoită de o reacie chimică deoarece carbonaii trec icircn bicarbonai

CaCO2 + CO2 +H2Orarr Ca(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1551

15

Uneori unele izvoare dizolvă din rocile icircntacirclnite substane gazoase sau solide icircn cantităianormal de mari formacircnd ape minerale (acide alcaline carbonice sărate amaresulfuroase feruginoase iodurate radioactive etc) cu importante efecte curative

Clasificarea apelor naturale

Icircn natură apa se găseşte icircn hidrosferă icircn atmosferă şi icircn litosferăExistă următoarele categorii de ape

ape meteorice ape subterane ape de suprafaă -racircuri

-lacuri-mări şi oceane

31 APA POTABIL Ă Prin apă potabilă se icircnelege

o orice tip de apă icircn stare naturală sau după tratare folosită pentru băut gătit lapreparare hranei sau pentru alte scopuri casnice indiferent de originea ei şiindiferent dacă este furnizată prin reea de distribuie din rezervor sau este

comercializată icircn sticle sau alte recipienteo toate tipurile de apa folosită ca sursă icircn industria alimentară pentru fabricareaprocesarea conservarea sau comercializarea produselor sau substanelor destinatepentru consumul uman cu excepia cazului icircn care autorităile competente aprobă folosirea apei şi sunt convinse că apa nu afectează calitatea şi salubritateaprodusului alimentar icircn forma lui finită

Apa potabilă este destinată pentru consum menajer (băut preparat macircncare spălat ) cicirctşi cea necesară pentru tehnologia de fabricaie icircn industria alimentarăApa potabilă apa naturală subterană sau de suprafatăeste bună de băut Icircn acest scop eatrebuie sa icircndeplineasca următoarele conditii principale Sa aibă o temperatura icircntre 7 si

12

o

C să fie incoloră transparentă f ără miros f ără gust să nu contină suspensii mineralesau organice săruri solubile icircn cantitate mai mare decacirct un gram la litru substanteleotrăvitoare (compusi de cupru plumb arsen etc) şi nici microbi care pot provoca icircmbolnăvirea oamenilor sau a animalelorPotabilitatea apei depinde de proprietăile sale fizice şi chimice (culoare turbiditate miros coninut icircn diferite substane etc)Icircn apa potabilă trebuie să fie absente substanele toxice şi organismele patogeneCondiiile de calitate pentru apa potabilă sunt stabilite prin standarde şi reglementări Aceste condiii de calitate se referă la următoarele caracteristici ale apei

o organolepticeo fiziceo chimiceo radioactiveo biologice

Caracteristicile organoleptice sunt mirosul gustul turbiditatea şi culoarea mirosul şi gustul apei se datoresc prezenei icircn apă a unor săruri solubile gazesubstane minerale sau organice icircn descompunere a unor microorganisme vii a vegetaiei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1651

16

acvatice Apa potabilă nu trebuie să aibă gust sau miros particular dar nici să fie lipsită de gustMirosul apei provine de la substanele volatile pe care le conine ca rezultat al icircncărcăriicu substane organice icircn descompunere al dezvoltării planctonului al poluării cusubstane chimice sau cu ape reziduale Determinarea mirosului apei trebuie să se facă latemperatura de 15-200C şi la 600C icircntr-o icircncăpere care să fie lipsită de miros Turbiditatea apei (tulbureala apei) se datorează prezenei substanelor icircn suspensie

( argilă nisip fin nămol substane organice plancton etc ) şi care nu sedimentează icircntimp Turbiditatea se exprimă icircn grade de turbiditate Un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg caolin (silice) icircntr-un litru

de apă distilat ă Se măsoară cu aparate numite turbidimetre

Culoarea apeiApa pură este incoloră Culoarea apei naturale este determinată de prezena compuşilorcoloidali ai fierului a substanelor humice sau a unor substane rezultate dindescompunerea plantelor acvatice

Culoarea este dată de originea materialelor transparente Ionii de Fe dau apei culoareagalbenă cei de Cu o colorează icircn albastru Prin reziduurile activităii antropice se poateschimba culoarea apelor Apele de culoare brună provin de la distileriile de cărbuneculoarea brună icircnchisă o au apele de la fabricile de celuloză Apele bogate icircn Fe de latăbăcării au culoarea verde icircnchis sau neagră

Coloraia apei se exprimă icircn grade de culoare Gradul de culoare este coloraia produsă de o soluie care conine 1mg platină la 1 l de apă sub formă de ion cloroplatinat

Temperatura

apei variază icircn funcie de provenienă şi de anotimpPentru apele sbuterane se icircncadrează icircntre 8-12oC iar pentru cele de suprafaă variază icircntre 0oC ndashiarna şi 27 oC - 30 oC vara Radioactivitatea -este proprietatea a

pei de a emite radiaii permanente alfa beta saugama

Conductibilitatea electrică şi conductivitateaConductivitatea apelor constituie unul dintre i

ndicatorii cei mai utilizai icircn apreciereagradului de mineralizare a apelor cel puin din următoarele considerente

- măsurătorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea coninutuluitotal de săruri dizolvate icircn apă

- au avantajul diferenierii dintre săruri anorganice şi organice pe baza mobilităilorionice specifice

- elimină erorile datorate transformării speciilor de carbonaibicarbonai prinevaporare la 105o C (conform metodologiei de determinare gravitaională a reziduului fix icircn cazul bicarbonailor pierderile sunt de circa 30)Din valoarea conductibilităii se pot face aprecieri asupra concentraiei electroliilor şiasupra variaiei gradului de mineralizare a apeiConductibilitatea se măsoară icircn -1cm-1 = Siemens S mS microS

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1751

17

32 Condiii de calitate pentru apa potabilă Calitatea a

pei se poate defini ca un ansamblu convenional de caracteristici fizicechimice biologice şi bacteriologice exprimate valoric care permit icircncadrarea probei icircntr-o anumită categorie ea căpătacircnd astfel icircnsuşirea de a servi unui anumit scop Pentrustabilirea calităii apei din multitudinea caracteristicilor fizice chimice şi biologice carepot fi stabilite prin analize de laborator se utilizează practic un număr limitat consideratemai semnificative

Fiecare ară sau regiune dintr-o ară are propriile norme de calitate Totuşi pe planmondial se tinde spre o bază comună rezultată din experiena şi necesităile tuturor Icircnacest sens Organizaia Mondială a Sănătăii a emis şi reeditează periodic Directivelepentru calitatea apei potabile iar organisme internaionale precum Uniunea Europeană promovează şi ele norme comune detaliat sau cel puin orientative cum sunt Directiva9883EC privind calitatea apei destinate consumului uman

Orice alterare fizică chimică sau bacteriologică a apei peste o limită admisibilă stabilită inclusiv depăşirea nivelului natural de radioactivitate produsă direct sau indirectcu activităi umane care o fac improprie pentru o folosire normală se numeşte poluare aapei

Apa element indispensabil vieii şi activităii omului se constituie icircntr-un importantindicator al aprecierii gradului de civilizaie şi al posibilităilor de dezvoltare pe care olocalitate le oferă locuitorilor săiPentru ca o apa să fie declarată potabilă ea trebuie să icircndeplinească mai multe condiiicele mai importante fiind Să fierdquo sigurărdquo din punct de vedere sanitar (legat de cerinele consumatorului) şi al

furnizorului de apă (să fie transportabilă) Să nu conină ageni patogeni sau microorganisme patogene să fie lipsită de risc de

contaminare (să nu existe viruşi bacterii protozoare spori chişti etc) Să fie incoloră şi cu gust plăcut

Concentraia substanelor indezirabile sau toxice să fie foarte scăzutăDin punct de vedere al furnizorului de apă nu trebuie să provoace deteriorări calitativeale conductelor icircn timpul transportului datorită depunerilor sau a agresivităii calciuluisau dezvoltării de bacterii şi să se poată transporta uşor

Icircn Romacircnia norma de calitate pentru apa potabilă icircn ultimul deceniu a fost STAS134291 APĂ POTABILĂ Acest standard de stat se referă la apa potabilă furnizată deinstalaiile centrale sau sursele locale de alimentare apă de rezervoarele de icircnmagazinaretransportabile precum şi la cea folosită pentru apă caldă menajeră (baie şi bucătărie) NUse referă la apele minerale Apa potabilă trebuie să corespundă standardului de calitatenr134291 respectiv să se icircncadreze icircn limitele impuse de 54 de indicatori (preluai larecomandările Organizaiei Mondiale a Sănătăii) şi anume organoleptici (2) fizici (4)chimici (35) radioactivi (2)Toate aceste cerine sunt transpuse icircn indicatori ( parametrii caracteristici) care reprezintă parametrii apei potabileSistemul mondial de supraveghere a mediului icircnconjurător prevede urmărirea calităiiapelor prin trei categorii de parametrii- parametri de bază temperatură pH conductivitate oxigen dizolvat colibacili

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1851

18

- parametri indicatori ai poluării persistente cadmiu mercur compuşi organo -halogenai şi uleiuri minerale - parametri opionali carbon organic total ( COT ) consum biochimic de oxigen( CBO) detergeni anionici metale grele arsen bor sodiu cianuri uleiuri totalestreptococi Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizează următoareaterminologie

- criterii de calitate a apei - totalitatea indicatorilor de calitate a apei care seutilizează pentru aprecierea acesteia icircn raport cu măsura icircn care satisface un anumitdomeniu de folosină sau pe baza cărora se poate elabora o decizie asupra gradului icircncare calitatea apei corespunde cu necesităile de protecie a mediului icircnconjurator - indicatori de calitate ai apei - reprezentai de caracteristici nominalizate pentru odeterminare precisă a calităii apelor - parametri de calitate a

i apei ndash sunt valori şi exprimări numerice ale indicatorilor decalitate a unei ape - valori standardizate ale calităii apei - reprezintă valori ale indicatorilor de calitatea apelor care limitează un domeniu convenional de valori acceptabile pentru o

anumitatilde folosină a apeParametri de calitate sunt microbiologici chimici şi indicatori Valorile concentraiilormaxime admise pentru parametrii de calitate ai apei potabile sunt cele prevăzute icircntabelele din ldquoLegea nr 458 din 8 iulie 2002 privind calitatea apei potabilerdquoAşa cum s-a arătat deja pentru caracterizarea calităii şi gradului de poluare a unei ape seutilizează

indicatorii de calitate Aceştia se pot clasifica după natura lor şi după natura şiefectele pe care le au asupra apei după cumClasificare după natura indicatorilor de calitate 1 Indicatori organoleptici (gust miros )2 Indicatori fizici ( pH conductivitate electrică culoare turbiditate ) 3 Indicatori chimici

o generali-se referă compoziia naturală a apeio toxici ndash se referă la prezena compuşilor poluani toxicia căror prezenă induce

un factor de risc pentru sănătatea consumatorilor-amine aromatice= Ar-NH2 C6H5-NH2 (fenilamina sau anilina)-As Cd2+ CN- NO3 Cr3 Hg N-pesticide-trihalometani

4Indicatori bacteriologici ndashprezena organismelor animale sau vegetale5Indicatori biologici-

6Indicatori de radioactivitate-Consumul de către om al alimentelelor si apei potabile cuun continut radioactiv crescut poate determina cresterea icircncărcăturii interne aorganismului ce conduce la cresterea dozelor efective rezultate prin ingestie si implicit ariscului aparitiei efectelor negative asupra sanatatiiClasificare după natura şi efectul pe care icircl au asupra apei

- indicatori fizico-chimici generali- temperatura

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1951

19

- pH- indicatorii regimului de oxigen

- oxigen dizolvat (OD)- consumul biochimic de oxigen (CBO5)- consumul chimic de oxigen (CCO Cr şi CCO Mn)

- indicatorii gradului de mineralizare - reziduul fix

- cloruri sulfai- calciu magneziu sodiu etc- indicatori fizico - chimici selectivi

- carbon organic total (COT)- azot Kjeldhal şi azot total fosfai- duritate alcalinitate

- indicatori fizico - chimici specifici ( toxici)- cianuri- fenoli- hidrocarburi aromatice mono şi polinucleare

- detergeni- metale grele ( mercur cadmiu plumb zinc cobalt fier etc)- pesticide- arsen- uraniu natural

- trihalometani- indicatori radioactivi

- activitate globală α şi β - activitate specifică admisă a fiecărui radionuclid

-indicatori biologici care reflectă gradul de saprobitate a apei prin analiza speciilor de

organisme care populează mediul acvatic- indicatori bacteriologici care măsoară nivelul de poluare bacteriană icircn principal prindeterminarea numărului de bacterii coliforme totale şi de bacterii coliforme fecale

Icircn tabelul de mai jos sunt redate valorile admise şi excepional admise ale indicatorilor depotabilitate Organismele biologice indicatoare de poluare dăunătoare sănătăii precumchisturi de giardia protozoare intestinale patogene etc nu se admit

Tabel nr1 Indicatori de potabilitate si valorile maxim admise

Gust si miros 2 grade Amine aromatice 0 mgdm3

temperatura 7-15 grade C azotai 45mgdm3

pH 6-8 Cianuri libere 001 mgdm3

turbiditate 5-10 grade fluor 12 mgdm3

culoare 15-30 grade Mercur 0001mgdm3

conductivitate 1000-3000Scm Plumb 005 mgdm3

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2051

20

Duritatea apei 20-30 gradegermane

Total cloroform 05 mgdm3

Calciu 100-180 mgdm3 Pesticide 01 microgramedm3

Cloruri 250-400 mgdm3 CCO (consumul chimic

de oxigen) 25-3 mgdm3

Cupru 005-01mgdm3 Amoniac 0 -03 mgdm3

Fier 01-03 mgdm3 Nitrii 0 ndash 03 mgdm3

Magneziu 50-80 mgdm3 Germeni mezofili 300cm3Mangan 005-03 mgdm3 Germeni coliformi totali 10100cm3

Sulfai 200-400mgdm3 Germeni coliformi fecali 2100cm3

Zinc 5-7 mgdm3 Streptococi fecali 2100cm3

Caracteristicile biologiceApa potabilă nu trebuie să conină organisme animale şi vegetale vizibile cu ochiullibernici ouă sau larve de paraziiNumărul organismelor animale microscopice nu trebuie să depăşească 20 icircn 1 dm3 de apă

Proprietăile chimice ale apeiApa potabilă nu este şi nu trebuie să fie pură Ea conine dizolvate gaze şi o serie desubstane minerale şi organice care icirci conferă caracterul de potabilitateDintre substanele dizolvate unele sunt necesareO2 CO2 Ca2+ altele sunt admisibileMgO SO2-

4 SiO2 Fe Mn Al K Cl dar icircn anumite limiteIar altele sunt inadmisibileH2S As ionul Cr6+ compuşii azotului ai fosforului PbPrezena ionilor de calciu şi magneziu icircn apă icirci confer acesteia duritate Apa cu duritate

mare are o icircntrebuinare limitată icircn industrie şi icircn scopuri gospodăreştipH-ul aciditatea şi alcalinitatea apeiValoarea pH-ului ( concentraia ionilor de hidrogen) apei determină icircn mare măsură-procesele biologice şi chimice care au loc icircn apa natural-caracterul coroziv al apeipH-ul apelor naturale este cuprins icircntre 65 - 8 abaterea de la aceste valori dacircnd indicaiiasupra poluării cu compuşi anorganici pH-ul şi capacitatea de tamponare a acestuiaconstituie una din proprietăile eseniale ale apelor de suprafaă şi subterane pe această cale asiguracircndu-se un grad de suportabilitate natural faă de impactul cu acizi sau bazesărurile de Na+ K+ Ca2+ Mg2+ jucacircnd un rol esenial icircn acest sens De subliniat că

această capacitate de tamponare a pHndashului este deosebit de importantă nu numai pentruechilibrele din faza apoasă dar şi pentru cele de la interfaa cu materiile icircn suspensierespectiv cu sedimenteleIcircn funcie de pH-ul apei se stabilesc unele din procesele de tratare ale acesteia

Valoarea pH-ului unei ape naturale se poate determina cu relaia

pH = 652 + log[ CO2]bic - log[ CO2 ]liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2151

21

[ CO2]bic = concentraia CO2 din carbonaii acizi

[ CO2 ]liber = concentraia CO2 liber existent icircn apă Rezultă că aciditatea apelor natural este cauzată icircn principal de CO2 liberAciditatea mai este determinată de apariia acizilor humici de acizi organici sau de acizi

minerali aduşi cu apele uzate sau formai prin hidroliza sărurilor aflate icircn apă652 ndash este o constantă reprezentacircnd logaritmul cu semn schimbat alconcentraiei ionilor de acid carbonic disociat

Alcalinitatea apelor naturale ndashse datorează ionilor de bicarbonat şi icircn mai mică măsură fosfailorPractic alcalinitatea totală se datorează bicarbonailor de calciu şi magneziu astfel că icircnapele naturale obişnuite duritatea temporar ă a apei este egală cu alcalinitatea totală Alcalinitatea poate apărea şi icircn cazul deversării de ape reziduale puternic baziceDuritatea a

pei a fost inclusă la capacitatea de tamponare a apei datorită ponderii

carbonailor de calciu şi magneziu icircn apele naturale Se deosebesc următoarele tipuri deduritate- duritatea totală reprezintă totalitatea sărurilor de Ca2+ şi Mg2+ prezente icircn apă- duritatea temporară reprezintă coninutul ionilor de Ca2+ şi Mg2+ legai de anionulHCO-

3 care prin fierberea apei se poate icircnlătura deoarece dicarbonaii se descompun icircnCO2 şi icircn carbonai care precipită- duritatea permanentă reprezintă diferena dintre duritatea totală şi duritatea temporarăfiind atribuită ionilor de Ca2+ şi Mg2 legai de anionii Cl- SO2-

4 NO-3 Acest tip de

duritate rămacircne icircn mod permanent icircn apă chiar după fierbere

Coninutul de dioxid de carbon al apeiConinutul de dioxid de carbon este o caracteristică foarte importantă a apei Coninutulde CO2 determină aşa numitul echilibru carbonic al apei

Dioxidul de carbon se poate gasi in apă sub trei forme liber agresiv si legat sub formade bicarbonati si carbonateCea mai mare parte a CO2 se găseşte dizolvat fizic numai o mică parte reacionează cuapa şi se formează acidul carbonic

CO2+HOH lt==gt H2CO3

Icircntre H2 CO3 şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

( 1 )

M ndashcation de metal divalent ( Ca2+ Mg2+ Cu2+ Pb2+ )etcIcircn acest echilibru apar toate formele de dioxid de carbon -CO2 liber- CO2 semilegat icircn bicarbonai

MCO3 + CO2 + H2O lt==gt M(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2251

22

- CO2 legat icircn carbonai

Din echilibrul ( 1 ) rezultă că pentru meninerea bicarbonailor icircn soluie este necesară o anumită cantitate de CO2 liber numit ldquodioxid de carbon aferentrdquoCantitatea de CO2 care depăşeşte această limită se numeşte CO2 agresiv care este capabilsă transforme noi cantităi de carbonai icircn bicarbonai

[ CO2 ]liber = [CO2 ]aferent +[ CO2 ]agresiv

La scăderea cantităii de dioxid de carbon sub limita necesară meninerii bicarbonailor icircnsoluie are loc precipitarea unei cantităi corespunzătoare de carbonaiFormele sub care se găseşte CO2 icircn apă por fi prezentate prin schema din figuraurmătoare Existena uneia sau alteia dintre formele sub care se poate găsi CO2 icircn apă este icircn funcie de pH-ul apei respectiv

o la pH le 4 CO2 este prezent sub formă de CO2 libero la pH = 84 CO2 este prezent sub formă de HCO-

3 o la pH ge 105 CO2 este prezent sub formă decarbonai

CO2 total

CO2 liber

CO2 agresiv CO2aferent CO2semilegat CO2legat HCO-3 CO

2-

Figura nr 1 Formele de CO2 din apă

CO2 nu dăunează calităii apei potabile ci icirci conferă gust plăcut şi prospeimeDar CO2 agresiv poate face apa nepotabilă deoarece poate dizolva PbCO3 format pepereii conductelor de plumb prin care se transportă apa Carbonatul de plumb PbCO3 segăseşte sub forma unui strat subire pe pereii conductelor şi se formează sub aciuneabicarbonailor de Ca şi Mg din apăIcircn apa de alimentare a cazanelor de abur CO2 trebuie să lipsească deoarece produce oputernică coroziune chimică a tolelor cazanelor

Săruri dizolvate icircn apă Duritatea apelorApele naturale conin cantităi variabile de săruri dizolvate din rocile cu care vin icircncontact Datorită gradului de diluie ridicat aceste săruri sunt total disociate astfel icircncacirct icircn apă se găsesc ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2351

23

Ca2+ Mg2+ Na+ K+ HCO -3 SO2-

4 Cl- Alături de aceşti ioni se mai găsesc Fe2+ Fe3+ Ba2+ Al3+ NO-

2 NO-3 F- SiO2-

3 PO3-4

Icircn cantitatea cea mai mare dintre ionii menionai se găsesc ioni de Ca2+ iar dintreanioni icircn mod obişnuit concentraia anionilor SO2-

4 este mai mare decacirct a celor de Cl- icircn apele subterane şi este mai mică icircn apa mărilor şi a oceanelor unde predomină ionulCl-

Icircn sursele de apă din diferite zone pot să predomine anumii ioni care conferă apei unanumit caracterAstfel pot exista ape

o magnezieneo sulfaticeo clorurateo feruginoaseo iodurateo sulfuroaseo carbogazoase

Oxigenul şi substanele organice dizolvate icircn apă Oxigenul se găseşte dizolvat icircn apele naturale aproape de limita de saturaie determinată de presiunea sa parială şi temperaturăOxigenul participă la reacii chimice şi biochimice cu substanele dizolvate icircn apăCa urmare icircn apele subterane icircn special icircn cele cu fier coninutul de O2 este foartescăzutIcircn apele de suprafaă coninutul de O2 depinde de presiune şi de temperatură precum şide numeroasele procese fizice chimice biologice care icircnsoesc ciclul vieii biologice( asimilaie respiraie degradări ) Ca urmare a consumării oxigenului icircn aceste

procese apare un deficit de oxigen care poate provoca dispariia completă a vieii aerobePrin deficit de oxigen se icircnelege diferena dintre cantitatea de oxigen care saturează apala presiunea şi temperatura dată şi coninutul real de oxigenIcircntre coninutul de O2 şi substanele organice din apă se poate stabili o corelaie directăSubstanele organice din apele naturale provin din

o terenurile din bazinul hidrografic substanele humiceo din descompunerea organismelor vii din apăo din deversarea de ape uzate menajere sau industriale

Coninutul de substane organice din apă Este un indicator de calitate foarte important deoarece substanele organice servesc casuport nutritiv pentru bacterii viruşi şi alte organisme viiIcircntotdeauna o mare cantitate de bacterii sau plancton este asociată cu o mare concentraiede substane organice Determinarea analitică individual a substanelor organice din apelenatural este dificil de realizat deoarece presupune o aparatură de laborator de icircnaltă tehnicitate Din acest motiv de obicei se recurge la o apreciere globală a cantităii desubstane organice din apă prin determinarea ldquooxidabilităiirdquo

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2451

24

Oxidarea substanelor organice din apă se poate face chimic sau biochimicDeterminarea ldquooxidabilităiirdquope cale chimică constă icircn stabilirea cantităii de substană oxidantă ( KMnO4 K2Cr2O7 )consumată necesară pentru oxidarea substanelor organiceconinute icircntr-un anumit volum de apăAceastă analiză chimică se numeşte determinarea consumului chimic de oxigen şi senotează

CCO - Mn

CCO - CrConsumul Chimic de Oxigen (CCO) este un parametru important icircn analiza apelorreziduale a apelor de suprafată şi a plantelor deoarece dă informaii asupra gradului depoluare al apei cu materie organică

Consumul biochimic de oxigen CBO Este un indicator de calitate pentru apă care dă informaii despre coninutul de substaneorganice din apă degradabile pe cale biologicăCBO reprezintă cantitatea de oxigen care se consumă pentru degradarea oxidativă de

că tre microorganisme a substan elor organice con inute icircntr-un dm3

de apă

Convenional s-a stabilit ca determinarea consumului biochimic de oxigen să se efectuezepentru o perioadă de incubare de mai multe zile - (CBO )n unde bdquonrdquo reprezintă numărulde zile de incubare a cărui valoare optimă este de 5 zile(CBO )5 rezultă din diferena icircntre concentraia oxigenului dizolvat icircn proba supusă analizei la icircnceputul şi la sfacircrşitul perioadei de incubaieIncubarea probelor de apă se realizează la temperatura de 20 plusmn1 0C la icircntunericPrezena O2 icircn apa potabilă a minim 4 ndash 6 mgdm3 este necesară deoarece conferă apeiun gust plăcut şi prospeimePrezena substanelor organice icircn apa potabilă nu este admisă din următoarelor motive

o datorită caracterului toxic directo

indică o eventuală infectare a apeiSTAS 1342-91 admite pentru coninutul de substane organice icircn apa potabilă limita de10 mg KmnO4 dm3 apăOxigenul dizolvat icircn apă favorizează deferizarea şi demanganizarea apei bazată pefenomenul de oxidareIcircn prezena a 5 ndash 6 mg O2 dm3 icircn apă şi a unei durităi temporare de minim 20d are loccoroziunea fierului conform reaciei

4 Fe + 3 O2 + 6 H2O = 4 Fe(OH)3 darr

concomitent cu absorbia unei pări pe precipitat din CO2

aferent ceea ce duce la reacia

Ca ( HCO3)2 = CaCO3 + CO2

Datorită acestor reacii se formează un strat de Fe(OH)3 rarrhidroxid feric şi carbonat decalciu care aderă la peretele conductei icircntrerupacircnd coroziunea

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2551

25

Icircn apa de alimentare a cazanelor de abur oxigenul chiar icircn concentraii reduse favorizează coroziuneaPrincipii de tratare a apelor Tratarea apelor are ca scop corectarea unor caracteristici ale apei brute astfel icircncacirct după tratare apa să corespundă din punct de vedere calitativ unor anumite cerine icircn funcie deutilizarea ei ca apă potabilă sau apă industrialăAceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se folosesc tot mai mult apele de

suprafată de obicei puternic impurificateDatorită faptului că apele naturale au o compoziie foarte variată nu există o tehnologietip de tratare a apelor ci de la caz la caz se aplică anumite operaii de tratare a apeiPentru stabilirea unui proces tehnologic eficient de tratare a unor ape icircntr-un caz concretse face icircn prealabil un studiu experimental icircn laborator sau icircn staii pilot

Procese de tratare a apeiCele mai importante procese de tratare a apei sunt Purificarea apelor care cuprindeicircn linii mari operaii de

o eliminare a suspensiiloro

deferizare şi demanganizareo sterilizarea sau dezinfeciaPurificarea apelor se aplică icircn cazul apelor naturale care se vor folosi ca ape potabile sau icircn scopuri industriale cacircnd sunt necesare ape cu grad icircnalt de puritate Corectarea calităii apelor care se aplică icircn special pentru apele industrialeAcest proces cuprinde icircn principal operaiile

o eliminarea uleiuriloro decarbonatarea (eliminarea CO2 )o desilicierea ( eliminarea SiO2 )o dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )o

demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )Se efectuează toate aceste operaii sau doar uneleicircn funcie de destinaia apei industrialeşi de proprietăile (caracteristicile ) fizico-chimice necesare icircn anumite utilizăriindustrialeexemplu apa pentru producerea aburului Epurarea apelor reziduale

33 Tratarea apelor naturale pentru obinerea apelor potabile Purificarea apelor naturale 331 Eliminarea suspensiilorApele curgătoare de suprafaă conin cantităi variabile de substane aflate icircn stare desuspensieSuspensiile prezente icircn apă pot fi clasificate icircn trei categorii şi anume

a) Suspensii gravitaionale cu diametrul peste 10-3 mm dgt10-3 mm separabile prinsimplă sedimentare

b) Suspensii fine neicircncărcate electric ndashcu dimensiuni mai mici de 10-3 mm practicnesedimentabile sau care se decantează greu cu viteze foarte reduse

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2651

26

c) Suspensii coloidale cu dimensiuni de 1 divide 200 mm nesedimentabileEliminarea suspensiilor se face cu ajutorul următoarelor operaii principale

deznisiparea decantarea filtrarea coagularea Aceste operaii se aplică independentsau combinat

Deznisipare (presedimentare)Se aplică atunci cacircnd apa brută conine cantităi mari de nisip sau alte substane grele de

natură mineralăDeznisiparea reprezintă prima treaptă icircn procesul de limpezire a apei Deznisipatoarelesunt plasate icircnaintea decantoarelorDeznisipatoarele pot fi după direcia de curgere a apei orizontale (figura nr2 ) şiverticale (figura nr3 )

1 4 4 1

Apa bruta

APA DEZNISIPATĂ

5

Figura nr 2 ndashDEZNISIPATOR ORIZONTAL

unde1 Cameră de liniştire a apei2 Grătare (pentru reinerea suspensiilor plutitoare grosiere)3 Camera de sedimentare4 Praguri stăvilare

5 Dispozitiv de evacuare a nisipului

1

4Apă deznisipată

3

Apă brută

2

Figura nr 3 DEZNISIPATOR VERTICAL

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2751

27

unde1-Zona centrală 2Evacuare nisip3Conductă de alimentare cu apă brută 4Conductă de evacuare a apei deznisipate

Deznisipatoarele verticale se folosesc acolo unde se impune economie de spaiu şi undenu sunt necesare lucrări dificile şi excavări costisitoare

Apa introdusă prin conducta (3) circulă de sus icircn jos prin zona centrală (1) adeznisipatorului şi de jos icircn sus prin compartimentul exterior cu o viteză mai mică decacirctviteza de depunere a nisipului ( 2 ndash 5 ms ) Apoi apa este evacuată pe la partea superioară prin conducta (4) Nisipul se depune la partea inferioară şi este evacuat prin conducta(2) Timpul de şedere a apei icircn deznisipator este de 30divide100 s

Deznisiparea poate fi considerată şi presedimentare Presedimentarea (deznisiparea ) seaplică icircn cazul icircn care apa naturală conine cantităi mari de nisip sau alte particuleminerale grele care se pot depune ulterior pe canale conducte sau uzează prin abraziunepompele sau alte utilaje folosite la tratarea apei

Icircn deznisipatoare se elimină nisipul din apă Acesta este format din particule cu undiametru gt 02 m care au o viteză de depunere destul de mare Timpul de staionare aapei icircn deznisipator este mic de ordinul a cacircteva minute iar viteza de trecere a apei estemare ( 01divide05 ms )

DecantareaDecantarea reprezintă operaia de eliminare a suspensiilor din apăOperaia se realizează icircn bazine de sedimentare denumite decantoare icircn care apa brută circulă cu o viteză redusă iar particulele aflate icircn suspensie se depun gravitaionalPrin operaia de decantare se realizează icircndepărtarea gravitaional a nămolurilor şi asuspensiilor coagulate

Cele mai uzuale sunt decantoarele statice (orizontale) Pentru debite foarte mari de apă sefolosesc decantoarele radialeDecantarea apei este un proces de separare a particulelor solide cu dimensiuni mai maride 10-3 mm aflate icircn suspensie prin aciunea forelor gravitaionale astfel că se obineapa limpezită şi suspensiile

Apă brută eventual plus reactivi de coagulare

Apă limpezită

Suspensii (nămol)Figura nr 4 Schia decantare

DECANTARE

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2851

28

Pentru procesul de eliminare gravitaională a suspensiilor din apă se utilizează şi termenica sedimentarea apei sau limpezirea apei Această operaie se realizează icircn bazine de sedimentare numite decantoare icircn care apabrută este icircn repaus sau circulă cu viteză foarte mică astfel icircncacirct viteza de sedimentare să fie mai mare decacirct viteza de deplasare a apei Particulele solide se depun datorită greutăiiproprii sau icircngreunării artificialePrin această operaie se elimină din apă suspensiile gravitaionale şi suspensiile coagulate

icircn proporie de 40divide80 din cele iniialeSuspensiile depuse icircn decantoare formează nămoluri care se icircndepărtează continuu saudiscontinuuViteza de curgere a apei trebuie să fie mică să nu depăşească 1cm s

1 8 (p) 2 3

5

Apa 6brută apa

4 decantată

7Figura nr 5 Decantor orizontal longitudinal

unde 1 cameră de liniştire şi distribuie a apei2 cameră de decantare a apei3 cameră de colectare a apei decantate4 cameră de colectare şi evacuare a nămolului

5 conducta de intrare a apei brute6 conducta de golire a apei limpezi7 conductă de evacuare a nămolului8 perete pentru evacuarea uniformă a apei (p)

Camera de liniştire şi distribuie a apei are rolul de a primi apa brută şi de a o distribui icircnspaiul de decantare Viteza de circulaie a apei icircn această cameră trebuie să fie mai mare( asymp 05 ms ) decacirct viteza de sedimentare pentru a nu produce depuneri Icircn spaiul dedecantare viteza de deplasare a apei este mică ( 1 ndash 2 mms ) pacircnă la maxim 5 mms pentru ca viteza de sedimentare a particulelor solide să fie mai mare decacirct viteza dedeplasare a apeiEvacuarea apei decantate se face printr-un deversor pe toată lăimea bazinului dedecantarePricipiul este acelaşi pentru decantoarele radiale şi verticaleS -au determinat experimental condiii optime de sedimentare şi anume

- viteza de curgere a apei să nu depăşească 1 cms- regimul de curgere al apei să fie laminar

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2951

29

- să nu existe variaii ale densitaii apei datorate variaiei de temperatură- cantitatea de substane icircn suspensie să nu fie prea mare cacircnd substanele icircn

suspensie se află icircn cantitate de peste 1gdm3 sedimentarea este icircngreunatădeoarece particulele se deranjează icircntre ele icircn timpul sedimentării

- alimentarea şi evacuarea uniformă a apei icircn decantorFiltrarea apeiFiltrarea apei se realizează prin trecerea ei printr-un strat poros cu compoziie

granulometrică adecvată icircn scopul reinerii particulelor aflate icircn suspensieMaterialul filtrant cel mai frecvent utilizat este nisipul cuaros cu minim 98 silice şimaxim 2 substane organice Icircn anumite cazuri se foloseşte ca material filtrantantracitul foarte dur cărbunele activ marmura vata mineralăReinerea de către materialul filtrant a particulelor icircn suspensie duce la o micşorareprogresivă a spaiilor (interstiiilor ) dintre granulele materialului filtrant Acest fenomeneste numit colmatarea filtrului Pe măsură ce filtrul se colmatează creşte pierderea depresiune din filtru şi scade viteza de filtrarePrimele filtre utilizate la tratarea apei au fost filtrele lente Apa circulă cu viteză redusăIcircn partea superioară a filtrului sunt reinute microorganismele vii fomacircnd o membrană

gelatinoasă numită membrană biologică Aceasta are un rol important icircn eficacitateafiltrului deoarece reine cele mai fine suspensii icircn special microorganismeleDezavantajul filtrelor lente este volumul lor mare datorită vitezei de filtrare reduseFiltrele lente au fost icircnlocuite parial de filtrele rapide pentru care viteza de filtrare estemai mare şi au un volum mai redus Icircn cazul filtrelor rapide nu se mai formează membrana biologică şi de aceea este necesară ulterior operaia de dezinfecie a apeiFiltrele rapide se utilizează icircn special pentru filtrarea apelor tratate cu coagulaniSe prezintă icircn continuare icircn figurile 7 şi 8 schema de funcionare a unui filtru rapiddeschis şi a unui filtru rapid icircnchis

1 apă brută

6conductă de golire ptr apa de spălare

3 a filtrelor

2 5apă de spălare

7 apă filtrată

4Figura nr 7 Filtru rapid deschis

unde1 conductă de alimentare cu apă brută 2 strat drenant care susine stratul de nisip3 strat de nisip filtrant4 conductă de evacuare a apei filtrate

nisip

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3051

30

5 conductă de alimentare cu apă pentru spălarea filtrului6 conductă de golire pentru apa de spălare a filtrelor7 camera de apă filtrată (pentru colectarea apei filtrate)

Apa decantată se introduce prin conducta (1) şi este repartizată prin intermediul unor jgheaburi pe toată suprafaa filtrului Apa circulă prin stratul de nisip de sus icircn jos treceprin drenajul filtrului (2) şi ajunge icircn camera de apă filtrată de unde se evacuează prinintermediul conductei (4) După colmatare filtrul trebuie spălat Apa de spălare se introduce icircn filtru prin conducta

de spălare (5) intră icircn filtru străbate suprafaa filtrului expandează apoi stratul de nisipmeninacircnd granulele de nisip icircn suspensie Impurităile reinute la suprafaa granulelor şise desprind şi sunt antrenate de curentul de apă icircn jgheaburile de colectare de la parteasuperioară apoi se evacuează prin conducta de golire (6)

apă brută 4

1 8

apă de spălare a filtrului3 2

56 apă filtrată

aer comprimat apă de spălare

7 9Figura nr 8 Filtru rapid icircnchis

unde1 rezervor din tablă de oel2 strat drenant care susine stratul de nisip filtrant3 nisip filtrant4 conducta de alimentare5 conducta de evacuare apă filtrată 6 ştu pentru aer comprimat7 conductă perforată pentru distribuire aer8 conductă laterală pentru evacuarea apei de spălare a filtrului9 conducta de golire a filtrului

Filtrul rapid se compune dint-un rezervor din tablă de oel (1) prevăzut cu stratul drenant(2) care susine stratul de nisip filtrant (3) Apa decantată intră prin conducta (4) străbate stratul filtrant de sus icircn jos şi iese princonducta (5) Dacă stratul filtrant s-a colmatat filtrul se spală introducacircnd apă princonducta (5) şi insuflare de aer comprimat prin ştuul (6) distribuit uniform princonducta perforată (7) Apa şi aerul străbat stratul filtrant de jos icircn sus icircl expandează şiantrenează impurităile prin conducta(4) icircn conducta laterală (8) Conducta (9) serveştepentru golirea completă a filtrului

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3151

31

Coagularea suspensiilorSedimentarea naturală a suspensiilor din apă nu este icircntotdeauna suficientă pentru a icircndepărta complet substanele aflate icircn suspensieDin acest motiv icircn aceste cazuri se recurge la utilizarea unor reactivi care provoacă flocularea dispersiilor coloidale din apă numii reactivi de coagulare sau coagulaniColoizii din apă sunt formai din două faze

- faza dispersă formată din particule coloidale cu dimensiuni de 1 ndash 200 mmicro - mediul de dispersie format din apă Agenii de coagulare sunt icircn general săruri ale unor metale polivalente ( Fe3+ Al3+ etc )care prin hidrokiză sau disociere pun icircn libertate ionii metalici Aceştia anulează sarcinanegativă a particulelor coloidale din apă producacircnd coagularea fazei disperse şisedimentarea rapidăPrincipalii reactivi de coagulare sunt

a) sărurile de aluminiu Al2(SO4)3middot18H2O alaun de aluminiu şi potasiu KAl(SO4)2middot12 H2O AlCl3middot6 H2OHidroliza sărurilor de aluminiu este favorizată de prezena ionilor bicarbonat

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 3CaSO4 + 2Al(OH)3 +6CO2 Icircn urma procesului de coagulare are loc scăderea durităii temporare concomitentcu creşterea durităii permanente sulfatice (dată de CaSO4)

b) sărurile de fierSe utilizează aticirct săruri feroase Fe SO4 middot7 H2O cacirct şi săruri fericeSulfatul feros reacionează cu bicarbonaii de Ca şi Mg formacircnd icircn prima etapăbicarbonat de fier care se descompune apoi lent icircn Fe(OH)2 rezultacircnd hidroxidferosPentru a accentua faza a doua a procesului icircn apă se introduce lapte de varProcesul decurge conform următoarelor reacii

FeSO4 + Ca(HCO3)2 Fe(HCO3)2 + CaSO4 Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 + Fe(OH)2 Capacitatea de coagulare sreşte prin oxidarea Fe2+ la Fe3+ care are loc datorită oxigenului din apă2Fe(OH)2 + 12O2 + H2O 2Fe(OH)3 Dintre sărurile ferice se foloseşte sulfatul feric Fe2(SO4)3 şi clorura fericăFeCl3FeCl3 + 3 H2O Fe(OH)3 darr + 3HClIcircn ultimii ani se folosesc coagulani polielectrolitici şi coagulani pe bază depolimeri (poliacrilamidă poliacetat de vinil )Coagularea se produce icircn timp (procesul decurge icircn camere de amestec)Pentru a se forma flocoanele staiile de tratare sunt prevăzute cu camere de reacie(camere de reacie cu perei şicanai)

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3251

32

intrare apă

ieşire apă

golireFigura nr9 Cameră de reacie cu perei şicanai(cu şicane orizontale)

1 2

p

3

Figura nr 10 Cameră de reacie şicane verticale

- viteza apei este de 02 ndash 04 ms- timpul de staionare este de 15 ndash 30 minute

- 1 intrare apă - 2 ieşire apă - 3 Conducta de golire a camerei de reacie

Intensitatea de amestecare este determinată de numărul de şicane şi de distana dintre ele332 Deferizare şi demanganizare Apele subterane şi uneori şi cele de suprafaă conin compuşi solubili ai fierului şimanganuluiFierul se găseşte icircn apă sub formă feroasă solubil ca bicarbonai [ Fe (CO3H)2 ]şi maipuin ca sulfai fosfai sau silicaiDe asemenea fierul se găseşte sub formă de săruri ferice solubile şi compuşi fericiinsolubili (hidroxidul feric ) precum şi sub formă coloidală complexat cu substaneorganice Fierul din apă favorizează dezvoltarea ferobacteriilor care obturează conductelede transport a apei Anumite bacterii se hrănesc cu fier Ele oxideaza fierul din feros icircnferic şi icircl depozitează icircntr-o masă gelatinoasă cu care se icircnconjoară Aceste formaiunigelatinoase sunt periculoase pentru ca pot bloca valvele şi mediile de filtrareIcircn exces imprimă apei un gust metalic o culoare roşieticăConcentraia maximă admisă a fierului icircn apa potabilă este de 01 mg ℓ

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3351

33

Manganul se găseşte icircn apă icircn general icircn cantitate mică şi adesea icircnsoeşte fierulSe găseşte sub formă solubilă icircn suspensie şi complexat Icircn prezena compuşilor cumangan şi a substanelor organice este favorizată dezvoltarea microorganismelorConinutul maxim admis de mangan icircn apa potabilă este de 0005 mg ℓ

Procedee de deferizareEliminare excesului de fier din apă se face prin

o

- oxidarea cu aero - oxidarea cu reactivi chimicio - eliminarea prin schimb ionic cu cationit

Oxidarea cu aerOxidarea cu aer se realizează prin pulverizarea apei prin duze şi căderera sub formă deploaie de la o anumită icircnălimeConinutul de oxigen al apei depinde de gradul de pulverizare şi distana de la care sepulverizeazăSărurile de fier hidrolizează

Fe

2+

+ 2H2O Fe(OH)2 + 2H

+

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Icircndepărtarea precipitatului se face prin decantare şi filtrare

Oxidarea cu reactivi chimiciOxidarea cu reactivi chimici se aplică icircn cazul apelor care conin concentrai mari deFeSO4 sau compuşi ai fierului şi manganuluiSulfatul feros se transformă cu lapte de var icircn hidroxid feros care apoi se oxidează lahidroxid feric

FeSO4 + Ca(OH)2 Fe(OH)2 + CaSO4

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Oxidarea compuşilor organici ai fierului şi manganului se realizează cu ageni oxidaniputernici ca permanganat de potasiu clor ozonPermanganatul de potasiu nu este utilizat decacirct pentru proprietăile sale auxiliare icircnprocesul decolorării al demanganizării şi uneori se foloseşte drept coagulantClorul este utilizat pentru potabilizarea apelor şi pentru tratarea apelor uzate Icircn cazulapelor uzate clorul e folosit pentru oxidarea cianurilor hidrogenului sulfuratamioniacului şi unele substane organice Clorul are dezavantajul că prin reacia cu unelesubstane organice din apă formează compuşi halogenai a căror nocivitate esterecunoscutăOzonul are avantajul de a aciona complementar pentru eliminarea multor micropoluanipentru ameliorarea gustului mirosului şi culorii

Deferizarea totală se obine la trecerea apei peste schimbători de cationi rezultacircndcationii de forma R ndash Na

R ndash Na2 + Fe2+ R ndash Fe + 2Na+ Procedee de demanganizare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3451

34

Eliminarea manganului se realizează mai greu deoarece sărurile solubile ale manganuluisunt mult mai stabile decacirct cele de fier şi oxigenul atmosferic nu le poate oxida decacirct laun pH mai mare de 9 cacircnd manganul precipită sub formă de hidroxidEste greu de tratat datorită condiiilor care trebuie a fi indeplinite (PH raportulbicarbonaicarbonai şi de prezenta altor minerale icircn special Fe)Precipitarea manganului sub formă de hidroxid filtrabil se poate realiza cu oxidanienergici ca ozon dioxid de clor

R ndash Na2 + Mn

2+

R ndash Mn + 2Na

+

Dioxidul de clor reactioneza cu apa cu formare de acid cloros si cloric 2ClO2 + H2O = HClO2 + HClO3

Eliminarea prin schimb ionic cu cationitDemanganizarea cu cationiiSe utilizează cationiti de sodiu care se tratează cu clorură de mangan trecacircnd icircn formade R ndash Mn

R ndash Na2 + MnCl2 R2 ndashMn + 2NaClCationiii R2 ndashMn se activează prin tratare cu permanganat de potasiu sau calciu

KMnO4 sau Ca(MnO4)2 astfel ca manganul din cationit să fie adus la un grad de oxidareavansat care să asigure oxidarea fierului şi manganului sub formă de oxihidrai uşorseparabili

R ndash Ca + MnCl2 R ndash Mn + CaCl2 regenerareR ndash Mn + Ca(MnO4)2 R ndash Ca + oxizi superiori de Mn ndashinsolubili

Oxizii superiori de mangan se descompun icircn masa coloanei cu schimbător de ioni aderacircnd la suprafaa granulelor de schimbător de ioniExistă procedee de deferizare şi demanganizare icircn care se utilizează alge care oxidează manganul la compuşi insolubili sau plante acvatice care folosesc fierul şi manganul icircnmetabolismul lor

333 Sterilizarea sau dezinfecia apeiSterilizarea apei are ca scop eliminarea microorganismelor şi a germenilor patogeni dinapăOperaia de sterilizare se aplică după filtrareDezinfecia este procesul de icircndepărtare din apele uzate a microorganismelor patogeneAplicarea procesului este oportună icircn cazul apelor uzate industriale care conin astfel demicroorganisme (tăbăcării abatoare unităi de creştere a animalelor fabrici de conserveindustrie fermentativă etc) Trebuie să se facă distincie icircntre dezinfecie şi sterilizareSterilizarea presupune distrugerea tuturor microorganismelor (bacterii alge sporivirusuri etc) icircn timp ce dezinfecia nu distruge toate microorganismele Mecanismuldezinfeciei cuprinde două faze pătrunderea dezinfectantului prin peretele celular pe de oparte şi denaturarea materiilor proteice din protoplasmă inclusiv a enzimelor pe de altă parte Agenii chimici (ozon clor bioxid de clor brom iod etc) pot degrada materiacelulară reacionacircnd direct cu aceasta icircn timp ce metodele fizice induc modificărichimice ale acestui materialSterilizarea apei se poate realiza prin

1 Procedee fizice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3551

35

Procedeele fizice folosesc aciunea unor ageni fizici care distrugmicroorganismele din apă căldura radiaiile UV radiaiile ionizantea procedeul termic ndashfierberea apei ndash se aplică pentru cantităi mici de apă b dezinfectarea apei cu raze ultraviolete ndash se bazează pe proprietăile bactericide

puternice ale acestora Radiaiile UV se obin cu ajutorul lămpilor icircn care serealizează descărcări electrice icircn vapori de mercurLămpile sunt montate icircnconducte prin care curge apaEfectul bactericid se manifestă pe o rază de 25 cm

de la lampă dacă apa este limpede2 Procedee chimiceProcedeele chimice de sterilizare a apei folosesc aciunea antiseptică a diferiilorreactivi chimici clorul substane clorigene ozonul permanganatul de potasiu

Sterilizarea apei cu clor şi compuşi clorigeniSterilizarea apei cu clor este metoda cea mai răspacircndită deoarece se utilizează aparatură relativ simplă se poate aplica atacirct pentru debite mici cacirct şi pentru debite mari de apă iarpreul de cost este redusEfectul bactericid al clorului este cunoscut de mult timp clorul fiind folosit pentrudezinfecia apei icircncă din 1896

Clorul activ este un dezinfectant obişnuit pentru ape care acionează sub formă de ion dehipoclorit efectele sunt mai pronunate la valori mici ale pH cacircnd hipocloritul acionează sub forma de acid hipocloros slab disociat Amoniacul prezent icircn apă reacionează cuclorul activ dacircnd naştere (icircn funcie de raportul clor activ-amoniac) la monodi- şitricloramină care la racircndul său poate fi oxidată de un exces de clor la azot molecularAciunea bactericidă a clorului se bazează pe proprietăile oxidante ale clorului care icircncontact cu apa reacionează cu aceasta formacircnd acidul hipocloros care icircn funcie de pH-ul apei se descompune icircn oxigen atomic sau ion hipoclorit

Cl2 + H2O HClO + HClHClO O + HCl sau

HClO ClO

-

+ H

+

pH optim ndash 7 ndash 75la pH acid 4 ndash 56 există HOCl nedisociatla pH alcalin gt10

Oxigenul atomic (oxigenul icircn stare născacircndă) oxidează substanele organice din apă inclusiv bacteriile şi germeniiNecesarul de clor pentru dezinfectarea apei se determină experimental icircn laborator şireprezintă clorul consumat de substanele organice şi reducătoare din apă precum şiclorul rezidual Clorul rezidual care trebuie să fie de 005divide 05 mg ℓ evită reinfectareaapeiIcircn prezena amoniacului are loc formarea cloraminelor Această reacie depinde de pH

HOCl + NH3 NH2Cl + H2O pH gt 85HOCl + NH2Cl NHCl2 + H2O pH = 44 divide 5HOCl + NHCl2 NCl3 + H2O pH lt 44

Cloraminele au de asemenea efect bactericid dar mai scăzut decacirct al clorului Icircn schimbele prezintă ale avantaje adică

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3651

36

- nu reacionează cu compuşii organici aromatici (clorul reacionează cu compuşiiorganici aromatici )

- se menin timp mai icircndelungat icircn apă asiguracircnd o protecie icircmpotriva reinfectării La doze sporite de clor cloraminele sunt oxidate la azot molecular Cloraminele exercită efecte dezinfectante datorită clorului activ pe care icircl conin La doze sporite de cloracestea sunt oxidate la azot molecular ceea ce determină scăderea clorului activ remanent icircn soluie După oxidarea lor totală (punctul de rupere) concentraia clorului icircncepe să

crească din nouSterilizarea cu ozonOzonul este un oxidant energic care se utilizează icircn sterilizarea apei deoarece distrugeenzimele distruge sporii viruşii bacteriile şi este mai eficient decacirct clorul icircn icircndepărtarea microplantelor acvatice şi a protozoarelorOzonul reprezinta o melucula cu trei atomi de oxigen icircn comparaie cu oxigenul dinatmosferă care are doar doi atomi proprietăile celor două tipuri de molecule sunt foartediferite ozonul este un oxidant foarte puternic astfel că are un rol decisiv icircn distrugereapatogenilorca urmare acesta se descompune icircn molecule de O2 Astfel dizolvat oxigenul

asigură un gust deosebit apei poatabileO3 = O2 + O reacia decurge uşor deoarece O3 este instabil la temperatura

ambiantă Ozonul se obine din aer sau din oxigen sub aciunea descărcărilor electrice de icircnaltă tensiuneAerul purificat şi uscat este trecut printr-o cameră (baterie ) de ionizare icircn care subaciunea unui cacircmp de descărcări electrice de icircnaltă tensiune se formează ozonul

O2 2O

2O + 2O2 2O3 3O2 2O3 Aerul ozonizat este introdus icircn contracurent cu apa de dezinfectat icircntr-un turn deabsorbiePentru dezinfectarea unui litru de apă se consumă 05 ndash 2 mg O3 icircn funcie de coninutulde impurităi al apei

Ozonul este puin solubil icircn apă de aceea este necesar să se asigure un contact intim cu apa

Prin tratarea apei cu ozon se realizează concomitent eliminarea (oxidarea ) fenolului decolorarea apei icircmbunătăirea gustului şi a mirosului apei Ozonul oxidează H2S nitriliişi ali derivai organici

Icircn epurarea apelor uzate ozonul este folosit pentru decolorare dezinfecie oxidareaparială a unor substane nocive (fenoli detergeni cianuri etc) Este de subliniat că ozonul are o toxicitate ridicată pentru expunere continuă concentraia icircn aer fiind limitată 1a circa 01 mgm3)Printre cei mai importani patogeni distruşi de ozon se numără E-Coli Coliform HoleraPentru cele mai comune aplicaii un coninut optim rezidual este de 04 sau 05 ppm ( pă r i

per milion) ozon Acesta este suficient pentru a distruge patogenii care pot coabita icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3751

37

interiorul recipienilor de apă Tratarea apei cu radiatii UV nu asigură icircnsă şi sterilizarearecipientilor pentru depozitarea apei asta icircnsemnacircnd că orice urmă de spori sau bacteriicare se află icircn aceşti recipieni se pot multiplica după umplere

34 Ape industriale

341Corectarea calităii apelorApele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fie

folosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabileCorectarea calităii apelor se aplică icircn special pentru apele industrialeApa necesară icircn diferite procese tehnologice trebuie să icircndeplinească anumite condiii decalitate caracteristice fiecărui domeniu de utilizareOperaiile de corectare a calităii apelor cuprind

- decantarea tratarea cu coagulani filtrarea- deferizarea demanganizarea- degazarea (eliminarea gazelor dizolvate)- desilicierea ( eliminarea SiO2 )- dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )- demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )

342 Dedurizarea apei Eliminarea durităii apei se poate realiza prin metode termice metode chimice cu schimbători de ioni

Procedeul de dedurizare cu schimbă tori de ioni

Acest procedeu se bazează pe capacitatea unor substane solide greu solubile de aabsorbi din soluie anioni sau cationi şi de a ceda icircn schimb aliiMaterialele schimbătoare de ioni sunt subsante insolubile coninacircnd ioni cu putere slabă care sunt capabili să fie schimbati cu ali ioni din soluiile cu care vin icircn contact Acesteschimbări au loc f ără alte modificări fizice icircn materialul schimbător de ioni Ioniischimbători sunt acizi sau baze insolubile care formează la racircndul lor săruri insolubile şiaceasta icirci face capabili să schimbe ioni incarcăti pozitivi (schimbători de cationi) sau icircncărcai negativ (schimbători de anioni) Multe substante naturale ca proteinele celulozaelementele galvanice şi particulele de impurităi demonstrează proprietăile ionilorschimbători care joacă un rol important icircn funcia lor icircn natură Materialele schimbatoarede ioni sintetice bazate pe cărbune şi răşini fenolice au fost primele utilizate la nivelindustrial icircn 1930 Cacirciva ani mai tacircrziu au fost dezvoltate răsinile constacircnd din polistirencu grupe sulfonat pentru a forma schimbători cationici sau grupe aminice pentru a formaschimbători anioniciClasificarea schimbătorilor de ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3851

38

Icircn funcie de sarcina ionului absorbit schimbătorii de ioni se numesc cationii care suntschimbători de cationic şi anionii care sunt schimbători de anioniSchimbătorii de ioni se clasifică după mai multe criterii

1) după originea lor- naturali (zeolii)- de sinteză

-permutii

-răşini schimbătoare de ioni2) după natura lor- anorganici ( zeolii permutii )- organici ndashrăşini schimbătoare de ioni

3) după structura reticulară a compuşilor organici de sinteză- răşini microporoase- răşini macroporoase

4) după tipul ionului schimbat- cationii- anionii

- amfoteri ( pot schimba atacirct anioni cacirct şi cationi ) Zeoli ii

Zeoli ii se notează Z-Na unde Z este un rest macromolecular ei sunt silicai hidratai careconin ioni de aluminiu şi ioni ai metalelor alcalineZeoliii sunt schimbători de ioni naturali din punct de vedere chimic fac parte dincategoria alumino-silicailor naturali ai metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoaseStructura cristalină a zeoliilor este de tip reea tridimensională care conine cationiangajai icircn legături la nivelul reelei şi cationi mobili care pot fi angajai icircn procesul deschimb ionicPermuti ii

Permuti ii

se notează P-Na unde P este un rest macromolecular ei sunt silicai dubli dealuminiu şi sodiu obinui prin topirea cuarului cu caolin cu carbonat de sodiu sau cusulfură de sodiu şi cărbuneCationi i

Răşinile acide şi sărurile lor cu metale alcaline (uzual cu sodiu) au proprietatea de aschimba cationii pe care icirci conin inclusiv H+ cu cationi din soluiile cu care vin icircncontact Aceste răşini se numesc cationi i Icircn reaciile de schimb ele se simbolizează R-Hrespectiv R-Na (Cat) ndash NaCationiii conin icircn molecula lor grupări acide de tipul

- COOH sau- COONa- SO3H sau- SO3Na

capabile să fixeze cationi minerali şi organici şi să schimbe cu ionul de hidrogensau de sodiu

Anioni ii

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3951

39

Răşinile cu caracter bazic se numesc anioni i şi au proprietatea de a reine anionii dinsoluiile cu care vin icircn contact Icircn reaciile de schimb ionic se simbolizează R-OH sau R-Cl funcie de anionul ce poate fi schimbat (hidroxid respectiv clorură)Anioniii au icircn moleculă grupări funcionale bazice

- NH2 capabile să fixeze anionii minerali sau organici şi să icirci schimbe cu ionul HO- R ndashOHsau (An) ndashOH

După caracterul bazic anioniii pot fi anionii slab bazici- au icircn moleculă gruparea aminică - NH2 RN+ H2 HO- - sunt un amestec de amine cu schelet molecular alifatic sau aromatic- nu schimbă ionii acizilor foarte slabi- sunt regenerai mai uşor

anionii puternic bazici- conin gruparea de amoniu cuaternar (sunt săruri cuaternare de amoniu )

R ndash N+R3 HO- - aceste răşini pot schimba ionii acizilor foarte slabi

- icircn funcie de matricea polimerului pot fi-răşini polistirenice-răşini poliacrilice

Răşinile sintetice conin un rest organic R care este un produs reticulat decopolimerizare de tip stiren-divinilbenzen Pe acesta se află grefate grupe active acide(carboxil -COOH sulfonice -SO3H sau fenolice -OH) sau bazice (amine -NH2 sauamine N-substituite)Icircn Romacircnia răşinile schimbătoare de ioni se fabrică la VIROLITE Oraşul Victoria Altesortimente de răşini schimbătoare de ioni fabricate icircn lume sunt de tip AmberliteWolfatite Dowex Sephadex Duolite

etc

Cationiii sunt utilizai pentru reducerea durităii apei reinacircnd ioni de calciu Ca2+ şimagneziu Mg2+ din soluie şi cedacircnd icircn schimb ioni de Na+ sau K+ Regenerarea cationiilor se realizează prin tratarea acestora cu soluia de clorură de sodiusau carbonat de sodiu ref ăcacircndu-se capacitatea de schimb ionic

DEDURIZAREA APEI -se realizează cu un schimbător cationic puternic acid de formaR ndashNaPrin reinerea ionilor de Ca2+ şi Mg2+ se obine un efluent care conine numai săruri desodiu

2R ndash Na + ( Ca Mg ) (HCO3)

2R

2( Ca Mg ) + 2NaHCO

3

2R ndash Na + ( Ca Mg )Cl2 R2( Ca Mg ) + 2NaCl2R ndash Na + ( Ca Mg )SO4 R2( Ca Mg ) + Na2SO4

La regenerare are loc reacia

R2( Ca Mg ) + 2NaCl 2R ndash Na + ( Ca Mg ) Cl2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4051

40

Apa dedurizată va avea aceeaşi mineralizare ( coninut de săruri ) dar duritatea scadepacircnă la o valoare reziduală de 0 -01 mval ℓ

343 Demineralizarea apei Reaciile care au loc la trecerea peste un cationit sintetic conduc la obinerea de apă dedurizată cu caracter acidPrin trecerea apei rezultate peste un anionit se obine apă icircn care nu se mai găsesc nici un

fel de ioni străini numită apă demineraliazat ă Dacă se utilizează răşini schimbătoare de ioni apa dură este trecută icircntacirci peste un cationitapoi peste un anionitDemineralizarea apei se obine prin tratarea apei succesiv cu

a un schimbător de cationi de tip R ndash H icircn care ionii metalici sunt icircnlocuii cu ionide hidrogen iar sărurile neutre din apă sunt transformate icircn acizi liberi

b un schimbător de anioni (anionit ) de forma R ndash OH icircn care se rein anioniiacizilor eliberacircndu-se ioni hidroxil care cu protonii ( H3O ) formează apa

Instalaiile de demineralizare sunt alcătuite din mai multe coloane legate icircn serie Icircn acest fel se consumă mai puini reactivi de regenerare

Regenerarea anioniilor se realizează prin tratarea cu soluii diluate de hidroxid de sodiu(NaOH 4 )

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4151

41

apă HCl 7 NaOH 4brută

cation dedegazare

R -COOH

apă deionizată demineralizată

R ndashSO3H

Figura nr11 Schema unei instalaii de demineralizare totală a apei

unde

1 coloană cu cationit - cationit slab acid ndash slab acid elimină dt 2 coloană cu cationit puternic acid ndash cationit puternic acid3 coloană cu anionit slab bazic ndash anionit slab bazic - elimină acizi tari ( HCl H2SO4 )4 coloană de degazare ndash cationit de degazare ndash se elimină CO2 prin insuflare de aer5 coloană cu anionit puternic bazic ndash anionit puternic bazic ndash elimină acidul silicic şi CO2

1 Icircn coloana 12R ndash H + ( Ca Mg ) (HCO3)2 R2( Ca Mg ) + 2H2CO3 H2CO3 H2O + CO2

2 Coloana 2 conine cationit puternic acid care elimină cationii legai de anioniiclorhidric sulfuric silicic

2R ndash H + ( Ca Mg )SO4 R2 ( Ca Mg ) + H2SO4 2R ndash H + ( Ca Mg ) Cl2 R2 ( Ca Mg ) + 2HCl

2R ndash H + MgSiO3 R2Mg + H2SiO3 3 Coloana 3 conine un anionit slab bazic care elimină acidul sulfuric şi clorhidricformat

2R ndash OH + H2 SO4 R2SO4 + 2H2OR ndash OH + HCl RCl + H2O

1 2 3 4 5

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4251

42

4 Apa trece apoi icircn coloana 4 de degazare unde are loc eliminarea CO2 prin insuflareade aer pacircnă la un coninut residual de cca 10 mg CO2 dm3 5 Coloana 5 conine anionit puternic bazic care elimină acidul silicic şi restul de CO2

2R ndash OH + H2SiO3 R2 ndash SiO3 + 2H2O2R ndash OH + H2CO3 R2 ndash CO3 + 2H2O

Prin alegerea optimă a treptelor de demineralizare şi a nivelului de regenerare se poateobine o apă cu duritatea reziduală 0

0d şi mineralizare m = 0 săruri reziduale

0005 divide 5 mg dm

3

Instalaia de demineralizare pote fi prin schimb ionic icircn suspensie icircn care regenerarea seface icircn contracurent

35 APE REZIDUALE

Este greu de crezut că pe planeta noastră acoperită icircn proporie de 70 de apă numai 1din totalul resurselor de apă este disponibil pentru folosină oamenilorDin toată apa care acoperă globul 975 este apă sărată rămacircnacircnd apă dulce numai25 iar din acestea peste jumătate sunt gheari şi calotă glaciară

Iată de ce apa este o continuă preocupare pe planeta noastră atacirct pentru cercetători darmai cu seamă pentru cei ce suferă din cauza lipsei de apă Deşi trăim icircn secolul 21 icircnlume 11 miliarde de oameni (reprezentacircnd 18 din populaia globului) duc lipsă de apă potabilă

Poluarea apelor reprezintă procesul de alterare a calit ă ilor fizice chimice şi biologice

ale acestora produsă direct sau indirect de activit ă i umane care fac ca apele să devină

improprii pentru folosirea normală care era posibilă icircnainte de alterare

Apele rezultate din activităile industriale agricole sau menajere rămacircn după utilizare cu

o icircncărcătură din substanele prelucrateEle sunt cunoscute sub denumirea de ape reziduale sau ape uzate Apele reziduale sunt apele că rora prin utilizare li s-au modificat calit ă ile chimice

biologice sau fizice apele din precipita ii sau alte surse care f ă r ă să fi f ă cut obiectul

unei folosiri s-au icircncă rcat cu substan e str ă ine provenite din activit ă ile sociale şi

economice Prevenirea şi combaterea fenomenului de poluare presupune cumoaşterea naturiipoluanilor şi a surselor care icirci generează Substanele poluante ajunse icircn emisar suferă

- procese fizice ( sedimentare evaporare etc )

- procese chimice (hidroliză şi oxidare )- procese biologice ndash care au loc icircn mod natural icircn timp printr-un proces complexnumit autoepurare

Depăşirea capacităii de autoepurare a emisarului pune icircn pericol flora fauna şiposibilităile de folosintă ulterioară a apei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4351

43

Substanele poluante odată ajunse icircn reeaua hidrologică pacircnza freatică lacuri racircuri mări oceane sunt practic imposibil de eliminat datorită diluării lor icircntr-un volum marede apă greu de prelucratDe aceea tratarea apelor reziduale icircn scopul eliminării poluanilor trebuie să se facă lasursa de poluarePoluanii din apă rezultă din numeroase activităi antropice industrie oraşe agriculturăPoluanii care provin din surse industriale pot curge din evile unor fabrici sau se pot

scurge din rezervoare de depozitare subterane Uneori icircntreprinderile elimină poluanii icircncanalizarea oraşelor crescacircnd varietatea poluanilor icircn zonele municipale Oraşele şi altecomunităi rezideniale contribuie icircn principal cu ape combinate cu chimicale folosite icircngospodărie Poluanii provenii din agricultură cum ar fi gospodării păşuni şi fermecontribuie cu dejecii animale icircngrăşăminte şi sedimente provenite din eroziune Apele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fiefolosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabile351 Epurarea apelor menajere

Uzina de tratare a apei cuprinde instalaiile aferente procedeelor de corectare aproprietăilor apei Avacircnd icircn vedere marea varietate a compoziiei apelor naturale ceea ceface să nu existe două ape identice nu există nici o tehnologie sau schemă şablon detratare a apelor ci de la caz la caz trebuie aplicate anumite operaiuni de tratare a apei acăror combinare icircntr-un proces tehnologic eficient rezultă dintr-un studiu experimentaltemeinic executat icircn prealabil icircn laborator şi eventual icircn instalaii pilotEpurarea apelor menajere se poate realize prin procedee Mecanice Chimice Biologice

De obicei se folosesc toate aceste tipuri de procedee ele completacircndu-se reciprocProcedee mecanice de epurare

Procedeele mecanice de epurare urmăresc icircnlăturarea din apă a corpurilor mari aimpurităilor care se depun şi a celor care plutescApele se trec prin grătare ( rare apoi grătare fine ) după care se trec prin deznisipatoareIcircn apă rămacircn suspensii fine care se separă icircn bazine de decantare icircn care apa curge foarte icircncetDepunerile (nămolul ) se colectează de cacircteva ori pe zi pentru a evita fermentareaoperaie executată cu racloare sau pompe specialeNămolul rezultat din procesele de epurare este colectat şi prelucrat pentru a avea un

volum redus şi a putea fi transportat şi utilizat ca icircngrăşămacircnt agricolTratarea nămolurilor se realizează prin fermentare sau deshidratareFermentarea nămolului se realizează icircn bazine speciale icircn absena aerului datorită activităii bacteriilor anaerobe care transformă substanele organice icircn substaneminerale cu producere de gaze icircn special metan care poate fi captat şi utilizatNămolurile nefermentabile se deshidratează pe cacircmpuri de uscare icircn iazuri prin filtrare icircn filtre presă filtre cu vid filtre centrifuge

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4451

44

Apă reziduală

Nămol

Spre valorificaresau depozitarefinală a nămolului

Ape de drenaj

R E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O R

Figura nr 12 Schema staiei de epurare mecanică

Grătare

Site

Deznisipatoare

Separatoarede grăsimi

Centralatermică

Platformede uscare

Decantoareprimare

orizontale

Ape decantate

Rezervoarede fermentarea nămolului

Rezervoarede gaze

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4551

45

Procedee chimice de epurareProcesele chimice de epurare sunt acelea icircn care poluanii sunt transformai icircn altesubstane mai uşor de separat (precipitate insolubile gaze care pot fi stripate) cunocivitate mai scăzută sau mai susceptibile de a fi icircndepărtate prin alte procese de epurare(de exemplu prin procese biologice)Prin procedeele chimice de epurare se urmăreşte neutralizarea apelor acide sau alcalinecu lapte de var sau CO2 precum şi separarea cu ajutorul coagulanilor a impurităilor şi a

coloizilorCoagulanii folosii sunt sulfatul feric Fe(SO4) şi sulfatul de aluminiuProcesele chimice folosite la epurarea apelor sunt Oxidarea Coagularea şi flocularea Schimbul ionic Neutralizarea - procesul prin care pH-ul unei ape uzate avacircnd valori icircn afara

intervalului favorabil dezvoltării florei şi faunei acvatice (aproximativ 65-85) estereglat prin adaos de acizi sau baze după caz Neutralizarea apei are ca efect şimicşorarea icircnsuşirilor corozive ale apei care pot determina degradarea materialelor

cu care vine icircn contact (conducte construcii şi instalaii de transport sau deepurare) Apele acide se pot neutraliza prin tratare cu lapte de var Ca(OH)2 sodă caustică sau carbonai cu caracter bazic iar apele alcaline se pot neutraliza cusubstane ce conin acizi sau oxizi acizi (CO2 de exemplu)

Staiile de epurare mecano ndash chimică conin construcii pentru coagularea suspensiilorcoloidale din apă amplasate icircnaintea decantoarelorDatorită proceselor de coagulare se realizează o decantarea mai rapidă a suspensiilor

Procedee biologice de epurareSubstanele organice pot fi icircndepărtate din apă de către microorganismele care le

utilizează ca hrană respectiv drept sursă de carbon O parte din materiile organiceutilizate de către microorganisme servesc la producerea energiei necesare pentru mişcaresau pentru desf ăşurarea altor reacii consumatoare de energie legate de sinteza de materievie respectiv de reproducerea microorganismelor Epurarea realizată cu ajutorulmicroorganismelor este numită biologică Ea se desf ăşoară prin reacii de descompunereşi de sinteză mijlocite de enzime catalizatori biologici generai de către celulele viiEpurarea biologică este precedată de epurarea mecanică şi de cea chimicăSe realizează icircn două categorii de construcii şi instalaii cacircmpuri de irigaie cicircmpuri de infiltraie iazuri biologice ndashicircn care se realizează

epurarea biologică naturală folosindu-se capacitatea naturală de autoepurare asolului şi a apelor

biofiltre bazine de aerare cu nămol activ icircn care are loc epurarea biologică artificială

Epurarea biologică artificială are ca scop oxidarea substanelor organice şi transformarealor icircn substane stabile de către microorganismele aerobeDupă epurarea biologică urmează decantarea apei apoi dezinfectarea cu clor sau clorură de var şi evacuarea icircn ape curgătoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4651

46

4 Tehnologia acidului sulfuric

Dintre acizii minerali produşi ai industriei chimice acidul sulfuric ocupă primul loc dinpunct de vedere al produciei şi al consumului Aceast fapt este datorat reactivităii mari aacidului sulfuric combinată cu costul scăzut al fabricaiei şi numeroasele utilizari ale acestuicompus Capacitatea de producie a unei linii tehnologice variază icircntre 600-2000 t H2SO4 zi

Procedee de fabricare a acidului sulfuricAcidul sulfuric se poate obine prin urmatoarele procedeebull procedeul cu nitroză icircn care oxidarea dioxidului de sulf se face sub aciunea

catalitică a oxizilor de azot superiori se obine acid sulfuric relativ diluat (maxim 76-78H2SO4)

bull procedeul prin contact icircn care dioxidul de sulf este oxidat la trioxid de sulf pecatalizatori soliziFazele principale ale procesului tehnologic sunt

bull pregătirea amteriilor primebull obinerea gazelor sulfuroasebull purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasebull oxidarea catalitică a dioxidului de sulf la trioxid de sulf

bull absorbia trioxidului de sulfbull valorificarea deşeurilor şi a gazelor reziduale

Materii prime pentru obinerea gazelor sulfuroasePrincipalele materii prime folosite la fabricarea acidului sulfuric sunt-sulful elementar-sulfuri pirita FeS2 calcopirita Cu Fe S2 sulfurile unor metale neferoase (ZnS PbS CuS)Alte materii prime ceva mai puin utilizate sunt

-sulfatul de calciu şi magneziu hidrogenul sulfurat gaze reziduale cu SO2 sulfatul feros etcIcircn ările europene piritele reprezintă 66 din materiile prime disponibile pentru fabricareaacidului sulfuric Prin valorificarea cenuşii de pirită costul acidului sulfuric devine cu otreime mai scăzut decacirct al celui pe bază de sulf Pe plan mondial sulful reprezintă 66 dintotalul materiilor prime utilizate icircn industria acidului sulfuric

Pră jirea piriteiProcesul depră jire a piritei decurge după o reacie icircn sistem ereogen la suparafaa de contactsolid-gaz Procesul decurge după o succesiune de reacii paralel ndashconsecutive Ş

4 FeS2 (s) rarr 4FeS (s) +4S (s) ∆ H=+49 64 kcal

4S (s) rarr 4S (g) ∆ H=+62 47kcal

4S (g) + O2 )g) rarr 4 SO2 (g) ∆ H= - 34639 kcal

4 FeS (s) + 7 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 4 SO2(g) ∆ H= - 58175 kcal

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4751

47

Reacia globală a procesului va fi

4 FeS2 (s) + 11 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 8 SO2(g) ∆ H= - 816 03 kcal

Cantitatea mare de căldură degajată prin ardere (816034= 20401 kcalmol) asigură desf ăşurarea procesului icircn condiii autoterme

Industrial pentru pră jirea piritei se utilizează cuptoare mecanice cuptoare icircnsuspensie cuptoare ciclonice sau cuptoare cu strat fluidizat

Icircn fabricile moderne se utilizează cuptoare cu strat fluidizat care asigură productivităifoarte mari (30 t FeS2 m

2 zi recuperarea avansată a călurii de ardere coninut ridicat deSO2 reglarea automată şi posibilitatea utilizării de materii prime cu diferite granulaii

Purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasePurificarea gazelor sulfuroase nu este necesară dacă acestea s-au obinut prin arderea

sulfului Aceste gaze nu conin practic impurităi cu numai vapori de apă Se face uscarea

lor prin contactare cu acid sulfuric concentrat la temperatură joasăDar gazele sulfuroase provenite de la arderea piritei şi a sulfurilor metalelor neferoase icircn cuptoare cu strat fluidizat conin cantităi variabile de impurităi sub formă de praf gaze(SO3 HF Si F4 ) şi vapori (As2O3 SeO2 Se H2O etc) icircn funcie de natura şi finea materieiprime supuse pră jirii Icircndepărtarea impurităilor din aceste gaze este necesară dinurmătoarele motive

bull impurifică acidul sulfuricbull praful obturează conductele sau duce la creşterea rezistenei hidraulice icircn aparate icircngreunează transferul termic prin depunere pe pereii conductelor blochează mecanicsau otrăveşte chimic catalizatorul

bull impurităile icircn aflate icircn stare de gaz otrăvesc catalizatorulbull dioxidul de seleniu nu acionează asupra catalizatorului dar se recuperează icircntru-cacircteste o materie primă preioasă pentru fabricarea semiconductorilor

Purificarea gazelor sulfuroase se realizează icircn două treptebull icircn prima treaptă are loc aşa numita purificare uscată prin care se reine praful astfel icircncacirct gazele să conină maxim 01-025 g prafNm3 de gaz purificarea uscată serealizează prin procedee mecanice (multicicloane) şi electrice ( filtre electrice uscate)

bull icircn a doua etapă se face o purificare umedă numită purificare specială prin care seelimină arsenul seleniul şi aerosolii de acid sulfuric formai prin reacia dintre vaporiide apă şi SO3 din gazele sulfuroase Purificarea specială urmăreşte eliminarea

aerosolilor de acid sulfuric (cu filtre electrice umede) şi a impuritălor de As2O3 şiseleniu (prin condensare icircntr-un răcitor cu serpentină)

Oxidarea catalitică a dioxidului de sulf Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid este un proces exoterm

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4851

48

SO2 + frac12 O2 SO3 ∆ H = -229 kcal

Reacia decurge cu degajare de căldură şi contracie de volum iar deplasareaechilibrului spre dreapta respectiv creşterea conversiei se realizează prin micşorareatemperaturii şi mărirea presiunii

Conversia reprezintă raportul dintre numărul de moli de SO2 oxidai la SO3 şi numărultotal de moli de SO2 şi icircn condiii de echilibru se defineşte prin raportul

23

3

SOSO

SO

e p p

p x

+=

icircn care

2SO p

3SO p sunt presiunile pariale la echilibru al SO3 respectiv SO2

Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid de sulf necesită o energie de activare foarteridicată ( 5972 kcalmol) şi din acest motiv efectuarea ei la nivel industrial este posibilă numai cu ajutorul catalizatorilor Cel mai utilizat catalizator este pentoxidul de vanadiu cu

promotor de K2O pe suport de silice (SiO2) Coninutul de V2O5 al catalizatorului industrialeste de 4-11

Procesul de oxidare catalitică este condus icircn reactoare adiabatice cu strat fix decatalizator Majoritatea sunt prevăzute cu patru straturi de catalizator şi schimb de căldură icircnafara stratului catalitic

Absorbia trioxidului de sulf Ultima fază a procesului de fabricaie a acidului sulfuric este absorbia SO3 din gazele

catalizate şi transformarea lui icircn acid sulfuric Gazele evaculate din reactorul de oxidarecatalitică sunt dirijate icircn instalaia de absorbie a SO3 unde are loc absorbia trioxidului de

sulf icircn acid sulfuric concentrat (983) sau dacă se urmăreşte şi obinerea de oleum icircnoleum 20

Conform diagramei de echilibru lichid ndashgaz icircn sistemul H2O-H2SO4-SO3 absorbantuloptim este H2SO4 983 care corespunde compoziiei azeotropului

Sortimente de acid sulfuricIndustrial se fabrică următoarele sortimente d eacid sulfuric

bull monohidrat sau acid sulfuric 100bull Acid sulfuric de concentraie 98 96 92 respectiv 73

bull Acid sulfuric pentru acumulator de 98 92 respectiv 37

bull Oleum cu 20 SO3 liber

bull Oleum cu 65 SO3 liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4951

49

Acidul sulfuric pentru analiză şi chimic pur se obin din trioxidul de sulf rezultat ladistilarea oleumului şi apă triplu distilată icircn aparatură de cuar

Utilizări ale acidului sulfuricAcidul sulfuric are numeroase utilizări datorită reactivităii mari şi a costului scăzut al

fabricaiei Acidul sulfuric este un bun oxidant deshidratant şi catalizator icircn sinteza organică (eterificare esterificarea alcoolilor adiia apei la etenă nitrarea compuşilor organicialchilarea şi polimerizarea alchenelor)

Acidul sulfuric este folosit la fabricarea de fertilizani (superfosfat fosfat de amoniusulfat de amoniu) de pigmeni (alb de titan) de acizi sulfai dicromai şi exploziviAcidul sulfuric este folosit la fabricarea metalelor neferoase şi rare ca agent de

decapare pentru oeluri şi metale icircnainte de vopsire sau de a fi acoperite cu staniu(cositorire) nichel sau crom

Alte utilizari ale acidului sulfuric suntbull Icircn industria acumulatoarelorbull Icircn procesele de fabricare a unor colorani vopsele lacuri medicamente

materiale plastice insecticide erbicide detergeni etanol esteri eteri etcbull Icircn industria alimentară la prepararea glucozei a zahărului a amidonului etc

bull Agent de uscare a gazelor

5 Fabricarea gazului de sinteză

Gazul de sinteză se obine prin oxidarea parială a hidrocarburilor uşoare icircn special ametanului Acest proces este numit bdquoconversierdquo şi se utilizează icircn special pentru obinereahidrogenului necesar sintezei amoniacului Agenii de oxidare care se pot folosi sunt apa(vapori) oxigenul sau dioxidul de carbon Icircn cazul conversiei metanului reaciile sunt

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= + 49 25 kcal

Aproximativ 80 din hidrogenul destinat fabricării amoniacului se obine dupa această metodă

Metanul se poate oxida şi cu oxigen ( oxidare parială la CO) reacia fiind exotermă

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= - 85 kcal

Conversia cu dioxid de carbon se utilizează pentru obinerea gazului de sinteză dincare se va fabrica metanol sau cacircnd se dispune de dioxid de carbon

CH 4 + CO2 (g) 2 CO + 2 H 2 ∆ H= + 60 kcal

Oxidarea parială a omologilor metanului se desf ăşoară conform reaciei

C n H 2n+2 + n H 2O (g) n CO + (2n+1) H 2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5051

50

Icircn prezena vaporilor de apă monoxidul de carbon reacionează conform reaciei

CO + H 2O (g) CO2 + H 2 ∆ H= - 10 kcal

Această reacie are loc atacirct icircn procesul de conversie a hidrocarburilor gazoase cacirct şi ca fază separată icircn procesul tehnologic de obinere a gazului brut icircn vederea reducerii coninutului

de monoxid de carbon din gazul de sinteză care altfel necesită pentru purifcare procedeedificile şi costisitoare Prin conversia monoxidului de carbon cu vapori de apă crşteconinutul de hidrogen din gaze

Conversia metanului este o reacie catalitică Se utilizează catalizatori de Ni sau Co cuadaosuri de Al2O3 Mg O ZrO2 ThO2 şi ali activatori

Icircn practica industrială icircn funcie de condiiile locale s-au dezvoltat mai multeprocedee de obinere a gazului brut care se pot clasifica astfel

bull Procedee icircntr-o singură treaptă bull Procedee icircn două trepte

După presiunea de lucru se aplică

-procedee de conversie la presiune joasă-procedee de conversie la presiune ridicatăGazul de sinteză este apoi purificat prin icircndepărtarea prin diverse metode a dioxidului

de carbon şi a monoxidului de carbon

6 Tehnologia amoniacului

Amoniacul este principala materie primă pentru obinerea substanelor organice şianorganice cu azot inclusiv fertilizanii minerali Amoiacul se utilizează la fabricareamedicamentelor a coloranilor explozivilor a pilelor de combustie şi icircn industria

petrochimică a hacircrtiei şi frigotehnieiPosibilitatea obinerii amoniacului din elemente se cunoaşte de peste 100 de ani dar

condiiile de sinteză au fost stabilite abia la icircnceputul secolului al XX-lea pe baza legilortermodinamicii şi a cineticii chimice Sinteza amoniacului din elemente reprezintă cea maistrălucită aplicaie a unor principii de ştiină fundamentală icircn practica industrială

Materiile prime pentru sinteza amoniacului sunt hidrogenul şi azotul icircn raportulstoechiometric (31) Hidrogenul provine din metan prin conversia acestuia şi purificareagzului de sinteză brut iar azotul provine din aer prin arderea parială a hidrogenului procesprin care se consumă oxigenul

N 2 + 3 H 2 2 NH 3 ∆ H=-1105 kcalmol

Sinteza amoniacului are loc sub aciunea catalizatorilor Industrial se utilizează catalizatori pe bază de fier activat cu promotori de oxizi amfoteri sau acizi (Al2O3 TiO2SiO2 ) oxizi alcalin (Na2O K2O) sau alcalino-pămacircntoşi (MgO CaO)

Amoniacul se sintetizează la presiuni ridicate pentru a deplasa echilibrul spre dreaptaIndustrial procedeele de fabricare a amoniacului se clasifică icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5151

51

Procedee operate la presiune joasă (100-200atmosfere)Procedee operate la presiune medie (250-350 atmosfere)Procedee operate la presiune icircnaltă (450-1000 atmosfere)

Bibliografie1 Aurel Blaga şi col ndash Tehnologie chimică generală şi procese tip Ed Didactică şi Pedagogică Bucureşti 1983

2 Nicu Dulămiă Maria Stanca ndash Tehnologie chimică Vol I Ed Presa universitară clujeană Cluj-Napoca 1999

3 Carmen Teodosiu Tehnologia apei potabile si industriale Editura MATRIX ROM Bucuresti 2001

4 Nicu Dulămiă şi col ndash Lucrări practice la tehnologie chimică generală Vol I şi II Univ Babeş ndashBolyai Cluj-

Napoca 1994

5 Victor Părăuşanu Tehnologii chimice Ed Ştiinifică şi Enciclopedică Bucureşti 1982

6 Florica Manea Dalila Marsavina Ioan Ursoiu Principii metode si aplicaii in analiza apei Ed PolitehnicaTimişoara 2004

Page 3: Chime Tehnologica I

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 351

3

- Condensarea- Cristalizarea- Uscarea- Distilarea şi rectificarea- Extracia

12 Fluxul tehnologic si criterii de alegere a proceselor tehnologice

Reprezentarea procesului tehnologicTraseul materiei prime de-a lungul proceselor chimice fundamentale şi a operaiilorunitare pacircnă la produsul finit constitue fluxul tehnologic Reprezentarea grafică a fluxului tehnologic se numeşte schema tehnologică Schema tehnologică poate fi de două tipuri

o A Schemă tehnologică de operaiio B Schemă tehnologică de fabricaie

Schema tehnologică de operaii reprezintă operaiile unitare şi procesele chimicefundamentale scrise icircn dreptunghiuri Substanele implicate icircn operaia respectivă se scriu

icircntr-o parte sau alta a dreptunghiului indicacircndu-se prin săgei dacă intră sau ies dinaceastaSchema tehnologică de fabricaie cuprinde reactoarele şi celelalte utilaje implicate icircnproces pentru efectuarea operaiilor unitare reprezentate icircn ordinea de succesiune urmată şi la nivelele adecvateAlegerea procesului tehnologicUn produs chimic finit poate fi obinut prin mai multe tipuri de procese tehnologiceformate din secvene diferite de procese chimice fundamentale şi operaii unitareProdusul chimic obinut poate avea aceleaşi calităi sau calităi diferite icircn funcie de

procesul tehnologic utilizat pentru obinerea luiNatura procesului determină randamentul de obinere al acestuia cheltuielile de materiiprime materiale energie şi fora de muncăDe aceea alegerea procesului tehnologic de fabricaie al unui produs se face astfel icircncacirct să ducă la obinerea unui produs de bună calitate la un cost cacirct mai mic cu un consumminim de materii prime materiale energie şi un grad icircnalt de automatizareDeci criteriile de alegere a unui proces tehnologic sunt a asigurarea cu materii prime şi energie b calitatea produsului finit c cantitatea de produs finit ce trebuie obinut icircn unitatea de timp d costul produsului finit

De asemenea se alege procesul tehnologic pentru care consumurile specifice sunt maireduse iar subprodusele se obin icircn cantităi mai mici şi pot fi valorificateSe vor prefera procesele tehnologice cu consumuri de energie mai mici

b Calitatea produsului finit

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 451

4

Obinerea direct din proces a unui produs cu un icircnalt grad de puritate este o condiieesenială icircn alegerea procesului de fabricaie al acestuiaUn proces tehnologic prin care se obin produşi impurificai cu substane secundarenecesită operaii şi instalaii icircn pluspentru purificare ceeea ce determină consumuri demateriale energie şi investiii superioare

c Cantitatea de produs finit ce trebuie ob inut icircn unitatea de timp

Dacă produsul trebuie obinut icircn cantitate mare atunci se alege un proces tehnologic cufuncionare continuă Deşi acest proces necesită instalaii mai scumpe decacirct un proces cufuncionare discontinuă devine rentabil dacă instalaiile sunt mariPentru produsele cetrebuie obinute icircn cantitate mică icircn unitatea de timp se aleg procesele tehnologice cufuncionare discontinuă care sunt mai ieftine

d Costul produsului finit

Pentru fabricaia unui produs se alege acel proces tehnologic pentru care costul acestuiaeste minimLa costuri egale se preferă procesul tehnologic care nu conduce la produşi secundari

Eficiena economică a unui proces tehnologic se urmăreşte cu ajutorul unor indicatoritehnico-economici care presupun cunoaşterea conversiei a randamentului bilanului demateriale bilanul termic productivitatea muncii costul de producie etc

Orice proces tehnologic se compune dintr-o succesiune de operaii fizice şi chimice carepot fi grupate astfel operaii de pregătire a materiilor prime operaii de prelucrare a materiilor prime care conduc la obinerea produselor finite operaiide valorificare a subproduselor şi a deşeurilor operaii auxiliare (transportdepozitare etc)

13 Mărimi ce caracterizează procesele chimice industriale conversia randamentul

selectivitatea

Se consideră reacia chimică generală de forma

j jii P R sumsum prime= ν ν

unde R reprezintă reactanii P reprezintă produşii de reacie iar iν respectiv jν prime reprezintă

coeficienii stoechiometrici ai reactanilor şi ai produşilor de reacieConversia notată cu bdquoC rdquo este definită ca raportul dintre numărul de moli de materie primacare s-a transformat icircn produşi chimici şi numărul de moli de materie primă alimentată

100alimentataprimamateiedemolidenr

atatransformprimamateriedemolinrde() sdot=C

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 551

5

Ranadamentul η este raportul dintre cantitatea de produs util obinută icircn urma reaciei şicantitatea de mateie primă intrată icircn procesPentru procesele a căror desf ăşurare se poate exprima prin ecuaii stoechiometrice cunoscuterandamentul icircn produs final este

100

teoreticprodusdemoli

practicobtinutprodusdemoli() sdot=η

Selectivitatea este raportul dintre numărul de moli de produs util obinut şi numărul de molide materie primă transformată ( calculele se fac pentru reactantul aflat icircn cantitatestoechiometrică)

100atatransformprimamateriemoli

utilprodusmoli() sdot=S

2 Clasificarea proceselor tehnologice

a clasificarea după modul de desf ăşurare in timp

Procesele tehnologice pot fi discontinue (periodice) semicontinue continue

Procesele discontinue -se realizează icircn utilaje cu funcionare periodică din care produsulse evacuează la intervale de timp determinateIcircn cazul proceselor discontinue parametrii tehnologici (temperatura presiunea

concentraia reactanilor viteza de reacie etc) variază icircn decursul desf ăşurăriiprocesuluiProcesele discontinue lucrează icircn regim nestaionar Un astfel de proces decurge icircn şarjeProcesele discontinue sunt aplicate mai puin deoarece icircn cazul acestora productivitateaeste scăzută şi nu pot fi automatizate completUn proces tehnologic discontinuu se caracterizează prin mă rimea şarjei şi durata unui

ciclu de transformare

Procesele continue se caracterizează prin simultaneitatea desf ăşurării tuturor fazelor

Acestea decurg icircn aparate cu funcionare continuă iar parametrii se menin invariabiliconstani pe toatădurata procesului Icircn acest caz regimul de lucru este sta ionar Icircn cazul proceselor continue alimentarea cu materii prime şi energie se face continuu şiuniform iar evacuarea produşilor de reacie icircn acelaşi modProcesele continue se caracterizează prin debite de alimentare şi evacuare şi timpul de

sta ionare a materialelor icircn instalaie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 651

6

Icircn cazul proceselor semicontinue alimentarea se face parial continuu parial dicontinuuiar produşii sunt evacuai icircn acelasi mod

b clasificarea după numă rul de prelucr ă ri ale materiei prime icircnainte de a pă r ă si

instala ia După numărul de prelucrări ale materiei prime icircnainte de a părăsi instalaia se disting

procese ciclice sau icircn circuit icircnchis procese aciclice sau icircn circuit deschisProcese ciclice se aplică icircn operaii cacircnd la o singură trecere a reactanilor prin reactorconversia are valori mici rămacircne reactant netransformat care se separă de produs şi apoise recirculăExemple -sinteza amoniacului

-oxidarea şi absorbia gazelor nitroase- absorbia SO3 din gazele de la oxidarea SO2

c clasificarea după starea de agregare icircn care se gă sesc reactan ii După starea de agregare icircn care se găsesc reactanii procesele pot fi procese eterogene icircn care compuşii masei de reacie se află icircn faze diferite Cele

mai utilizate sunt sistemele bifazice de tipul g-l g-s l-s l-l procese omogene care au loc cu viteze mai mari decacirct cele eterogene mecanismul

global este mai simplu şi pot fi uşor controlate

Linia tehnologică Este numită instalaia icircn care se desf ăşoară procesul tehnologic

Linia tehnologică este formată din o utilajeo sisteme de transport ale materiilor prime ale semifabricatelor şi ale produselor

finite icircntre utilajeo aparate de măsură şi control

Parametrii tehnologici reprezint ă valorile optime ale mă rimilor presiune debite

temperatur ă concentra ie pentru care se pot ob ine produse chimice cu anumite

caracteristici calitative

Materiile prime cuprind totalitatea substan elor naturale sau sintetice anorganice sau

organicenecesare pentru ob inerea unui anumit produs

Materiile prime folosite icircn industria chimică pot fi

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 751

7

- materii prime minerale sare brută (NaCl) pirită ( FeS) blenda ( ZnS) galena(PbS)

- cărbuni- iei- gaze naturale- materii prime vegetale şi minerale ( de exemplugrăsimi uleiuri alcool lemn

cereale lapte )

Produsele finite sunt substan ele sau materialele (bunurile) care rezult ă icircn urma

desf ăşur ă rii unui proces tehnologic Produsele finite trebuie să corespundă unor norme legale de calitate

Semifabricatele sunt produse rezultate icircn urma unor etape ale procesului tehnologic Icircndecursul procesului tehnologic materiile prime sunt transformate prin mai multe operaii icircn produse finite Stadiile intermediare de prelucrare ale materiilor prime sunt numite

semifabricateProduse finite

Produse auxiliare sau subproduse

MATERII PRIME

Deşeuri

Materiale auxiliare sunt produse care sunt necesare icircn procesul de producie alături demateriile prime dar nu se regăsesc icircn produsul finitMateriale auxiliare sunt apa aburul care sunt numite şi utilităi

Ramurile principale ale tehnologiei chimiceTehnologia chimică generală este o disciplină icircn cadrul ştiinelor chimice şi prezintă problemele eseniale ale tuturor ramurilor industriei chimiceTehnologia chimică generală se icircmparte icircn mod convenional icircn Tehnologia chimică ANORGANICĂ Tehnologia chimică ORGANICĂ

icircn funcie de particularităile proceselor de materiile prime utilizate şi de produsele finite

obinute

Tehnologia chimică anorganică Tehnologia chimică anorganică are ca obiect de studiu procesele chimice anorganiceAcestea se pot clasifica icircn

o procese anorganice de bază

PROCES

TEHNOLOGIC

(semifabricate)

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 851

8

o procese electrochimiceo procese metalurgiceo procese de fabricare a produselor ceramice a sticlei şi a lianilor anorganici

Procesele anorganice de bază constau icircn fabricarea compuşilor anorganici de maretonaj acizi baze săruri minerale şi icircngrăşăminte chimice Aceste procese constituie

obiectul de cercetare şi de studiu al disciplinelor tehnologice următoare

Tehnologia apei Tehnologia acidului sulfuric Tehnologia amoniacului şi a acidului azotic Tehnologia produselor sodice (derivate de la NaCL)- Na2CO3 NaOH Cl2 HCl Tehnologia icircngrăşămintelor chimice Tehnologia silicailor şi a compuşilor oxidici (produse ceramice porelan sticlă liani

anorganici ciment)

Tehnologia chimică organică Tehnologia chimică organică cuprinde

o Tehnologia chimică organică de bază icircn care se studiază prelucrarea materiilorprime organice- gaz metan iei cărbuni şi obinerea compuşilor de mare tonaj(acetilenă acid acetic clorură de vinil etenă etc )

o Tehnologia chimică organică de sinteză numită şi sinteza organică fină cecuprinde

- tehnologia produselor farmaceutice

- tehnologia antidăunătorilor- tehnologia coloranilor- tehnologia reactivilor organici- tehnologia produselor cosmetice- tehnologia fabricării tensidelor- tehnologia compuşilor macromoleculari (materiale plastice cauciuc sintetic

fibre artificiale)

Simboluri tehnice şi scheme tehnologice

Simbolurile tehnice sunt semne convenionale prin care se realizează reprezentareautilajelor Aceste semne sugerează forma şi mărimea acestoraSimbolul tehnic este un semn grafic simplificat care reprezintă un anumit utilaj El icircndeplineşte următoarele condiii

- reprezintă clar şi sugestiv forma utilajului şi principiul său de funcionare- asigură desenarea rapidă a schemelor tehnologice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 951

9

După gradul de informare pe care oferă simbolurile tehnice se casifică icircn simboluri funcionale simboluri de aparatură simboluri speciale

Simbolurile funcionale ndashse reprezintă sub forma unui dreptunghi icircn care se scrie

operaia fizică sau procesul chimic efectuat icircn utilajul respectiv Exemple

Simbolurile de aparatură redau schematic aparatul şi modul său de funcionare Exemple

conductă (săgeata indicădirecia de curgere)conductă prin care circulă componentul principal (uşor

icircngroşată)

conductă pentru recirculare conductă prin care circulă lichide

O conductă prin care circulă gaze

linie de circulaie pentru solide (bandă rulantă vagonet jgheab)

conductă pentru suspensii solid ndash lichid

conductă pentru emulsie ( L ndash L)

O conductă pentru suspensie solid-gaz

O conductă pentru spume ( L ndash G )

O conductă pentru suspendat icircn spume

ventil pe conductă

ventil reductor de presiune de la 50 la 5 atmosfere

505

Dozator simplu

Neutralizare Distilare

D

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1051

10

A

ab Dozator amestecător icircn raportul a b

B A+B

manometru

filtru pentru gaz

separator gaz lichid

siloz buncăr

rezervor pentru lichide

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1151

11

recipient vertical cu manta şi agitator

agitator elice

vas icircncălzit (răcit) cu serpentină

serpentină

agitator motor electicagitator ancoră

infin elice

ventilator pompă centrifugă

bandă transportoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1251

12

coloană cu stropire

sau coloană de stripare (scruber)

coloană cu umplutură

compresor icircn coloană de

3 trepte desorbie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1351

13

coloană de distilare

Reactor tubular continuu

Reactant Produs

Etapele elaborării proceselor tehnologicePentru a se eleabora un proces tehnologic nou şi instalaia tehnologică aferente separcurg următoarele etape

1-conceperea procesului tehnologic2-etapa dimensionării tehnologice a utilajelor3-etapa proiectării procesului tehnologic4-comanda şi montarea utilajului5-punerea icircn funciune şi rodajul instalaiei

Conceperea procesului tehnologic

Etapele proiectării sistemelor tehnologice sunt cercetarea preliminară cercetarea de laborator cercetarea de dezvoltare care cuprinde etapele

-cercetare pe micropilot-cercetare pe pilot-cercetare pe instalaie semiindustrială

proiectarea sistemelor de producie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1451

14

3 Tehnologia tratării apeiConsideraii generale

Apa are un rol esenial icircn existena vieii f ără apă nu există viatăApa este constituentul major al corpurilor viiApa este o substana chimică deosebită

o

H 104o 5 H

- polaritate ridicată rarr este un foarte bun dizolvant pentru numeroase substane săruriacizi baze alcooli proteine

- mediu pentru foarte multe reacii- agent de spălare

-căldură specifică ridicată este un bun purtător de căldurăApa costitue mediul icircn care au loc reaciile biochimice caracteristice vieiiIcircn natură apa există icircn toate formele de agregare vapori lichidă şi solidă urmacircnd un

circuit de la o stare la altaDin evaporarea oceanelormărilorlacurilorracircurilor rezultă vapori de apă (mai uşori ca

aerul) care ridicacircndu-se icircn atmosferă se condensează ca nori sau ceaă şi cad iaraşi pepămacircnt sub forma de ploaiegrindină zăpadăApa meteorică ajunsă pe pămacircnt poate străbate prin straturi permeabile (sol nisip

pietriş si alte roci) pacircnă ajunge la o pătura impermeabila de argilă formacircnd deasupraacesteia o pacircnzacirc de apă subterana (freatică) care reapare la suprafaă prin izvoare puuri

sondeIcircn circuitul său icircn natură apa vine icircn contact cu substane gazoase lichide şi solide

impurificacircndu-se Vaporii de apă din atmosferă se condensează şi dizolvă gazele dinatmosferă icircn cantităi depinzacircnd de temperatură şi de presiunile pariale ale acestoraIcircn apele de precipitaii sunt dizolvate gaze in concentraii de aproximativ63 N2 35 O2 175 CO2 deşi concentraia acestor gaze in aer este de

aproximativ79 N2 209 O2 0003 CO2Ajunsă icircn sol apa continuă procesul de absorbie a CO2 ( existent icircn straturile superioare

ale solului datorită procesului de descompunere a substanelor organice) devenind foarte

bdquoagresivărdquo şi putacircnd aciona ( reaciona si solubiliza) asupra majorităii combinaiilor dinsol Apa dizolvă săruri icircntacirclnite icircn roci (cloruri alcaline clorura de magneziu )Icircn apa imbogăită icircn cloruri solubilitatea sulfailor şi a fosfailor de calciu este mai mareDizolvarea carbonailor depinde de concentraia de CO2 dizolvat icircn apă De fapt este osolubilizare icircnsoită de o reacie chimică deoarece carbonaii trec icircn bicarbonai

CaCO2 + CO2 +H2Orarr Ca(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1551

15

Uneori unele izvoare dizolvă din rocile icircntacirclnite substane gazoase sau solide icircn cantităianormal de mari formacircnd ape minerale (acide alcaline carbonice sărate amaresulfuroase feruginoase iodurate radioactive etc) cu importante efecte curative

Clasificarea apelor naturale

Icircn natură apa se găseşte icircn hidrosferă icircn atmosferă şi icircn litosferăExistă următoarele categorii de ape

ape meteorice ape subterane ape de suprafaă -racircuri

-lacuri-mări şi oceane

31 APA POTABIL Ă Prin apă potabilă se icircnelege

o orice tip de apă icircn stare naturală sau după tratare folosită pentru băut gătit lapreparare hranei sau pentru alte scopuri casnice indiferent de originea ei şiindiferent dacă este furnizată prin reea de distribuie din rezervor sau este

comercializată icircn sticle sau alte recipienteo toate tipurile de apa folosită ca sursă icircn industria alimentară pentru fabricareaprocesarea conservarea sau comercializarea produselor sau substanelor destinatepentru consumul uman cu excepia cazului icircn care autorităile competente aprobă folosirea apei şi sunt convinse că apa nu afectează calitatea şi salubritateaprodusului alimentar icircn forma lui finită

Apa potabilă este destinată pentru consum menajer (băut preparat macircncare spălat ) cicirctşi cea necesară pentru tehnologia de fabricaie icircn industria alimentarăApa potabilă apa naturală subterană sau de suprafatăeste bună de băut Icircn acest scop eatrebuie sa icircndeplineasca următoarele conditii principale Sa aibă o temperatura icircntre 7 si

12

o

C să fie incoloră transparentă f ără miros f ără gust să nu contină suspensii mineralesau organice săruri solubile icircn cantitate mai mare decacirct un gram la litru substanteleotrăvitoare (compusi de cupru plumb arsen etc) şi nici microbi care pot provoca icircmbolnăvirea oamenilor sau a animalelorPotabilitatea apei depinde de proprietăile sale fizice şi chimice (culoare turbiditate miros coninut icircn diferite substane etc)Icircn apa potabilă trebuie să fie absente substanele toxice şi organismele patogeneCondiiile de calitate pentru apa potabilă sunt stabilite prin standarde şi reglementări Aceste condiii de calitate se referă la următoarele caracteristici ale apei

o organolepticeo fiziceo chimiceo radioactiveo biologice

Caracteristicile organoleptice sunt mirosul gustul turbiditatea şi culoarea mirosul şi gustul apei se datoresc prezenei icircn apă a unor săruri solubile gazesubstane minerale sau organice icircn descompunere a unor microorganisme vii a vegetaiei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1651

16

acvatice Apa potabilă nu trebuie să aibă gust sau miros particular dar nici să fie lipsită de gustMirosul apei provine de la substanele volatile pe care le conine ca rezultat al icircncărcăriicu substane organice icircn descompunere al dezvoltării planctonului al poluării cusubstane chimice sau cu ape reziduale Determinarea mirosului apei trebuie să se facă latemperatura de 15-200C şi la 600C icircntr-o icircncăpere care să fie lipsită de miros Turbiditatea apei (tulbureala apei) se datorează prezenei substanelor icircn suspensie

( argilă nisip fin nămol substane organice plancton etc ) şi care nu sedimentează icircntimp Turbiditatea se exprimă icircn grade de turbiditate Un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg caolin (silice) icircntr-un litru

de apă distilat ă Se măsoară cu aparate numite turbidimetre

Culoarea apeiApa pură este incoloră Culoarea apei naturale este determinată de prezena compuşilorcoloidali ai fierului a substanelor humice sau a unor substane rezultate dindescompunerea plantelor acvatice

Culoarea este dată de originea materialelor transparente Ionii de Fe dau apei culoareagalbenă cei de Cu o colorează icircn albastru Prin reziduurile activităii antropice se poateschimba culoarea apelor Apele de culoare brună provin de la distileriile de cărbuneculoarea brună icircnchisă o au apele de la fabricile de celuloză Apele bogate icircn Fe de latăbăcării au culoarea verde icircnchis sau neagră

Coloraia apei se exprimă icircn grade de culoare Gradul de culoare este coloraia produsă de o soluie care conine 1mg platină la 1 l de apă sub formă de ion cloroplatinat

Temperatura

apei variază icircn funcie de provenienă şi de anotimpPentru apele sbuterane se icircncadrează icircntre 8-12oC iar pentru cele de suprafaă variază icircntre 0oC ndashiarna şi 27 oC - 30 oC vara Radioactivitatea -este proprietatea a

pei de a emite radiaii permanente alfa beta saugama

Conductibilitatea electrică şi conductivitateaConductivitatea apelor constituie unul dintre i

ndicatorii cei mai utilizai icircn apreciereagradului de mineralizare a apelor cel puin din următoarele considerente

- măsurătorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea coninutuluitotal de săruri dizolvate icircn apă

- au avantajul diferenierii dintre săruri anorganice şi organice pe baza mobilităilorionice specifice

- elimină erorile datorate transformării speciilor de carbonaibicarbonai prinevaporare la 105o C (conform metodologiei de determinare gravitaională a reziduului fix icircn cazul bicarbonailor pierderile sunt de circa 30)Din valoarea conductibilităii se pot face aprecieri asupra concentraiei electroliilor şiasupra variaiei gradului de mineralizare a apeiConductibilitatea se măsoară icircn -1cm-1 = Siemens S mS microS

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1751

17

32 Condiii de calitate pentru apa potabilă Calitatea a

pei se poate defini ca un ansamblu convenional de caracteristici fizicechimice biologice şi bacteriologice exprimate valoric care permit icircncadrarea probei icircntr-o anumită categorie ea căpătacircnd astfel icircnsuşirea de a servi unui anumit scop Pentrustabilirea calităii apei din multitudinea caracteristicilor fizice chimice şi biologice carepot fi stabilite prin analize de laborator se utilizează practic un număr limitat consideratemai semnificative

Fiecare ară sau regiune dintr-o ară are propriile norme de calitate Totuşi pe planmondial se tinde spre o bază comună rezultată din experiena şi necesităile tuturor Icircnacest sens Organizaia Mondială a Sănătăii a emis şi reeditează periodic Directivelepentru calitatea apei potabile iar organisme internaionale precum Uniunea Europeană promovează şi ele norme comune detaliat sau cel puin orientative cum sunt Directiva9883EC privind calitatea apei destinate consumului uman

Orice alterare fizică chimică sau bacteriologică a apei peste o limită admisibilă stabilită inclusiv depăşirea nivelului natural de radioactivitate produsă direct sau indirectcu activităi umane care o fac improprie pentru o folosire normală se numeşte poluare aapei

Apa element indispensabil vieii şi activităii omului se constituie icircntr-un importantindicator al aprecierii gradului de civilizaie şi al posibilităilor de dezvoltare pe care olocalitate le oferă locuitorilor săiPentru ca o apa să fie declarată potabilă ea trebuie să icircndeplinească mai multe condiiicele mai importante fiind Să fierdquo sigurărdquo din punct de vedere sanitar (legat de cerinele consumatorului) şi al

furnizorului de apă (să fie transportabilă) Să nu conină ageni patogeni sau microorganisme patogene să fie lipsită de risc de

contaminare (să nu existe viruşi bacterii protozoare spori chişti etc) Să fie incoloră şi cu gust plăcut

Concentraia substanelor indezirabile sau toxice să fie foarte scăzutăDin punct de vedere al furnizorului de apă nu trebuie să provoace deteriorări calitativeale conductelor icircn timpul transportului datorită depunerilor sau a agresivităii calciuluisau dezvoltării de bacterii şi să se poată transporta uşor

Icircn Romacircnia norma de calitate pentru apa potabilă icircn ultimul deceniu a fost STAS134291 APĂ POTABILĂ Acest standard de stat se referă la apa potabilă furnizată deinstalaiile centrale sau sursele locale de alimentare apă de rezervoarele de icircnmagazinaretransportabile precum şi la cea folosită pentru apă caldă menajeră (baie şi bucătărie) NUse referă la apele minerale Apa potabilă trebuie să corespundă standardului de calitatenr134291 respectiv să se icircncadreze icircn limitele impuse de 54 de indicatori (preluai larecomandările Organizaiei Mondiale a Sănătăii) şi anume organoleptici (2) fizici (4)chimici (35) radioactivi (2)Toate aceste cerine sunt transpuse icircn indicatori ( parametrii caracteristici) care reprezintă parametrii apei potabileSistemul mondial de supraveghere a mediului icircnconjurător prevede urmărirea calităiiapelor prin trei categorii de parametrii- parametri de bază temperatură pH conductivitate oxigen dizolvat colibacili

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1851

18

- parametri indicatori ai poluării persistente cadmiu mercur compuşi organo -halogenai şi uleiuri minerale - parametri opionali carbon organic total ( COT ) consum biochimic de oxigen( CBO) detergeni anionici metale grele arsen bor sodiu cianuri uleiuri totalestreptococi Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizează următoareaterminologie

- criterii de calitate a apei - totalitatea indicatorilor de calitate a apei care seutilizează pentru aprecierea acesteia icircn raport cu măsura icircn care satisface un anumitdomeniu de folosină sau pe baza cărora se poate elabora o decizie asupra gradului icircncare calitatea apei corespunde cu necesităile de protecie a mediului icircnconjurator - indicatori de calitate ai apei - reprezentai de caracteristici nominalizate pentru odeterminare precisă a calităii apelor - parametri de calitate a

i apei ndash sunt valori şi exprimări numerice ale indicatorilor decalitate a unei ape - valori standardizate ale calităii apei - reprezintă valori ale indicatorilor de calitatea apelor care limitează un domeniu convenional de valori acceptabile pentru o

anumitatilde folosină a apeParametri de calitate sunt microbiologici chimici şi indicatori Valorile concentraiilormaxime admise pentru parametrii de calitate ai apei potabile sunt cele prevăzute icircntabelele din ldquoLegea nr 458 din 8 iulie 2002 privind calitatea apei potabilerdquoAşa cum s-a arătat deja pentru caracterizarea calităii şi gradului de poluare a unei ape seutilizează

indicatorii de calitate Aceştia se pot clasifica după natura lor şi după natura şiefectele pe care le au asupra apei după cumClasificare după natura indicatorilor de calitate 1 Indicatori organoleptici (gust miros )2 Indicatori fizici ( pH conductivitate electrică culoare turbiditate ) 3 Indicatori chimici

o generali-se referă compoziia naturală a apeio toxici ndash se referă la prezena compuşilor poluani toxicia căror prezenă induce

un factor de risc pentru sănătatea consumatorilor-amine aromatice= Ar-NH2 C6H5-NH2 (fenilamina sau anilina)-As Cd2+ CN- NO3 Cr3 Hg N-pesticide-trihalometani

4Indicatori bacteriologici ndashprezena organismelor animale sau vegetale5Indicatori biologici-

6Indicatori de radioactivitate-Consumul de către om al alimentelelor si apei potabile cuun continut radioactiv crescut poate determina cresterea icircncărcăturii interne aorganismului ce conduce la cresterea dozelor efective rezultate prin ingestie si implicit ariscului aparitiei efectelor negative asupra sanatatiiClasificare după natura şi efectul pe care icircl au asupra apei

- indicatori fizico-chimici generali- temperatura

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1951

19

- pH- indicatorii regimului de oxigen

- oxigen dizolvat (OD)- consumul biochimic de oxigen (CBO5)- consumul chimic de oxigen (CCO Cr şi CCO Mn)

- indicatorii gradului de mineralizare - reziduul fix

- cloruri sulfai- calciu magneziu sodiu etc- indicatori fizico - chimici selectivi

- carbon organic total (COT)- azot Kjeldhal şi azot total fosfai- duritate alcalinitate

- indicatori fizico - chimici specifici ( toxici)- cianuri- fenoli- hidrocarburi aromatice mono şi polinucleare

- detergeni- metale grele ( mercur cadmiu plumb zinc cobalt fier etc)- pesticide- arsen- uraniu natural

- trihalometani- indicatori radioactivi

- activitate globală α şi β - activitate specifică admisă a fiecărui radionuclid

-indicatori biologici care reflectă gradul de saprobitate a apei prin analiza speciilor de

organisme care populează mediul acvatic- indicatori bacteriologici care măsoară nivelul de poluare bacteriană icircn principal prindeterminarea numărului de bacterii coliforme totale şi de bacterii coliforme fecale

Icircn tabelul de mai jos sunt redate valorile admise şi excepional admise ale indicatorilor depotabilitate Organismele biologice indicatoare de poluare dăunătoare sănătăii precumchisturi de giardia protozoare intestinale patogene etc nu se admit

Tabel nr1 Indicatori de potabilitate si valorile maxim admise

Gust si miros 2 grade Amine aromatice 0 mgdm3

temperatura 7-15 grade C azotai 45mgdm3

pH 6-8 Cianuri libere 001 mgdm3

turbiditate 5-10 grade fluor 12 mgdm3

culoare 15-30 grade Mercur 0001mgdm3

conductivitate 1000-3000Scm Plumb 005 mgdm3

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2051

20

Duritatea apei 20-30 gradegermane

Total cloroform 05 mgdm3

Calciu 100-180 mgdm3 Pesticide 01 microgramedm3

Cloruri 250-400 mgdm3 CCO (consumul chimic

de oxigen) 25-3 mgdm3

Cupru 005-01mgdm3 Amoniac 0 -03 mgdm3

Fier 01-03 mgdm3 Nitrii 0 ndash 03 mgdm3

Magneziu 50-80 mgdm3 Germeni mezofili 300cm3Mangan 005-03 mgdm3 Germeni coliformi totali 10100cm3

Sulfai 200-400mgdm3 Germeni coliformi fecali 2100cm3

Zinc 5-7 mgdm3 Streptococi fecali 2100cm3

Caracteristicile biologiceApa potabilă nu trebuie să conină organisme animale şi vegetale vizibile cu ochiullibernici ouă sau larve de paraziiNumărul organismelor animale microscopice nu trebuie să depăşească 20 icircn 1 dm3 de apă

Proprietăile chimice ale apeiApa potabilă nu este şi nu trebuie să fie pură Ea conine dizolvate gaze şi o serie desubstane minerale şi organice care icirci conferă caracterul de potabilitateDintre substanele dizolvate unele sunt necesareO2 CO2 Ca2+ altele sunt admisibileMgO SO2-

4 SiO2 Fe Mn Al K Cl dar icircn anumite limiteIar altele sunt inadmisibileH2S As ionul Cr6+ compuşii azotului ai fosforului PbPrezena ionilor de calciu şi magneziu icircn apă icirci confer acesteia duritate Apa cu duritate

mare are o icircntrebuinare limitată icircn industrie şi icircn scopuri gospodăreştipH-ul aciditatea şi alcalinitatea apeiValoarea pH-ului ( concentraia ionilor de hidrogen) apei determină icircn mare măsură-procesele biologice şi chimice care au loc icircn apa natural-caracterul coroziv al apeipH-ul apelor naturale este cuprins icircntre 65 - 8 abaterea de la aceste valori dacircnd indicaiiasupra poluării cu compuşi anorganici pH-ul şi capacitatea de tamponare a acestuiaconstituie una din proprietăile eseniale ale apelor de suprafaă şi subterane pe această cale asiguracircndu-se un grad de suportabilitate natural faă de impactul cu acizi sau bazesărurile de Na+ K+ Ca2+ Mg2+ jucacircnd un rol esenial icircn acest sens De subliniat că

această capacitate de tamponare a pHndashului este deosebit de importantă nu numai pentruechilibrele din faza apoasă dar şi pentru cele de la interfaa cu materiile icircn suspensierespectiv cu sedimenteleIcircn funcie de pH-ul apei se stabilesc unele din procesele de tratare ale acesteia

Valoarea pH-ului unei ape naturale se poate determina cu relaia

pH = 652 + log[ CO2]bic - log[ CO2 ]liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2151

21

[ CO2]bic = concentraia CO2 din carbonaii acizi

[ CO2 ]liber = concentraia CO2 liber existent icircn apă Rezultă că aciditatea apelor natural este cauzată icircn principal de CO2 liberAciditatea mai este determinată de apariia acizilor humici de acizi organici sau de acizi

minerali aduşi cu apele uzate sau formai prin hidroliza sărurilor aflate icircn apă652 ndash este o constantă reprezentacircnd logaritmul cu semn schimbat alconcentraiei ionilor de acid carbonic disociat

Alcalinitatea apelor naturale ndashse datorează ionilor de bicarbonat şi icircn mai mică măsură fosfailorPractic alcalinitatea totală se datorează bicarbonailor de calciu şi magneziu astfel că icircnapele naturale obişnuite duritatea temporar ă a apei este egală cu alcalinitatea totală Alcalinitatea poate apărea şi icircn cazul deversării de ape reziduale puternic baziceDuritatea a

pei a fost inclusă la capacitatea de tamponare a apei datorită ponderii

carbonailor de calciu şi magneziu icircn apele naturale Se deosebesc următoarele tipuri deduritate- duritatea totală reprezintă totalitatea sărurilor de Ca2+ şi Mg2+ prezente icircn apă- duritatea temporară reprezintă coninutul ionilor de Ca2+ şi Mg2+ legai de anionulHCO-

3 care prin fierberea apei se poate icircnlătura deoarece dicarbonaii se descompun icircnCO2 şi icircn carbonai care precipită- duritatea permanentă reprezintă diferena dintre duritatea totală şi duritatea temporarăfiind atribuită ionilor de Ca2+ şi Mg2 legai de anionii Cl- SO2-

4 NO-3 Acest tip de

duritate rămacircne icircn mod permanent icircn apă chiar după fierbere

Coninutul de dioxid de carbon al apeiConinutul de dioxid de carbon este o caracteristică foarte importantă a apei Coninutulde CO2 determină aşa numitul echilibru carbonic al apei

Dioxidul de carbon se poate gasi in apă sub trei forme liber agresiv si legat sub formade bicarbonati si carbonateCea mai mare parte a CO2 se găseşte dizolvat fizic numai o mică parte reacionează cuapa şi se formează acidul carbonic

CO2+HOH lt==gt H2CO3

Icircntre H2 CO3 şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

( 1 )

M ndashcation de metal divalent ( Ca2+ Mg2+ Cu2+ Pb2+ )etcIcircn acest echilibru apar toate formele de dioxid de carbon -CO2 liber- CO2 semilegat icircn bicarbonai

MCO3 + CO2 + H2O lt==gt M(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2251

22

- CO2 legat icircn carbonai

Din echilibrul ( 1 ) rezultă că pentru meninerea bicarbonailor icircn soluie este necesară o anumită cantitate de CO2 liber numit ldquodioxid de carbon aferentrdquoCantitatea de CO2 care depăşeşte această limită se numeşte CO2 agresiv care este capabilsă transforme noi cantităi de carbonai icircn bicarbonai

[ CO2 ]liber = [CO2 ]aferent +[ CO2 ]agresiv

La scăderea cantităii de dioxid de carbon sub limita necesară meninerii bicarbonailor icircnsoluie are loc precipitarea unei cantităi corespunzătoare de carbonaiFormele sub care se găseşte CO2 icircn apă por fi prezentate prin schema din figuraurmătoare Existena uneia sau alteia dintre formele sub care se poate găsi CO2 icircn apă este icircn funcie de pH-ul apei respectiv

o la pH le 4 CO2 este prezent sub formă de CO2 libero la pH = 84 CO2 este prezent sub formă de HCO-

3 o la pH ge 105 CO2 este prezent sub formă decarbonai

CO2 total

CO2 liber

CO2 agresiv CO2aferent CO2semilegat CO2legat HCO-3 CO

2-

Figura nr 1 Formele de CO2 din apă

CO2 nu dăunează calităii apei potabile ci icirci conferă gust plăcut şi prospeimeDar CO2 agresiv poate face apa nepotabilă deoarece poate dizolva PbCO3 format pepereii conductelor de plumb prin care se transportă apa Carbonatul de plumb PbCO3 segăseşte sub forma unui strat subire pe pereii conductelor şi se formează sub aciuneabicarbonailor de Ca şi Mg din apăIcircn apa de alimentare a cazanelor de abur CO2 trebuie să lipsească deoarece produce oputernică coroziune chimică a tolelor cazanelor

Săruri dizolvate icircn apă Duritatea apelorApele naturale conin cantităi variabile de săruri dizolvate din rocile cu care vin icircncontact Datorită gradului de diluie ridicat aceste săruri sunt total disociate astfel icircncacirct icircn apă se găsesc ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2351

23

Ca2+ Mg2+ Na+ K+ HCO -3 SO2-

4 Cl- Alături de aceşti ioni se mai găsesc Fe2+ Fe3+ Ba2+ Al3+ NO-

2 NO-3 F- SiO2-

3 PO3-4

Icircn cantitatea cea mai mare dintre ionii menionai se găsesc ioni de Ca2+ iar dintreanioni icircn mod obişnuit concentraia anionilor SO2-

4 este mai mare decacirct a celor de Cl- icircn apele subterane şi este mai mică icircn apa mărilor şi a oceanelor unde predomină ionulCl-

Icircn sursele de apă din diferite zone pot să predomine anumii ioni care conferă apei unanumit caracterAstfel pot exista ape

o magnezieneo sulfaticeo clorurateo feruginoaseo iodurateo sulfuroaseo carbogazoase

Oxigenul şi substanele organice dizolvate icircn apă Oxigenul se găseşte dizolvat icircn apele naturale aproape de limita de saturaie determinată de presiunea sa parială şi temperaturăOxigenul participă la reacii chimice şi biochimice cu substanele dizolvate icircn apăCa urmare icircn apele subterane icircn special icircn cele cu fier coninutul de O2 este foartescăzutIcircn apele de suprafaă coninutul de O2 depinde de presiune şi de temperatură precum şide numeroasele procese fizice chimice biologice care icircnsoesc ciclul vieii biologice( asimilaie respiraie degradări ) Ca urmare a consumării oxigenului icircn aceste

procese apare un deficit de oxigen care poate provoca dispariia completă a vieii aerobePrin deficit de oxigen se icircnelege diferena dintre cantitatea de oxigen care saturează apala presiunea şi temperatura dată şi coninutul real de oxigenIcircntre coninutul de O2 şi substanele organice din apă se poate stabili o corelaie directăSubstanele organice din apele naturale provin din

o terenurile din bazinul hidrografic substanele humiceo din descompunerea organismelor vii din apăo din deversarea de ape uzate menajere sau industriale

Coninutul de substane organice din apă Este un indicator de calitate foarte important deoarece substanele organice servesc casuport nutritiv pentru bacterii viruşi şi alte organisme viiIcircntotdeauna o mare cantitate de bacterii sau plancton este asociată cu o mare concentraiede substane organice Determinarea analitică individual a substanelor organice din apelenatural este dificil de realizat deoarece presupune o aparatură de laborator de icircnaltă tehnicitate Din acest motiv de obicei se recurge la o apreciere globală a cantităii desubstane organice din apă prin determinarea ldquooxidabilităiirdquo

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2451

24

Oxidarea substanelor organice din apă se poate face chimic sau biochimicDeterminarea ldquooxidabilităiirdquope cale chimică constă icircn stabilirea cantităii de substană oxidantă ( KMnO4 K2Cr2O7 )consumată necesară pentru oxidarea substanelor organiceconinute icircntr-un anumit volum de apăAceastă analiză chimică se numeşte determinarea consumului chimic de oxigen şi senotează

CCO - Mn

CCO - CrConsumul Chimic de Oxigen (CCO) este un parametru important icircn analiza apelorreziduale a apelor de suprafată şi a plantelor deoarece dă informaii asupra gradului depoluare al apei cu materie organică

Consumul biochimic de oxigen CBO Este un indicator de calitate pentru apă care dă informaii despre coninutul de substaneorganice din apă degradabile pe cale biologicăCBO reprezintă cantitatea de oxigen care se consumă pentru degradarea oxidativă de

că tre microorganisme a substan elor organice con inute icircntr-un dm3

de apă

Convenional s-a stabilit ca determinarea consumului biochimic de oxigen să se efectuezepentru o perioadă de incubare de mai multe zile - (CBO )n unde bdquonrdquo reprezintă numărulde zile de incubare a cărui valoare optimă este de 5 zile(CBO )5 rezultă din diferena icircntre concentraia oxigenului dizolvat icircn proba supusă analizei la icircnceputul şi la sfacircrşitul perioadei de incubaieIncubarea probelor de apă se realizează la temperatura de 20 plusmn1 0C la icircntunericPrezena O2 icircn apa potabilă a minim 4 ndash 6 mgdm3 este necesară deoarece conferă apeiun gust plăcut şi prospeimePrezena substanelor organice icircn apa potabilă nu este admisă din următoarelor motive

o datorită caracterului toxic directo

indică o eventuală infectare a apeiSTAS 1342-91 admite pentru coninutul de substane organice icircn apa potabilă limita de10 mg KmnO4 dm3 apăOxigenul dizolvat icircn apă favorizează deferizarea şi demanganizarea apei bazată pefenomenul de oxidareIcircn prezena a 5 ndash 6 mg O2 dm3 icircn apă şi a unei durităi temporare de minim 20d are loccoroziunea fierului conform reaciei

4 Fe + 3 O2 + 6 H2O = 4 Fe(OH)3 darr

concomitent cu absorbia unei pări pe precipitat din CO2

aferent ceea ce duce la reacia

Ca ( HCO3)2 = CaCO3 + CO2

Datorită acestor reacii se formează un strat de Fe(OH)3 rarrhidroxid feric şi carbonat decalciu care aderă la peretele conductei icircntrerupacircnd coroziunea

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2551

25

Icircn apa de alimentare a cazanelor de abur oxigenul chiar icircn concentraii reduse favorizează coroziuneaPrincipii de tratare a apelor Tratarea apelor are ca scop corectarea unor caracteristici ale apei brute astfel icircncacirct după tratare apa să corespundă din punct de vedere calitativ unor anumite cerine icircn funcie deutilizarea ei ca apă potabilă sau apă industrialăAceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se folosesc tot mai mult apele de

suprafată de obicei puternic impurificateDatorită faptului că apele naturale au o compoziie foarte variată nu există o tehnologietip de tratare a apelor ci de la caz la caz se aplică anumite operaii de tratare a apeiPentru stabilirea unui proces tehnologic eficient de tratare a unor ape icircntr-un caz concretse face icircn prealabil un studiu experimental icircn laborator sau icircn staii pilot

Procese de tratare a apeiCele mai importante procese de tratare a apei sunt Purificarea apelor care cuprindeicircn linii mari operaii de

o eliminare a suspensiiloro

deferizare şi demanganizareo sterilizarea sau dezinfeciaPurificarea apelor se aplică icircn cazul apelor naturale care se vor folosi ca ape potabile sau icircn scopuri industriale cacircnd sunt necesare ape cu grad icircnalt de puritate Corectarea calităii apelor care se aplică icircn special pentru apele industrialeAcest proces cuprinde icircn principal operaiile

o eliminarea uleiuriloro decarbonatarea (eliminarea CO2 )o desilicierea ( eliminarea SiO2 )o dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )o

demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )Se efectuează toate aceste operaii sau doar uneleicircn funcie de destinaia apei industrialeşi de proprietăile (caracteristicile ) fizico-chimice necesare icircn anumite utilizăriindustrialeexemplu apa pentru producerea aburului Epurarea apelor reziduale

33 Tratarea apelor naturale pentru obinerea apelor potabile Purificarea apelor naturale 331 Eliminarea suspensiilorApele curgătoare de suprafaă conin cantităi variabile de substane aflate icircn stare desuspensieSuspensiile prezente icircn apă pot fi clasificate icircn trei categorii şi anume

a) Suspensii gravitaionale cu diametrul peste 10-3 mm dgt10-3 mm separabile prinsimplă sedimentare

b) Suspensii fine neicircncărcate electric ndashcu dimensiuni mai mici de 10-3 mm practicnesedimentabile sau care se decantează greu cu viteze foarte reduse

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2651

26

c) Suspensii coloidale cu dimensiuni de 1 divide 200 mm nesedimentabileEliminarea suspensiilor se face cu ajutorul următoarelor operaii principale

deznisiparea decantarea filtrarea coagularea Aceste operaii se aplică independentsau combinat

Deznisipare (presedimentare)Se aplică atunci cacircnd apa brută conine cantităi mari de nisip sau alte substane grele de

natură mineralăDeznisiparea reprezintă prima treaptă icircn procesul de limpezire a apei Deznisipatoarelesunt plasate icircnaintea decantoarelorDeznisipatoarele pot fi după direcia de curgere a apei orizontale (figura nr2 ) şiverticale (figura nr3 )

1 4 4 1

Apa bruta

APA DEZNISIPATĂ

5

Figura nr 2 ndashDEZNISIPATOR ORIZONTAL

unde1 Cameră de liniştire a apei2 Grătare (pentru reinerea suspensiilor plutitoare grosiere)3 Camera de sedimentare4 Praguri stăvilare

5 Dispozitiv de evacuare a nisipului

1

4Apă deznisipată

3

Apă brută

2

Figura nr 3 DEZNISIPATOR VERTICAL

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2751

27

unde1-Zona centrală 2Evacuare nisip3Conductă de alimentare cu apă brută 4Conductă de evacuare a apei deznisipate

Deznisipatoarele verticale se folosesc acolo unde se impune economie de spaiu şi undenu sunt necesare lucrări dificile şi excavări costisitoare

Apa introdusă prin conducta (3) circulă de sus icircn jos prin zona centrală (1) adeznisipatorului şi de jos icircn sus prin compartimentul exterior cu o viteză mai mică decacirctviteza de depunere a nisipului ( 2 ndash 5 ms ) Apoi apa este evacuată pe la partea superioară prin conducta (4) Nisipul se depune la partea inferioară şi este evacuat prin conducta(2) Timpul de şedere a apei icircn deznisipator este de 30divide100 s

Deznisiparea poate fi considerată şi presedimentare Presedimentarea (deznisiparea ) seaplică icircn cazul icircn care apa naturală conine cantităi mari de nisip sau alte particuleminerale grele care se pot depune ulterior pe canale conducte sau uzează prin abraziunepompele sau alte utilaje folosite la tratarea apei

Icircn deznisipatoare se elimină nisipul din apă Acesta este format din particule cu undiametru gt 02 m care au o viteză de depunere destul de mare Timpul de staionare aapei icircn deznisipator este mic de ordinul a cacircteva minute iar viteza de trecere a apei estemare ( 01divide05 ms )

DecantareaDecantarea reprezintă operaia de eliminare a suspensiilor din apăOperaia se realizează icircn bazine de sedimentare denumite decantoare icircn care apa brută circulă cu o viteză redusă iar particulele aflate icircn suspensie se depun gravitaionalPrin operaia de decantare se realizează icircndepărtarea gravitaional a nămolurilor şi asuspensiilor coagulate

Cele mai uzuale sunt decantoarele statice (orizontale) Pentru debite foarte mari de apă sefolosesc decantoarele radialeDecantarea apei este un proces de separare a particulelor solide cu dimensiuni mai maride 10-3 mm aflate icircn suspensie prin aciunea forelor gravitaionale astfel că se obineapa limpezită şi suspensiile

Apă brută eventual plus reactivi de coagulare

Apă limpezită

Suspensii (nămol)Figura nr 4 Schia decantare

DECANTARE

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2851

28

Pentru procesul de eliminare gravitaională a suspensiilor din apă se utilizează şi termenica sedimentarea apei sau limpezirea apei Această operaie se realizează icircn bazine de sedimentare numite decantoare icircn care apabrută este icircn repaus sau circulă cu viteză foarte mică astfel icircncacirct viteza de sedimentare să fie mai mare decacirct viteza de deplasare a apei Particulele solide se depun datorită greutăiiproprii sau icircngreunării artificialePrin această operaie se elimină din apă suspensiile gravitaionale şi suspensiile coagulate

icircn proporie de 40divide80 din cele iniialeSuspensiile depuse icircn decantoare formează nămoluri care se icircndepărtează continuu saudiscontinuuViteza de curgere a apei trebuie să fie mică să nu depăşească 1cm s

1 8 (p) 2 3

5

Apa 6brută apa

4 decantată

7Figura nr 5 Decantor orizontal longitudinal

unde 1 cameră de liniştire şi distribuie a apei2 cameră de decantare a apei3 cameră de colectare a apei decantate4 cameră de colectare şi evacuare a nămolului

5 conducta de intrare a apei brute6 conducta de golire a apei limpezi7 conductă de evacuare a nămolului8 perete pentru evacuarea uniformă a apei (p)

Camera de liniştire şi distribuie a apei are rolul de a primi apa brută şi de a o distribui icircnspaiul de decantare Viteza de circulaie a apei icircn această cameră trebuie să fie mai mare( asymp 05 ms ) decacirct viteza de sedimentare pentru a nu produce depuneri Icircn spaiul dedecantare viteza de deplasare a apei este mică ( 1 ndash 2 mms ) pacircnă la maxim 5 mms pentru ca viteza de sedimentare a particulelor solide să fie mai mare decacirct viteza dedeplasare a apeiEvacuarea apei decantate se face printr-un deversor pe toată lăimea bazinului dedecantarePricipiul este acelaşi pentru decantoarele radiale şi verticaleS -au determinat experimental condiii optime de sedimentare şi anume

- viteza de curgere a apei să nu depăşească 1 cms- regimul de curgere al apei să fie laminar

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2951

29

- să nu existe variaii ale densitaii apei datorate variaiei de temperatură- cantitatea de substane icircn suspensie să nu fie prea mare cacircnd substanele icircn

suspensie se află icircn cantitate de peste 1gdm3 sedimentarea este icircngreunatădeoarece particulele se deranjează icircntre ele icircn timpul sedimentării

- alimentarea şi evacuarea uniformă a apei icircn decantorFiltrarea apeiFiltrarea apei se realizează prin trecerea ei printr-un strat poros cu compoziie

granulometrică adecvată icircn scopul reinerii particulelor aflate icircn suspensieMaterialul filtrant cel mai frecvent utilizat este nisipul cuaros cu minim 98 silice şimaxim 2 substane organice Icircn anumite cazuri se foloseşte ca material filtrantantracitul foarte dur cărbunele activ marmura vata mineralăReinerea de către materialul filtrant a particulelor icircn suspensie duce la o micşorareprogresivă a spaiilor (interstiiilor ) dintre granulele materialului filtrant Acest fenomeneste numit colmatarea filtrului Pe măsură ce filtrul se colmatează creşte pierderea depresiune din filtru şi scade viteza de filtrarePrimele filtre utilizate la tratarea apei au fost filtrele lente Apa circulă cu viteză redusăIcircn partea superioară a filtrului sunt reinute microorganismele vii fomacircnd o membrană

gelatinoasă numită membrană biologică Aceasta are un rol important icircn eficacitateafiltrului deoarece reine cele mai fine suspensii icircn special microorganismeleDezavantajul filtrelor lente este volumul lor mare datorită vitezei de filtrare reduseFiltrele lente au fost icircnlocuite parial de filtrele rapide pentru care viteza de filtrare estemai mare şi au un volum mai redus Icircn cazul filtrelor rapide nu se mai formează membrana biologică şi de aceea este necesară ulterior operaia de dezinfecie a apeiFiltrele rapide se utilizează icircn special pentru filtrarea apelor tratate cu coagulaniSe prezintă icircn continuare icircn figurile 7 şi 8 schema de funcionare a unui filtru rapiddeschis şi a unui filtru rapid icircnchis

1 apă brută

6conductă de golire ptr apa de spălare

3 a filtrelor

2 5apă de spălare

7 apă filtrată

4Figura nr 7 Filtru rapid deschis

unde1 conductă de alimentare cu apă brută 2 strat drenant care susine stratul de nisip3 strat de nisip filtrant4 conductă de evacuare a apei filtrate

nisip

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3051

30

5 conductă de alimentare cu apă pentru spălarea filtrului6 conductă de golire pentru apa de spălare a filtrelor7 camera de apă filtrată (pentru colectarea apei filtrate)

Apa decantată se introduce prin conducta (1) şi este repartizată prin intermediul unor jgheaburi pe toată suprafaa filtrului Apa circulă prin stratul de nisip de sus icircn jos treceprin drenajul filtrului (2) şi ajunge icircn camera de apă filtrată de unde se evacuează prinintermediul conductei (4) După colmatare filtrul trebuie spălat Apa de spălare se introduce icircn filtru prin conducta

de spălare (5) intră icircn filtru străbate suprafaa filtrului expandează apoi stratul de nisipmeninacircnd granulele de nisip icircn suspensie Impurităile reinute la suprafaa granulelor şise desprind şi sunt antrenate de curentul de apă icircn jgheaburile de colectare de la parteasuperioară apoi se evacuează prin conducta de golire (6)

apă brută 4

1 8

apă de spălare a filtrului3 2

56 apă filtrată

aer comprimat apă de spălare

7 9Figura nr 8 Filtru rapid icircnchis

unde1 rezervor din tablă de oel2 strat drenant care susine stratul de nisip filtrant3 nisip filtrant4 conducta de alimentare5 conducta de evacuare apă filtrată 6 ştu pentru aer comprimat7 conductă perforată pentru distribuire aer8 conductă laterală pentru evacuarea apei de spălare a filtrului9 conducta de golire a filtrului

Filtrul rapid se compune dint-un rezervor din tablă de oel (1) prevăzut cu stratul drenant(2) care susine stratul de nisip filtrant (3) Apa decantată intră prin conducta (4) străbate stratul filtrant de sus icircn jos şi iese princonducta (5) Dacă stratul filtrant s-a colmatat filtrul se spală introducacircnd apă princonducta (5) şi insuflare de aer comprimat prin ştuul (6) distribuit uniform princonducta perforată (7) Apa şi aerul străbat stratul filtrant de jos icircn sus icircl expandează şiantrenează impurităile prin conducta(4) icircn conducta laterală (8) Conducta (9) serveştepentru golirea completă a filtrului

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3151

31

Coagularea suspensiilorSedimentarea naturală a suspensiilor din apă nu este icircntotdeauna suficientă pentru a icircndepărta complet substanele aflate icircn suspensieDin acest motiv icircn aceste cazuri se recurge la utilizarea unor reactivi care provoacă flocularea dispersiilor coloidale din apă numii reactivi de coagulare sau coagulaniColoizii din apă sunt formai din două faze

- faza dispersă formată din particule coloidale cu dimensiuni de 1 ndash 200 mmicro - mediul de dispersie format din apă Agenii de coagulare sunt icircn general săruri ale unor metale polivalente ( Fe3+ Al3+ etc )care prin hidrokiză sau disociere pun icircn libertate ionii metalici Aceştia anulează sarcinanegativă a particulelor coloidale din apă producacircnd coagularea fazei disperse şisedimentarea rapidăPrincipalii reactivi de coagulare sunt

a) sărurile de aluminiu Al2(SO4)3middot18H2O alaun de aluminiu şi potasiu KAl(SO4)2middot12 H2O AlCl3middot6 H2OHidroliza sărurilor de aluminiu este favorizată de prezena ionilor bicarbonat

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 3CaSO4 + 2Al(OH)3 +6CO2 Icircn urma procesului de coagulare are loc scăderea durităii temporare concomitentcu creşterea durităii permanente sulfatice (dată de CaSO4)

b) sărurile de fierSe utilizează aticirct săruri feroase Fe SO4 middot7 H2O cacirct şi săruri fericeSulfatul feros reacionează cu bicarbonaii de Ca şi Mg formacircnd icircn prima etapăbicarbonat de fier care se descompune apoi lent icircn Fe(OH)2 rezultacircnd hidroxidferosPentru a accentua faza a doua a procesului icircn apă se introduce lapte de varProcesul decurge conform următoarelor reacii

FeSO4 + Ca(HCO3)2 Fe(HCO3)2 + CaSO4 Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 + Fe(OH)2 Capacitatea de coagulare sreşte prin oxidarea Fe2+ la Fe3+ care are loc datorită oxigenului din apă2Fe(OH)2 + 12O2 + H2O 2Fe(OH)3 Dintre sărurile ferice se foloseşte sulfatul feric Fe2(SO4)3 şi clorura fericăFeCl3FeCl3 + 3 H2O Fe(OH)3 darr + 3HClIcircn ultimii ani se folosesc coagulani polielectrolitici şi coagulani pe bază depolimeri (poliacrilamidă poliacetat de vinil )Coagularea se produce icircn timp (procesul decurge icircn camere de amestec)Pentru a se forma flocoanele staiile de tratare sunt prevăzute cu camere de reacie(camere de reacie cu perei şicanai)

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3251

32

intrare apă

ieşire apă

golireFigura nr9 Cameră de reacie cu perei şicanai(cu şicane orizontale)

1 2

p

3

Figura nr 10 Cameră de reacie şicane verticale

- viteza apei este de 02 ndash 04 ms- timpul de staionare este de 15 ndash 30 minute

- 1 intrare apă - 2 ieşire apă - 3 Conducta de golire a camerei de reacie

Intensitatea de amestecare este determinată de numărul de şicane şi de distana dintre ele332 Deferizare şi demanganizare Apele subterane şi uneori şi cele de suprafaă conin compuşi solubili ai fierului şimanganuluiFierul se găseşte icircn apă sub formă feroasă solubil ca bicarbonai [ Fe (CO3H)2 ]şi maipuin ca sulfai fosfai sau silicaiDe asemenea fierul se găseşte sub formă de săruri ferice solubile şi compuşi fericiinsolubili (hidroxidul feric ) precum şi sub formă coloidală complexat cu substaneorganice Fierul din apă favorizează dezvoltarea ferobacteriilor care obturează conductelede transport a apei Anumite bacterii se hrănesc cu fier Ele oxideaza fierul din feros icircnferic şi icircl depozitează icircntr-o masă gelatinoasă cu care se icircnconjoară Aceste formaiunigelatinoase sunt periculoase pentru ca pot bloca valvele şi mediile de filtrareIcircn exces imprimă apei un gust metalic o culoare roşieticăConcentraia maximă admisă a fierului icircn apa potabilă este de 01 mg ℓ

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3351

33

Manganul se găseşte icircn apă icircn general icircn cantitate mică şi adesea icircnsoeşte fierulSe găseşte sub formă solubilă icircn suspensie şi complexat Icircn prezena compuşilor cumangan şi a substanelor organice este favorizată dezvoltarea microorganismelorConinutul maxim admis de mangan icircn apa potabilă este de 0005 mg ℓ

Procedee de deferizareEliminare excesului de fier din apă se face prin

o

- oxidarea cu aero - oxidarea cu reactivi chimicio - eliminarea prin schimb ionic cu cationit

Oxidarea cu aerOxidarea cu aer se realizează prin pulverizarea apei prin duze şi căderera sub formă deploaie de la o anumită icircnălimeConinutul de oxigen al apei depinde de gradul de pulverizare şi distana de la care sepulverizeazăSărurile de fier hidrolizează

Fe

2+

+ 2H2O Fe(OH)2 + 2H

+

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Icircndepărtarea precipitatului se face prin decantare şi filtrare

Oxidarea cu reactivi chimiciOxidarea cu reactivi chimici se aplică icircn cazul apelor care conin concentrai mari deFeSO4 sau compuşi ai fierului şi manganuluiSulfatul feros se transformă cu lapte de var icircn hidroxid feros care apoi se oxidează lahidroxid feric

FeSO4 + Ca(OH)2 Fe(OH)2 + CaSO4

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Oxidarea compuşilor organici ai fierului şi manganului se realizează cu ageni oxidaniputernici ca permanganat de potasiu clor ozonPermanganatul de potasiu nu este utilizat decacirct pentru proprietăile sale auxiliare icircnprocesul decolorării al demanganizării şi uneori se foloseşte drept coagulantClorul este utilizat pentru potabilizarea apelor şi pentru tratarea apelor uzate Icircn cazulapelor uzate clorul e folosit pentru oxidarea cianurilor hidrogenului sulfuratamioniacului şi unele substane organice Clorul are dezavantajul că prin reacia cu unelesubstane organice din apă formează compuşi halogenai a căror nocivitate esterecunoscutăOzonul are avantajul de a aciona complementar pentru eliminarea multor micropoluanipentru ameliorarea gustului mirosului şi culorii

Deferizarea totală se obine la trecerea apei peste schimbători de cationi rezultacircndcationii de forma R ndash Na

R ndash Na2 + Fe2+ R ndash Fe + 2Na+ Procedee de demanganizare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3451

34

Eliminarea manganului se realizează mai greu deoarece sărurile solubile ale manganuluisunt mult mai stabile decacirct cele de fier şi oxigenul atmosferic nu le poate oxida decacirct laun pH mai mare de 9 cacircnd manganul precipită sub formă de hidroxidEste greu de tratat datorită condiiilor care trebuie a fi indeplinite (PH raportulbicarbonaicarbonai şi de prezenta altor minerale icircn special Fe)Precipitarea manganului sub formă de hidroxid filtrabil se poate realiza cu oxidanienergici ca ozon dioxid de clor

R ndash Na2 + Mn

2+

R ndash Mn + 2Na

+

Dioxidul de clor reactioneza cu apa cu formare de acid cloros si cloric 2ClO2 + H2O = HClO2 + HClO3

Eliminarea prin schimb ionic cu cationitDemanganizarea cu cationiiSe utilizează cationiti de sodiu care se tratează cu clorură de mangan trecacircnd icircn formade R ndash Mn

R ndash Na2 + MnCl2 R2 ndashMn + 2NaClCationiii R2 ndashMn se activează prin tratare cu permanganat de potasiu sau calciu

KMnO4 sau Ca(MnO4)2 astfel ca manganul din cationit să fie adus la un grad de oxidareavansat care să asigure oxidarea fierului şi manganului sub formă de oxihidrai uşorseparabili

R ndash Ca + MnCl2 R ndash Mn + CaCl2 regenerareR ndash Mn + Ca(MnO4)2 R ndash Ca + oxizi superiori de Mn ndashinsolubili

Oxizii superiori de mangan se descompun icircn masa coloanei cu schimbător de ioni aderacircnd la suprafaa granulelor de schimbător de ioniExistă procedee de deferizare şi demanganizare icircn care se utilizează alge care oxidează manganul la compuşi insolubili sau plante acvatice care folosesc fierul şi manganul icircnmetabolismul lor

333 Sterilizarea sau dezinfecia apeiSterilizarea apei are ca scop eliminarea microorganismelor şi a germenilor patogeni dinapăOperaia de sterilizare se aplică după filtrareDezinfecia este procesul de icircndepărtare din apele uzate a microorganismelor patogeneAplicarea procesului este oportună icircn cazul apelor uzate industriale care conin astfel demicroorganisme (tăbăcării abatoare unităi de creştere a animalelor fabrici de conserveindustrie fermentativă etc) Trebuie să se facă distincie icircntre dezinfecie şi sterilizareSterilizarea presupune distrugerea tuturor microorganismelor (bacterii alge sporivirusuri etc) icircn timp ce dezinfecia nu distruge toate microorganismele Mecanismuldezinfeciei cuprinde două faze pătrunderea dezinfectantului prin peretele celular pe de oparte şi denaturarea materiilor proteice din protoplasmă inclusiv a enzimelor pe de altă parte Agenii chimici (ozon clor bioxid de clor brom iod etc) pot degrada materiacelulară reacionacircnd direct cu aceasta icircn timp ce metodele fizice induc modificărichimice ale acestui materialSterilizarea apei se poate realiza prin

1 Procedee fizice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3551

35

Procedeele fizice folosesc aciunea unor ageni fizici care distrugmicroorganismele din apă căldura radiaiile UV radiaiile ionizantea procedeul termic ndashfierberea apei ndash se aplică pentru cantităi mici de apă b dezinfectarea apei cu raze ultraviolete ndash se bazează pe proprietăile bactericide

puternice ale acestora Radiaiile UV se obin cu ajutorul lămpilor icircn care serealizează descărcări electrice icircn vapori de mercurLămpile sunt montate icircnconducte prin care curge apaEfectul bactericid se manifestă pe o rază de 25 cm

de la lampă dacă apa este limpede2 Procedee chimiceProcedeele chimice de sterilizare a apei folosesc aciunea antiseptică a diferiilorreactivi chimici clorul substane clorigene ozonul permanganatul de potasiu

Sterilizarea apei cu clor şi compuşi clorigeniSterilizarea apei cu clor este metoda cea mai răspacircndită deoarece se utilizează aparatură relativ simplă se poate aplica atacirct pentru debite mici cacirct şi pentru debite mari de apă iarpreul de cost este redusEfectul bactericid al clorului este cunoscut de mult timp clorul fiind folosit pentrudezinfecia apei icircncă din 1896

Clorul activ este un dezinfectant obişnuit pentru ape care acionează sub formă de ion dehipoclorit efectele sunt mai pronunate la valori mici ale pH cacircnd hipocloritul acionează sub forma de acid hipocloros slab disociat Amoniacul prezent icircn apă reacionează cuclorul activ dacircnd naştere (icircn funcie de raportul clor activ-amoniac) la monodi- şitricloramină care la racircndul său poate fi oxidată de un exces de clor la azot molecularAciunea bactericidă a clorului se bazează pe proprietăile oxidante ale clorului care icircncontact cu apa reacionează cu aceasta formacircnd acidul hipocloros care icircn funcie de pH-ul apei se descompune icircn oxigen atomic sau ion hipoclorit

Cl2 + H2O HClO + HClHClO O + HCl sau

HClO ClO

-

+ H

+

pH optim ndash 7 ndash 75la pH acid 4 ndash 56 există HOCl nedisociatla pH alcalin gt10

Oxigenul atomic (oxigenul icircn stare născacircndă) oxidează substanele organice din apă inclusiv bacteriile şi germeniiNecesarul de clor pentru dezinfectarea apei se determină experimental icircn laborator şireprezintă clorul consumat de substanele organice şi reducătoare din apă precum şiclorul rezidual Clorul rezidual care trebuie să fie de 005divide 05 mg ℓ evită reinfectareaapeiIcircn prezena amoniacului are loc formarea cloraminelor Această reacie depinde de pH

HOCl + NH3 NH2Cl + H2O pH gt 85HOCl + NH2Cl NHCl2 + H2O pH = 44 divide 5HOCl + NHCl2 NCl3 + H2O pH lt 44

Cloraminele au de asemenea efect bactericid dar mai scăzut decacirct al clorului Icircn schimbele prezintă ale avantaje adică

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3651

36

- nu reacionează cu compuşii organici aromatici (clorul reacionează cu compuşiiorganici aromatici )

- se menin timp mai icircndelungat icircn apă asiguracircnd o protecie icircmpotriva reinfectării La doze sporite de clor cloraminele sunt oxidate la azot molecular Cloraminele exercită efecte dezinfectante datorită clorului activ pe care icircl conin La doze sporite de cloracestea sunt oxidate la azot molecular ceea ce determină scăderea clorului activ remanent icircn soluie După oxidarea lor totală (punctul de rupere) concentraia clorului icircncepe să

crească din nouSterilizarea cu ozonOzonul este un oxidant energic care se utilizează icircn sterilizarea apei deoarece distrugeenzimele distruge sporii viruşii bacteriile şi este mai eficient decacirct clorul icircn icircndepărtarea microplantelor acvatice şi a protozoarelorOzonul reprezinta o melucula cu trei atomi de oxigen icircn comparaie cu oxigenul dinatmosferă care are doar doi atomi proprietăile celor două tipuri de molecule sunt foartediferite ozonul este un oxidant foarte puternic astfel că are un rol decisiv icircn distrugereapatogenilorca urmare acesta se descompune icircn molecule de O2 Astfel dizolvat oxigenul

asigură un gust deosebit apei poatabileO3 = O2 + O reacia decurge uşor deoarece O3 este instabil la temperatura

ambiantă Ozonul se obine din aer sau din oxigen sub aciunea descărcărilor electrice de icircnaltă tensiuneAerul purificat şi uscat este trecut printr-o cameră (baterie ) de ionizare icircn care subaciunea unui cacircmp de descărcări electrice de icircnaltă tensiune se formează ozonul

O2 2O

2O + 2O2 2O3 3O2 2O3 Aerul ozonizat este introdus icircn contracurent cu apa de dezinfectat icircntr-un turn deabsorbiePentru dezinfectarea unui litru de apă se consumă 05 ndash 2 mg O3 icircn funcie de coninutulde impurităi al apei

Ozonul este puin solubil icircn apă de aceea este necesar să se asigure un contact intim cu apa

Prin tratarea apei cu ozon se realizează concomitent eliminarea (oxidarea ) fenolului decolorarea apei icircmbunătăirea gustului şi a mirosului apei Ozonul oxidează H2S nitriliişi ali derivai organici

Icircn epurarea apelor uzate ozonul este folosit pentru decolorare dezinfecie oxidareaparială a unor substane nocive (fenoli detergeni cianuri etc) Este de subliniat că ozonul are o toxicitate ridicată pentru expunere continuă concentraia icircn aer fiind limitată 1a circa 01 mgm3)Printre cei mai importani patogeni distruşi de ozon se numără E-Coli Coliform HoleraPentru cele mai comune aplicaii un coninut optim rezidual este de 04 sau 05 ppm ( pă r i

per milion) ozon Acesta este suficient pentru a distruge patogenii care pot coabita icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3751

37

interiorul recipienilor de apă Tratarea apei cu radiatii UV nu asigură icircnsă şi sterilizarearecipientilor pentru depozitarea apei asta icircnsemnacircnd că orice urmă de spori sau bacteriicare se află icircn aceşti recipieni se pot multiplica după umplere

34 Ape industriale

341Corectarea calităii apelorApele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fie

folosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabileCorectarea calităii apelor se aplică icircn special pentru apele industrialeApa necesară icircn diferite procese tehnologice trebuie să icircndeplinească anumite condiii decalitate caracteristice fiecărui domeniu de utilizareOperaiile de corectare a calităii apelor cuprind

- decantarea tratarea cu coagulani filtrarea- deferizarea demanganizarea- degazarea (eliminarea gazelor dizolvate)- desilicierea ( eliminarea SiO2 )- dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )- demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )

342 Dedurizarea apei Eliminarea durităii apei se poate realiza prin metode termice metode chimice cu schimbători de ioni

Procedeul de dedurizare cu schimbă tori de ioni

Acest procedeu se bazează pe capacitatea unor substane solide greu solubile de aabsorbi din soluie anioni sau cationi şi de a ceda icircn schimb aliiMaterialele schimbătoare de ioni sunt subsante insolubile coninacircnd ioni cu putere slabă care sunt capabili să fie schimbati cu ali ioni din soluiile cu care vin icircn contact Acesteschimbări au loc f ără alte modificări fizice icircn materialul schimbător de ioni Ioniischimbători sunt acizi sau baze insolubile care formează la racircndul lor săruri insolubile şiaceasta icirci face capabili să schimbe ioni incarcăti pozitivi (schimbători de cationi) sau icircncărcai negativ (schimbători de anioni) Multe substante naturale ca proteinele celulozaelementele galvanice şi particulele de impurităi demonstrează proprietăile ionilorschimbători care joacă un rol important icircn funcia lor icircn natură Materialele schimbatoarede ioni sintetice bazate pe cărbune şi răşini fenolice au fost primele utilizate la nivelindustrial icircn 1930 Cacirciva ani mai tacircrziu au fost dezvoltate răsinile constacircnd din polistirencu grupe sulfonat pentru a forma schimbători cationici sau grupe aminice pentru a formaschimbători anioniciClasificarea schimbătorilor de ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3851

38

Icircn funcie de sarcina ionului absorbit schimbătorii de ioni se numesc cationii care suntschimbători de cationic şi anionii care sunt schimbători de anioniSchimbătorii de ioni se clasifică după mai multe criterii

1) după originea lor- naturali (zeolii)- de sinteză

-permutii

-răşini schimbătoare de ioni2) după natura lor- anorganici ( zeolii permutii )- organici ndashrăşini schimbătoare de ioni

3) după structura reticulară a compuşilor organici de sinteză- răşini microporoase- răşini macroporoase

4) după tipul ionului schimbat- cationii- anionii

- amfoteri ( pot schimba atacirct anioni cacirct şi cationi ) Zeoli ii

Zeoli ii se notează Z-Na unde Z este un rest macromolecular ei sunt silicai hidratai careconin ioni de aluminiu şi ioni ai metalelor alcalineZeoliii sunt schimbători de ioni naturali din punct de vedere chimic fac parte dincategoria alumino-silicailor naturali ai metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoaseStructura cristalină a zeoliilor este de tip reea tridimensională care conine cationiangajai icircn legături la nivelul reelei şi cationi mobili care pot fi angajai icircn procesul deschimb ionicPermuti ii

Permuti ii

se notează P-Na unde P este un rest macromolecular ei sunt silicai dubli dealuminiu şi sodiu obinui prin topirea cuarului cu caolin cu carbonat de sodiu sau cusulfură de sodiu şi cărbuneCationi i

Răşinile acide şi sărurile lor cu metale alcaline (uzual cu sodiu) au proprietatea de aschimba cationii pe care icirci conin inclusiv H+ cu cationi din soluiile cu care vin icircncontact Aceste răşini se numesc cationi i Icircn reaciile de schimb ele se simbolizează R-Hrespectiv R-Na (Cat) ndash NaCationiii conin icircn molecula lor grupări acide de tipul

- COOH sau- COONa- SO3H sau- SO3Na

capabile să fixeze cationi minerali şi organici şi să schimbe cu ionul de hidrogensau de sodiu

Anioni ii

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3951

39

Răşinile cu caracter bazic se numesc anioni i şi au proprietatea de a reine anionii dinsoluiile cu care vin icircn contact Icircn reaciile de schimb ionic se simbolizează R-OH sau R-Cl funcie de anionul ce poate fi schimbat (hidroxid respectiv clorură)Anioniii au icircn moleculă grupări funcionale bazice

- NH2 capabile să fixeze anionii minerali sau organici şi să icirci schimbe cu ionul HO- R ndashOHsau (An) ndashOH

După caracterul bazic anioniii pot fi anionii slab bazici- au icircn moleculă gruparea aminică - NH2 RN+ H2 HO- - sunt un amestec de amine cu schelet molecular alifatic sau aromatic- nu schimbă ionii acizilor foarte slabi- sunt regenerai mai uşor

anionii puternic bazici- conin gruparea de amoniu cuaternar (sunt săruri cuaternare de amoniu )

R ndash N+R3 HO- - aceste răşini pot schimba ionii acizilor foarte slabi

- icircn funcie de matricea polimerului pot fi-răşini polistirenice-răşini poliacrilice

Răşinile sintetice conin un rest organic R care este un produs reticulat decopolimerizare de tip stiren-divinilbenzen Pe acesta se află grefate grupe active acide(carboxil -COOH sulfonice -SO3H sau fenolice -OH) sau bazice (amine -NH2 sauamine N-substituite)Icircn Romacircnia răşinile schimbătoare de ioni se fabrică la VIROLITE Oraşul Victoria Altesortimente de răşini schimbătoare de ioni fabricate icircn lume sunt de tip AmberliteWolfatite Dowex Sephadex Duolite

etc

Cationiii sunt utilizai pentru reducerea durităii apei reinacircnd ioni de calciu Ca2+ şimagneziu Mg2+ din soluie şi cedacircnd icircn schimb ioni de Na+ sau K+ Regenerarea cationiilor se realizează prin tratarea acestora cu soluia de clorură de sodiusau carbonat de sodiu ref ăcacircndu-se capacitatea de schimb ionic

DEDURIZAREA APEI -se realizează cu un schimbător cationic puternic acid de formaR ndashNaPrin reinerea ionilor de Ca2+ şi Mg2+ se obine un efluent care conine numai săruri desodiu

2R ndash Na + ( Ca Mg ) (HCO3)

2R

2( Ca Mg ) + 2NaHCO

3

2R ndash Na + ( Ca Mg )Cl2 R2( Ca Mg ) + 2NaCl2R ndash Na + ( Ca Mg )SO4 R2( Ca Mg ) + Na2SO4

La regenerare are loc reacia

R2( Ca Mg ) + 2NaCl 2R ndash Na + ( Ca Mg ) Cl2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4051

40

Apa dedurizată va avea aceeaşi mineralizare ( coninut de săruri ) dar duritatea scadepacircnă la o valoare reziduală de 0 -01 mval ℓ

343 Demineralizarea apei Reaciile care au loc la trecerea peste un cationit sintetic conduc la obinerea de apă dedurizată cu caracter acidPrin trecerea apei rezultate peste un anionit se obine apă icircn care nu se mai găsesc nici un

fel de ioni străini numită apă demineraliazat ă Dacă se utilizează răşini schimbătoare de ioni apa dură este trecută icircntacirci peste un cationitapoi peste un anionitDemineralizarea apei se obine prin tratarea apei succesiv cu

a un schimbător de cationi de tip R ndash H icircn care ionii metalici sunt icircnlocuii cu ionide hidrogen iar sărurile neutre din apă sunt transformate icircn acizi liberi

b un schimbător de anioni (anionit ) de forma R ndash OH icircn care se rein anioniiacizilor eliberacircndu-se ioni hidroxil care cu protonii ( H3O ) formează apa

Instalaiile de demineralizare sunt alcătuite din mai multe coloane legate icircn serie Icircn acest fel se consumă mai puini reactivi de regenerare

Regenerarea anioniilor se realizează prin tratarea cu soluii diluate de hidroxid de sodiu(NaOH 4 )

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4151

41

apă HCl 7 NaOH 4brută

cation dedegazare

R -COOH

apă deionizată demineralizată

R ndashSO3H

Figura nr11 Schema unei instalaii de demineralizare totală a apei

unde

1 coloană cu cationit - cationit slab acid ndash slab acid elimină dt 2 coloană cu cationit puternic acid ndash cationit puternic acid3 coloană cu anionit slab bazic ndash anionit slab bazic - elimină acizi tari ( HCl H2SO4 )4 coloană de degazare ndash cationit de degazare ndash se elimină CO2 prin insuflare de aer5 coloană cu anionit puternic bazic ndash anionit puternic bazic ndash elimină acidul silicic şi CO2

1 Icircn coloana 12R ndash H + ( Ca Mg ) (HCO3)2 R2( Ca Mg ) + 2H2CO3 H2CO3 H2O + CO2

2 Coloana 2 conine cationit puternic acid care elimină cationii legai de anioniiclorhidric sulfuric silicic

2R ndash H + ( Ca Mg )SO4 R2 ( Ca Mg ) + H2SO4 2R ndash H + ( Ca Mg ) Cl2 R2 ( Ca Mg ) + 2HCl

2R ndash H + MgSiO3 R2Mg + H2SiO3 3 Coloana 3 conine un anionit slab bazic care elimină acidul sulfuric şi clorhidricformat

2R ndash OH + H2 SO4 R2SO4 + 2H2OR ndash OH + HCl RCl + H2O

1 2 3 4 5

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4251

42

4 Apa trece apoi icircn coloana 4 de degazare unde are loc eliminarea CO2 prin insuflareade aer pacircnă la un coninut residual de cca 10 mg CO2 dm3 5 Coloana 5 conine anionit puternic bazic care elimină acidul silicic şi restul de CO2

2R ndash OH + H2SiO3 R2 ndash SiO3 + 2H2O2R ndash OH + H2CO3 R2 ndash CO3 + 2H2O

Prin alegerea optimă a treptelor de demineralizare şi a nivelului de regenerare se poateobine o apă cu duritatea reziduală 0

0d şi mineralizare m = 0 săruri reziduale

0005 divide 5 mg dm

3

Instalaia de demineralizare pote fi prin schimb ionic icircn suspensie icircn care regenerarea seface icircn contracurent

35 APE REZIDUALE

Este greu de crezut că pe planeta noastră acoperită icircn proporie de 70 de apă numai 1din totalul resurselor de apă este disponibil pentru folosină oamenilorDin toată apa care acoperă globul 975 este apă sărată rămacircnacircnd apă dulce numai25 iar din acestea peste jumătate sunt gheari şi calotă glaciară

Iată de ce apa este o continuă preocupare pe planeta noastră atacirct pentru cercetători darmai cu seamă pentru cei ce suferă din cauza lipsei de apă Deşi trăim icircn secolul 21 icircnlume 11 miliarde de oameni (reprezentacircnd 18 din populaia globului) duc lipsă de apă potabilă

Poluarea apelor reprezintă procesul de alterare a calit ă ilor fizice chimice şi biologice

ale acestora produsă direct sau indirect de activit ă i umane care fac ca apele să devină

improprii pentru folosirea normală care era posibilă icircnainte de alterare

Apele rezultate din activităile industriale agricole sau menajere rămacircn după utilizare cu

o icircncărcătură din substanele prelucrateEle sunt cunoscute sub denumirea de ape reziduale sau ape uzate Apele reziduale sunt apele că rora prin utilizare li s-au modificat calit ă ile chimice

biologice sau fizice apele din precipita ii sau alte surse care f ă r ă să fi f ă cut obiectul

unei folosiri s-au icircncă rcat cu substan e str ă ine provenite din activit ă ile sociale şi

economice Prevenirea şi combaterea fenomenului de poluare presupune cumoaşterea naturiipoluanilor şi a surselor care icirci generează Substanele poluante ajunse icircn emisar suferă

- procese fizice ( sedimentare evaporare etc )

- procese chimice (hidroliză şi oxidare )- procese biologice ndash care au loc icircn mod natural icircn timp printr-un proces complexnumit autoepurare

Depăşirea capacităii de autoepurare a emisarului pune icircn pericol flora fauna şiposibilităile de folosintă ulterioară a apei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4351

43

Substanele poluante odată ajunse icircn reeaua hidrologică pacircnza freatică lacuri racircuri mări oceane sunt practic imposibil de eliminat datorită diluării lor icircntr-un volum marede apă greu de prelucratDe aceea tratarea apelor reziduale icircn scopul eliminării poluanilor trebuie să se facă lasursa de poluarePoluanii din apă rezultă din numeroase activităi antropice industrie oraşe agriculturăPoluanii care provin din surse industriale pot curge din evile unor fabrici sau se pot

scurge din rezervoare de depozitare subterane Uneori icircntreprinderile elimină poluanii icircncanalizarea oraşelor crescacircnd varietatea poluanilor icircn zonele municipale Oraşele şi altecomunităi rezideniale contribuie icircn principal cu ape combinate cu chimicale folosite icircngospodărie Poluanii provenii din agricultură cum ar fi gospodării păşuni şi fermecontribuie cu dejecii animale icircngrăşăminte şi sedimente provenite din eroziune Apele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fiefolosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabile351 Epurarea apelor menajere

Uzina de tratare a apei cuprinde instalaiile aferente procedeelor de corectare aproprietăilor apei Avacircnd icircn vedere marea varietate a compoziiei apelor naturale ceea ceface să nu existe două ape identice nu există nici o tehnologie sau schemă şablon detratare a apelor ci de la caz la caz trebuie aplicate anumite operaiuni de tratare a apei acăror combinare icircntr-un proces tehnologic eficient rezultă dintr-un studiu experimentaltemeinic executat icircn prealabil icircn laborator şi eventual icircn instalaii pilotEpurarea apelor menajere se poate realize prin procedee Mecanice Chimice Biologice

De obicei se folosesc toate aceste tipuri de procedee ele completacircndu-se reciprocProcedee mecanice de epurare

Procedeele mecanice de epurare urmăresc icircnlăturarea din apă a corpurilor mari aimpurităilor care se depun şi a celor care plutescApele se trec prin grătare ( rare apoi grătare fine ) după care se trec prin deznisipatoareIcircn apă rămacircn suspensii fine care se separă icircn bazine de decantare icircn care apa curge foarte icircncetDepunerile (nămolul ) se colectează de cacircteva ori pe zi pentru a evita fermentareaoperaie executată cu racloare sau pompe specialeNămolul rezultat din procesele de epurare este colectat şi prelucrat pentru a avea un

volum redus şi a putea fi transportat şi utilizat ca icircngrăşămacircnt agricolTratarea nămolurilor se realizează prin fermentare sau deshidratareFermentarea nămolului se realizează icircn bazine speciale icircn absena aerului datorită activităii bacteriilor anaerobe care transformă substanele organice icircn substaneminerale cu producere de gaze icircn special metan care poate fi captat şi utilizatNămolurile nefermentabile se deshidratează pe cacircmpuri de uscare icircn iazuri prin filtrare icircn filtre presă filtre cu vid filtre centrifuge

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4451

44

Apă reziduală

Nămol

Spre valorificaresau depozitarefinală a nămolului

Ape de drenaj

R E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O R

Figura nr 12 Schema staiei de epurare mecanică

Grătare

Site

Deznisipatoare

Separatoarede grăsimi

Centralatermică

Platformede uscare

Decantoareprimare

orizontale

Ape decantate

Rezervoarede fermentarea nămolului

Rezervoarede gaze

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4551

45

Procedee chimice de epurareProcesele chimice de epurare sunt acelea icircn care poluanii sunt transformai icircn altesubstane mai uşor de separat (precipitate insolubile gaze care pot fi stripate) cunocivitate mai scăzută sau mai susceptibile de a fi icircndepărtate prin alte procese de epurare(de exemplu prin procese biologice)Prin procedeele chimice de epurare se urmăreşte neutralizarea apelor acide sau alcalinecu lapte de var sau CO2 precum şi separarea cu ajutorul coagulanilor a impurităilor şi a

coloizilorCoagulanii folosii sunt sulfatul feric Fe(SO4) şi sulfatul de aluminiuProcesele chimice folosite la epurarea apelor sunt Oxidarea Coagularea şi flocularea Schimbul ionic Neutralizarea - procesul prin care pH-ul unei ape uzate avacircnd valori icircn afara

intervalului favorabil dezvoltării florei şi faunei acvatice (aproximativ 65-85) estereglat prin adaos de acizi sau baze după caz Neutralizarea apei are ca efect şimicşorarea icircnsuşirilor corozive ale apei care pot determina degradarea materialelor

cu care vine icircn contact (conducte construcii şi instalaii de transport sau deepurare) Apele acide se pot neutraliza prin tratare cu lapte de var Ca(OH)2 sodă caustică sau carbonai cu caracter bazic iar apele alcaline se pot neutraliza cusubstane ce conin acizi sau oxizi acizi (CO2 de exemplu)

Staiile de epurare mecano ndash chimică conin construcii pentru coagularea suspensiilorcoloidale din apă amplasate icircnaintea decantoarelorDatorită proceselor de coagulare se realizează o decantarea mai rapidă a suspensiilor

Procedee biologice de epurareSubstanele organice pot fi icircndepărtate din apă de către microorganismele care le

utilizează ca hrană respectiv drept sursă de carbon O parte din materiile organiceutilizate de către microorganisme servesc la producerea energiei necesare pentru mişcaresau pentru desf ăşurarea altor reacii consumatoare de energie legate de sinteza de materievie respectiv de reproducerea microorganismelor Epurarea realizată cu ajutorulmicroorganismelor este numită biologică Ea se desf ăşoară prin reacii de descompunereşi de sinteză mijlocite de enzime catalizatori biologici generai de către celulele viiEpurarea biologică este precedată de epurarea mecanică şi de cea chimicăSe realizează icircn două categorii de construcii şi instalaii cacircmpuri de irigaie cicircmpuri de infiltraie iazuri biologice ndashicircn care se realizează

epurarea biologică naturală folosindu-se capacitatea naturală de autoepurare asolului şi a apelor

biofiltre bazine de aerare cu nămol activ icircn care are loc epurarea biologică artificială

Epurarea biologică artificială are ca scop oxidarea substanelor organice şi transformarealor icircn substane stabile de către microorganismele aerobeDupă epurarea biologică urmează decantarea apei apoi dezinfectarea cu clor sau clorură de var şi evacuarea icircn ape curgătoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4651

46

4 Tehnologia acidului sulfuric

Dintre acizii minerali produşi ai industriei chimice acidul sulfuric ocupă primul loc dinpunct de vedere al produciei şi al consumului Aceast fapt este datorat reactivităii mari aacidului sulfuric combinată cu costul scăzut al fabricaiei şi numeroasele utilizari ale acestuicompus Capacitatea de producie a unei linii tehnologice variază icircntre 600-2000 t H2SO4 zi

Procedee de fabricare a acidului sulfuricAcidul sulfuric se poate obine prin urmatoarele procedeebull procedeul cu nitroză icircn care oxidarea dioxidului de sulf se face sub aciunea

catalitică a oxizilor de azot superiori se obine acid sulfuric relativ diluat (maxim 76-78H2SO4)

bull procedeul prin contact icircn care dioxidul de sulf este oxidat la trioxid de sulf pecatalizatori soliziFazele principale ale procesului tehnologic sunt

bull pregătirea amteriilor primebull obinerea gazelor sulfuroasebull purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasebull oxidarea catalitică a dioxidului de sulf la trioxid de sulf

bull absorbia trioxidului de sulfbull valorificarea deşeurilor şi a gazelor reziduale

Materii prime pentru obinerea gazelor sulfuroasePrincipalele materii prime folosite la fabricarea acidului sulfuric sunt-sulful elementar-sulfuri pirita FeS2 calcopirita Cu Fe S2 sulfurile unor metale neferoase (ZnS PbS CuS)Alte materii prime ceva mai puin utilizate sunt

-sulfatul de calciu şi magneziu hidrogenul sulfurat gaze reziduale cu SO2 sulfatul feros etcIcircn ările europene piritele reprezintă 66 din materiile prime disponibile pentru fabricareaacidului sulfuric Prin valorificarea cenuşii de pirită costul acidului sulfuric devine cu otreime mai scăzut decacirct al celui pe bază de sulf Pe plan mondial sulful reprezintă 66 dintotalul materiilor prime utilizate icircn industria acidului sulfuric

Pră jirea piriteiProcesul depră jire a piritei decurge după o reacie icircn sistem ereogen la suparafaa de contactsolid-gaz Procesul decurge după o succesiune de reacii paralel ndashconsecutive Ş

4 FeS2 (s) rarr 4FeS (s) +4S (s) ∆ H=+49 64 kcal

4S (s) rarr 4S (g) ∆ H=+62 47kcal

4S (g) + O2 )g) rarr 4 SO2 (g) ∆ H= - 34639 kcal

4 FeS (s) + 7 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 4 SO2(g) ∆ H= - 58175 kcal

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4751

47

Reacia globală a procesului va fi

4 FeS2 (s) + 11 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 8 SO2(g) ∆ H= - 816 03 kcal

Cantitatea mare de căldură degajată prin ardere (816034= 20401 kcalmol) asigură desf ăşurarea procesului icircn condiii autoterme

Industrial pentru pră jirea piritei se utilizează cuptoare mecanice cuptoare icircnsuspensie cuptoare ciclonice sau cuptoare cu strat fluidizat

Icircn fabricile moderne se utilizează cuptoare cu strat fluidizat care asigură productivităifoarte mari (30 t FeS2 m

2 zi recuperarea avansată a călurii de ardere coninut ridicat deSO2 reglarea automată şi posibilitatea utilizării de materii prime cu diferite granulaii

Purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasePurificarea gazelor sulfuroase nu este necesară dacă acestea s-au obinut prin arderea

sulfului Aceste gaze nu conin practic impurităi cu numai vapori de apă Se face uscarea

lor prin contactare cu acid sulfuric concentrat la temperatură joasăDar gazele sulfuroase provenite de la arderea piritei şi a sulfurilor metalelor neferoase icircn cuptoare cu strat fluidizat conin cantităi variabile de impurităi sub formă de praf gaze(SO3 HF Si F4 ) şi vapori (As2O3 SeO2 Se H2O etc) icircn funcie de natura şi finea materieiprime supuse pră jirii Icircndepărtarea impurităilor din aceste gaze este necesară dinurmătoarele motive

bull impurifică acidul sulfuricbull praful obturează conductele sau duce la creşterea rezistenei hidraulice icircn aparate icircngreunează transferul termic prin depunere pe pereii conductelor blochează mecanicsau otrăveşte chimic catalizatorul

bull impurităile icircn aflate icircn stare de gaz otrăvesc catalizatorulbull dioxidul de seleniu nu acionează asupra catalizatorului dar se recuperează icircntru-cacircteste o materie primă preioasă pentru fabricarea semiconductorilor

Purificarea gazelor sulfuroase se realizează icircn două treptebull icircn prima treaptă are loc aşa numita purificare uscată prin care se reine praful astfel icircncacirct gazele să conină maxim 01-025 g prafNm3 de gaz purificarea uscată serealizează prin procedee mecanice (multicicloane) şi electrice ( filtre electrice uscate)

bull icircn a doua etapă se face o purificare umedă numită purificare specială prin care seelimină arsenul seleniul şi aerosolii de acid sulfuric formai prin reacia dintre vaporiide apă şi SO3 din gazele sulfuroase Purificarea specială urmăreşte eliminarea

aerosolilor de acid sulfuric (cu filtre electrice umede) şi a impuritălor de As2O3 şiseleniu (prin condensare icircntr-un răcitor cu serpentină)

Oxidarea catalitică a dioxidului de sulf Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid este un proces exoterm

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4851

48

SO2 + frac12 O2 SO3 ∆ H = -229 kcal

Reacia decurge cu degajare de căldură şi contracie de volum iar deplasareaechilibrului spre dreapta respectiv creşterea conversiei se realizează prin micşorareatemperaturii şi mărirea presiunii

Conversia reprezintă raportul dintre numărul de moli de SO2 oxidai la SO3 şi numărultotal de moli de SO2 şi icircn condiii de echilibru se defineşte prin raportul

23

3

SOSO

SO

e p p

p x

+=

icircn care

2SO p

3SO p sunt presiunile pariale la echilibru al SO3 respectiv SO2

Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid de sulf necesită o energie de activare foarteridicată ( 5972 kcalmol) şi din acest motiv efectuarea ei la nivel industrial este posibilă numai cu ajutorul catalizatorilor Cel mai utilizat catalizator este pentoxidul de vanadiu cu

promotor de K2O pe suport de silice (SiO2) Coninutul de V2O5 al catalizatorului industrialeste de 4-11

Procesul de oxidare catalitică este condus icircn reactoare adiabatice cu strat fix decatalizator Majoritatea sunt prevăzute cu patru straturi de catalizator şi schimb de căldură icircnafara stratului catalitic

Absorbia trioxidului de sulf Ultima fază a procesului de fabricaie a acidului sulfuric este absorbia SO3 din gazele

catalizate şi transformarea lui icircn acid sulfuric Gazele evaculate din reactorul de oxidarecatalitică sunt dirijate icircn instalaia de absorbie a SO3 unde are loc absorbia trioxidului de

sulf icircn acid sulfuric concentrat (983) sau dacă se urmăreşte şi obinerea de oleum icircnoleum 20

Conform diagramei de echilibru lichid ndashgaz icircn sistemul H2O-H2SO4-SO3 absorbantuloptim este H2SO4 983 care corespunde compoziiei azeotropului

Sortimente de acid sulfuricIndustrial se fabrică următoarele sortimente d eacid sulfuric

bull monohidrat sau acid sulfuric 100bull Acid sulfuric de concentraie 98 96 92 respectiv 73

bull Acid sulfuric pentru acumulator de 98 92 respectiv 37

bull Oleum cu 20 SO3 liber

bull Oleum cu 65 SO3 liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4951

49

Acidul sulfuric pentru analiză şi chimic pur se obin din trioxidul de sulf rezultat ladistilarea oleumului şi apă triplu distilată icircn aparatură de cuar

Utilizări ale acidului sulfuricAcidul sulfuric are numeroase utilizări datorită reactivităii mari şi a costului scăzut al

fabricaiei Acidul sulfuric este un bun oxidant deshidratant şi catalizator icircn sinteza organică (eterificare esterificarea alcoolilor adiia apei la etenă nitrarea compuşilor organicialchilarea şi polimerizarea alchenelor)

Acidul sulfuric este folosit la fabricarea de fertilizani (superfosfat fosfat de amoniusulfat de amoniu) de pigmeni (alb de titan) de acizi sulfai dicromai şi exploziviAcidul sulfuric este folosit la fabricarea metalelor neferoase şi rare ca agent de

decapare pentru oeluri şi metale icircnainte de vopsire sau de a fi acoperite cu staniu(cositorire) nichel sau crom

Alte utilizari ale acidului sulfuric suntbull Icircn industria acumulatoarelorbull Icircn procesele de fabricare a unor colorani vopsele lacuri medicamente

materiale plastice insecticide erbicide detergeni etanol esteri eteri etcbull Icircn industria alimentară la prepararea glucozei a zahărului a amidonului etc

bull Agent de uscare a gazelor

5 Fabricarea gazului de sinteză

Gazul de sinteză se obine prin oxidarea parială a hidrocarburilor uşoare icircn special ametanului Acest proces este numit bdquoconversierdquo şi se utilizează icircn special pentru obinereahidrogenului necesar sintezei amoniacului Agenii de oxidare care se pot folosi sunt apa(vapori) oxigenul sau dioxidul de carbon Icircn cazul conversiei metanului reaciile sunt

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= + 49 25 kcal

Aproximativ 80 din hidrogenul destinat fabricării amoniacului se obine dupa această metodă

Metanul se poate oxida şi cu oxigen ( oxidare parială la CO) reacia fiind exotermă

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= - 85 kcal

Conversia cu dioxid de carbon se utilizează pentru obinerea gazului de sinteză dincare se va fabrica metanol sau cacircnd se dispune de dioxid de carbon

CH 4 + CO2 (g) 2 CO + 2 H 2 ∆ H= + 60 kcal

Oxidarea parială a omologilor metanului se desf ăşoară conform reaciei

C n H 2n+2 + n H 2O (g) n CO + (2n+1) H 2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5051

50

Icircn prezena vaporilor de apă monoxidul de carbon reacionează conform reaciei

CO + H 2O (g) CO2 + H 2 ∆ H= - 10 kcal

Această reacie are loc atacirct icircn procesul de conversie a hidrocarburilor gazoase cacirct şi ca fază separată icircn procesul tehnologic de obinere a gazului brut icircn vederea reducerii coninutului

de monoxid de carbon din gazul de sinteză care altfel necesită pentru purifcare procedeedificile şi costisitoare Prin conversia monoxidului de carbon cu vapori de apă crşteconinutul de hidrogen din gaze

Conversia metanului este o reacie catalitică Se utilizează catalizatori de Ni sau Co cuadaosuri de Al2O3 Mg O ZrO2 ThO2 şi ali activatori

Icircn practica industrială icircn funcie de condiiile locale s-au dezvoltat mai multeprocedee de obinere a gazului brut care se pot clasifica astfel

bull Procedee icircntr-o singură treaptă bull Procedee icircn două trepte

După presiunea de lucru se aplică

-procedee de conversie la presiune joasă-procedee de conversie la presiune ridicatăGazul de sinteză este apoi purificat prin icircndepărtarea prin diverse metode a dioxidului

de carbon şi a monoxidului de carbon

6 Tehnologia amoniacului

Amoniacul este principala materie primă pentru obinerea substanelor organice şianorganice cu azot inclusiv fertilizanii minerali Amoiacul se utilizează la fabricareamedicamentelor a coloranilor explozivilor a pilelor de combustie şi icircn industria

petrochimică a hacircrtiei şi frigotehnieiPosibilitatea obinerii amoniacului din elemente se cunoaşte de peste 100 de ani dar

condiiile de sinteză au fost stabilite abia la icircnceputul secolului al XX-lea pe baza legilortermodinamicii şi a cineticii chimice Sinteza amoniacului din elemente reprezintă cea maistrălucită aplicaie a unor principii de ştiină fundamentală icircn practica industrială

Materiile prime pentru sinteza amoniacului sunt hidrogenul şi azotul icircn raportulstoechiometric (31) Hidrogenul provine din metan prin conversia acestuia şi purificareagzului de sinteză brut iar azotul provine din aer prin arderea parială a hidrogenului procesprin care se consumă oxigenul

N 2 + 3 H 2 2 NH 3 ∆ H=-1105 kcalmol

Sinteza amoniacului are loc sub aciunea catalizatorilor Industrial se utilizează catalizatori pe bază de fier activat cu promotori de oxizi amfoteri sau acizi (Al2O3 TiO2SiO2 ) oxizi alcalin (Na2O K2O) sau alcalino-pămacircntoşi (MgO CaO)

Amoniacul se sintetizează la presiuni ridicate pentru a deplasa echilibrul spre dreaptaIndustrial procedeele de fabricare a amoniacului se clasifică icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5151

51

Procedee operate la presiune joasă (100-200atmosfere)Procedee operate la presiune medie (250-350 atmosfere)Procedee operate la presiune icircnaltă (450-1000 atmosfere)

Bibliografie1 Aurel Blaga şi col ndash Tehnologie chimică generală şi procese tip Ed Didactică şi Pedagogică Bucureşti 1983

2 Nicu Dulămiă Maria Stanca ndash Tehnologie chimică Vol I Ed Presa universitară clujeană Cluj-Napoca 1999

3 Carmen Teodosiu Tehnologia apei potabile si industriale Editura MATRIX ROM Bucuresti 2001

4 Nicu Dulămiă şi col ndash Lucrări practice la tehnologie chimică generală Vol I şi II Univ Babeş ndashBolyai Cluj-

Napoca 1994

5 Victor Părăuşanu Tehnologii chimice Ed Ştiinifică şi Enciclopedică Bucureşti 1982

6 Florica Manea Dalila Marsavina Ioan Ursoiu Principii metode si aplicaii in analiza apei Ed PolitehnicaTimişoara 2004

Page 4: Chime Tehnologica I

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 451

4

Obinerea direct din proces a unui produs cu un icircnalt grad de puritate este o condiieesenială icircn alegerea procesului de fabricaie al acestuiaUn proces tehnologic prin care se obin produşi impurificai cu substane secundarenecesită operaii şi instalaii icircn pluspentru purificare ceeea ce determină consumuri demateriale energie şi investiii superioare

c Cantitatea de produs finit ce trebuie ob inut icircn unitatea de timp

Dacă produsul trebuie obinut icircn cantitate mare atunci se alege un proces tehnologic cufuncionare continuă Deşi acest proces necesită instalaii mai scumpe decacirct un proces cufuncionare discontinuă devine rentabil dacă instalaiile sunt mariPentru produsele cetrebuie obinute icircn cantitate mică icircn unitatea de timp se aleg procesele tehnologice cufuncionare discontinuă care sunt mai ieftine

d Costul produsului finit

Pentru fabricaia unui produs se alege acel proces tehnologic pentru care costul acestuiaeste minimLa costuri egale se preferă procesul tehnologic care nu conduce la produşi secundari

Eficiena economică a unui proces tehnologic se urmăreşte cu ajutorul unor indicatoritehnico-economici care presupun cunoaşterea conversiei a randamentului bilanului demateriale bilanul termic productivitatea muncii costul de producie etc

Orice proces tehnologic se compune dintr-o succesiune de operaii fizice şi chimice carepot fi grupate astfel operaii de pregătire a materiilor prime operaii de prelucrare a materiilor prime care conduc la obinerea produselor finite operaiide valorificare a subproduselor şi a deşeurilor operaii auxiliare (transportdepozitare etc)

13 Mărimi ce caracterizează procesele chimice industriale conversia randamentul

selectivitatea

Se consideră reacia chimică generală de forma

j jii P R sumsum prime= ν ν

unde R reprezintă reactanii P reprezintă produşii de reacie iar iν respectiv jν prime reprezintă

coeficienii stoechiometrici ai reactanilor şi ai produşilor de reacieConversia notată cu bdquoC rdquo este definită ca raportul dintre numărul de moli de materie primacare s-a transformat icircn produşi chimici şi numărul de moli de materie primă alimentată

100alimentataprimamateiedemolidenr

atatransformprimamateriedemolinrde() sdot=C

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 551

5

Ranadamentul η este raportul dintre cantitatea de produs util obinută icircn urma reaciei şicantitatea de mateie primă intrată icircn procesPentru procesele a căror desf ăşurare se poate exprima prin ecuaii stoechiometrice cunoscuterandamentul icircn produs final este

100

teoreticprodusdemoli

practicobtinutprodusdemoli() sdot=η

Selectivitatea este raportul dintre numărul de moli de produs util obinut şi numărul de molide materie primă transformată ( calculele se fac pentru reactantul aflat icircn cantitatestoechiometrică)

100atatransformprimamateriemoli

utilprodusmoli() sdot=S

2 Clasificarea proceselor tehnologice

a clasificarea după modul de desf ăşurare in timp

Procesele tehnologice pot fi discontinue (periodice) semicontinue continue

Procesele discontinue -se realizează icircn utilaje cu funcionare periodică din care produsulse evacuează la intervale de timp determinateIcircn cazul proceselor discontinue parametrii tehnologici (temperatura presiunea

concentraia reactanilor viteza de reacie etc) variază icircn decursul desf ăşurăriiprocesuluiProcesele discontinue lucrează icircn regim nestaionar Un astfel de proces decurge icircn şarjeProcesele discontinue sunt aplicate mai puin deoarece icircn cazul acestora productivitateaeste scăzută şi nu pot fi automatizate completUn proces tehnologic discontinuu se caracterizează prin mă rimea şarjei şi durata unui

ciclu de transformare

Procesele continue se caracterizează prin simultaneitatea desf ăşurării tuturor fazelor

Acestea decurg icircn aparate cu funcionare continuă iar parametrii se menin invariabiliconstani pe toatădurata procesului Icircn acest caz regimul de lucru este sta ionar Icircn cazul proceselor continue alimentarea cu materii prime şi energie se face continuu şiuniform iar evacuarea produşilor de reacie icircn acelaşi modProcesele continue se caracterizează prin debite de alimentare şi evacuare şi timpul de

sta ionare a materialelor icircn instalaie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 651

6

Icircn cazul proceselor semicontinue alimentarea se face parial continuu parial dicontinuuiar produşii sunt evacuai icircn acelasi mod

b clasificarea după numă rul de prelucr ă ri ale materiei prime icircnainte de a pă r ă si

instala ia După numărul de prelucrări ale materiei prime icircnainte de a părăsi instalaia se disting

procese ciclice sau icircn circuit icircnchis procese aciclice sau icircn circuit deschisProcese ciclice se aplică icircn operaii cacircnd la o singură trecere a reactanilor prin reactorconversia are valori mici rămacircne reactant netransformat care se separă de produs şi apoise recirculăExemple -sinteza amoniacului

-oxidarea şi absorbia gazelor nitroase- absorbia SO3 din gazele de la oxidarea SO2

c clasificarea după starea de agregare icircn care se gă sesc reactan ii După starea de agregare icircn care se găsesc reactanii procesele pot fi procese eterogene icircn care compuşii masei de reacie se află icircn faze diferite Cele

mai utilizate sunt sistemele bifazice de tipul g-l g-s l-s l-l procese omogene care au loc cu viteze mai mari decacirct cele eterogene mecanismul

global este mai simplu şi pot fi uşor controlate

Linia tehnologică Este numită instalaia icircn care se desf ăşoară procesul tehnologic

Linia tehnologică este formată din o utilajeo sisteme de transport ale materiilor prime ale semifabricatelor şi ale produselor

finite icircntre utilajeo aparate de măsură şi control

Parametrii tehnologici reprezint ă valorile optime ale mă rimilor presiune debite

temperatur ă concentra ie pentru care se pot ob ine produse chimice cu anumite

caracteristici calitative

Materiile prime cuprind totalitatea substan elor naturale sau sintetice anorganice sau

organicenecesare pentru ob inerea unui anumit produs

Materiile prime folosite icircn industria chimică pot fi

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 751

7

- materii prime minerale sare brută (NaCl) pirită ( FeS) blenda ( ZnS) galena(PbS)

- cărbuni- iei- gaze naturale- materii prime vegetale şi minerale ( de exemplugrăsimi uleiuri alcool lemn

cereale lapte )

Produsele finite sunt substan ele sau materialele (bunurile) care rezult ă icircn urma

desf ăşur ă rii unui proces tehnologic Produsele finite trebuie să corespundă unor norme legale de calitate

Semifabricatele sunt produse rezultate icircn urma unor etape ale procesului tehnologic Icircndecursul procesului tehnologic materiile prime sunt transformate prin mai multe operaii icircn produse finite Stadiile intermediare de prelucrare ale materiilor prime sunt numite

semifabricateProduse finite

Produse auxiliare sau subproduse

MATERII PRIME

Deşeuri

Materiale auxiliare sunt produse care sunt necesare icircn procesul de producie alături demateriile prime dar nu se regăsesc icircn produsul finitMateriale auxiliare sunt apa aburul care sunt numite şi utilităi

Ramurile principale ale tehnologiei chimiceTehnologia chimică generală este o disciplină icircn cadrul ştiinelor chimice şi prezintă problemele eseniale ale tuturor ramurilor industriei chimiceTehnologia chimică generală se icircmparte icircn mod convenional icircn Tehnologia chimică ANORGANICĂ Tehnologia chimică ORGANICĂ

icircn funcie de particularităile proceselor de materiile prime utilizate şi de produsele finite

obinute

Tehnologia chimică anorganică Tehnologia chimică anorganică are ca obiect de studiu procesele chimice anorganiceAcestea se pot clasifica icircn

o procese anorganice de bază

PROCES

TEHNOLOGIC

(semifabricate)

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 851

8

o procese electrochimiceo procese metalurgiceo procese de fabricare a produselor ceramice a sticlei şi a lianilor anorganici

Procesele anorganice de bază constau icircn fabricarea compuşilor anorganici de maretonaj acizi baze săruri minerale şi icircngrăşăminte chimice Aceste procese constituie

obiectul de cercetare şi de studiu al disciplinelor tehnologice următoare

Tehnologia apei Tehnologia acidului sulfuric Tehnologia amoniacului şi a acidului azotic Tehnologia produselor sodice (derivate de la NaCL)- Na2CO3 NaOH Cl2 HCl Tehnologia icircngrăşămintelor chimice Tehnologia silicailor şi a compuşilor oxidici (produse ceramice porelan sticlă liani

anorganici ciment)

Tehnologia chimică organică Tehnologia chimică organică cuprinde

o Tehnologia chimică organică de bază icircn care se studiază prelucrarea materiilorprime organice- gaz metan iei cărbuni şi obinerea compuşilor de mare tonaj(acetilenă acid acetic clorură de vinil etenă etc )

o Tehnologia chimică organică de sinteză numită şi sinteza organică fină cecuprinde

- tehnologia produselor farmaceutice

- tehnologia antidăunătorilor- tehnologia coloranilor- tehnologia reactivilor organici- tehnologia produselor cosmetice- tehnologia fabricării tensidelor- tehnologia compuşilor macromoleculari (materiale plastice cauciuc sintetic

fibre artificiale)

Simboluri tehnice şi scheme tehnologice

Simbolurile tehnice sunt semne convenionale prin care se realizează reprezentareautilajelor Aceste semne sugerează forma şi mărimea acestoraSimbolul tehnic este un semn grafic simplificat care reprezintă un anumit utilaj El icircndeplineşte următoarele condiii

- reprezintă clar şi sugestiv forma utilajului şi principiul său de funcionare- asigură desenarea rapidă a schemelor tehnologice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 951

9

După gradul de informare pe care oferă simbolurile tehnice se casifică icircn simboluri funcionale simboluri de aparatură simboluri speciale

Simbolurile funcionale ndashse reprezintă sub forma unui dreptunghi icircn care se scrie

operaia fizică sau procesul chimic efectuat icircn utilajul respectiv Exemple

Simbolurile de aparatură redau schematic aparatul şi modul său de funcionare Exemple

conductă (săgeata indicădirecia de curgere)conductă prin care circulă componentul principal (uşor

icircngroşată)

conductă pentru recirculare conductă prin care circulă lichide

O conductă prin care circulă gaze

linie de circulaie pentru solide (bandă rulantă vagonet jgheab)

conductă pentru suspensii solid ndash lichid

conductă pentru emulsie ( L ndash L)

O conductă pentru suspensie solid-gaz

O conductă pentru spume ( L ndash G )

O conductă pentru suspendat icircn spume

ventil pe conductă

ventil reductor de presiune de la 50 la 5 atmosfere

505

Dozator simplu

Neutralizare Distilare

D

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1051

10

A

ab Dozator amestecător icircn raportul a b

B A+B

manometru

filtru pentru gaz

separator gaz lichid

siloz buncăr

rezervor pentru lichide

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1151

11

recipient vertical cu manta şi agitator

agitator elice

vas icircncălzit (răcit) cu serpentină

serpentină

agitator motor electicagitator ancoră

infin elice

ventilator pompă centrifugă

bandă transportoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1251

12

coloană cu stropire

sau coloană de stripare (scruber)

coloană cu umplutură

compresor icircn coloană de

3 trepte desorbie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1351

13

coloană de distilare

Reactor tubular continuu

Reactant Produs

Etapele elaborării proceselor tehnologicePentru a se eleabora un proces tehnologic nou şi instalaia tehnologică aferente separcurg următoarele etape

1-conceperea procesului tehnologic2-etapa dimensionării tehnologice a utilajelor3-etapa proiectării procesului tehnologic4-comanda şi montarea utilajului5-punerea icircn funciune şi rodajul instalaiei

Conceperea procesului tehnologic

Etapele proiectării sistemelor tehnologice sunt cercetarea preliminară cercetarea de laborator cercetarea de dezvoltare care cuprinde etapele

-cercetare pe micropilot-cercetare pe pilot-cercetare pe instalaie semiindustrială

proiectarea sistemelor de producie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1451

14

3 Tehnologia tratării apeiConsideraii generale

Apa are un rol esenial icircn existena vieii f ără apă nu există viatăApa este constituentul major al corpurilor viiApa este o substana chimică deosebită

o

H 104o 5 H

- polaritate ridicată rarr este un foarte bun dizolvant pentru numeroase substane săruriacizi baze alcooli proteine

- mediu pentru foarte multe reacii- agent de spălare

-căldură specifică ridicată este un bun purtător de căldurăApa costitue mediul icircn care au loc reaciile biochimice caracteristice vieiiIcircn natură apa există icircn toate formele de agregare vapori lichidă şi solidă urmacircnd un

circuit de la o stare la altaDin evaporarea oceanelormărilorlacurilorracircurilor rezultă vapori de apă (mai uşori ca

aerul) care ridicacircndu-se icircn atmosferă se condensează ca nori sau ceaă şi cad iaraşi pepămacircnt sub forma de ploaiegrindină zăpadăApa meteorică ajunsă pe pămacircnt poate străbate prin straturi permeabile (sol nisip

pietriş si alte roci) pacircnă ajunge la o pătura impermeabila de argilă formacircnd deasupraacesteia o pacircnzacirc de apă subterana (freatică) care reapare la suprafaă prin izvoare puuri

sondeIcircn circuitul său icircn natură apa vine icircn contact cu substane gazoase lichide şi solide

impurificacircndu-se Vaporii de apă din atmosferă se condensează şi dizolvă gazele dinatmosferă icircn cantităi depinzacircnd de temperatură şi de presiunile pariale ale acestoraIcircn apele de precipitaii sunt dizolvate gaze in concentraii de aproximativ63 N2 35 O2 175 CO2 deşi concentraia acestor gaze in aer este de

aproximativ79 N2 209 O2 0003 CO2Ajunsă icircn sol apa continuă procesul de absorbie a CO2 ( existent icircn straturile superioare

ale solului datorită procesului de descompunere a substanelor organice) devenind foarte

bdquoagresivărdquo şi putacircnd aciona ( reaciona si solubiliza) asupra majorităii combinaiilor dinsol Apa dizolvă săruri icircntacirclnite icircn roci (cloruri alcaline clorura de magneziu )Icircn apa imbogăită icircn cloruri solubilitatea sulfailor şi a fosfailor de calciu este mai mareDizolvarea carbonailor depinde de concentraia de CO2 dizolvat icircn apă De fapt este osolubilizare icircnsoită de o reacie chimică deoarece carbonaii trec icircn bicarbonai

CaCO2 + CO2 +H2Orarr Ca(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1551

15

Uneori unele izvoare dizolvă din rocile icircntacirclnite substane gazoase sau solide icircn cantităianormal de mari formacircnd ape minerale (acide alcaline carbonice sărate amaresulfuroase feruginoase iodurate radioactive etc) cu importante efecte curative

Clasificarea apelor naturale

Icircn natură apa se găseşte icircn hidrosferă icircn atmosferă şi icircn litosferăExistă următoarele categorii de ape

ape meteorice ape subterane ape de suprafaă -racircuri

-lacuri-mări şi oceane

31 APA POTABIL Ă Prin apă potabilă se icircnelege

o orice tip de apă icircn stare naturală sau după tratare folosită pentru băut gătit lapreparare hranei sau pentru alte scopuri casnice indiferent de originea ei şiindiferent dacă este furnizată prin reea de distribuie din rezervor sau este

comercializată icircn sticle sau alte recipienteo toate tipurile de apa folosită ca sursă icircn industria alimentară pentru fabricareaprocesarea conservarea sau comercializarea produselor sau substanelor destinatepentru consumul uman cu excepia cazului icircn care autorităile competente aprobă folosirea apei şi sunt convinse că apa nu afectează calitatea şi salubritateaprodusului alimentar icircn forma lui finită

Apa potabilă este destinată pentru consum menajer (băut preparat macircncare spălat ) cicirctşi cea necesară pentru tehnologia de fabricaie icircn industria alimentarăApa potabilă apa naturală subterană sau de suprafatăeste bună de băut Icircn acest scop eatrebuie sa icircndeplineasca următoarele conditii principale Sa aibă o temperatura icircntre 7 si

12

o

C să fie incoloră transparentă f ără miros f ără gust să nu contină suspensii mineralesau organice săruri solubile icircn cantitate mai mare decacirct un gram la litru substanteleotrăvitoare (compusi de cupru plumb arsen etc) şi nici microbi care pot provoca icircmbolnăvirea oamenilor sau a animalelorPotabilitatea apei depinde de proprietăile sale fizice şi chimice (culoare turbiditate miros coninut icircn diferite substane etc)Icircn apa potabilă trebuie să fie absente substanele toxice şi organismele patogeneCondiiile de calitate pentru apa potabilă sunt stabilite prin standarde şi reglementări Aceste condiii de calitate se referă la următoarele caracteristici ale apei

o organolepticeo fiziceo chimiceo radioactiveo biologice

Caracteristicile organoleptice sunt mirosul gustul turbiditatea şi culoarea mirosul şi gustul apei se datoresc prezenei icircn apă a unor săruri solubile gazesubstane minerale sau organice icircn descompunere a unor microorganisme vii a vegetaiei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1651

16

acvatice Apa potabilă nu trebuie să aibă gust sau miros particular dar nici să fie lipsită de gustMirosul apei provine de la substanele volatile pe care le conine ca rezultat al icircncărcăriicu substane organice icircn descompunere al dezvoltării planctonului al poluării cusubstane chimice sau cu ape reziduale Determinarea mirosului apei trebuie să se facă latemperatura de 15-200C şi la 600C icircntr-o icircncăpere care să fie lipsită de miros Turbiditatea apei (tulbureala apei) se datorează prezenei substanelor icircn suspensie

( argilă nisip fin nămol substane organice plancton etc ) şi care nu sedimentează icircntimp Turbiditatea se exprimă icircn grade de turbiditate Un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg caolin (silice) icircntr-un litru

de apă distilat ă Se măsoară cu aparate numite turbidimetre

Culoarea apeiApa pură este incoloră Culoarea apei naturale este determinată de prezena compuşilorcoloidali ai fierului a substanelor humice sau a unor substane rezultate dindescompunerea plantelor acvatice

Culoarea este dată de originea materialelor transparente Ionii de Fe dau apei culoareagalbenă cei de Cu o colorează icircn albastru Prin reziduurile activităii antropice se poateschimba culoarea apelor Apele de culoare brună provin de la distileriile de cărbuneculoarea brună icircnchisă o au apele de la fabricile de celuloză Apele bogate icircn Fe de latăbăcării au culoarea verde icircnchis sau neagră

Coloraia apei se exprimă icircn grade de culoare Gradul de culoare este coloraia produsă de o soluie care conine 1mg platină la 1 l de apă sub formă de ion cloroplatinat

Temperatura

apei variază icircn funcie de provenienă şi de anotimpPentru apele sbuterane se icircncadrează icircntre 8-12oC iar pentru cele de suprafaă variază icircntre 0oC ndashiarna şi 27 oC - 30 oC vara Radioactivitatea -este proprietatea a

pei de a emite radiaii permanente alfa beta saugama

Conductibilitatea electrică şi conductivitateaConductivitatea apelor constituie unul dintre i

ndicatorii cei mai utilizai icircn apreciereagradului de mineralizare a apelor cel puin din următoarele considerente

- măsurătorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea coninutuluitotal de săruri dizolvate icircn apă

- au avantajul diferenierii dintre săruri anorganice şi organice pe baza mobilităilorionice specifice

- elimină erorile datorate transformării speciilor de carbonaibicarbonai prinevaporare la 105o C (conform metodologiei de determinare gravitaională a reziduului fix icircn cazul bicarbonailor pierderile sunt de circa 30)Din valoarea conductibilităii se pot face aprecieri asupra concentraiei electroliilor şiasupra variaiei gradului de mineralizare a apeiConductibilitatea se măsoară icircn -1cm-1 = Siemens S mS microS

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1751

17

32 Condiii de calitate pentru apa potabilă Calitatea a

pei se poate defini ca un ansamblu convenional de caracteristici fizicechimice biologice şi bacteriologice exprimate valoric care permit icircncadrarea probei icircntr-o anumită categorie ea căpătacircnd astfel icircnsuşirea de a servi unui anumit scop Pentrustabilirea calităii apei din multitudinea caracteristicilor fizice chimice şi biologice carepot fi stabilite prin analize de laborator se utilizează practic un număr limitat consideratemai semnificative

Fiecare ară sau regiune dintr-o ară are propriile norme de calitate Totuşi pe planmondial se tinde spre o bază comună rezultată din experiena şi necesităile tuturor Icircnacest sens Organizaia Mondială a Sănătăii a emis şi reeditează periodic Directivelepentru calitatea apei potabile iar organisme internaionale precum Uniunea Europeană promovează şi ele norme comune detaliat sau cel puin orientative cum sunt Directiva9883EC privind calitatea apei destinate consumului uman

Orice alterare fizică chimică sau bacteriologică a apei peste o limită admisibilă stabilită inclusiv depăşirea nivelului natural de radioactivitate produsă direct sau indirectcu activităi umane care o fac improprie pentru o folosire normală se numeşte poluare aapei

Apa element indispensabil vieii şi activităii omului se constituie icircntr-un importantindicator al aprecierii gradului de civilizaie şi al posibilităilor de dezvoltare pe care olocalitate le oferă locuitorilor săiPentru ca o apa să fie declarată potabilă ea trebuie să icircndeplinească mai multe condiiicele mai importante fiind Să fierdquo sigurărdquo din punct de vedere sanitar (legat de cerinele consumatorului) şi al

furnizorului de apă (să fie transportabilă) Să nu conină ageni patogeni sau microorganisme patogene să fie lipsită de risc de

contaminare (să nu existe viruşi bacterii protozoare spori chişti etc) Să fie incoloră şi cu gust plăcut

Concentraia substanelor indezirabile sau toxice să fie foarte scăzutăDin punct de vedere al furnizorului de apă nu trebuie să provoace deteriorări calitativeale conductelor icircn timpul transportului datorită depunerilor sau a agresivităii calciuluisau dezvoltării de bacterii şi să se poată transporta uşor

Icircn Romacircnia norma de calitate pentru apa potabilă icircn ultimul deceniu a fost STAS134291 APĂ POTABILĂ Acest standard de stat se referă la apa potabilă furnizată deinstalaiile centrale sau sursele locale de alimentare apă de rezervoarele de icircnmagazinaretransportabile precum şi la cea folosită pentru apă caldă menajeră (baie şi bucătărie) NUse referă la apele minerale Apa potabilă trebuie să corespundă standardului de calitatenr134291 respectiv să se icircncadreze icircn limitele impuse de 54 de indicatori (preluai larecomandările Organizaiei Mondiale a Sănătăii) şi anume organoleptici (2) fizici (4)chimici (35) radioactivi (2)Toate aceste cerine sunt transpuse icircn indicatori ( parametrii caracteristici) care reprezintă parametrii apei potabileSistemul mondial de supraveghere a mediului icircnconjurător prevede urmărirea calităiiapelor prin trei categorii de parametrii- parametri de bază temperatură pH conductivitate oxigen dizolvat colibacili

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1851

18

- parametri indicatori ai poluării persistente cadmiu mercur compuşi organo -halogenai şi uleiuri minerale - parametri opionali carbon organic total ( COT ) consum biochimic de oxigen( CBO) detergeni anionici metale grele arsen bor sodiu cianuri uleiuri totalestreptococi Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizează următoareaterminologie

- criterii de calitate a apei - totalitatea indicatorilor de calitate a apei care seutilizează pentru aprecierea acesteia icircn raport cu măsura icircn care satisface un anumitdomeniu de folosină sau pe baza cărora se poate elabora o decizie asupra gradului icircncare calitatea apei corespunde cu necesităile de protecie a mediului icircnconjurator - indicatori de calitate ai apei - reprezentai de caracteristici nominalizate pentru odeterminare precisă a calităii apelor - parametri de calitate a

i apei ndash sunt valori şi exprimări numerice ale indicatorilor decalitate a unei ape - valori standardizate ale calităii apei - reprezintă valori ale indicatorilor de calitatea apelor care limitează un domeniu convenional de valori acceptabile pentru o

anumitatilde folosină a apeParametri de calitate sunt microbiologici chimici şi indicatori Valorile concentraiilormaxime admise pentru parametrii de calitate ai apei potabile sunt cele prevăzute icircntabelele din ldquoLegea nr 458 din 8 iulie 2002 privind calitatea apei potabilerdquoAşa cum s-a arătat deja pentru caracterizarea calităii şi gradului de poluare a unei ape seutilizează

indicatorii de calitate Aceştia se pot clasifica după natura lor şi după natura şiefectele pe care le au asupra apei după cumClasificare după natura indicatorilor de calitate 1 Indicatori organoleptici (gust miros )2 Indicatori fizici ( pH conductivitate electrică culoare turbiditate ) 3 Indicatori chimici

o generali-se referă compoziia naturală a apeio toxici ndash se referă la prezena compuşilor poluani toxicia căror prezenă induce

un factor de risc pentru sănătatea consumatorilor-amine aromatice= Ar-NH2 C6H5-NH2 (fenilamina sau anilina)-As Cd2+ CN- NO3 Cr3 Hg N-pesticide-trihalometani

4Indicatori bacteriologici ndashprezena organismelor animale sau vegetale5Indicatori biologici-

6Indicatori de radioactivitate-Consumul de către om al alimentelelor si apei potabile cuun continut radioactiv crescut poate determina cresterea icircncărcăturii interne aorganismului ce conduce la cresterea dozelor efective rezultate prin ingestie si implicit ariscului aparitiei efectelor negative asupra sanatatiiClasificare după natura şi efectul pe care icircl au asupra apei

- indicatori fizico-chimici generali- temperatura

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1951

19

- pH- indicatorii regimului de oxigen

- oxigen dizolvat (OD)- consumul biochimic de oxigen (CBO5)- consumul chimic de oxigen (CCO Cr şi CCO Mn)

- indicatorii gradului de mineralizare - reziduul fix

- cloruri sulfai- calciu magneziu sodiu etc- indicatori fizico - chimici selectivi

- carbon organic total (COT)- azot Kjeldhal şi azot total fosfai- duritate alcalinitate

- indicatori fizico - chimici specifici ( toxici)- cianuri- fenoli- hidrocarburi aromatice mono şi polinucleare

- detergeni- metale grele ( mercur cadmiu plumb zinc cobalt fier etc)- pesticide- arsen- uraniu natural

- trihalometani- indicatori radioactivi

- activitate globală α şi β - activitate specifică admisă a fiecărui radionuclid

-indicatori biologici care reflectă gradul de saprobitate a apei prin analiza speciilor de

organisme care populează mediul acvatic- indicatori bacteriologici care măsoară nivelul de poluare bacteriană icircn principal prindeterminarea numărului de bacterii coliforme totale şi de bacterii coliforme fecale

Icircn tabelul de mai jos sunt redate valorile admise şi excepional admise ale indicatorilor depotabilitate Organismele biologice indicatoare de poluare dăunătoare sănătăii precumchisturi de giardia protozoare intestinale patogene etc nu se admit

Tabel nr1 Indicatori de potabilitate si valorile maxim admise

Gust si miros 2 grade Amine aromatice 0 mgdm3

temperatura 7-15 grade C azotai 45mgdm3

pH 6-8 Cianuri libere 001 mgdm3

turbiditate 5-10 grade fluor 12 mgdm3

culoare 15-30 grade Mercur 0001mgdm3

conductivitate 1000-3000Scm Plumb 005 mgdm3

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2051

20

Duritatea apei 20-30 gradegermane

Total cloroform 05 mgdm3

Calciu 100-180 mgdm3 Pesticide 01 microgramedm3

Cloruri 250-400 mgdm3 CCO (consumul chimic

de oxigen) 25-3 mgdm3

Cupru 005-01mgdm3 Amoniac 0 -03 mgdm3

Fier 01-03 mgdm3 Nitrii 0 ndash 03 mgdm3

Magneziu 50-80 mgdm3 Germeni mezofili 300cm3Mangan 005-03 mgdm3 Germeni coliformi totali 10100cm3

Sulfai 200-400mgdm3 Germeni coliformi fecali 2100cm3

Zinc 5-7 mgdm3 Streptococi fecali 2100cm3

Caracteristicile biologiceApa potabilă nu trebuie să conină organisme animale şi vegetale vizibile cu ochiullibernici ouă sau larve de paraziiNumărul organismelor animale microscopice nu trebuie să depăşească 20 icircn 1 dm3 de apă

Proprietăile chimice ale apeiApa potabilă nu este şi nu trebuie să fie pură Ea conine dizolvate gaze şi o serie desubstane minerale şi organice care icirci conferă caracterul de potabilitateDintre substanele dizolvate unele sunt necesareO2 CO2 Ca2+ altele sunt admisibileMgO SO2-

4 SiO2 Fe Mn Al K Cl dar icircn anumite limiteIar altele sunt inadmisibileH2S As ionul Cr6+ compuşii azotului ai fosforului PbPrezena ionilor de calciu şi magneziu icircn apă icirci confer acesteia duritate Apa cu duritate

mare are o icircntrebuinare limitată icircn industrie şi icircn scopuri gospodăreştipH-ul aciditatea şi alcalinitatea apeiValoarea pH-ului ( concentraia ionilor de hidrogen) apei determină icircn mare măsură-procesele biologice şi chimice care au loc icircn apa natural-caracterul coroziv al apeipH-ul apelor naturale este cuprins icircntre 65 - 8 abaterea de la aceste valori dacircnd indicaiiasupra poluării cu compuşi anorganici pH-ul şi capacitatea de tamponare a acestuiaconstituie una din proprietăile eseniale ale apelor de suprafaă şi subterane pe această cale asiguracircndu-se un grad de suportabilitate natural faă de impactul cu acizi sau bazesărurile de Na+ K+ Ca2+ Mg2+ jucacircnd un rol esenial icircn acest sens De subliniat că

această capacitate de tamponare a pHndashului este deosebit de importantă nu numai pentruechilibrele din faza apoasă dar şi pentru cele de la interfaa cu materiile icircn suspensierespectiv cu sedimenteleIcircn funcie de pH-ul apei se stabilesc unele din procesele de tratare ale acesteia

Valoarea pH-ului unei ape naturale se poate determina cu relaia

pH = 652 + log[ CO2]bic - log[ CO2 ]liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2151

21

[ CO2]bic = concentraia CO2 din carbonaii acizi

[ CO2 ]liber = concentraia CO2 liber existent icircn apă Rezultă că aciditatea apelor natural este cauzată icircn principal de CO2 liberAciditatea mai este determinată de apariia acizilor humici de acizi organici sau de acizi

minerali aduşi cu apele uzate sau formai prin hidroliza sărurilor aflate icircn apă652 ndash este o constantă reprezentacircnd logaritmul cu semn schimbat alconcentraiei ionilor de acid carbonic disociat

Alcalinitatea apelor naturale ndashse datorează ionilor de bicarbonat şi icircn mai mică măsură fosfailorPractic alcalinitatea totală se datorează bicarbonailor de calciu şi magneziu astfel că icircnapele naturale obişnuite duritatea temporar ă a apei este egală cu alcalinitatea totală Alcalinitatea poate apărea şi icircn cazul deversării de ape reziduale puternic baziceDuritatea a

pei a fost inclusă la capacitatea de tamponare a apei datorită ponderii

carbonailor de calciu şi magneziu icircn apele naturale Se deosebesc următoarele tipuri deduritate- duritatea totală reprezintă totalitatea sărurilor de Ca2+ şi Mg2+ prezente icircn apă- duritatea temporară reprezintă coninutul ionilor de Ca2+ şi Mg2+ legai de anionulHCO-

3 care prin fierberea apei se poate icircnlătura deoarece dicarbonaii se descompun icircnCO2 şi icircn carbonai care precipită- duritatea permanentă reprezintă diferena dintre duritatea totală şi duritatea temporarăfiind atribuită ionilor de Ca2+ şi Mg2 legai de anionii Cl- SO2-

4 NO-3 Acest tip de

duritate rămacircne icircn mod permanent icircn apă chiar după fierbere

Coninutul de dioxid de carbon al apeiConinutul de dioxid de carbon este o caracteristică foarte importantă a apei Coninutulde CO2 determină aşa numitul echilibru carbonic al apei

Dioxidul de carbon se poate gasi in apă sub trei forme liber agresiv si legat sub formade bicarbonati si carbonateCea mai mare parte a CO2 se găseşte dizolvat fizic numai o mică parte reacionează cuapa şi se formează acidul carbonic

CO2+HOH lt==gt H2CO3

Icircntre H2 CO3 şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

( 1 )

M ndashcation de metal divalent ( Ca2+ Mg2+ Cu2+ Pb2+ )etcIcircn acest echilibru apar toate formele de dioxid de carbon -CO2 liber- CO2 semilegat icircn bicarbonai

MCO3 + CO2 + H2O lt==gt M(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2251

22

- CO2 legat icircn carbonai

Din echilibrul ( 1 ) rezultă că pentru meninerea bicarbonailor icircn soluie este necesară o anumită cantitate de CO2 liber numit ldquodioxid de carbon aferentrdquoCantitatea de CO2 care depăşeşte această limită se numeşte CO2 agresiv care este capabilsă transforme noi cantităi de carbonai icircn bicarbonai

[ CO2 ]liber = [CO2 ]aferent +[ CO2 ]agresiv

La scăderea cantităii de dioxid de carbon sub limita necesară meninerii bicarbonailor icircnsoluie are loc precipitarea unei cantităi corespunzătoare de carbonaiFormele sub care se găseşte CO2 icircn apă por fi prezentate prin schema din figuraurmătoare Existena uneia sau alteia dintre formele sub care se poate găsi CO2 icircn apă este icircn funcie de pH-ul apei respectiv

o la pH le 4 CO2 este prezent sub formă de CO2 libero la pH = 84 CO2 este prezent sub formă de HCO-

3 o la pH ge 105 CO2 este prezent sub formă decarbonai

CO2 total

CO2 liber

CO2 agresiv CO2aferent CO2semilegat CO2legat HCO-3 CO

2-

Figura nr 1 Formele de CO2 din apă

CO2 nu dăunează calităii apei potabile ci icirci conferă gust plăcut şi prospeimeDar CO2 agresiv poate face apa nepotabilă deoarece poate dizolva PbCO3 format pepereii conductelor de plumb prin care se transportă apa Carbonatul de plumb PbCO3 segăseşte sub forma unui strat subire pe pereii conductelor şi se formează sub aciuneabicarbonailor de Ca şi Mg din apăIcircn apa de alimentare a cazanelor de abur CO2 trebuie să lipsească deoarece produce oputernică coroziune chimică a tolelor cazanelor

Săruri dizolvate icircn apă Duritatea apelorApele naturale conin cantităi variabile de săruri dizolvate din rocile cu care vin icircncontact Datorită gradului de diluie ridicat aceste săruri sunt total disociate astfel icircncacirct icircn apă se găsesc ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2351

23

Ca2+ Mg2+ Na+ K+ HCO -3 SO2-

4 Cl- Alături de aceşti ioni se mai găsesc Fe2+ Fe3+ Ba2+ Al3+ NO-

2 NO-3 F- SiO2-

3 PO3-4

Icircn cantitatea cea mai mare dintre ionii menionai se găsesc ioni de Ca2+ iar dintreanioni icircn mod obişnuit concentraia anionilor SO2-

4 este mai mare decacirct a celor de Cl- icircn apele subterane şi este mai mică icircn apa mărilor şi a oceanelor unde predomină ionulCl-

Icircn sursele de apă din diferite zone pot să predomine anumii ioni care conferă apei unanumit caracterAstfel pot exista ape

o magnezieneo sulfaticeo clorurateo feruginoaseo iodurateo sulfuroaseo carbogazoase

Oxigenul şi substanele organice dizolvate icircn apă Oxigenul se găseşte dizolvat icircn apele naturale aproape de limita de saturaie determinată de presiunea sa parială şi temperaturăOxigenul participă la reacii chimice şi biochimice cu substanele dizolvate icircn apăCa urmare icircn apele subterane icircn special icircn cele cu fier coninutul de O2 este foartescăzutIcircn apele de suprafaă coninutul de O2 depinde de presiune şi de temperatură precum şide numeroasele procese fizice chimice biologice care icircnsoesc ciclul vieii biologice( asimilaie respiraie degradări ) Ca urmare a consumării oxigenului icircn aceste

procese apare un deficit de oxigen care poate provoca dispariia completă a vieii aerobePrin deficit de oxigen se icircnelege diferena dintre cantitatea de oxigen care saturează apala presiunea şi temperatura dată şi coninutul real de oxigenIcircntre coninutul de O2 şi substanele organice din apă se poate stabili o corelaie directăSubstanele organice din apele naturale provin din

o terenurile din bazinul hidrografic substanele humiceo din descompunerea organismelor vii din apăo din deversarea de ape uzate menajere sau industriale

Coninutul de substane organice din apă Este un indicator de calitate foarte important deoarece substanele organice servesc casuport nutritiv pentru bacterii viruşi şi alte organisme viiIcircntotdeauna o mare cantitate de bacterii sau plancton este asociată cu o mare concentraiede substane organice Determinarea analitică individual a substanelor organice din apelenatural este dificil de realizat deoarece presupune o aparatură de laborator de icircnaltă tehnicitate Din acest motiv de obicei se recurge la o apreciere globală a cantităii desubstane organice din apă prin determinarea ldquooxidabilităiirdquo

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2451

24

Oxidarea substanelor organice din apă se poate face chimic sau biochimicDeterminarea ldquooxidabilităiirdquope cale chimică constă icircn stabilirea cantităii de substană oxidantă ( KMnO4 K2Cr2O7 )consumată necesară pentru oxidarea substanelor organiceconinute icircntr-un anumit volum de apăAceastă analiză chimică se numeşte determinarea consumului chimic de oxigen şi senotează

CCO - Mn

CCO - CrConsumul Chimic de Oxigen (CCO) este un parametru important icircn analiza apelorreziduale a apelor de suprafată şi a plantelor deoarece dă informaii asupra gradului depoluare al apei cu materie organică

Consumul biochimic de oxigen CBO Este un indicator de calitate pentru apă care dă informaii despre coninutul de substaneorganice din apă degradabile pe cale biologicăCBO reprezintă cantitatea de oxigen care se consumă pentru degradarea oxidativă de

că tre microorganisme a substan elor organice con inute icircntr-un dm3

de apă

Convenional s-a stabilit ca determinarea consumului biochimic de oxigen să se efectuezepentru o perioadă de incubare de mai multe zile - (CBO )n unde bdquonrdquo reprezintă numărulde zile de incubare a cărui valoare optimă este de 5 zile(CBO )5 rezultă din diferena icircntre concentraia oxigenului dizolvat icircn proba supusă analizei la icircnceputul şi la sfacircrşitul perioadei de incubaieIncubarea probelor de apă se realizează la temperatura de 20 plusmn1 0C la icircntunericPrezena O2 icircn apa potabilă a minim 4 ndash 6 mgdm3 este necesară deoarece conferă apeiun gust plăcut şi prospeimePrezena substanelor organice icircn apa potabilă nu este admisă din următoarelor motive

o datorită caracterului toxic directo

indică o eventuală infectare a apeiSTAS 1342-91 admite pentru coninutul de substane organice icircn apa potabilă limita de10 mg KmnO4 dm3 apăOxigenul dizolvat icircn apă favorizează deferizarea şi demanganizarea apei bazată pefenomenul de oxidareIcircn prezena a 5 ndash 6 mg O2 dm3 icircn apă şi a unei durităi temporare de minim 20d are loccoroziunea fierului conform reaciei

4 Fe + 3 O2 + 6 H2O = 4 Fe(OH)3 darr

concomitent cu absorbia unei pări pe precipitat din CO2

aferent ceea ce duce la reacia

Ca ( HCO3)2 = CaCO3 + CO2

Datorită acestor reacii se formează un strat de Fe(OH)3 rarrhidroxid feric şi carbonat decalciu care aderă la peretele conductei icircntrerupacircnd coroziunea

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2551

25

Icircn apa de alimentare a cazanelor de abur oxigenul chiar icircn concentraii reduse favorizează coroziuneaPrincipii de tratare a apelor Tratarea apelor are ca scop corectarea unor caracteristici ale apei brute astfel icircncacirct după tratare apa să corespundă din punct de vedere calitativ unor anumite cerine icircn funcie deutilizarea ei ca apă potabilă sau apă industrialăAceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se folosesc tot mai mult apele de

suprafată de obicei puternic impurificateDatorită faptului că apele naturale au o compoziie foarte variată nu există o tehnologietip de tratare a apelor ci de la caz la caz se aplică anumite operaii de tratare a apeiPentru stabilirea unui proces tehnologic eficient de tratare a unor ape icircntr-un caz concretse face icircn prealabil un studiu experimental icircn laborator sau icircn staii pilot

Procese de tratare a apeiCele mai importante procese de tratare a apei sunt Purificarea apelor care cuprindeicircn linii mari operaii de

o eliminare a suspensiiloro

deferizare şi demanganizareo sterilizarea sau dezinfeciaPurificarea apelor se aplică icircn cazul apelor naturale care se vor folosi ca ape potabile sau icircn scopuri industriale cacircnd sunt necesare ape cu grad icircnalt de puritate Corectarea calităii apelor care se aplică icircn special pentru apele industrialeAcest proces cuprinde icircn principal operaiile

o eliminarea uleiuriloro decarbonatarea (eliminarea CO2 )o desilicierea ( eliminarea SiO2 )o dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )o

demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )Se efectuează toate aceste operaii sau doar uneleicircn funcie de destinaia apei industrialeşi de proprietăile (caracteristicile ) fizico-chimice necesare icircn anumite utilizăriindustrialeexemplu apa pentru producerea aburului Epurarea apelor reziduale

33 Tratarea apelor naturale pentru obinerea apelor potabile Purificarea apelor naturale 331 Eliminarea suspensiilorApele curgătoare de suprafaă conin cantităi variabile de substane aflate icircn stare desuspensieSuspensiile prezente icircn apă pot fi clasificate icircn trei categorii şi anume

a) Suspensii gravitaionale cu diametrul peste 10-3 mm dgt10-3 mm separabile prinsimplă sedimentare

b) Suspensii fine neicircncărcate electric ndashcu dimensiuni mai mici de 10-3 mm practicnesedimentabile sau care se decantează greu cu viteze foarte reduse

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2651

26

c) Suspensii coloidale cu dimensiuni de 1 divide 200 mm nesedimentabileEliminarea suspensiilor se face cu ajutorul următoarelor operaii principale

deznisiparea decantarea filtrarea coagularea Aceste operaii se aplică independentsau combinat

Deznisipare (presedimentare)Se aplică atunci cacircnd apa brută conine cantităi mari de nisip sau alte substane grele de

natură mineralăDeznisiparea reprezintă prima treaptă icircn procesul de limpezire a apei Deznisipatoarelesunt plasate icircnaintea decantoarelorDeznisipatoarele pot fi după direcia de curgere a apei orizontale (figura nr2 ) şiverticale (figura nr3 )

1 4 4 1

Apa bruta

APA DEZNISIPATĂ

5

Figura nr 2 ndashDEZNISIPATOR ORIZONTAL

unde1 Cameră de liniştire a apei2 Grătare (pentru reinerea suspensiilor plutitoare grosiere)3 Camera de sedimentare4 Praguri stăvilare

5 Dispozitiv de evacuare a nisipului

1

4Apă deznisipată

3

Apă brută

2

Figura nr 3 DEZNISIPATOR VERTICAL

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2751

27

unde1-Zona centrală 2Evacuare nisip3Conductă de alimentare cu apă brută 4Conductă de evacuare a apei deznisipate

Deznisipatoarele verticale se folosesc acolo unde se impune economie de spaiu şi undenu sunt necesare lucrări dificile şi excavări costisitoare

Apa introdusă prin conducta (3) circulă de sus icircn jos prin zona centrală (1) adeznisipatorului şi de jos icircn sus prin compartimentul exterior cu o viteză mai mică decacirctviteza de depunere a nisipului ( 2 ndash 5 ms ) Apoi apa este evacuată pe la partea superioară prin conducta (4) Nisipul se depune la partea inferioară şi este evacuat prin conducta(2) Timpul de şedere a apei icircn deznisipator este de 30divide100 s

Deznisiparea poate fi considerată şi presedimentare Presedimentarea (deznisiparea ) seaplică icircn cazul icircn care apa naturală conine cantităi mari de nisip sau alte particuleminerale grele care se pot depune ulterior pe canale conducte sau uzează prin abraziunepompele sau alte utilaje folosite la tratarea apei

Icircn deznisipatoare se elimină nisipul din apă Acesta este format din particule cu undiametru gt 02 m care au o viteză de depunere destul de mare Timpul de staionare aapei icircn deznisipator este mic de ordinul a cacircteva minute iar viteza de trecere a apei estemare ( 01divide05 ms )

DecantareaDecantarea reprezintă operaia de eliminare a suspensiilor din apăOperaia se realizează icircn bazine de sedimentare denumite decantoare icircn care apa brută circulă cu o viteză redusă iar particulele aflate icircn suspensie se depun gravitaionalPrin operaia de decantare se realizează icircndepărtarea gravitaional a nămolurilor şi asuspensiilor coagulate

Cele mai uzuale sunt decantoarele statice (orizontale) Pentru debite foarte mari de apă sefolosesc decantoarele radialeDecantarea apei este un proces de separare a particulelor solide cu dimensiuni mai maride 10-3 mm aflate icircn suspensie prin aciunea forelor gravitaionale astfel că se obineapa limpezită şi suspensiile

Apă brută eventual plus reactivi de coagulare

Apă limpezită

Suspensii (nămol)Figura nr 4 Schia decantare

DECANTARE

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2851

28

Pentru procesul de eliminare gravitaională a suspensiilor din apă se utilizează şi termenica sedimentarea apei sau limpezirea apei Această operaie se realizează icircn bazine de sedimentare numite decantoare icircn care apabrută este icircn repaus sau circulă cu viteză foarte mică astfel icircncacirct viteza de sedimentare să fie mai mare decacirct viteza de deplasare a apei Particulele solide se depun datorită greutăiiproprii sau icircngreunării artificialePrin această operaie se elimină din apă suspensiile gravitaionale şi suspensiile coagulate

icircn proporie de 40divide80 din cele iniialeSuspensiile depuse icircn decantoare formează nămoluri care se icircndepărtează continuu saudiscontinuuViteza de curgere a apei trebuie să fie mică să nu depăşească 1cm s

1 8 (p) 2 3

5

Apa 6brută apa

4 decantată

7Figura nr 5 Decantor orizontal longitudinal

unde 1 cameră de liniştire şi distribuie a apei2 cameră de decantare a apei3 cameră de colectare a apei decantate4 cameră de colectare şi evacuare a nămolului

5 conducta de intrare a apei brute6 conducta de golire a apei limpezi7 conductă de evacuare a nămolului8 perete pentru evacuarea uniformă a apei (p)

Camera de liniştire şi distribuie a apei are rolul de a primi apa brută şi de a o distribui icircnspaiul de decantare Viteza de circulaie a apei icircn această cameră trebuie să fie mai mare( asymp 05 ms ) decacirct viteza de sedimentare pentru a nu produce depuneri Icircn spaiul dedecantare viteza de deplasare a apei este mică ( 1 ndash 2 mms ) pacircnă la maxim 5 mms pentru ca viteza de sedimentare a particulelor solide să fie mai mare decacirct viteza dedeplasare a apeiEvacuarea apei decantate se face printr-un deversor pe toată lăimea bazinului dedecantarePricipiul este acelaşi pentru decantoarele radiale şi verticaleS -au determinat experimental condiii optime de sedimentare şi anume

- viteza de curgere a apei să nu depăşească 1 cms- regimul de curgere al apei să fie laminar

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2951

29

- să nu existe variaii ale densitaii apei datorate variaiei de temperatură- cantitatea de substane icircn suspensie să nu fie prea mare cacircnd substanele icircn

suspensie se află icircn cantitate de peste 1gdm3 sedimentarea este icircngreunatădeoarece particulele se deranjează icircntre ele icircn timpul sedimentării

- alimentarea şi evacuarea uniformă a apei icircn decantorFiltrarea apeiFiltrarea apei se realizează prin trecerea ei printr-un strat poros cu compoziie

granulometrică adecvată icircn scopul reinerii particulelor aflate icircn suspensieMaterialul filtrant cel mai frecvent utilizat este nisipul cuaros cu minim 98 silice şimaxim 2 substane organice Icircn anumite cazuri se foloseşte ca material filtrantantracitul foarte dur cărbunele activ marmura vata mineralăReinerea de către materialul filtrant a particulelor icircn suspensie duce la o micşorareprogresivă a spaiilor (interstiiilor ) dintre granulele materialului filtrant Acest fenomeneste numit colmatarea filtrului Pe măsură ce filtrul se colmatează creşte pierderea depresiune din filtru şi scade viteza de filtrarePrimele filtre utilizate la tratarea apei au fost filtrele lente Apa circulă cu viteză redusăIcircn partea superioară a filtrului sunt reinute microorganismele vii fomacircnd o membrană

gelatinoasă numită membrană biologică Aceasta are un rol important icircn eficacitateafiltrului deoarece reine cele mai fine suspensii icircn special microorganismeleDezavantajul filtrelor lente este volumul lor mare datorită vitezei de filtrare reduseFiltrele lente au fost icircnlocuite parial de filtrele rapide pentru care viteza de filtrare estemai mare şi au un volum mai redus Icircn cazul filtrelor rapide nu se mai formează membrana biologică şi de aceea este necesară ulterior operaia de dezinfecie a apeiFiltrele rapide se utilizează icircn special pentru filtrarea apelor tratate cu coagulaniSe prezintă icircn continuare icircn figurile 7 şi 8 schema de funcionare a unui filtru rapiddeschis şi a unui filtru rapid icircnchis

1 apă brută

6conductă de golire ptr apa de spălare

3 a filtrelor

2 5apă de spălare

7 apă filtrată

4Figura nr 7 Filtru rapid deschis

unde1 conductă de alimentare cu apă brută 2 strat drenant care susine stratul de nisip3 strat de nisip filtrant4 conductă de evacuare a apei filtrate

nisip

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3051

30

5 conductă de alimentare cu apă pentru spălarea filtrului6 conductă de golire pentru apa de spălare a filtrelor7 camera de apă filtrată (pentru colectarea apei filtrate)

Apa decantată se introduce prin conducta (1) şi este repartizată prin intermediul unor jgheaburi pe toată suprafaa filtrului Apa circulă prin stratul de nisip de sus icircn jos treceprin drenajul filtrului (2) şi ajunge icircn camera de apă filtrată de unde se evacuează prinintermediul conductei (4) După colmatare filtrul trebuie spălat Apa de spălare se introduce icircn filtru prin conducta

de spălare (5) intră icircn filtru străbate suprafaa filtrului expandează apoi stratul de nisipmeninacircnd granulele de nisip icircn suspensie Impurităile reinute la suprafaa granulelor şise desprind şi sunt antrenate de curentul de apă icircn jgheaburile de colectare de la parteasuperioară apoi se evacuează prin conducta de golire (6)

apă brută 4

1 8

apă de spălare a filtrului3 2

56 apă filtrată

aer comprimat apă de spălare

7 9Figura nr 8 Filtru rapid icircnchis

unde1 rezervor din tablă de oel2 strat drenant care susine stratul de nisip filtrant3 nisip filtrant4 conducta de alimentare5 conducta de evacuare apă filtrată 6 ştu pentru aer comprimat7 conductă perforată pentru distribuire aer8 conductă laterală pentru evacuarea apei de spălare a filtrului9 conducta de golire a filtrului

Filtrul rapid se compune dint-un rezervor din tablă de oel (1) prevăzut cu stratul drenant(2) care susine stratul de nisip filtrant (3) Apa decantată intră prin conducta (4) străbate stratul filtrant de sus icircn jos şi iese princonducta (5) Dacă stratul filtrant s-a colmatat filtrul se spală introducacircnd apă princonducta (5) şi insuflare de aer comprimat prin ştuul (6) distribuit uniform princonducta perforată (7) Apa şi aerul străbat stratul filtrant de jos icircn sus icircl expandează şiantrenează impurităile prin conducta(4) icircn conducta laterală (8) Conducta (9) serveştepentru golirea completă a filtrului

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3151

31

Coagularea suspensiilorSedimentarea naturală a suspensiilor din apă nu este icircntotdeauna suficientă pentru a icircndepărta complet substanele aflate icircn suspensieDin acest motiv icircn aceste cazuri se recurge la utilizarea unor reactivi care provoacă flocularea dispersiilor coloidale din apă numii reactivi de coagulare sau coagulaniColoizii din apă sunt formai din două faze

- faza dispersă formată din particule coloidale cu dimensiuni de 1 ndash 200 mmicro - mediul de dispersie format din apă Agenii de coagulare sunt icircn general săruri ale unor metale polivalente ( Fe3+ Al3+ etc )care prin hidrokiză sau disociere pun icircn libertate ionii metalici Aceştia anulează sarcinanegativă a particulelor coloidale din apă producacircnd coagularea fazei disperse şisedimentarea rapidăPrincipalii reactivi de coagulare sunt

a) sărurile de aluminiu Al2(SO4)3middot18H2O alaun de aluminiu şi potasiu KAl(SO4)2middot12 H2O AlCl3middot6 H2OHidroliza sărurilor de aluminiu este favorizată de prezena ionilor bicarbonat

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 3CaSO4 + 2Al(OH)3 +6CO2 Icircn urma procesului de coagulare are loc scăderea durităii temporare concomitentcu creşterea durităii permanente sulfatice (dată de CaSO4)

b) sărurile de fierSe utilizează aticirct săruri feroase Fe SO4 middot7 H2O cacirct şi săruri fericeSulfatul feros reacionează cu bicarbonaii de Ca şi Mg formacircnd icircn prima etapăbicarbonat de fier care se descompune apoi lent icircn Fe(OH)2 rezultacircnd hidroxidferosPentru a accentua faza a doua a procesului icircn apă se introduce lapte de varProcesul decurge conform următoarelor reacii

FeSO4 + Ca(HCO3)2 Fe(HCO3)2 + CaSO4 Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 + Fe(OH)2 Capacitatea de coagulare sreşte prin oxidarea Fe2+ la Fe3+ care are loc datorită oxigenului din apă2Fe(OH)2 + 12O2 + H2O 2Fe(OH)3 Dintre sărurile ferice se foloseşte sulfatul feric Fe2(SO4)3 şi clorura fericăFeCl3FeCl3 + 3 H2O Fe(OH)3 darr + 3HClIcircn ultimii ani se folosesc coagulani polielectrolitici şi coagulani pe bază depolimeri (poliacrilamidă poliacetat de vinil )Coagularea se produce icircn timp (procesul decurge icircn camere de amestec)Pentru a se forma flocoanele staiile de tratare sunt prevăzute cu camere de reacie(camere de reacie cu perei şicanai)

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3251

32

intrare apă

ieşire apă

golireFigura nr9 Cameră de reacie cu perei şicanai(cu şicane orizontale)

1 2

p

3

Figura nr 10 Cameră de reacie şicane verticale

- viteza apei este de 02 ndash 04 ms- timpul de staionare este de 15 ndash 30 minute

- 1 intrare apă - 2 ieşire apă - 3 Conducta de golire a camerei de reacie

Intensitatea de amestecare este determinată de numărul de şicane şi de distana dintre ele332 Deferizare şi demanganizare Apele subterane şi uneori şi cele de suprafaă conin compuşi solubili ai fierului şimanganuluiFierul se găseşte icircn apă sub formă feroasă solubil ca bicarbonai [ Fe (CO3H)2 ]şi maipuin ca sulfai fosfai sau silicaiDe asemenea fierul se găseşte sub formă de săruri ferice solubile şi compuşi fericiinsolubili (hidroxidul feric ) precum şi sub formă coloidală complexat cu substaneorganice Fierul din apă favorizează dezvoltarea ferobacteriilor care obturează conductelede transport a apei Anumite bacterii se hrănesc cu fier Ele oxideaza fierul din feros icircnferic şi icircl depozitează icircntr-o masă gelatinoasă cu care se icircnconjoară Aceste formaiunigelatinoase sunt periculoase pentru ca pot bloca valvele şi mediile de filtrareIcircn exces imprimă apei un gust metalic o culoare roşieticăConcentraia maximă admisă a fierului icircn apa potabilă este de 01 mg ℓ

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3351

33

Manganul se găseşte icircn apă icircn general icircn cantitate mică şi adesea icircnsoeşte fierulSe găseşte sub formă solubilă icircn suspensie şi complexat Icircn prezena compuşilor cumangan şi a substanelor organice este favorizată dezvoltarea microorganismelorConinutul maxim admis de mangan icircn apa potabilă este de 0005 mg ℓ

Procedee de deferizareEliminare excesului de fier din apă se face prin

o

- oxidarea cu aero - oxidarea cu reactivi chimicio - eliminarea prin schimb ionic cu cationit

Oxidarea cu aerOxidarea cu aer se realizează prin pulverizarea apei prin duze şi căderera sub formă deploaie de la o anumită icircnălimeConinutul de oxigen al apei depinde de gradul de pulverizare şi distana de la care sepulverizeazăSărurile de fier hidrolizează

Fe

2+

+ 2H2O Fe(OH)2 + 2H

+

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Icircndepărtarea precipitatului se face prin decantare şi filtrare

Oxidarea cu reactivi chimiciOxidarea cu reactivi chimici se aplică icircn cazul apelor care conin concentrai mari deFeSO4 sau compuşi ai fierului şi manganuluiSulfatul feros se transformă cu lapte de var icircn hidroxid feros care apoi se oxidează lahidroxid feric

FeSO4 + Ca(OH)2 Fe(OH)2 + CaSO4

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Oxidarea compuşilor organici ai fierului şi manganului se realizează cu ageni oxidaniputernici ca permanganat de potasiu clor ozonPermanganatul de potasiu nu este utilizat decacirct pentru proprietăile sale auxiliare icircnprocesul decolorării al demanganizării şi uneori se foloseşte drept coagulantClorul este utilizat pentru potabilizarea apelor şi pentru tratarea apelor uzate Icircn cazulapelor uzate clorul e folosit pentru oxidarea cianurilor hidrogenului sulfuratamioniacului şi unele substane organice Clorul are dezavantajul că prin reacia cu unelesubstane organice din apă formează compuşi halogenai a căror nocivitate esterecunoscutăOzonul are avantajul de a aciona complementar pentru eliminarea multor micropoluanipentru ameliorarea gustului mirosului şi culorii

Deferizarea totală se obine la trecerea apei peste schimbători de cationi rezultacircndcationii de forma R ndash Na

R ndash Na2 + Fe2+ R ndash Fe + 2Na+ Procedee de demanganizare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3451

34

Eliminarea manganului se realizează mai greu deoarece sărurile solubile ale manganuluisunt mult mai stabile decacirct cele de fier şi oxigenul atmosferic nu le poate oxida decacirct laun pH mai mare de 9 cacircnd manganul precipită sub formă de hidroxidEste greu de tratat datorită condiiilor care trebuie a fi indeplinite (PH raportulbicarbonaicarbonai şi de prezenta altor minerale icircn special Fe)Precipitarea manganului sub formă de hidroxid filtrabil se poate realiza cu oxidanienergici ca ozon dioxid de clor

R ndash Na2 + Mn

2+

R ndash Mn + 2Na

+

Dioxidul de clor reactioneza cu apa cu formare de acid cloros si cloric 2ClO2 + H2O = HClO2 + HClO3

Eliminarea prin schimb ionic cu cationitDemanganizarea cu cationiiSe utilizează cationiti de sodiu care se tratează cu clorură de mangan trecacircnd icircn formade R ndash Mn

R ndash Na2 + MnCl2 R2 ndashMn + 2NaClCationiii R2 ndashMn se activează prin tratare cu permanganat de potasiu sau calciu

KMnO4 sau Ca(MnO4)2 astfel ca manganul din cationit să fie adus la un grad de oxidareavansat care să asigure oxidarea fierului şi manganului sub formă de oxihidrai uşorseparabili

R ndash Ca + MnCl2 R ndash Mn + CaCl2 regenerareR ndash Mn + Ca(MnO4)2 R ndash Ca + oxizi superiori de Mn ndashinsolubili

Oxizii superiori de mangan se descompun icircn masa coloanei cu schimbător de ioni aderacircnd la suprafaa granulelor de schimbător de ioniExistă procedee de deferizare şi demanganizare icircn care se utilizează alge care oxidează manganul la compuşi insolubili sau plante acvatice care folosesc fierul şi manganul icircnmetabolismul lor

333 Sterilizarea sau dezinfecia apeiSterilizarea apei are ca scop eliminarea microorganismelor şi a germenilor patogeni dinapăOperaia de sterilizare se aplică după filtrareDezinfecia este procesul de icircndepărtare din apele uzate a microorganismelor patogeneAplicarea procesului este oportună icircn cazul apelor uzate industriale care conin astfel demicroorganisme (tăbăcării abatoare unităi de creştere a animalelor fabrici de conserveindustrie fermentativă etc) Trebuie să se facă distincie icircntre dezinfecie şi sterilizareSterilizarea presupune distrugerea tuturor microorganismelor (bacterii alge sporivirusuri etc) icircn timp ce dezinfecia nu distruge toate microorganismele Mecanismuldezinfeciei cuprinde două faze pătrunderea dezinfectantului prin peretele celular pe de oparte şi denaturarea materiilor proteice din protoplasmă inclusiv a enzimelor pe de altă parte Agenii chimici (ozon clor bioxid de clor brom iod etc) pot degrada materiacelulară reacionacircnd direct cu aceasta icircn timp ce metodele fizice induc modificărichimice ale acestui materialSterilizarea apei se poate realiza prin

1 Procedee fizice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3551

35

Procedeele fizice folosesc aciunea unor ageni fizici care distrugmicroorganismele din apă căldura radiaiile UV radiaiile ionizantea procedeul termic ndashfierberea apei ndash se aplică pentru cantităi mici de apă b dezinfectarea apei cu raze ultraviolete ndash se bazează pe proprietăile bactericide

puternice ale acestora Radiaiile UV se obin cu ajutorul lămpilor icircn care serealizează descărcări electrice icircn vapori de mercurLămpile sunt montate icircnconducte prin care curge apaEfectul bactericid se manifestă pe o rază de 25 cm

de la lampă dacă apa este limpede2 Procedee chimiceProcedeele chimice de sterilizare a apei folosesc aciunea antiseptică a diferiilorreactivi chimici clorul substane clorigene ozonul permanganatul de potasiu

Sterilizarea apei cu clor şi compuşi clorigeniSterilizarea apei cu clor este metoda cea mai răspacircndită deoarece se utilizează aparatură relativ simplă se poate aplica atacirct pentru debite mici cacirct şi pentru debite mari de apă iarpreul de cost este redusEfectul bactericid al clorului este cunoscut de mult timp clorul fiind folosit pentrudezinfecia apei icircncă din 1896

Clorul activ este un dezinfectant obişnuit pentru ape care acionează sub formă de ion dehipoclorit efectele sunt mai pronunate la valori mici ale pH cacircnd hipocloritul acionează sub forma de acid hipocloros slab disociat Amoniacul prezent icircn apă reacionează cuclorul activ dacircnd naştere (icircn funcie de raportul clor activ-amoniac) la monodi- şitricloramină care la racircndul său poate fi oxidată de un exces de clor la azot molecularAciunea bactericidă a clorului se bazează pe proprietăile oxidante ale clorului care icircncontact cu apa reacionează cu aceasta formacircnd acidul hipocloros care icircn funcie de pH-ul apei se descompune icircn oxigen atomic sau ion hipoclorit

Cl2 + H2O HClO + HClHClO O + HCl sau

HClO ClO

-

+ H

+

pH optim ndash 7 ndash 75la pH acid 4 ndash 56 există HOCl nedisociatla pH alcalin gt10

Oxigenul atomic (oxigenul icircn stare născacircndă) oxidează substanele organice din apă inclusiv bacteriile şi germeniiNecesarul de clor pentru dezinfectarea apei se determină experimental icircn laborator şireprezintă clorul consumat de substanele organice şi reducătoare din apă precum şiclorul rezidual Clorul rezidual care trebuie să fie de 005divide 05 mg ℓ evită reinfectareaapeiIcircn prezena amoniacului are loc formarea cloraminelor Această reacie depinde de pH

HOCl + NH3 NH2Cl + H2O pH gt 85HOCl + NH2Cl NHCl2 + H2O pH = 44 divide 5HOCl + NHCl2 NCl3 + H2O pH lt 44

Cloraminele au de asemenea efect bactericid dar mai scăzut decacirct al clorului Icircn schimbele prezintă ale avantaje adică

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3651

36

- nu reacionează cu compuşii organici aromatici (clorul reacionează cu compuşiiorganici aromatici )

- se menin timp mai icircndelungat icircn apă asiguracircnd o protecie icircmpotriva reinfectării La doze sporite de clor cloraminele sunt oxidate la azot molecular Cloraminele exercită efecte dezinfectante datorită clorului activ pe care icircl conin La doze sporite de cloracestea sunt oxidate la azot molecular ceea ce determină scăderea clorului activ remanent icircn soluie După oxidarea lor totală (punctul de rupere) concentraia clorului icircncepe să

crească din nouSterilizarea cu ozonOzonul este un oxidant energic care se utilizează icircn sterilizarea apei deoarece distrugeenzimele distruge sporii viruşii bacteriile şi este mai eficient decacirct clorul icircn icircndepărtarea microplantelor acvatice şi a protozoarelorOzonul reprezinta o melucula cu trei atomi de oxigen icircn comparaie cu oxigenul dinatmosferă care are doar doi atomi proprietăile celor două tipuri de molecule sunt foartediferite ozonul este un oxidant foarte puternic astfel că are un rol decisiv icircn distrugereapatogenilorca urmare acesta se descompune icircn molecule de O2 Astfel dizolvat oxigenul

asigură un gust deosebit apei poatabileO3 = O2 + O reacia decurge uşor deoarece O3 este instabil la temperatura

ambiantă Ozonul se obine din aer sau din oxigen sub aciunea descărcărilor electrice de icircnaltă tensiuneAerul purificat şi uscat este trecut printr-o cameră (baterie ) de ionizare icircn care subaciunea unui cacircmp de descărcări electrice de icircnaltă tensiune se formează ozonul

O2 2O

2O + 2O2 2O3 3O2 2O3 Aerul ozonizat este introdus icircn contracurent cu apa de dezinfectat icircntr-un turn deabsorbiePentru dezinfectarea unui litru de apă se consumă 05 ndash 2 mg O3 icircn funcie de coninutulde impurităi al apei

Ozonul este puin solubil icircn apă de aceea este necesar să se asigure un contact intim cu apa

Prin tratarea apei cu ozon se realizează concomitent eliminarea (oxidarea ) fenolului decolorarea apei icircmbunătăirea gustului şi a mirosului apei Ozonul oxidează H2S nitriliişi ali derivai organici

Icircn epurarea apelor uzate ozonul este folosit pentru decolorare dezinfecie oxidareaparială a unor substane nocive (fenoli detergeni cianuri etc) Este de subliniat că ozonul are o toxicitate ridicată pentru expunere continuă concentraia icircn aer fiind limitată 1a circa 01 mgm3)Printre cei mai importani patogeni distruşi de ozon se numără E-Coli Coliform HoleraPentru cele mai comune aplicaii un coninut optim rezidual este de 04 sau 05 ppm ( pă r i

per milion) ozon Acesta este suficient pentru a distruge patogenii care pot coabita icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3751

37

interiorul recipienilor de apă Tratarea apei cu radiatii UV nu asigură icircnsă şi sterilizarearecipientilor pentru depozitarea apei asta icircnsemnacircnd că orice urmă de spori sau bacteriicare se află icircn aceşti recipieni se pot multiplica după umplere

34 Ape industriale

341Corectarea calităii apelorApele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fie

folosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabileCorectarea calităii apelor se aplică icircn special pentru apele industrialeApa necesară icircn diferite procese tehnologice trebuie să icircndeplinească anumite condiii decalitate caracteristice fiecărui domeniu de utilizareOperaiile de corectare a calităii apelor cuprind

- decantarea tratarea cu coagulani filtrarea- deferizarea demanganizarea- degazarea (eliminarea gazelor dizolvate)- desilicierea ( eliminarea SiO2 )- dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )- demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )

342 Dedurizarea apei Eliminarea durităii apei se poate realiza prin metode termice metode chimice cu schimbători de ioni

Procedeul de dedurizare cu schimbă tori de ioni

Acest procedeu se bazează pe capacitatea unor substane solide greu solubile de aabsorbi din soluie anioni sau cationi şi de a ceda icircn schimb aliiMaterialele schimbătoare de ioni sunt subsante insolubile coninacircnd ioni cu putere slabă care sunt capabili să fie schimbati cu ali ioni din soluiile cu care vin icircn contact Acesteschimbări au loc f ără alte modificări fizice icircn materialul schimbător de ioni Ioniischimbători sunt acizi sau baze insolubile care formează la racircndul lor săruri insolubile şiaceasta icirci face capabili să schimbe ioni incarcăti pozitivi (schimbători de cationi) sau icircncărcai negativ (schimbători de anioni) Multe substante naturale ca proteinele celulozaelementele galvanice şi particulele de impurităi demonstrează proprietăile ionilorschimbători care joacă un rol important icircn funcia lor icircn natură Materialele schimbatoarede ioni sintetice bazate pe cărbune şi răşini fenolice au fost primele utilizate la nivelindustrial icircn 1930 Cacirciva ani mai tacircrziu au fost dezvoltate răsinile constacircnd din polistirencu grupe sulfonat pentru a forma schimbători cationici sau grupe aminice pentru a formaschimbători anioniciClasificarea schimbătorilor de ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3851

38

Icircn funcie de sarcina ionului absorbit schimbătorii de ioni se numesc cationii care suntschimbători de cationic şi anionii care sunt schimbători de anioniSchimbătorii de ioni se clasifică după mai multe criterii

1) după originea lor- naturali (zeolii)- de sinteză

-permutii

-răşini schimbătoare de ioni2) după natura lor- anorganici ( zeolii permutii )- organici ndashrăşini schimbătoare de ioni

3) după structura reticulară a compuşilor organici de sinteză- răşini microporoase- răşini macroporoase

4) după tipul ionului schimbat- cationii- anionii

- amfoteri ( pot schimba atacirct anioni cacirct şi cationi ) Zeoli ii

Zeoli ii se notează Z-Na unde Z este un rest macromolecular ei sunt silicai hidratai careconin ioni de aluminiu şi ioni ai metalelor alcalineZeoliii sunt schimbători de ioni naturali din punct de vedere chimic fac parte dincategoria alumino-silicailor naturali ai metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoaseStructura cristalină a zeoliilor este de tip reea tridimensională care conine cationiangajai icircn legături la nivelul reelei şi cationi mobili care pot fi angajai icircn procesul deschimb ionicPermuti ii

Permuti ii

se notează P-Na unde P este un rest macromolecular ei sunt silicai dubli dealuminiu şi sodiu obinui prin topirea cuarului cu caolin cu carbonat de sodiu sau cusulfură de sodiu şi cărbuneCationi i

Răşinile acide şi sărurile lor cu metale alcaline (uzual cu sodiu) au proprietatea de aschimba cationii pe care icirci conin inclusiv H+ cu cationi din soluiile cu care vin icircncontact Aceste răşini se numesc cationi i Icircn reaciile de schimb ele se simbolizează R-Hrespectiv R-Na (Cat) ndash NaCationiii conin icircn molecula lor grupări acide de tipul

- COOH sau- COONa- SO3H sau- SO3Na

capabile să fixeze cationi minerali şi organici şi să schimbe cu ionul de hidrogensau de sodiu

Anioni ii

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3951

39

Răşinile cu caracter bazic se numesc anioni i şi au proprietatea de a reine anionii dinsoluiile cu care vin icircn contact Icircn reaciile de schimb ionic se simbolizează R-OH sau R-Cl funcie de anionul ce poate fi schimbat (hidroxid respectiv clorură)Anioniii au icircn moleculă grupări funcionale bazice

- NH2 capabile să fixeze anionii minerali sau organici şi să icirci schimbe cu ionul HO- R ndashOHsau (An) ndashOH

După caracterul bazic anioniii pot fi anionii slab bazici- au icircn moleculă gruparea aminică - NH2 RN+ H2 HO- - sunt un amestec de amine cu schelet molecular alifatic sau aromatic- nu schimbă ionii acizilor foarte slabi- sunt regenerai mai uşor

anionii puternic bazici- conin gruparea de amoniu cuaternar (sunt săruri cuaternare de amoniu )

R ndash N+R3 HO- - aceste răşini pot schimba ionii acizilor foarte slabi

- icircn funcie de matricea polimerului pot fi-răşini polistirenice-răşini poliacrilice

Răşinile sintetice conin un rest organic R care este un produs reticulat decopolimerizare de tip stiren-divinilbenzen Pe acesta se află grefate grupe active acide(carboxil -COOH sulfonice -SO3H sau fenolice -OH) sau bazice (amine -NH2 sauamine N-substituite)Icircn Romacircnia răşinile schimbătoare de ioni se fabrică la VIROLITE Oraşul Victoria Altesortimente de răşini schimbătoare de ioni fabricate icircn lume sunt de tip AmberliteWolfatite Dowex Sephadex Duolite

etc

Cationiii sunt utilizai pentru reducerea durităii apei reinacircnd ioni de calciu Ca2+ şimagneziu Mg2+ din soluie şi cedacircnd icircn schimb ioni de Na+ sau K+ Regenerarea cationiilor se realizează prin tratarea acestora cu soluia de clorură de sodiusau carbonat de sodiu ref ăcacircndu-se capacitatea de schimb ionic

DEDURIZAREA APEI -se realizează cu un schimbător cationic puternic acid de formaR ndashNaPrin reinerea ionilor de Ca2+ şi Mg2+ se obine un efluent care conine numai săruri desodiu

2R ndash Na + ( Ca Mg ) (HCO3)

2R

2( Ca Mg ) + 2NaHCO

3

2R ndash Na + ( Ca Mg )Cl2 R2( Ca Mg ) + 2NaCl2R ndash Na + ( Ca Mg )SO4 R2( Ca Mg ) + Na2SO4

La regenerare are loc reacia

R2( Ca Mg ) + 2NaCl 2R ndash Na + ( Ca Mg ) Cl2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4051

40

Apa dedurizată va avea aceeaşi mineralizare ( coninut de săruri ) dar duritatea scadepacircnă la o valoare reziduală de 0 -01 mval ℓ

343 Demineralizarea apei Reaciile care au loc la trecerea peste un cationit sintetic conduc la obinerea de apă dedurizată cu caracter acidPrin trecerea apei rezultate peste un anionit se obine apă icircn care nu se mai găsesc nici un

fel de ioni străini numită apă demineraliazat ă Dacă se utilizează răşini schimbătoare de ioni apa dură este trecută icircntacirci peste un cationitapoi peste un anionitDemineralizarea apei se obine prin tratarea apei succesiv cu

a un schimbător de cationi de tip R ndash H icircn care ionii metalici sunt icircnlocuii cu ionide hidrogen iar sărurile neutre din apă sunt transformate icircn acizi liberi

b un schimbător de anioni (anionit ) de forma R ndash OH icircn care se rein anioniiacizilor eliberacircndu-se ioni hidroxil care cu protonii ( H3O ) formează apa

Instalaiile de demineralizare sunt alcătuite din mai multe coloane legate icircn serie Icircn acest fel se consumă mai puini reactivi de regenerare

Regenerarea anioniilor se realizează prin tratarea cu soluii diluate de hidroxid de sodiu(NaOH 4 )

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4151

41

apă HCl 7 NaOH 4brută

cation dedegazare

R -COOH

apă deionizată demineralizată

R ndashSO3H

Figura nr11 Schema unei instalaii de demineralizare totală a apei

unde

1 coloană cu cationit - cationit slab acid ndash slab acid elimină dt 2 coloană cu cationit puternic acid ndash cationit puternic acid3 coloană cu anionit slab bazic ndash anionit slab bazic - elimină acizi tari ( HCl H2SO4 )4 coloană de degazare ndash cationit de degazare ndash se elimină CO2 prin insuflare de aer5 coloană cu anionit puternic bazic ndash anionit puternic bazic ndash elimină acidul silicic şi CO2

1 Icircn coloana 12R ndash H + ( Ca Mg ) (HCO3)2 R2( Ca Mg ) + 2H2CO3 H2CO3 H2O + CO2

2 Coloana 2 conine cationit puternic acid care elimină cationii legai de anioniiclorhidric sulfuric silicic

2R ndash H + ( Ca Mg )SO4 R2 ( Ca Mg ) + H2SO4 2R ndash H + ( Ca Mg ) Cl2 R2 ( Ca Mg ) + 2HCl

2R ndash H + MgSiO3 R2Mg + H2SiO3 3 Coloana 3 conine un anionit slab bazic care elimină acidul sulfuric şi clorhidricformat

2R ndash OH + H2 SO4 R2SO4 + 2H2OR ndash OH + HCl RCl + H2O

1 2 3 4 5

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4251

42

4 Apa trece apoi icircn coloana 4 de degazare unde are loc eliminarea CO2 prin insuflareade aer pacircnă la un coninut residual de cca 10 mg CO2 dm3 5 Coloana 5 conine anionit puternic bazic care elimină acidul silicic şi restul de CO2

2R ndash OH + H2SiO3 R2 ndash SiO3 + 2H2O2R ndash OH + H2CO3 R2 ndash CO3 + 2H2O

Prin alegerea optimă a treptelor de demineralizare şi a nivelului de regenerare se poateobine o apă cu duritatea reziduală 0

0d şi mineralizare m = 0 săruri reziduale

0005 divide 5 mg dm

3

Instalaia de demineralizare pote fi prin schimb ionic icircn suspensie icircn care regenerarea seface icircn contracurent

35 APE REZIDUALE

Este greu de crezut că pe planeta noastră acoperită icircn proporie de 70 de apă numai 1din totalul resurselor de apă este disponibil pentru folosină oamenilorDin toată apa care acoperă globul 975 este apă sărată rămacircnacircnd apă dulce numai25 iar din acestea peste jumătate sunt gheari şi calotă glaciară

Iată de ce apa este o continuă preocupare pe planeta noastră atacirct pentru cercetători darmai cu seamă pentru cei ce suferă din cauza lipsei de apă Deşi trăim icircn secolul 21 icircnlume 11 miliarde de oameni (reprezentacircnd 18 din populaia globului) duc lipsă de apă potabilă

Poluarea apelor reprezintă procesul de alterare a calit ă ilor fizice chimice şi biologice

ale acestora produsă direct sau indirect de activit ă i umane care fac ca apele să devină

improprii pentru folosirea normală care era posibilă icircnainte de alterare

Apele rezultate din activităile industriale agricole sau menajere rămacircn după utilizare cu

o icircncărcătură din substanele prelucrateEle sunt cunoscute sub denumirea de ape reziduale sau ape uzate Apele reziduale sunt apele că rora prin utilizare li s-au modificat calit ă ile chimice

biologice sau fizice apele din precipita ii sau alte surse care f ă r ă să fi f ă cut obiectul

unei folosiri s-au icircncă rcat cu substan e str ă ine provenite din activit ă ile sociale şi

economice Prevenirea şi combaterea fenomenului de poluare presupune cumoaşterea naturiipoluanilor şi a surselor care icirci generează Substanele poluante ajunse icircn emisar suferă

- procese fizice ( sedimentare evaporare etc )

- procese chimice (hidroliză şi oxidare )- procese biologice ndash care au loc icircn mod natural icircn timp printr-un proces complexnumit autoepurare

Depăşirea capacităii de autoepurare a emisarului pune icircn pericol flora fauna şiposibilităile de folosintă ulterioară a apei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4351

43

Substanele poluante odată ajunse icircn reeaua hidrologică pacircnza freatică lacuri racircuri mări oceane sunt practic imposibil de eliminat datorită diluării lor icircntr-un volum marede apă greu de prelucratDe aceea tratarea apelor reziduale icircn scopul eliminării poluanilor trebuie să se facă lasursa de poluarePoluanii din apă rezultă din numeroase activităi antropice industrie oraşe agriculturăPoluanii care provin din surse industriale pot curge din evile unor fabrici sau se pot

scurge din rezervoare de depozitare subterane Uneori icircntreprinderile elimină poluanii icircncanalizarea oraşelor crescacircnd varietatea poluanilor icircn zonele municipale Oraşele şi altecomunităi rezideniale contribuie icircn principal cu ape combinate cu chimicale folosite icircngospodărie Poluanii provenii din agricultură cum ar fi gospodării păşuni şi fermecontribuie cu dejecii animale icircngrăşăminte şi sedimente provenite din eroziune Apele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fiefolosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabile351 Epurarea apelor menajere

Uzina de tratare a apei cuprinde instalaiile aferente procedeelor de corectare aproprietăilor apei Avacircnd icircn vedere marea varietate a compoziiei apelor naturale ceea ceface să nu existe două ape identice nu există nici o tehnologie sau schemă şablon detratare a apelor ci de la caz la caz trebuie aplicate anumite operaiuni de tratare a apei acăror combinare icircntr-un proces tehnologic eficient rezultă dintr-un studiu experimentaltemeinic executat icircn prealabil icircn laborator şi eventual icircn instalaii pilotEpurarea apelor menajere se poate realize prin procedee Mecanice Chimice Biologice

De obicei se folosesc toate aceste tipuri de procedee ele completacircndu-se reciprocProcedee mecanice de epurare

Procedeele mecanice de epurare urmăresc icircnlăturarea din apă a corpurilor mari aimpurităilor care se depun şi a celor care plutescApele se trec prin grătare ( rare apoi grătare fine ) după care se trec prin deznisipatoareIcircn apă rămacircn suspensii fine care se separă icircn bazine de decantare icircn care apa curge foarte icircncetDepunerile (nămolul ) se colectează de cacircteva ori pe zi pentru a evita fermentareaoperaie executată cu racloare sau pompe specialeNămolul rezultat din procesele de epurare este colectat şi prelucrat pentru a avea un

volum redus şi a putea fi transportat şi utilizat ca icircngrăşămacircnt agricolTratarea nămolurilor se realizează prin fermentare sau deshidratareFermentarea nămolului se realizează icircn bazine speciale icircn absena aerului datorită activităii bacteriilor anaerobe care transformă substanele organice icircn substaneminerale cu producere de gaze icircn special metan care poate fi captat şi utilizatNămolurile nefermentabile se deshidratează pe cacircmpuri de uscare icircn iazuri prin filtrare icircn filtre presă filtre cu vid filtre centrifuge

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4451

44

Apă reziduală

Nămol

Spre valorificaresau depozitarefinală a nămolului

Ape de drenaj

R E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O R

Figura nr 12 Schema staiei de epurare mecanică

Grătare

Site

Deznisipatoare

Separatoarede grăsimi

Centralatermică

Platformede uscare

Decantoareprimare

orizontale

Ape decantate

Rezervoarede fermentarea nămolului

Rezervoarede gaze

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4551

45

Procedee chimice de epurareProcesele chimice de epurare sunt acelea icircn care poluanii sunt transformai icircn altesubstane mai uşor de separat (precipitate insolubile gaze care pot fi stripate) cunocivitate mai scăzută sau mai susceptibile de a fi icircndepărtate prin alte procese de epurare(de exemplu prin procese biologice)Prin procedeele chimice de epurare se urmăreşte neutralizarea apelor acide sau alcalinecu lapte de var sau CO2 precum şi separarea cu ajutorul coagulanilor a impurităilor şi a

coloizilorCoagulanii folosii sunt sulfatul feric Fe(SO4) şi sulfatul de aluminiuProcesele chimice folosite la epurarea apelor sunt Oxidarea Coagularea şi flocularea Schimbul ionic Neutralizarea - procesul prin care pH-ul unei ape uzate avacircnd valori icircn afara

intervalului favorabil dezvoltării florei şi faunei acvatice (aproximativ 65-85) estereglat prin adaos de acizi sau baze după caz Neutralizarea apei are ca efect şimicşorarea icircnsuşirilor corozive ale apei care pot determina degradarea materialelor

cu care vine icircn contact (conducte construcii şi instalaii de transport sau deepurare) Apele acide se pot neutraliza prin tratare cu lapte de var Ca(OH)2 sodă caustică sau carbonai cu caracter bazic iar apele alcaline se pot neutraliza cusubstane ce conin acizi sau oxizi acizi (CO2 de exemplu)

Staiile de epurare mecano ndash chimică conin construcii pentru coagularea suspensiilorcoloidale din apă amplasate icircnaintea decantoarelorDatorită proceselor de coagulare se realizează o decantarea mai rapidă a suspensiilor

Procedee biologice de epurareSubstanele organice pot fi icircndepărtate din apă de către microorganismele care le

utilizează ca hrană respectiv drept sursă de carbon O parte din materiile organiceutilizate de către microorganisme servesc la producerea energiei necesare pentru mişcaresau pentru desf ăşurarea altor reacii consumatoare de energie legate de sinteza de materievie respectiv de reproducerea microorganismelor Epurarea realizată cu ajutorulmicroorganismelor este numită biologică Ea se desf ăşoară prin reacii de descompunereşi de sinteză mijlocite de enzime catalizatori biologici generai de către celulele viiEpurarea biologică este precedată de epurarea mecanică şi de cea chimicăSe realizează icircn două categorii de construcii şi instalaii cacircmpuri de irigaie cicircmpuri de infiltraie iazuri biologice ndashicircn care se realizează

epurarea biologică naturală folosindu-se capacitatea naturală de autoepurare asolului şi a apelor

biofiltre bazine de aerare cu nămol activ icircn care are loc epurarea biologică artificială

Epurarea biologică artificială are ca scop oxidarea substanelor organice şi transformarealor icircn substane stabile de către microorganismele aerobeDupă epurarea biologică urmează decantarea apei apoi dezinfectarea cu clor sau clorură de var şi evacuarea icircn ape curgătoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4651

46

4 Tehnologia acidului sulfuric

Dintre acizii minerali produşi ai industriei chimice acidul sulfuric ocupă primul loc dinpunct de vedere al produciei şi al consumului Aceast fapt este datorat reactivităii mari aacidului sulfuric combinată cu costul scăzut al fabricaiei şi numeroasele utilizari ale acestuicompus Capacitatea de producie a unei linii tehnologice variază icircntre 600-2000 t H2SO4 zi

Procedee de fabricare a acidului sulfuricAcidul sulfuric se poate obine prin urmatoarele procedeebull procedeul cu nitroză icircn care oxidarea dioxidului de sulf se face sub aciunea

catalitică a oxizilor de azot superiori se obine acid sulfuric relativ diluat (maxim 76-78H2SO4)

bull procedeul prin contact icircn care dioxidul de sulf este oxidat la trioxid de sulf pecatalizatori soliziFazele principale ale procesului tehnologic sunt

bull pregătirea amteriilor primebull obinerea gazelor sulfuroasebull purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasebull oxidarea catalitică a dioxidului de sulf la trioxid de sulf

bull absorbia trioxidului de sulfbull valorificarea deşeurilor şi a gazelor reziduale

Materii prime pentru obinerea gazelor sulfuroasePrincipalele materii prime folosite la fabricarea acidului sulfuric sunt-sulful elementar-sulfuri pirita FeS2 calcopirita Cu Fe S2 sulfurile unor metale neferoase (ZnS PbS CuS)Alte materii prime ceva mai puin utilizate sunt

-sulfatul de calciu şi magneziu hidrogenul sulfurat gaze reziduale cu SO2 sulfatul feros etcIcircn ările europene piritele reprezintă 66 din materiile prime disponibile pentru fabricareaacidului sulfuric Prin valorificarea cenuşii de pirită costul acidului sulfuric devine cu otreime mai scăzut decacirct al celui pe bază de sulf Pe plan mondial sulful reprezintă 66 dintotalul materiilor prime utilizate icircn industria acidului sulfuric

Pră jirea piriteiProcesul depră jire a piritei decurge după o reacie icircn sistem ereogen la suparafaa de contactsolid-gaz Procesul decurge după o succesiune de reacii paralel ndashconsecutive Ş

4 FeS2 (s) rarr 4FeS (s) +4S (s) ∆ H=+49 64 kcal

4S (s) rarr 4S (g) ∆ H=+62 47kcal

4S (g) + O2 )g) rarr 4 SO2 (g) ∆ H= - 34639 kcal

4 FeS (s) + 7 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 4 SO2(g) ∆ H= - 58175 kcal

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4751

47

Reacia globală a procesului va fi

4 FeS2 (s) + 11 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 8 SO2(g) ∆ H= - 816 03 kcal

Cantitatea mare de căldură degajată prin ardere (816034= 20401 kcalmol) asigură desf ăşurarea procesului icircn condiii autoterme

Industrial pentru pră jirea piritei se utilizează cuptoare mecanice cuptoare icircnsuspensie cuptoare ciclonice sau cuptoare cu strat fluidizat

Icircn fabricile moderne se utilizează cuptoare cu strat fluidizat care asigură productivităifoarte mari (30 t FeS2 m

2 zi recuperarea avansată a călurii de ardere coninut ridicat deSO2 reglarea automată şi posibilitatea utilizării de materii prime cu diferite granulaii

Purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasePurificarea gazelor sulfuroase nu este necesară dacă acestea s-au obinut prin arderea

sulfului Aceste gaze nu conin practic impurităi cu numai vapori de apă Se face uscarea

lor prin contactare cu acid sulfuric concentrat la temperatură joasăDar gazele sulfuroase provenite de la arderea piritei şi a sulfurilor metalelor neferoase icircn cuptoare cu strat fluidizat conin cantităi variabile de impurităi sub formă de praf gaze(SO3 HF Si F4 ) şi vapori (As2O3 SeO2 Se H2O etc) icircn funcie de natura şi finea materieiprime supuse pră jirii Icircndepărtarea impurităilor din aceste gaze este necesară dinurmătoarele motive

bull impurifică acidul sulfuricbull praful obturează conductele sau duce la creşterea rezistenei hidraulice icircn aparate icircngreunează transferul termic prin depunere pe pereii conductelor blochează mecanicsau otrăveşte chimic catalizatorul

bull impurităile icircn aflate icircn stare de gaz otrăvesc catalizatorulbull dioxidul de seleniu nu acionează asupra catalizatorului dar se recuperează icircntru-cacircteste o materie primă preioasă pentru fabricarea semiconductorilor

Purificarea gazelor sulfuroase se realizează icircn două treptebull icircn prima treaptă are loc aşa numita purificare uscată prin care se reine praful astfel icircncacirct gazele să conină maxim 01-025 g prafNm3 de gaz purificarea uscată serealizează prin procedee mecanice (multicicloane) şi electrice ( filtre electrice uscate)

bull icircn a doua etapă se face o purificare umedă numită purificare specială prin care seelimină arsenul seleniul şi aerosolii de acid sulfuric formai prin reacia dintre vaporiide apă şi SO3 din gazele sulfuroase Purificarea specială urmăreşte eliminarea

aerosolilor de acid sulfuric (cu filtre electrice umede) şi a impuritălor de As2O3 şiseleniu (prin condensare icircntr-un răcitor cu serpentină)

Oxidarea catalitică a dioxidului de sulf Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid este un proces exoterm

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4851

48

SO2 + frac12 O2 SO3 ∆ H = -229 kcal

Reacia decurge cu degajare de căldură şi contracie de volum iar deplasareaechilibrului spre dreapta respectiv creşterea conversiei se realizează prin micşorareatemperaturii şi mărirea presiunii

Conversia reprezintă raportul dintre numărul de moli de SO2 oxidai la SO3 şi numărultotal de moli de SO2 şi icircn condiii de echilibru se defineşte prin raportul

23

3

SOSO

SO

e p p

p x

+=

icircn care

2SO p

3SO p sunt presiunile pariale la echilibru al SO3 respectiv SO2

Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid de sulf necesită o energie de activare foarteridicată ( 5972 kcalmol) şi din acest motiv efectuarea ei la nivel industrial este posibilă numai cu ajutorul catalizatorilor Cel mai utilizat catalizator este pentoxidul de vanadiu cu

promotor de K2O pe suport de silice (SiO2) Coninutul de V2O5 al catalizatorului industrialeste de 4-11

Procesul de oxidare catalitică este condus icircn reactoare adiabatice cu strat fix decatalizator Majoritatea sunt prevăzute cu patru straturi de catalizator şi schimb de căldură icircnafara stratului catalitic

Absorbia trioxidului de sulf Ultima fază a procesului de fabricaie a acidului sulfuric este absorbia SO3 din gazele

catalizate şi transformarea lui icircn acid sulfuric Gazele evaculate din reactorul de oxidarecatalitică sunt dirijate icircn instalaia de absorbie a SO3 unde are loc absorbia trioxidului de

sulf icircn acid sulfuric concentrat (983) sau dacă se urmăreşte şi obinerea de oleum icircnoleum 20

Conform diagramei de echilibru lichid ndashgaz icircn sistemul H2O-H2SO4-SO3 absorbantuloptim este H2SO4 983 care corespunde compoziiei azeotropului

Sortimente de acid sulfuricIndustrial se fabrică următoarele sortimente d eacid sulfuric

bull monohidrat sau acid sulfuric 100bull Acid sulfuric de concentraie 98 96 92 respectiv 73

bull Acid sulfuric pentru acumulator de 98 92 respectiv 37

bull Oleum cu 20 SO3 liber

bull Oleum cu 65 SO3 liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4951

49

Acidul sulfuric pentru analiză şi chimic pur se obin din trioxidul de sulf rezultat ladistilarea oleumului şi apă triplu distilată icircn aparatură de cuar

Utilizări ale acidului sulfuricAcidul sulfuric are numeroase utilizări datorită reactivităii mari şi a costului scăzut al

fabricaiei Acidul sulfuric este un bun oxidant deshidratant şi catalizator icircn sinteza organică (eterificare esterificarea alcoolilor adiia apei la etenă nitrarea compuşilor organicialchilarea şi polimerizarea alchenelor)

Acidul sulfuric este folosit la fabricarea de fertilizani (superfosfat fosfat de amoniusulfat de amoniu) de pigmeni (alb de titan) de acizi sulfai dicromai şi exploziviAcidul sulfuric este folosit la fabricarea metalelor neferoase şi rare ca agent de

decapare pentru oeluri şi metale icircnainte de vopsire sau de a fi acoperite cu staniu(cositorire) nichel sau crom

Alte utilizari ale acidului sulfuric suntbull Icircn industria acumulatoarelorbull Icircn procesele de fabricare a unor colorani vopsele lacuri medicamente

materiale plastice insecticide erbicide detergeni etanol esteri eteri etcbull Icircn industria alimentară la prepararea glucozei a zahărului a amidonului etc

bull Agent de uscare a gazelor

5 Fabricarea gazului de sinteză

Gazul de sinteză se obine prin oxidarea parială a hidrocarburilor uşoare icircn special ametanului Acest proces este numit bdquoconversierdquo şi se utilizează icircn special pentru obinereahidrogenului necesar sintezei amoniacului Agenii de oxidare care se pot folosi sunt apa(vapori) oxigenul sau dioxidul de carbon Icircn cazul conversiei metanului reaciile sunt

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= + 49 25 kcal

Aproximativ 80 din hidrogenul destinat fabricării amoniacului se obine dupa această metodă

Metanul se poate oxida şi cu oxigen ( oxidare parială la CO) reacia fiind exotermă

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= - 85 kcal

Conversia cu dioxid de carbon se utilizează pentru obinerea gazului de sinteză dincare se va fabrica metanol sau cacircnd se dispune de dioxid de carbon

CH 4 + CO2 (g) 2 CO + 2 H 2 ∆ H= + 60 kcal

Oxidarea parială a omologilor metanului se desf ăşoară conform reaciei

C n H 2n+2 + n H 2O (g) n CO + (2n+1) H 2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5051

50

Icircn prezena vaporilor de apă monoxidul de carbon reacionează conform reaciei

CO + H 2O (g) CO2 + H 2 ∆ H= - 10 kcal

Această reacie are loc atacirct icircn procesul de conversie a hidrocarburilor gazoase cacirct şi ca fază separată icircn procesul tehnologic de obinere a gazului brut icircn vederea reducerii coninutului

de monoxid de carbon din gazul de sinteză care altfel necesită pentru purifcare procedeedificile şi costisitoare Prin conversia monoxidului de carbon cu vapori de apă crşteconinutul de hidrogen din gaze

Conversia metanului este o reacie catalitică Se utilizează catalizatori de Ni sau Co cuadaosuri de Al2O3 Mg O ZrO2 ThO2 şi ali activatori

Icircn practica industrială icircn funcie de condiiile locale s-au dezvoltat mai multeprocedee de obinere a gazului brut care se pot clasifica astfel

bull Procedee icircntr-o singură treaptă bull Procedee icircn două trepte

După presiunea de lucru se aplică

-procedee de conversie la presiune joasă-procedee de conversie la presiune ridicatăGazul de sinteză este apoi purificat prin icircndepărtarea prin diverse metode a dioxidului

de carbon şi a monoxidului de carbon

6 Tehnologia amoniacului

Amoniacul este principala materie primă pentru obinerea substanelor organice şianorganice cu azot inclusiv fertilizanii minerali Amoiacul se utilizează la fabricareamedicamentelor a coloranilor explozivilor a pilelor de combustie şi icircn industria

petrochimică a hacircrtiei şi frigotehnieiPosibilitatea obinerii amoniacului din elemente se cunoaşte de peste 100 de ani dar

condiiile de sinteză au fost stabilite abia la icircnceputul secolului al XX-lea pe baza legilortermodinamicii şi a cineticii chimice Sinteza amoniacului din elemente reprezintă cea maistrălucită aplicaie a unor principii de ştiină fundamentală icircn practica industrială

Materiile prime pentru sinteza amoniacului sunt hidrogenul şi azotul icircn raportulstoechiometric (31) Hidrogenul provine din metan prin conversia acestuia şi purificareagzului de sinteză brut iar azotul provine din aer prin arderea parială a hidrogenului procesprin care se consumă oxigenul

N 2 + 3 H 2 2 NH 3 ∆ H=-1105 kcalmol

Sinteza amoniacului are loc sub aciunea catalizatorilor Industrial se utilizează catalizatori pe bază de fier activat cu promotori de oxizi amfoteri sau acizi (Al2O3 TiO2SiO2 ) oxizi alcalin (Na2O K2O) sau alcalino-pămacircntoşi (MgO CaO)

Amoniacul se sintetizează la presiuni ridicate pentru a deplasa echilibrul spre dreaptaIndustrial procedeele de fabricare a amoniacului se clasifică icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5151

51

Procedee operate la presiune joasă (100-200atmosfere)Procedee operate la presiune medie (250-350 atmosfere)Procedee operate la presiune icircnaltă (450-1000 atmosfere)

Bibliografie1 Aurel Blaga şi col ndash Tehnologie chimică generală şi procese tip Ed Didactică şi Pedagogică Bucureşti 1983

2 Nicu Dulămiă Maria Stanca ndash Tehnologie chimică Vol I Ed Presa universitară clujeană Cluj-Napoca 1999

3 Carmen Teodosiu Tehnologia apei potabile si industriale Editura MATRIX ROM Bucuresti 2001

4 Nicu Dulămiă şi col ndash Lucrări practice la tehnologie chimică generală Vol I şi II Univ Babeş ndashBolyai Cluj-

Napoca 1994

5 Victor Părăuşanu Tehnologii chimice Ed Ştiinifică şi Enciclopedică Bucureşti 1982

6 Florica Manea Dalila Marsavina Ioan Ursoiu Principii metode si aplicaii in analiza apei Ed PolitehnicaTimişoara 2004

Page 5: Chime Tehnologica I

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 551

5

Ranadamentul η este raportul dintre cantitatea de produs util obinută icircn urma reaciei şicantitatea de mateie primă intrată icircn procesPentru procesele a căror desf ăşurare se poate exprima prin ecuaii stoechiometrice cunoscuterandamentul icircn produs final este

100

teoreticprodusdemoli

practicobtinutprodusdemoli() sdot=η

Selectivitatea este raportul dintre numărul de moli de produs util obinut şi numărul de molide materie primă transformată ( calculele se fac pentru reactantul aflat icircn cantitatestoechiometrică)

100atatransformprimamateriemoli

utilprodusmoli() sdot=S

2 Clasificarea proceselor tehnologice

a clasificarea după modul de desf ăşurare in timp

Procesele tehnologice pot fi discontinue (periodice) semicontinue continue

Procesele discontinue -se realizează icircn utilaje cu funcionare periodică din care produsulse evacuează la intervale de timp determinateIcircn cazul proceselor discontinue parametrii tehnologici (temperatura presiunea

concentraia reactanilor viteza de reacie etc) variază icircn decursul desf ăşurăriiprocesuluiProcesele discontinue lucrează icircn regim nestaionar Un astfel de proces decurge icircn şarjeProcesele discontinue sunt aplicate mai puin deoarece icircn cazul acestora productivitateaeste scăzută şi nu pot fi automatizate completUn proces tehnologic discontinuu se caracterizează prin mă rimea şarjei şi durata unui

ciclu de transformare

Procesele continue se caracterizează prin simultaneitatea desf ăşurării tuturor fazelor

Acestea decurg icircn aparate cu funcionare continuă iar parametrii se menin invariabiliconstani pe toatădurata procesului Icircn acest caz regimul de lucru este sta ionar Icircn cazul proceselor continue alimentarea cu materii prime şi energie se face continuu şiuniform iar evacuarea produşilor de reacie icircn acelaşi modProcesele continue se caracterizează prin debite de alimentare şi evacuare şi timpul de

sta ionare a materialelor icircn instalaie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 651

6

Icircn cazul proceselor semicontinue alimentarea se face parial continuu parial dicontinuuiar produşii sunt evacuai icircn acelasi mod

b clasificarea după numă rul de prelucr ă ri ale materiei prime icircnainte de a pă r ă si

instala ia După numărul de prelucrări ale materiei prime icircnainte de a părăsi instalaia se disting

procese ciclice sau icircn circuit icircnchis procese aciclice sau icircn circuit deschisProcese ciclice se aplică icircn operaii cacircnd la o singură trecere a reactanilor prin reactorconversia are valori mici rămacircne reactant netransformat care se separă de produs şi apoise recirculăExemple -sinteza amoniacului

-oxidarea şi absorbia gazelor nitroase- absorbia SO3 din gazele de la oxidarea SO2

c clasificarea după starea de agregare icircn care se gă sesc reactan ii După starea de agregare icircn care se găsesc reactanii procesele pot fi procese eterogene icircn care compuşii masei de reacie se află icircn faze diferite Cele

mai utilizate sunt sistemele bifazice de tipul g-l g-s l-s l-l procese omogene care au loc cu viteze mai mari decacirct cele eterogene mecanismul

global este mai simplu şi pot fi uşor controlate

Linia tehnologică Este numită instalaia icircn care se desf ăşoară procesul tehnologic

Linia tehnologică este formată din o utilajeo sisteme de transport ale materiilor prime ale semifabricatelor şi ale produselor

finite icircntre utilajeo aparate de măsură şi control

Parametrii tehnologici reprezint ă valorile optime ale mă rimilor presiune debite

temperatur ă concentra ie pentru care se pot ob ine produse chimice cu anumite

caracteristici calitative

Materiile prime cuprind totalitatea substan elor naturale sau sintetice anorganice sau

organicenecesare pentru ob inerea unui anumit produs

Materiile prime folosite icircn industria chimică pot fi

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 751

7

- materii prime minerale sare brută (NaCl) pirită ( FeS) blenda ( ZnS) galena(PbS)

- cărbuni- iei- gaze naturale- materii prime vegetale şi minerale ( de exemplugrăsimi uleiuri alcool lemn

cereale lapte )

Produsele finite sunt substan ele sau materialele (bunurile) care rezult ă icircn urma

desf ăşur ă rii unui proces tehnologic Produsele finite trebuie să corespundă unor norme legale de calitate

Semifabricatele sunt produse rezultate icircn urma unor etape ale procesului tehnologic Icircndecursul procesului tehnologic materiile prime sunt transformate prin mai multe operaii icircn produse finite Stadiile intermediare de prelucrare ale materiilor prime sunt numite

semifabricateProduse finite

Produse auxiliare sau subproduse

MATERII PRIME

Deşeuri

Materiale auxiliare sunt produse care sunt necesare icircn procesul de producie alături demateriile prime dar nu se regăsesc icircn produsul finitMateriale auxiliare sunt apa aburul care sunt numite şi utilităi

Ramurile principale ale tehnologiei chimiceTehnologia chimică generală este o disciplină icircn cadrul ştiinelor chimice şi prezintă problemele eseniale ale tuturor ramurilor industriei chimiceTehnologia chimică generală se icircmparte icircn mod convenional icircn Tehnologia chimică ANORGANICĂ Tehnologia chimică ORGANICĂ

icircn funcie de particularităile proceselor de materiile prime utilizate şi de produsele finite

obinute

Tehnologia chimică anorganică Tehnologia chimică anorganică are ca obiect de studiu procesele chimice anorganiceAcestea se pot clasifica icircn

o procese anorganice de bază

PROCES

TEHNOLOGIC

(semifabricate)

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 851

8

o procese electrochimiceo procese metalurgiceo procese de fabricare a produselor ceramice a sticlei şi a lianilor anorganici

Procesele anorganice de bază constau icircn fabricarea compuşilor anorganici de maretonaj acizi baze săruri minerale şi icircngrăşăminte chimice Aceste procese constituie

obiectul de cercetare şi de studiu al disciplinelor tehnologice următoare

Tehnologia apei Tehnologia acidului sulfuric Tehnologia amoniacului şi a acidului azotic Tehnologia produselor sodice (derivate de la NaCL)- Na2CO3 NaOH Cl2 HCl Tehnologia icircngrăşămintelor chimice Tehnologia silicailor şi a compuşilor oxidici (produse ceramice porelan sticlă liani

anorganici ciment)

Tehnologia chimică organică Tehnologia chimică organică cuprinde

o Tehnologia chimică organică de bază icircn care se studiază prelucrarea materiilorprime organice- gaz metan iei cărbuni şi obinerea compuşilor de mare tonaj(acetilenă acid acetic clorură de vinil etenă etc )

o Tehnologia chimică organică de sinteză numită şi sinteza organică fină cecuprinde

- tehnologia produselor farmaceutice

- tehnologia antidăunătorilor- tehnologia coloranilor- tehnologia reactivilor organici- tehnologia produselor cosmetice- tehnologia fabricării tensidelor- tehnologia compuşilor macromoleculari (materiale plastice cauciuc sintetic

fibre artificiale)

Simboluri tehnice şi scheme tehnologice

Simbolurile tehnice sunt semne convenionale prin care se realizează reprezentareautilajelor Aceste semne sugerează forma şi mărimea acestoraSimbolul tehnic este un semn grafic simplificat care reprezintă un anumit utilaj El icircndeplineşte următoarele condiii

- reprezintă clar şi sugestiv forma utilajului şi principiul său de funcionare- asigură desenarea rapidă a schemelor tehnologice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 951

9

După gradul de informare pe care oferă simbolurile tehnice se casifică icircn simboluri funcionale simboluri de aparatură simboluri speciale

Simbolurile funcionale ndashse reprezintă sub forma unui dreptunghi icircn care se scrie

operaia fizică sau procesul chimic efectuat icircn utilajul respectiv Exemple

Simbolurile de aparatură redau schematic aparatul şi modul său de funcionare Exemple

conductă (săgeata indicădirecia de curgere)conductă prin care circulă componentul principal (uşor

icircngroşată)

conductă pentru recirculare conductă prin care circulă lichide

O conductă prin care circulă gaze

linie de circulaie pentru solide (bandă rulantă vagonet jgheab)

conductă pentru suspensii solid ndash lichid

conductă pentru emulsie ( L ndash L)

O conductă pentru suspensie solid-gaz

O conductă pentru spume ( L ndash G )

O conductă pentru suspendat icircn spume

ventil pe conductă

ventil reductor de presiune de la 50 la 5 atmosfere

505

Dozator simplu

Neutralizare Distilare

D

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1051

10

A

ab Dozator amestecător icircn raportul a b

B A+B

manometru

filtru pentru gaz

separator gaz lichid

siloz buncăr

rezervor pentru lichide

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1151

11

recipient vertical cu manta şi agitator

agitator elice

vas icircncălzit (răcit) cu serpentină

serpentină

agitator motor electicagitator ancoră

infin elice

ventilator pompă centrifugă

bandă transportoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1251

12

coloană cu stropire

sau coloană de stripare (scruber)

coloană cu umplutură

compresor icircn coloană de

3 trepte desorbie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1351

13

coloană de distilare

Reactor tubular continuu

Reactant Produs

Etapele elaborării proceselor tehnologicePentru a se eleabora un proces tehnologic nou şi instalaia tehnologică aferente separcurg următoarele etape

1-conceperea procesului tehnologic2-etapa dimensionării tehnologice a utilajelor3-etapa proiectării procesului tehnologic4-comanda şi montarea utilajului5-punerea icircn funciune şi rodajul instalaiei

Conceperea procesului tehnologic

Etapele proiectării sistemelor tehnologice sunt cercetarea preliminară cercetarea de laborator cercetarea de dezvoltare care cuprinde etapele

-cercetare pe micropilot-cercetare pe pilot-cercetare pe instalaie semiindustrială

proiectarea sistemelor de producie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1451

14

3 Tehnologia tratării apeiConsideraii generale

Apa are un rol esenial icircn existena vieii f ără apă nu există viatăApa este constituentul major al corpurilor viiApa este o substana chimică deosebită

o

H 104o 5 H

- polaritate ridicată rarr este un foarte bun dizolvant pentru numeroase substane săruriacizi baze alcooli proteine

- mediu pentru foarte multe reacii- agent de spălare

-căldură specifică ridicată este un bun purtător de căldurăApa costitue mediul icircn care au loc reaciile biochimice caracteristice vieiiIcircn natură apa există icircn toate formele de agregare vapori lichidă şi solidă urmacircnd un

circuit de la o stare la altaDin evaporarea oceanelormărilorlacurilorracircurilor rezultă vapori de apă (mai uşori ca

aerul) care ridicacircndu-se icircn atmosferă se condensează ca nori sau ceaă şi cad iaraşi pepămacircnt sub forma de ploaiegrindină zăpadăApa meteorică ajunsă pe pămacircnt poate străbate prin straturi permeabile (sol nisip

pietriş si alte roci) pacircnă ajunge la o pătura impermeabila de argilă formacircnd deasupraacesteia o pacircnzacirc de apă subterana (freatică) care reapare la suprafaă prin izvoare puuri

sondeIcircn circuitul său icircn natură apa vine icircn contact cu substane gazoase lichide şi solide

impurificacircndu-se Vaporii de apă din atmosferă se condensează şi dizolvă gazele dinatmosferă icircn cantităi depinzacircnd de temperatură şi de presiunile pariale ale acestoraIcircn apele de precipitaii sunt dizolvate gaze in concentraii de aproximativ63 N2 35 O2 175 CO2 deşi concentraia acestor gaze in aer este de

aproximativ79 N2 209 O2 0003 CO2Ajunsă icircn sol apa continuă procesul de absorbie a CO2 ( existent icircn straturile superioare

ale solului datorită procesului de descompunere a substanelor organice) devenind foarte

bdquoagresivărdquo şi putacircnd aciona ( reaciona si solubiliza) asupra majorităii combinaiilor dinsol Apa dizolvă săruri icircntacirclnite icircn roci (cloruri alcaline clorura de magneziu )Icircn apa imbogăită icircn cloruri solubilitatea sulfailor şi a fosfailor de calciu este mai mareDizolvarea carbonailor depinde de concentraia de CO2 dizolvat icircn apă De fapt este osolubilizare icircnsoită de o reacie chimică deoarece carbonaii trec icircn bicarbonai

CaCO2 + CO2 +H2Orarr Ca(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1551

15

Uneori unele izvoare dizolvă din rocile icircntacirclnite substane gazoase sau solide icircn cantităianormal de mari formacircnd ape minerale (acide alcaline carbonice sărate amaresulfuroase feruginoase iodurate radioactive etc) cu importante efecte curative

Clasificarea apelor naturale

Icircn natură apa se găseşte icircn hidrosferă icircn atmosferă şi icircn litosferăExistă următoarele categorii de ape

ape meteorice ape subterane ape de suprafaă -racircuri

-lacuri-mări şi oceane

31 APA POTABIL Ă Prin apă potabilă se icircnelege

o orice tip de apă icircn stare naturală sau după tratare folosită pentru băut gătit lapreparare hranei sau pentru alte scopuri casnice indiferent de originea ei şiindiferent dacă este furnizată prin reea de distribuie din rezervor sau este

comercializată icircn sticle sau alte recipienteo toate tipurile de apa folosită ca sursă icircn industria alimentară pentru fabricareaprocesarea conservarea sau comercializarea produselor sau substanelor destinatepentru consumul uman cu excepia cazului icircn care autorităile competente aprobă folosirea apei şi sunt convinse că apa nu afectează calitatea şi salubritateaprodusului alimentar icircn forma lui finită

Apa potabilă este destinată pentru consum menajer (băut preparat macircncare spălat ) cicirctşi cea necesară pentru tehnologia de fabricaie icircn industria alimentarăApa potabilă apa naturală subterană sau de suprafatăeste bună de băut Icircn acest scop eatrebuie sa icircndeplineasca următoarele conditii principale Sa aibă o temperatura icircntre 7 si

12

o

C să fie incoloră transparentă f ără miros f ără gust să nu contină suspensii mineralesau organice săruri solubile icircn cantitate mai mare decacirct un gram la litru substanteleotrăvitoare (compusi de cupru plumb arsen etc) şi nici microbi care pot provoca icircmbolnăvirea oamenilor sau a animalelorPotabilitatea apei depinde de proprietăile sale fizice şi chimice (culoare turbiditate miros coninut icircn diferite substane etc)Icircn apa potabilă trebuie să fie absente substanele toxice şi organismele patogeneCondiiile de calitate pentru apa potabilă sunt stabilite prin standarde şi reglementări Aceste condiii de calitate se referă la următoarele caracteristici ale apei

o organolepticeo fiziceo chimiceo radioactiveo biologice

Caracteristicile organoleptice sunt mirosul gustul turbiditatea şi culoarea mirosul şi gustul apei se datoresc prezenei icircn apă a unor săruri solubile gazesubstane minerale sau organice icircn descompunere a unor microorganisme vii a vegetaiei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1651

16

acvatice Apa potabilă nu trebuie să aibă gust sau miros particular dar nici să fie lipsită de gustMirosul apei provine de la substanele volatile pe care le conine ca rezultat al icircncărcăriicu substane organice icircn descompunere al dezvoltării planctonului al poluării cusubstane chimice sau cu ape reziduale Determinarea mirosului apei trebuie să se facă latemperatura de 15-200C şi la 600C icircntr-o icircncăpere care să fie lipsită de miros Turbiditatea apei (tulbureala apei) se datorează prezenei substanelor icircn suspensie

( argilă nisip fin nămol substane organice plancton etc ) şi care nu sedimentează icircntimp Turbiditatea se exprimă icircn grade de turbiditate Un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg caolin (silice) icircntr-un litru

de apă distilat ă Se măsoară cu aparate numite turbidimetre

Culoarea apeiApa pură este incoloră Culoarea apei naturale este determinată de prezena compuşilorcoloidali ai fierului a substanelor humice sau a unor substane rezultate dindescompunerea plantelor acvatice

Culoarea este dată de originea materialelor transparente Ionii de Fe dau apei culoareagalbenă cei de Cu o colorează icircn albastru Prin reziduurile activităii antropice se poateschimba culoarea apelor Apele de culoare brună provin de la distileriile de cărbuneculoarea brună icircnchisă o au apele de la fabricile de celuloză Apele bogate icircn Fe de latăbăcării au culoarea verde icircnchis sau neagră

Coloraia apei se exprimă icircn grade de culoare Gradul de culoare este coloraia produsă de o soluie care conine 1mg platină la 1 l de apă sub formă de ion cloroplatinat

Temperatura

apei variază icircn funcie de provenienă şi de anotimpPentru apele sbuterane se icircncadrează icircntre 8-12oC iar pentru cele de suprafaă variază icircntre 0oC ndashiarna şi 27 oC - 30 oC vara Radioactivitatea -este proprietatea a

pei de a emite radiaii permanente alfa beta saugama

Conductibilitatea electrică şi conductivitateaConductivitatea apelor constituie unul dintre i

ndicatorii cei mai utilizai icircn apreciereagradului de mineralizare a apelor cel puin din următoarele considerente

- măsurătorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea coninutuluitotal de săruri dizolvate icircn apă

- au avantajul diferenierii dintre săruri anorganice şi organice pe baza mobilităilorionice specifice

- elimină erorile datorate transformării speciilor de carbonaibicarbonai prinevaporare la 105o C (conform metodologiei de determinare gravitaională a reziduului fix icircn cazul bicarbonailor pierderile sunt de circa 30)Din valoarea conductibilităii se pot face aprecieri asupra concentraiei electroliilor şiasupra variaiei gradului de mineralizare a apeiConductibilitatea se măsoară icircn -1cm-1 = Siemens S mS microS

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1751

17

32 Condiii de calitate pentru apa potabilă Calitatea a

pei se poate defini ca un ansamblu convenional de caracteristici fizicechimice biologice şi bacteriologice exprimate valoric care permit icircncadrarea probei icircntr-o anumită categorie ea căpătacircnd astfel icircnsuşirea de a servi unui anumit scop Pentrustabilirea calităii apei din multitudinea caracteristicilor fizice chimice şi biologice carepot fi stabilite prin analize de laborator se utilizează practic un număr limitat consideratemai semnificative

Fiecare ară sau regiune dintr-o ară are propriile norme de calitate Totuşi pe planmondial se tinde spre o bază comună rezultată din experiena şi necesităile tuturor Icircnacest sens Organizaia Mondială a Sănătăii a emis şi reeditează periodic Directivelepentru calitatea apei potabile iar organisme internaionale precum Uniunea Europeană promovează şi ele norme comune detaliat sau cel puin orientative cum sunt Directiva9883EC privind calitatea apei destinate consumului uman

Orice alterare fizică chimică sau bacteriologică a apei peste o limită admisibilă stabilită inclusiv depăşirea nivelului natural de radioactivitate produsă direct sau indirectcu activităi umane care o fac improprie pentru o folosire normală se numeşte poluare aapei

Apa element indispensabil vieii şi activităii omului se constituie icircntr-un importantindicator al aprecierii gradului de civilizaie şi al posibilităilor de dezvoltare pe care olocalitate le oferă locuitorilor săiPentru ca o apa să fie declarată potabilă ea trebuie să icircndeplinească mai multe condiiicele mai importante fiind Să fierdquo sigurărdquo din punct de vedere sanitar (legat de cerinele consumatorului) şi al

furnizorului de apă (să fie transportabilă) Să nu conină ageni patogeni sau microorganisme patogene să fie lipsită de risc de

contaminare (să nu existe viruşi bacterii protozoare spori chişti etc) Să fie incoloră şi cu gust plăcut

Concentraia substanelor indezirabile sau toxice să fie foarte scăzutăDin punct de vedere al furnizorului de apă nu trebuie să provoace deteriorări calitativeale conductelor icircn timpul transportului datorită depunerilor sau a agresivităii calciuluisau dezvoltării de bacterii şi să se poată transporta uşor

Icircn Romacircnia norma de calitate pentru apa potabilă icircn ultimul deceniu a fost STAS134291 APĂ POTABILĂ Acest standard de stat se referă la apa potabilă furnizată deinstalaiile centrale sau sursele locale de alimentare apă de rezervoarele de icircnmagazinaretransportabile precum şi la cea folosită pentru apă caldă menajeră (baie şi bucătărie) NUse referă la apele minerale Apa potabilă trebuie să corespundă standardului de calitatenr134291 respectiv să se icircncadreze icircn limitele impuse de 54 de indicatori (preluai larecomandările Organizaiei Mondiale a Sănătăii) şi anume organoleptici (2) fizici (4)chimici (35) radioactivi (2)Toate aceste cerine sunt transpuse icircn indicatori ( parametrii caracteristici) care reprezintă parametrii apei potabileSistemul mondial de supraveghere a mediului icircnconjurător prevede urmărirea calităiiapelor prin trei categorii de parametrii- parametri de bază temperatură pH conductivitate oxigen dizolvat colibacili

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1851

18

- parametri indicatori ai poluării persistente cadmiu mercur compuşi organo -halogenai şi uleiuri minerale - parametri opionali carbon organic total ( COT ) consum biochimic de oxigen( CBO) detergeni anionici metale grele arsen bor sodiu cianuri uleiuri totalestreptococi Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizează următoareaterminologie

- criterii de calitate a apei - totalitatea indicatorilor de calitate a apei care seutilizează pentru aprecierea acesteia icircn raport cu măsura icircn care satisface un anumitdomeniu de folosină sau pe baza cărora se poate elabora o decizie asupra gradului icircncare calitatea apei corespunde cu necesităile de protecie a mediului icircnconjurator - indicatori de calitate ai apei - reprezentai de caracteristici nominalizate pentru odeterminare precisă a calităii apelor - parametri de calitate a

i apei ndash sunt valori şi exprimări numerice ale indicatorilor decalitate a unei ape - valori standardizate ale calităii apei - reprezintă valori ale indicatorilor de calitatea apelor care limitează un domeniu convenional de valori acceptabile pentru o

anumitatilde folosină a apeParametri de calitate sunt microbiologici chimici şi indicatori Valorile concentraiilormaxime admise pentru parametrii de calitate ai apei potabile sunt cele prevăzute icircntabelele din ldquoLegea nr 458 din 8 iulie 2002 privind calitatea apei potabilerdquoAşa cum s-a arătat deja pentru caracterizarea calităii şi gradului de poluare a unei ape seutilizează

indicatorii de calitate Aceştia se pot clasifica după natura lor şi după natura şiefectele pe care le au asupra apei după cumClasificare după natura indicatorilor de calitate 1 Indicatori organoleptici (gust miros )2 Indicatori fizici ( pH conductivitate electrică culoare turbiditate ) 3 Indicatori chimici

o generali-se referă compoziia naturală a apeio toxici ndash se referă la prezena compuşilor poluani toxicia căror prezenă induce

un factor de risc pentru sănătatea consumatorilor-amine aromatice= Ar-NH2 C6H5-NH2 (fenilamina sau anilina)-As Cd2+ CN- NO3 Cr3 Hg N-pesticide-trihalometani

4Indicatori bacteriologici ndashprezena organismelor animale sau vegetale5Indicatori biologici-

6Indicatori de radioactivitate-Consumul de către om al alimentelelor si apei potabile cuun continut radioactiv crescut poate determina cresterea icircncărcăturii interne aorganismului ce conduce la cresterea dozelor efective rezultate prin ingestie si implicit ariscului aparitiei efectelor negative asupra sanatatiiClasificare după natura şi efectul pe care icircl au asupra apei

- indicatori fizico-chimici generali- temperatura

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1951

19

- pH- indicatorii regimului de oxigen

- oxigen dizolvat (OD)- consumul biochimic de oxigen (CBO5)- consumul chimic de oxigen (CCO Cr şi CCO Mn)

- indicatorii gradului de mineralizare - reziduul fix

- cloruri sulfai- calciu magneziu sodiu etc- indicatori fizico - chimici selectivi

- carbon organic total (COT)- azot Kjeldhal şi azot total fosfai- duritate alcalinitate

- indicatori fizico - chimici specifici ( toxici)- cianuri- fenoli- hidrocarburi aromatice mono şi polinucleare

- detergeni- metale grele ( mercur cadmiu plumb zinc cobalt fier etc)- pesticide- arsen- uraniu natural

- trihalometani- indicatori radioactivi

- activitate globală α şi β - activitate specifică admisă a fiecărui radionuclid

-indicatori biologici care reflectă gradul de saprobitate a apei prin analiza speciilor de

organisme care populează mediul acvatic- indicatori bacteriologici care măsoară nivelul de poluare bacteriană icircn principal prindeterminarea numărului de bacterii coliforme totale şi de bacterii coliforme fecale

Icircn tabelul de mai jos sunt redate valorile admise şi excepional admise ale indicatorilor depotabilitate Organismele biologice indicatoare de poluare dăunătoare sănătăii precumchisturi de giardia protozoare intestinale patogene etc nu se admit

Tabel nr1 Indicatori de potabilitate si valorile maxim admise

Gust si miros 2 grade Amine aromatice 0 mgdm3

temperatura 7-15 grade C azotai 45mgdm3

pH 6-8 Cianuri libere 001 mgdm3

turbiditate 5-10 grade fluor 12 mgdm3

culoare 15-30 grade Mercur 0001mgdm3

conductivitate 1000-3000Scm Plumb 005 mgdm3

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2051

20

Duritatea apei 20-30 gradegermane

Total cloroform 05 mgdm3

Calciu 100-180 mgdm3 Pesticide 01 microgramedm3

Cloruri 250-400 mgdm3 CCO (consumul chimic

de oxigen) 25-3 mgdm3

Cupru 005-01mgdm3 Amoniac 0 -03 mgdm3

Fier 01-03 mgdm3 Nitrii 0 ndash 03 mgdm3

Magneziu 50-80 mgdm3 Germeni mezofili 300cm3Mangan 005-03 mgdm3 Germeni coliformi totali 10100cm3

Sulfai 200-400mgdm3 Germeni coliformi fecali 2100cm3

Zinc 5-7 mgdm3 Streptococi fecali 2100cm3

Caracteristicile biologiceApa potabilă nu trebuie să conină organisme animale şi vegetale vizibile cu ochiullibernici ouă sau larve de paraziiNumărul organismelor animale microscopice nu trebuie să depăşească 20 icircn 1 dm3 de apă

Proprietăile chimice ale apeiApa potabilă nu este şi nu trebuie să fie pură Ea conine dizolvate gaze şi o serie desubstane minerale şi organice care icirci conferă caracterul de potabilitateDintre substanele dizolvate unele sunt necesareO2 CO2 Ca2+ altele sunt admisibileMgO SO2-

4 SiO2 Fe Mn Al K Cl dar icircn anumite limiteIar altele sunt inadmisibileH2S As ionul Cr6+ compuşii azotului ai fosforului PbPrezena ionilor de calciu şi magneziu icircn apă icirci confer acesteia duritate Apa cu duritate

mare are o icircntrebuinare limitată icircn industrie şi icircn scopuri gospodăreştipH-ul aciditatea şi alcalinitatea apeiValoarea pH-ului ( concentraia ionilor de hidrogen) apei determină icircn mare măsură-procesele biologice şi chimice care au loc icircn apa natural-caracterul coroziv al apeipH-ul apelor naturale este cuprins icircntre 65 - 8 abaterea de la aceste valori dacircnd indicaiiasupra poluării cu compuşi anorganici pH-ul şi capacitatea de tamponare a acestuiaconstituie una din proprietăile eseniale ale apelor de suprafaă şi subterane pe această cale asiguracircndu-se un grad de suportabilitate natural faă de impactul cu acizi sau bazesărurile de Na+ K+ Ca2+ Mg2+ jucacircnd un rol esenial icircn acest sens De subliniat că

această capacitate de tamponare a pHndashului este deosebit de importantă nu numai pentruechilibrele din faza apoasă dar şi pentru cele de la interfaa cu materiile icircn suspensierespectiv cu sedimenteleIcircn funcie de pH-ul apei se stabilesc unele din procesele de tratare ale acesteia

Valoarea pH-ului unei ape naturale se poate determina cu relaia

pH = 652 + log[ CO2]bic - log[ CO2 ]liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2151

21

[ CO2]bic = concentraia CO2 din carbonaii acizi

[ CO2 ]liber = concentraia CO2 liber existent icircn apă Rezultă că aciditatea apelor natural este cauzată icircn principal de CO2 liberAciditatea mai este determinată de apariia acizilor humici de acizi organici sau de acizi

minerali aduşi cu apele uzate sau formai prin hidroliza sărurilor aflate icircn apă652 ndash este o constantă reprezentacircnd logaritmul cu semn schimbat alconcentraiei ionilor de acid carbonic disociat

Alcalinitatea apelor naturale ndashse datorează ionilor de bicarbonat şi icircn mai mică măsură fosfailorPractic alcalinitatea totală se datorează bicarbonailor de calciu şi magneziu astfel că icircnapele naturale obişnuite duritatea temporar ă a apei este egală cu alcalinitatea totală Alcalinitatea poate apărea şi icircn cazul deversării de ape reziduale puternic baziceDuritatea a

pei a fost inclusă la capacitatea de tamponare a apei datorită ponderii

carbonailor de calciu şi magneziu icircn apele naturale Se deosebesc următoarele tipuri deduritate- duritatea totală reprezintă totalitatea sărurilor de Ca2+ şi Mg2+ prezente icircn apă- duritatea temporară reprezintă coninutul ionilor de Ca2+ şi Mg2+ legai de anionulHCO-

3 care prin fierberea apei se poate icircnlătura deoarece dicarbonaii se descompun icircnCO2 şi icircn carbonai care precipită- duritatea permanentă reprezintă diferena dintre duritatea totală şi duritatea temporarăfiind atribuită ionilor de Ca2+ şi Mg2 legai de anionii Cl- SO2-

4 NO-3 Acest tip de

duritate rămacircne icircn mod permanent icircn apă chiar după fierbere

Coninutul de dioxid de carbon al apeiConinutul de dioxid de carbon este o caracteristică foarte importantă a apei Coninutulde CO2 determină aşa numitul echilibru carbonic al apei

Dioxidul de carbon se poate gasi in apă sub trei forme liber agresiv si legat sub formade bicarbonati si carbonateCea mai mare parte a CO2 se găseşte dizolvat fizic numai o mică parte reacionează cuapa şi se formează acidul carbonic

CO2+HOH lt==gt H2CO3

Icircntre H2 CO3 şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

( 1 )

M ndashcation de metal divalent ( Ca2+ Mg2+ Cu2+ Pb2+ )etcIcircn acest echilibru apar toate formele de dioxid de carbon -CO2 liber- CO2 semilegat icircn bicarbonai

MCO3 + CO2 + H2O lt==gt M(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2251

22

- CO2 legat icircn carbonai

Din echilibrul ( 1 ) rezultă că pentru meninerea bicarbonailor icircn soluie este necesară o anumită cantitate de CO2 liber numit ldquodioxid de carbon aferentrdquoCantitatea de CO2 care depăşeşte această limită se numeşte CO2 agresiv care este capabilsă transforme noi cantităi de carbonai icircn bicarbonai

[ CO2 ]liber = [CO2 ]aferent +[ CO2 ]agresiv

La scăderea cantităii de dioxid de carbon sub limita necesară meninerii bicarbonailor icircnsoluie are loc precipitarea unei cantităi corespunzătoare de carbonaiFormele sub care se găseşte CO2 icircn apă por fi prezentate prin schema din figuraurmătoare Existena uneia sau alteia dintre formele sub care se poate găsi CO2 icircn apă este icircn funcie de pH-ul apei respectiv

o la pH le 4 CO2 este prezent sub formă de CO2 libero la pH = 84 CO2 este prezent sub formă de HCO-

3 o la pH ge 105 CO2 este prezent sub formă decarbonai

CO2 total

CO2 liber

CO2 agresiv CO2aferent CO2semilegat CO2legat HCO-3 CO

2-

Figura nr 1 Formele de CO2 din apă

CO2 nu dăunează calităii apei potabile ci icirci conferă gust plăcut şi prospeimeDar CO2 agresiv poate face apa nepotabilă deoarece poate dizolva PbCO3 format pepereii conductelor de plumb prin care se transportă apa Carbonatul de plumb PbCO3 segăseşte sub forma unui strat subire pe pereii conductelor şi se formează sub aciuneabicarbonailor de Ca şi Mg din apăIcircn apa de alimentare a cazanelor de abur CO2 trebuie să lipsească deoarece produce oputernică coroziune chimică a tolelor cazanelor

Săruri dizolvate icircn apă Duritatea apelorApele naturale conin cantităi variabile de săruri dizolvate din rocile cu care vin icircncontact Datorită gradului de diluie ridicat aceste săruri sunt total disociate astfel icircncacirct icircn apă se găsesc ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2351

23

Ca2+ Mg2+ Na+ K+ HCO -3 SO2-

4 Cl- Alături de aceşti ioni se mai găsesc Fe2+ Fe3+ Ba2+ Al3+ NO-

2 NO-3 F- SiO2-

3 PO3-4

Icircn cantitatea cea mai mare dintre ionii menionai se găsesc ioni de Ca2+ iar dintreanioni icircn mod obişnuit concentraia anionilor SO2-

4 este mai mare decacirct a celor de Cl- icircn apele subterane şi este mai mică icircn apa mărilor şi a oceanelor unde predomină ionulCl-

Icircn sursele de apă din diferite zone pot să predomine anumii ioni care conferă apei unanumit caracterAstfel pot exista ape

o magnezieneo sulfaticeo clorurateo feruginoaseo iodurateo sulfuroaseo carbogazoase

Oxigenul şi substanele organice dizolvate icircn apă Oxigenul se găseşte dizolvat icircn apele naturale aproape de limita de saturaie determinată de presiunea sa parială şi temperaturăOxigenul participă la reacii chimice şi biochimice cu substanele dizolvate icircn apăCa urmare icircn apele subterane icircn special icircn cele cu fier coninutul de O2 este foartescăzutIcircn apele de suprafaă coninutul de O2 depinde de presiune şi de temperatură precum şide numeroasele procese fizice chimice biologice care icircnsoesc ciclul vieii biologice( asimilaie respiraie degradări ) Ca urmare a consumării oxigenului icircn aceste

procese apare un deficit de oxigen care poate provoca dispariia completă a vieii aerobePrin deficit de oxigen se icircnelege diferena dintre cantitatea de oxigen care saturează apala presiunea şi temperatura dată şi coninutul real de oxigenIcircntre coninutul de O2 şi substanele organice din apă se poate stabili o corelaie directăSubstanele organice din apele naturale provin din

o terenurile din bazinul hidrografic substanele humiceo din descompunerea organismelor vii din apăo din deversarea de ape uzate menajere sau industriale

Coninutul de substane organice din apă Este un indicator de calitate foarte important deoarece substanele organice servesc casuport nutritiv pentru bacterii viruşi şi alte organisme viiIcircntotdeauna o mare cantitate de bacterii sau plancton este asociată cu o mare concentraiede substane organice Determinarea analitică individual a substanelor organice din apelenatural este dificil de realizat deoarece presupune o aparatură de laborator de icircnaltă tehnicitate Din acest motiv de obicei se recurge la o apreciere globală a cantităii desubstane organice din apă prin determinarea ldquooxidabilităiirdquo

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2451

24

Oxidarea substanelor organice din apă se poate face chimic sau biochimicDeterminarea ldquooxidabilităiirdquope cale chimică constă icircn stabilirea cantităii de substană oxidantă ( KMnO4 K2Cr2O7 )consumată necesară pentru oxidarea substanelor organiceconinute icircntr-un anumit volum de apăAceastă analiză chimică se numeşte determinarea consumului chimic de oxigen şi senotează

CCO - Mn

CCO - CrConsumul Chimic de Oxigen (CCO) este un parametru important icircn analiza apelorreziduale a apelor de suprafată şi a plantelor deoarece dă informaii asupra gradului depoluare al apei cu materie organică

Consumul biochimic de oxigen CBO Este un indicator de calitate pentru apă care dă informaii despre coninutul de substaneorganice din apă degradabile pe cale biologicăCBO reprezintă cantitatea de oxigen care se consumă pentru degradarea oxidativă de

că tre microorganisme a substan elor organice con inute icircntr-un dm3

de apă

Convenional s-a stabilit ca determinarea consumului biochimic de oxigen să se efectuezepentru o perioadă de incubare de mai multe zile - (CBO )n unde bdquonrdquo reprezintă numărulde zile de incubare a cărui valoare optimă este de 5 zile(CBO )5 rezultă din diferena icircntre concentraia oxigenului dizolvat icircn proba supusă analizei la icircnceputul şi la sfacircrşitul perioadei de incubaieIncubarea probelor de apă se realizează la temperatura de 20 plusmn1 0C la icircntunericPrezena O2 icircn apa potabilă a minim 4 ndash 6 mgdm3 este necesară deoarece conferă apeiun gust plăcut şi prospeimePrezena substanelor organice icircn apa potabilă nu este admisă din următoarelor motive

o datorită caracterului toxic directo

indică o eventuală infectare a apeiSTAS 1342-91 admite pentru coninutul de substane organice icircn apa potabilă limita de10 mg KmnO4 dm3 apăOxigenul dizolvat icircn apă favorizează deferizarea şi demanganizarea apei bazată pefenomenul de oxidareIcircn prezena a 5 ndash 6 mg O2 dm3 icircn apă şi a unei durităi temporare de minim 20d are loccoroziunea fierului conform reaciei

4 Fe + 3 O2 + 6 H2O = 4 Fe(OH)3 darr

concomitent cu absorbia unei pări pe precipitat din CO2

aferent ceea ce duce la reacia

Ca ( HCO3)2 = CaCO3 + CO2

Datorită acestor reacii se formează un strat de Fe(OH)3 rarrhidroxid feric şi carbonat decalciu care aderă la peretele conductei icircntrerupacircnd coroziunea

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2551

25

Icircn apa de alimentare a cazanelor de abur oxigenul chiar icircn concentraii reduse favorizează coroziuneaPrincipii de tratare a apelor Tratarea apelor are ca scop corectarea unor caracteristici ale apei brute astfel icircncacirct după tratare apa să corespundă din punct de vedere calitativ unor anumite cerine icircn funcie deutilizarea ei ca apă potabilă sau apă industrialăAceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se folosesc tot mai mult apele de

suprafată de obicei puternic impurificateDatorită faptului că apele naturale au o compoziie foarte variată nu există o tehnologietip de tratare a apelor ci de la caz la caz se aplică anumite operaii de tratare a apeiPentru stabilirea unui proces tehnologic eficient de tratare a unor ape icircntr-un caz concretse face icircn prealabil un studiu experimental icircn laborator sau icircn staii pilot

Procese de tratare a apeiCele mai importante procese de tratare a apei sunt Purificarea apelor care cuprindeicircn linii mari operaii de

o eliminare a suspensiiloro

deferizare şi demanganizareo sterilizarea sau dezinfeciaPurificarea apelor se aplică icircn cazul apelor naturale care se vor folosi ca ape potabile sau icircn scopuri industriale cacircnd sunt necesare ape cu grad icircnalt de puritate Corectarea calităii apelor care se aplică icircn special pentru apele industrialeAcest proces cuprinde icircn principal operaiile

o eliminarea uleiuriloro decarbonatarea (eliminarea CO2 )o desilicierea ( eliminarea SiO2 )o dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )o

demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )Se efectuează toate aceste operaii sau doar uneleicircn funcie de destinaia apei industrialeşi de proprietăile (caracteristicile ) fizico-chimice necesare icircn anumite utilizăriindustrialeexemplu apa pentru producerea aburului Epurarea apelor reziduale

33 Tratarea apelor naturale pentru obinerea apelor potabile Purificarea apelor naturale 331 Eliminarea suspensiilorApele curgătoare de suprafaă conin cantităi variabile de substane aflate icircn stare desuspensieSuspensiile prezente icircn apă pot fi clasificate icircn trei categorii şi anume

a) Suspensii gravitaionale cu diametrul peste 10-3 mm dgt10-3 mm separabile prinsimplă sedimentare

b) Suspensii fine neicircncărcate electric ndashcu dimensiuni mai mici de 10-3 mm practicnesedimentabile sau care se decantează greu cu viteze foarte reduse

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2651

26

c) Suspensii coloidale cu dimensiuni de 1 divide 200 mm nesedimentabileEliminarea suspensiilor se face cu ajutorul următoarelor operaii principale

deznisiparea decantarea filtrarea coagularea Aceste operaii se aplică independentsau combinat

Deznisipare (presedimentare)Se aplică atunci cacircnd apa brută conine cantităi mari de nisip sau alte substane grele de

natură mineralăDeznisiparea reprezintă prima treaptă icircn procesul de limpezire a apei Deznisipatoarelesunt plasate icircnaintea decantoarelorDeznisipatoarele pot fi după direcia de curgere a apei orizontale (figura nr2 ) şiverticale (figura nr3 )

1 4 4 1

Apa bruta

APA DEZNISIPATĂ

5

Figura nr 2 ndashDEZNISIPATOR ORIZONTAL

unde1 Cameră de liniştire a apei2 Grătare (pentru reinerea suspensiilor plutitoare grosiere)3 Camera de sedimentare4 Praguri stăvilare

5 Dispozitiv de evacuare a nisipului

1

4Apă deznisipată

3

Apă brută

2

Figura nr 3 DEZNISIPATOR VERTICAL

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2751

27

unde1-Zona centrală 2Evacuare nisip3Conductă de alimentare cu apă brută 4Conductă de evacuare a apei deznisipate

Deznisipatoarele verticale se folosesc acolo unde se impune economie de spaiu şi undenu sunt necesare lucrări dificile şi excavări costisitoare

Apa introdusă prin conducta (3) circulă de sus icircn jos prin zona centrală (1) adeznisipatorului şi de jos icircn sus prin compartimentul exterior cu o viteză mai mică decacirctviteza de depunere a nisipului ( 2 ndash 5 ms ) Apoi apa este evacuată pe la partea superioară prin conducta (4) Nisipul se depune la partea inferioară şi este evacuat prin conducta(2) Timpul de şedere a apei icircn deznisipator este de 30divide100 s

Deznisiparea poate fi considerată şi presedimentare Presedimentarea (deznisiparea ) seaplică icircn cazul icircn care apa naturală conine cantităi mari de nisip sau alte particuleminerale grele care se pot depune ulterior pe canale conducte sau uzează prin abraziunepompele sau alte utilaje folosite la tratarea apei

Icircn deznisipatoare se elimină nisipul din apă Acesta este format din particule cu undiametru gt 02 m care au o viteză de depunere destul de mare Timpul de staionare aapei icircn deznisipator este mic de ordinul a cacircteva minute iar viteza de trecere a apei estemare ( 01divide05 ms )

DecantareaDecantarea reprezintă operaia de eliminare a suspensiilor din apăOperaia se realizează icircn bazine de sedimentare denumite decantoare icircn care apa brută circulă cu o viteză redusă iar particulele aflate icircn suspensie se depun gravitaionalPrin operaia de decantare se realizează icircndepărtarea gravitaional a nămolurilor şi asuspensiilor coagulate

Cele mai uzuale sunt decantoarele statice (orizontale) Pentru debite foarte mari de apă sefolosesc decantoarele radialeDecantarea apei este un proces de separare a particulelor solide cu dimensiuni mai maride 10-3 mm aflate icircn suspensie prin aciunea forelor gravitaionale astfel că se obineapa limpezită şi suspensiile

Apă brută eventual plus reactivi de coagulare

Apă limpezită

Suspensii (nămol)Figura nr 4 Schia decantare

DECANTARE

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2851

28

Pentru procesul de eliminare gravitaională a suspensiilor din apă se utilizează şi termenica sedimentarea apei sau limpezirea apei Această operaie se realizează icircn bazine de sedimentare numite decantoare icircn care apabrută este icircn repaus sau circulă cu viteză foarte mică astfel icircncacirct viteza de sedimentare să fie mai mare decacirct viteza de deplasare a apei Particulele solide se depun datorită greutăiiproprii sau icircngreunării artificialePrin această operaie se elimină din apă suspensiile gravitaionale şi suspensiile coagulate

icircn proporie de 40divide80 din cele iniialeSuspensiile depuse icircn decantoare formează nămoluri care se icircndepărtează continuu saudiscontinuuViteza de curgere a apei trebuie să fie mică să nu depăşească 1cm s

1 8 (p) 2 3

5

Apa 6brută apa

4 decantată

7Figura nr 5 Decantor orizontal longitudinal

unde 1 cameră de liniştire şi distribuie a apei2 cameră de decantare a apei3 cameră de colectare a apei decantate4 cameră de colectare şi evacuare a nămolului

5 conducta de intrare a apei brute6 conducta de golire a apei limpezi7 conductă de evacuare a nămolului8 perete pentru evacuarea uniformă a apei (p)

Camera de liniştire şi distribuie a apei are rolul de a primi apa brută şi de a o distribui icircnspaiul de decantare Viteza de circulaie a apei icircn această cameră trebuie să fie mai mare( asymp 05 ms ) decacirct viteza de sedimentare pentru a nu produce depuneri Icircn spaiul dedecantare viteza de deplasare a apei este mică ( 1 ndash 2 mms ) pacircnă la maxim 5 mms pentru ca viteza de sedimentare a particulelor solide să fie mai mare decacirct viteza dedeplasare a apeiEvacuarea apei decantate se face printr-un deversor pe toată lăimea bazinului dedecantarePricipiul este acelaşi pentru decantoarele radiale şi verticaleS -au determinat experimental condiii optime de sedimentare şi anume

- viteza de curgere a apei să nu depăşească 1 cms- regimul de curgere al apei să fie laminar

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2951

29

- să nu existe variaii ale densitaii apei datorate variaiei de temperatură- cantitatea de substane icircn suspensie să nu fie prea mare cacircnd substanele icircn

suspensie se află icircn cantitate de peste 1gdm3 sedimentarea este icircngreunatădeoarece particulele se deranjează icircntre ele icircn timpul sedimentării

- alimentarea şi evacuarea uniformă a apei icircn decantorFiltrarea apeiFiltrarea apei se realizează prin trecerea ei printr-un strat poros cu compoziie

granulometrică adecvată icircn scopul reinerii particulelor aflate icircn suspensieMaterialul filtrant cel mai frecvent utilizat este nisipul cuaros cu minim 98 silice şimaxim 2 substane organice Icircn anumite cazuri se foloseşte ca material filtrantantracitul foarte dur cărbunele activ marmura vata mineralăReinerea de către materialul filtrant a particulelor icircn suspensie duce la o micşorareprogresivă a spaiilor (interstiiilor ) dintre granulele materialului filtrant Acest fenomeneste numit colmatarea filtrului Pe măsură ce filtrul se colmatează creşte pierderea depresiune din filtru şi scade viteza de filtrarePrimele filtre utilizate la tratarea apei au fost filtrele lente Apa circulă cu viteză redusăIcircn partea superioară a filtrului sunt reinute microorganismele vii fomacircnd o membrană

gelatinoasă numită membrană biologică Aceasta are un rol important icircn eficacitateafiltrului deoarece reine cele mai fine suspensii icircn special microorganismeleDezavantajul filtrelor lente este volumul lor mare datorită vitezei de filtrare reduseFiltrele lente au fost icircnlocuite parial de filtrele rapide pentru care viteza de filtrare estemai mare şi au un volum mai redus Icircn cazul filtrelor rapide nu se mai formează membrana biologică şi de aceea este necesară ulterior operaia de dezinfecie a apeiFiltrele rapide se utilizează icircn special pentru filtrarea apelor tratate cu coagulaniSe prezintă icircn continuare icircn figurile 7 şi 8 schema de funcionare a unui filtru rapiddeschis şi a unui filtru rapid icircnchis

1 apă brută

6conductă de golire ptr apa de spălare

3 a filtrelor

2 5apă de spălare

7 apă filtrată

4Figura nr 7 Filtru rapid deschis

unde1 conductă de alimentare cu apă brută 2 strat drenant care susine stratul de nisip3 strat de nisip filtrant4 conductă de evacuare a apei filtrate

nisip

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3051

30

5 conductă de alimentare cu apă pentru spălarea filtrului6 conductă de golire pentru apa de spălare a filtrelor7 camera de apă filtrată (pentru colectarea apei filtrate)

Apa decantată se introduce prin conducta (1) şi este repartizată prin intermediul unor jgheaburi pe toată suprafaa filtrului Apa circulă prin stratul de nisip de sus icircn jos treceprin drenajul filtrului (2) şi ajunge icircn camera de apă filtrată de unde se evacuează prinintermediul conductei (4) După colmatare filtrul trebuie spălat Apa de spălare se introduce icircn filtru prin conducta

de spălare (5) intră icircn filtru străbate suprafaa filtrului expandează apoi stratul de nisipmeninacircnd granulele de nisip icircn suspensie Impurităile reinute la suprafaa granulelor şise desprind şi sunt antrenate de curentul de apă icircn jgheaburile de colectare de la parteasuperioară apoi se evacuează prin conducta de golire (6)

apă brută 4

1 8

apă de spălare a filtrului3 2

56 apă filtrată

aer comprimat apă de spălare

7 9Figura nr 8 Filtru rapid icircnchis

unde1 rezervor din tablă de oel2 strat drenant care susine stratul de nisip filtrant3 nisip filtrant4 conducta de alimentare5 conducta de evacuare apă filtrată 6 ştu pentru aer comprimat7 conductă perforată pentru distribuire aer8 conductă laterală pentru evacuarea apei de spălare a filtrului9 conducta de golire a filtrului

Filtrul rapid se compune dint-un rezervor din tablă de oel (1) prevăzut cu stratul drenant(2) care susine stratul de nisip filtrant (3) Apa decantată intră prin conducta (4) străbate stratul filtrant de sus icircn jos şi iese princonducta (5) Dacă stratul filtrant s-a colmatat filtrul se spală introducacircnd apă princonducta (5) şi insuflare de aer comprimat prin ştuul (6) distribuit uniform princonducta perforată (7) Apa şi aerul străbat stratul filtrant de jos icircn sus icircl expandează şiantrenează impurităile prin conducta(4) icircn conducta laterală (8) Conducta (9) serveştepentru golirea completă a filtrului

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3151

31

Coagularea suspensiilorSedimentarea naturală a suspensiilor din apă nu este icircntotdeauna suficientă pentru a icircndepărta complet substanele aflate icircn suspensieDin acest motiv icircn aceste cazuri se recurge la utilizarea unor reactivi care provoacă flocularea dispersiilor coloidale din apă numii reactivi de coagulare sau coagulaniColoizii din apă sunt formai din două faze

- faza dispersă formată din particule coloidale cu dimensiuni de 1 ndash 200 mmicro - mediul de dispersie format din apă Agenii de coagulare sunt icircn general săruri ale unor metale polivalente ( Fe3+ Al3+ etc )care prin hidrokiză sau disociere pun icircn libertate ionii metalici Aceştia anulează sarcinanegativă a particulelor coloidale din apă producacircnd coagularea fazei disperse şisedimentarea rapidăPrincipalii reactivi de coagulare sunt

a) sărurile de aluminiu Al2(SO4)3middot18H2O alaun de aluminiu şi potasiu KAl(SO4)2middot12 H2O AlCl3middot6 H2OHidroliza sărurilor de aluminiu este favorizată de prezena ionilor bicarbonat

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 3CaSO4 + 2Al(OH)3 +6CO2 Icircn urma procesului de coagulare are loc scăderea durităii temporare concomitentcu creşterea durităii permanente sulfatice (dată de CaSO4)

b) sărurile de fierSe utilizează aticirct săruri feroase Fe SO4 middot7 H2O cacirct şi săruri fericeSulfatul feros reacionează cu bicarbonaii de Ca şi Mg formacircnd icircn prima etapăbicarbonat de fier care se descompune apoi lent icircn Fe(OH)2 rezultacircnd hidroxidferosPentru a accentua faza a doua a procesului icircn apă se introduce lapte de varProcesul decurge conform următoarelor reacii

FeSO4 + Ca(HCO3)2 Fe(HCO3)2 + CaSO4 Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 + Fe(OH)2 Capacitatea de coagulare sreşte prin oxidarea Fe2+ la Fe3+ care are loc datorită oxigenului din apă2Fe(OH)2 + 12O2 + H2O 2Fe(OH)3 Dintre sărurile ferice se foloseşte sulfatul feric Fe2(SO4)3 şi clorura fericăFeCl3FeCl3 + 3 H2O Fe(OH)3 darr + 3HClIcircn ultimii ani se folosesc coagulani polielectrolitici şi coagulani pe bază depolimeri (poliacrilamidă poliacetat de vinil )Coagularea se produce icircn timp (procesul decurge icircn camere de amestec)Pentru a se forma flocoanele staiile de tratare sunt prevăzute cu camere de reacie(camere de reacie cu perei şicanai)

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3251

32

intrare apă

ieşire apă

golireFigura nr9 Cameră de reacie cu perei şicanai(cu şicane orizontale)

1 2

p

3

Figura nr 10 Cameră de reacie şicane verticale

- viteza apei este de 02 ndash 04 ms- timpul de staionare este de 15 ndash 30 minute

- 1 intrare apă - 2 ieşire apă - 3 Conducta de golire a camerei de reacie

Intensitatea de amestecare este determinată de numărul de şicane şi de distana dintre ele332 Deferizare şi demanganizare Apele subterane şi uneori şi cele de suprafaă conin compuşi solubili ai fierului şimanganuluiFierul se găseşte icircn apă sub formă feroasă solubil ca bicarbonai [ Fe (CO3H)2 ]şi maipuin ca sulfai fosfai sau silicaiDe asemenea fierul se găseşte sub formă de săruri ferice solubile şi compuşi fericiinsolubili (hidroxidul feric ) precum şi sub formă coloidală complexat cu substaneorganice Fierul din apă favorizează dezvoltarea ferobacteriilor care obturează conductelede transport a apei Anumite bacterii se hrănesc cu fier Ele oxideaza fierul din feros icircnferic şi icircl depozitează icircntr-o masă gelatinoasă cu care se icircnconjoară Aceste formaiunigelatinoase sunt periculoase pentru ca pot bloca valvele şi mediile de filtrareIcircn exces imprimă apei un gust metalic o culoare roşieticăConcentraia maximă admisă a fierului icircn apa potabilă este de 01 mg ℓ

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3351

33

Manganul se găseşte icircn apă icircn general icircn cantitate mică şi adesea icircnsoeşte fierulSe găseşte sub formă solubilă icircn suspensie şi complexat Icircn prezena compuşilor cumangan şi a substanelor organice este favorizată dezvoltarea microorganismelorConinutul maxim admis de mangan icircn apa potabilă este de 0005 mg ℓ

Procedee de deferizareEliminare excesului de fier din apă se face prin

o

- oxidarea cu aero - oxidarea cu reactivi chimicio - eliminarea prin schimb ionic cu cationit

Oxidarea cu aerOxidarea cu aer se realizează prin pulverizarea apei prin duze şi căderera sub formă deploaie de la o anumită icircnălimeConinutul de oxigen al apei depinde de gradul de pulverizare şi distana de la care sepulverizeazăSărurile de fier hidrolizează

Fe

2+

+ 2H2O Fe(OH)2 + 2H

+

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Icircndepărtarea precipitatului se face prin decantare şi filtrare

Oxidarea cu reactivi chimiciOxidarea cu reactivi chimici se aplică icircn cazul apelor care conin concentrai mari deFeSO4 sau compuşi ai fierului şi manganuluiSulfatul feros se transformă cu lapte de var icircn hidroxid feros care apoi se oxidează lahidroxid feric

FeSO4 + Ca(OH)2 Fe(OH)2 + CaSO4

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Oxidarea compuşilor organici ai fierului şi manganului se realizează cu ageni oxidaniputernici ca permanganat de potasiu clor ozonPermanganatul de potasiu nu este utilizat decacirct pentru proprietăile sale auxiliare icircnprocesul decolorării al demanganizării şi uneori se foloseşte drept coagulantClorul este utilizat pentru potabilizarea apelor şi pentru tratarea apelor uzate Icircn cazulapelor uzate clorul e folosit pentru oxidarea cianurilor hidrogenului sulfuratamioniacului şi unele substane organice Clorul are dezavantajul că prin reacia cu unelesubstane organice din apă formează compuşi halogenai a căror nocivitate esterecunoscutăOzonul are avantajul de a aciona complementar pentru eliminarea multor micropoluanipentru ameliorarea gustului mirosului şi culorii

Deferizarea totală se obine la trecerea apei peste schimbători de cationi rezultacircndcationii de forma R ndash Na

R ndash Na2 + Fe2+ R ndash Fe + 2Na+ Procedee de demanganizare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3451

34

Eliminarea manganului se realizează mai greu deoarece sărurile solubile ale manganuluisunt mult mai stabile decacirct cele de fier şi oxigenul atmosferic nu le poate oxida decacirct laun pH mai mare de 9 cacircnd manganul precipită sub formă de hidroxidEste greu de tratat datorită condiiilor care trebuie a fi indeplinite (PH raportulbicarbonaicarbonai şi de prezenta altor minerale icircn special Fe)Precipitarea manganului sub formă de hidroxid filtrabil se poate realiza cu oxidanienergici ca ozon dioxid de clor

R ndash Na2 + Mn

2+

R ndash Mn + 2Na

+

Dioxidul de clor reactioneza cu apa cu formare de acid cloros si cloric 2ClO2 + H2O = HClO2 + HClO3

Eliminarea prin schimb ionic cu cationitDemanganizarea cu cationiiSe utilizează cationiti de sodiu care se tratează cu clorură de mangan trecacircnd icircn formade R ndash Mn

R ndash Na2 + MnCl2 R2 ndashMn + 2NaClCationiii R2 ndashMn se activează prin tratare cu permanganat de potasiu sau calciu

KMnO4 sau Ca(MnO4)2 astfel ca manganul din cationit să fie adus la un grad de oxidareavansat care să asigure oxidarea fierului şi manganului sub formă de oxihidrai uşorseparabili

R ndash Ca + MnCl2 R ndash Mn + CaCl2 regenerareR ndash Mn + Ca(MnO4)2 R ndash Ca + oxizi superiori de Mn ndashinsolubili

Oxizii superiori de mangan se descompun icircn masa coloanei cu schimbător de ioni aderacircnd la suprafaa granulelor de schimbător de ioniExistă procedee de deferizare şi demanganizare icircn care se utilizează alge care oxidează manganul la compuşi insolubili sau plante acvatice care folosesc fierul şi manganul icircnmetabolismul lor

333 Sterilizarea sau dezinfecia apeiSterilizarea apei are ca scop eliminarea microorganismelor şi a germenilor patogeni dinapăOperaia de sterilizare se aplică după filtrareDezinfecia este procesul de icircndepărtare din apele uzate a microorganismelor patogeneAplicarea procesului este oportună icircn cazul apelor uzate industriale care conin astfel demicroorganisme (tăbăcării abatoare unităi de creştere a animalelor fabrici de conserveindustrie fermentativă etc) Trebuie să se facă distincie icircntre dezinfecie şi sterilizareSterilizarea presupune distrugerea tuturor microorganismelor (bacterii alge sporivirusuri etc) icircn timp ce dezinfecia nu distruge toate microorganismele Mecanismuldezinfeciei cuprinde două faze pătrunderea dezinfectantului prin peretele celular pe de oparte şi denaturarea materiilor proteice din protoplasmă inclusiv a enzimelor pe de altă parte Agenii chimici (ozon clor bioxid de clor brom iod etc) pot degrada materiacelulară reacionacircnd direct cu aceasta icircn timp ce metodele fizice induc modificărichimice ale acestui materialSterilizarea apei se poate realiza prin

1 Procedee fizice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3551

35

Procedeele fizice folosesc aciunea unor ageni fizici care distrugmicroorganismele din apă căldura radiaiile UV radiaiile ionizantea procedeul termic ndashfierberea apei ndash se aplică pentru cantităi mici de apă b dezinfectarea apei cu raze ultraviolete ndash se bazează pe proprietăile bactericide

puternice ale acestora Radiaiile UV se obin cu ajutorul lămpilor icircn care serealizează descărcări electrice icircn vapori de mercurLămpile sunt montate icircnconducte prin care curge apaEfectul bactericid se manifestă pe o rază de 25 cm

de la lampă dacă apa este limpede2 Procedee chimiceProcedeele chimice de sterilizare a apei folosesc aciunea antiseptică a diferiilorreactivi chimici clorul substane clorigene ozonul permanganatul de potasiu

Sterilizarea apei cu clor şi compuşi clorigeniSterilizarea apei cu clor este metoda cea mai răspacircndită deoarece se utilizează aparatură relativ simplă se poate aplica atacirct pentru debite mici cacirct şi pentru debite mari de apă iarpreul de cost este redusEfectul bactericid al clorului este cunoscut de mult timp clorul fiind folosit pentrudezinfecia apei icircncă din 1896

Clorul activ este un dezinfectant obişnuit pentru ape care acionează sub formă de ion dehipoclorit efectele sunt mai pronunate la valori mici ale pH cacircnd hipocloritul acionează sub forma de acid hipocloros slab disociat Amoniacul prezent icircn apă reacionează cuclorul activ dacircnd naştere (icircn funcie de raportul clor activ-amoniac) la monodi- şitricloramină care la racircndul său poate fi oxidată de un exces de clor la azot molecularAciunea bactericidă a clorului se bazează pe proprietăile oxidante ale clorului care icircncontact cu apa reacionează cu aceasta formacircnd acidul hipocloros care icircn funcie de pH-ul apei se descompune icircn oxigen atomic sau ion hipoclorit

Cl2 + H2O HClO + HClHClO O + HCl sau

HClO ClO

-

+ H

+

pH optim ndash 7 ndash 75la pH acid 4 ndash 56 există HOCl nedisociatla pH alcalin gt10

Oxigenul atomic (oxigenul icircn stare născacircndă) oxidează substanele organice din apă inclusiv bacteriile şi germeniiNecesarul de clor pentru dezinfectarea apei se determină experimental icircn laborator şireprezintă clorul consumat de substanele organice şi reducătoare din apă precum şiclorul rezidual Clorul rezidual care trebuie să fie de 005divide 05 mg ℓ evită reinfectareaapeiIcircn prezena amoniacului are loc formarea cloraminelor Această reacie depinde de pH

HOCl + NH3 NH2Cl + H2O pH gt 85HOCl + NH2Cl NHCl2 + H2O pH = 44 divide 5HOCl + NHCl2 NCl3 + H2O pH lt 44

Cloraminele au de asemenea efect bactericid dar mai scăzut decacirct al clorului Icircn schimbele prezintă ale avantaje adică

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3651

36

- nu reacionează cu compuşii organici aromatici (clorul reacionează cu compuşiiorganici aromatici )

- se menin timp mai icircndelungat icircn apă asiguracircnd o protecie icircmpotriva reinfectării La doze sporite de clor cloraminele sunt oxidate la azot molecular Cloraminele exercită efecte dezinfectante datorită clorului activ pe care icircl conin La doze sporite de cloracestea sunt oxidate la azot molecular ceea ce determină scăderea clorului activ remanent icircn soluie După oxidarea lor totală (punctul de rupere) concentraia clorului icircncepe să

crească din nouSterilizarea cu ozonOzonul este un oxidant energic care se utilizează icircn sterilizarea apei deoarece distrugeenzimele distruge sporii viruşii bacteriile şi este mai eficient decacirct clorul icircn icircndepărtarea microplantelor acvatice şi a protozoarelorOzonul reprezinta o melucula cu trei atomi de oxigen icircn comparaie cu oxigenul dinatmosferă care are doar doi atomi proprietăile celor două tipuri de molecule sunt foartediferite ozonul este un oxidant foarte puternic astfel că are un rol decisiv icircn distrugereapatogenilorca urmare acesta se descompune icircn molecule de O2 Astfel dizolvat oxigenul

asigură un gust deosebit apei poatabileO3 = O2 + O reacia decurge uşor deoarece O3 este instabil la temperatura

ambiantă Ozonul se obine din aer sau din oxigen sub aciunea descărcărilor electrice de icircnaltă tensiuneAerul purificat şi uscat este trecut printr-o cameră (baterie ) de ionizare icircn care subaciunea unui cacircmp de descărcări electrice de icircnaltă tensiune se formează ozonul

O2 2O

2O + 2O2 2O3 3O2 2O3 Aerul ozonizat este introdus icircn contracurent cu apa de dezinfectat icircntr-un turn deabsorbiePentru dezinfectarea unui litru de apă se consumă 05 ndash 2 mg O3 icircn funcie de coninutulde impurităi al apei

Ozonul este puin solubil icircn apă de aceea este necesar să se asigure un contact intim cu apa

Prin tratarea apei cu ozon se realizează concomitent eliminarea (oxidarea ) fenolului decolorarea apei icircmbunătăirea gustului şi a mirosului apei Ozonul oxidează H2S nitriliişi ali derivai organici

Icircn epurarea apelor uzate ozonul este folosit pentru decolorare dezinfecie oxidareaparială a unor substane nocive (fenoli detergeni cianuri etc) Este de subliniat că ozonul are o toxicitate ridicată pentru expunere continuă concentraia icircn aer fiind limitată 1a circa 01 mgm3)Printre cei mai importani patogeni distruşi de ozon se numără E-Coli Coliform HoleraPentru cele mai comune aplicaii un coninut optim rezidual este de 04 sau 05 ppm ( pă r i

per milion) ozon Acesta este suficient pentru a distruge patogenii care pot coabita icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3751

37

interiorul recipienilor de apă Tratarea apei cu radiatii UV nu asigură icircnsă şi sterilizarearecipientilor pentru depozitarea apei asta icircnsemnacircnd că orice urmă de spori sau bacteriicare se află icircn aceşti recipieni se pot multiplica după umplere

34 Ape industriale

341Corectarea calităii apelorApele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fie

folosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabileCorectarea calităii apelor se aplică icircn special pentru apele industrialeApa necesară icircn diferite procese tehnologice trebuie să icircndeplinească anumite condiii decalitate caracteristice fiecărui domeniu de utilizareOperaiile de corectare a calităii apelor cuprind

- decantarea tratarea cu coagulani filtrarea- deferizarea demanganizarea- degazarea (eliminarea gazelor dizolvate)- desilicierea ( eliminarea SiO2 )- dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )- demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )

342 Dedurizarea apei Eliminarea durităii apei se poate realiza prin metode termice metode chimice cu schimbători de ioni

Procedeul de dedurizare cu schimbă tori de ioni

Acest procedeu se bazează pe capacitatea unor substane solide greu solubile de aabsorbi din soluie anioni sau cationi şi de a ceda icircn schimb aliiMaterialele schimbătoare de ioni sunt subsante insolubile coninacircnd ioni cu putere slabă care sunt capabili să fie schimbati cu ali ioni din soluiile cu care vin icircn contact Acesteschimbări au loc f ără alte modificări fizice icircn materialul schimbător de ioni Ioniischimbători sunt acizi sau baze insolubile care formează la racircndul lor săruri insolubile şiaceasta icirci face capabili să schimbe ioni incarcăti pozitivi (schimbători de cationi) sau icircncărcai negativ (schimbători de anioni) Multe substante naturale ca proteinele celulozaelementele galvanice şi particulele de impurităi demonstrează proprietăile ionilorschimbători care joacă un rol important icircn funcia lor icircn natură Materialele schimbatoarede ioni sintetice bazate pe cărbune şi răşini fenolice au fost primele utilizate la nivelindustrial icircn 1930 Cacirciva ani mai tacircrziu au fost dezvoltate răsinile constacircnd din polistirencu grupe sulfonat pentru a forma schimbători cationici sau grupe aminice pentru a formaschimbători anioniciClasificarea schimbătorilor de ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3851

38

Icircn funcie de sarcina ionului absorbit schimbătorii de ioni se numesc cationii care suntschimbători de cationic şi anionii care sunt schimbători de anioniSchimbătorii de ioni se clasifică după mai multe criterii

1) după originea lor- naturali (zeolii)- de sinteză

-permutii

-răşini schimbătoare de ioni2) după natura lor- anorganici ( zeolii permutii )- organici ndashrăşini schimbătoare de ioni

3) după structura reticulară a compuşilor organici de sinteză- răşini microporoase- răşini macroporoase

4) după tipul ionului schimbat- cationii- anionii

- amfoteri ( pot schimba atacirct anioni cacirct şi cationi ) Zeoli ii

Zeoli ii se notează Z-Na unde Z este un rest macromolecular ei sunt silicai hidratai careconin ioni de aluminiu şi ioni ai metalelor alcalineZeoliii sunt schimbători de ioni naturali din punct de vedere chimic fac parte dincategoria alumino-silicailor naturali ai metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoaseStructura cristalină a zeoliilor este de tip reea tridimensională care conine cationiangajai icircn legături la nivelul reelei şi cationi mobili care pot fi angajai icircn procesul deschimb ionicPermuti ii

Permuti ii

se notează P-Na unde P este un rest macromolecular ei sunt silicai dubli dealuminiu şi sodiu obinui prin topirea cuarului cu caolin cu carbonat de sodiu sau cusulfură de sodiu şi cărbuneCationi i

Răşinile acide şi sărurile lor cu metale alcaline (uzual cu sodiu) au proprietatea de aschimba cationii pe care icirci conin inclusiv H+ cu cationi din soluiile cu care vin icircncontact Aceste răşini se numesc cationi i Icircn reaciile de schimb ele se simbolizează R-Hrespectiv R-Na (Cat) ndash NaCationiii conin icircn molecula lor grupări acide de tipul

- COOH sau- COONa- SO3H sau- SO3Na

capabile să fixeze cationi minerali şi organici şi să schimbe cu ionul de hidrogensau de sodiu

Anioni ii

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3951

39

Răşinile cu caracter bazic se numesc anioni i şi au proprietatea de a reine anionii dinsoluiile cu care vin icircn contact Icircn reaciile de schimb ionic se simbolizează R-OH sau R-Cl funcie de anionul ce poate fi schimbat (hidroxid respectiv clorură)Anioniii au icircn moleculă grupări funcionale bazice

- NH2 capabile să fixeze anionii minerali sau organici şi să icirci schimbe cu ionul HO- R ndashOHsau (An) ndashOH

După caracterul bazic anioniii pot fi anionii slab bazici- au icircn moleculă gruparea aminică - NH2 RN+ H2 HO- - sunt un amestec de amine cu schelet molecular alifatic sau aromatic- nu schimbă ionii acizilor foarte slabi- sunt regenerai mai uşor

anionii puternic bazici- conin gruparea de amoniu cuaternar (sunt săruri cuaternare de amoniu )

R ndash N+R3 HO- - aceste răşini pot schimba ionii acizilor foarte slabi

- icircn funcie de matricea polimerului pot fi-răşini polistirenice-răşini poliacrilice

Răşinile sintetice conin un rest organic R care este un produs reticulat decopolimerizare de tip stiren-divinilbenzen Pe acesta se află grefate grupe active acide(carboxil -COOH sulfonice -SO3H sau fenolice -OH) sau bazice (amine -NH2 sauamine N-substituite)Icircn Romacircnia răşinile schimbătoare de ioni se fabrică la VIROLITE Oraşul Victoria Altesortimente de răşini schimbătoare de ioni fabricate icircn lume sunt de tip AmberliteWolfatite Dowex Sephadex Duolite

etc

Cationiii sunt utilizai pentru reducerea durităii apei reinacircnd ioni de calciu Ca2+ şimagneziu Mg2+ din soluie şi cedacircnd icircn schimb ioni de Na+ sau K+ Regenerarea cationiilor se realizează prin tratarea acestora cu soluia de clorură de sodiusau carbonat de sodiu ref ăcacircndu-se capacitatea de schimb ionic

DEDURIZAREA APEI -se realizează cu un schimbător cationic puternic acid de formaR ndashNaPrin reinerea ionilor de Ca2+ şi Mg2+ se obine un efluent care conine numai săruri desodiu

2R ndash Na + ( Ca Mg ) (HCO3)

2R

2( Ca Mg ) + 2NaHCO

3

2R ndash Na + ( Ca Mg )Cl2 R2( Ca Mg ) + 2NaCl2R ndash Na + ( Ca Mg )SO4 R2( Ca Mg ) + Na2SO4

La regenerare are loc reacia

R2( Ca Mg ) + 2NaCl 2R ndash Na + ( Ca Mg ) Cl2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4051

40

Apa dedurizată va avea aceeaşi mineralizare ( coninut de săruri ) dar duritatea scadepacircnă la o valoare reziduală de 0 -01 mval ℓ

343 Demineralizarea apei Reaciile care au loc la trecerea peste un cationit sintetic conduc la obinerea de apă dedurizată cu caracter acidPrin trecerea apei rezultate peste un anionit se obine apă icircn care nu se mai găsesc nici un

fel de ioni străini numită apă demineraliazat ă Dacă se utilizează răşini schimbătoare de ioni apa dură este trecută icircntacirci peste un cationitapoi peste un anionitDemineralizarea apei se obine prin tratarea apei succesiv cu

a un schimbător de cationi de tip R ndash H icircn care ionii metalici sunt icircnlocuii cu ionide hidrogen iar sărurile neutre din apă sunt transformate icircn acizi liberi

b un schimbător de anioni (anionit ) de forma R ndash OH icircn care se rein anioniiacizilor eliberacircndu-se ioni hidroxil care cu protonii ( H3O ) formează apa

Instalaiile de demineralizare sunt alcătuite din mai multe coloane legate icircn serie Icircn acest fel se consumă mai puini reactivi de regenerare

Regenerarea anioniilor se realizează prin tratarea cu soluii diluate de hidroxid de sodiu(NaOH 4 )

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4151

41

apă HCl 7 NaOH 4brută

cation dedegazare

R -COOH

apă deionizată demineralizată

R ndashSO3H

Figura nr11 Schema unei instalaii de demineralizare totală a apei

unde

1 coloană cu cationit - cationit slab acid ndash slab acid elimină dt 2 coloană cu cationit puternic acid ndash cationit puternic acid3 coloană cu anionit slab bazic ndash anionit slab bazic - elimină acizi tari ( HCl H2SO4 )4 coloană de degazare ndash cationit de degazare ndash se elimină CO2 prin insuflare de aer5 coloană cu anionit puternic bazic ndash anionit puternic bazic ndash elimină acidul silicic şi CO2

1 Icircn coloana 12R ndash H + ( Ca Mg ) (HCO3)2 R2( Ca Mg ) + 2H2CO3 H2CO3 H2O + CO2

2 Coloana 2 conine cationit puternic acid care elimină cationii legai de anioniiclorhidric sulfuric silicic

2R ndash H + ( Ca Mg )SO4 R2 ( Ca Mg ) + H2SO4 2R ndash H + ( Ca Mg ) Cl2 R2 ( Ca Mg ) + 2HCl

2R ndash H + MgSiO3 R2Mg + H2SiO3 3 Coloana 3 conine un anionit slab bazic care elimină acidul sulfuric şi clorhidricformat

2R ndash OH + H2 SO4 R2SO4 + 2H2OR ndash OH + HCl RCl + H2O

1 2 3 4 5

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4251

42

4 Apa trece apoi icircn coloana 4 de degazare unde are loc eliminarea CO2 prin insuflareade aer pacircnă la un coninut residual de cca 10 mg CO2 dm3 5 Coloana 5 conine anionit puternic bazic care elimină acidul silicic şi restul de CO2

2R ndash OH + H2SiO3 R2 ndash SiO3 + 2H2O2R ndash OH + H2CO3 R2 ndash CO3 + 2H2O

Prin alegerea optimă a treptelor de demineralizare şi a nivelului de regenerare se poateobine o apă cu duritatea reziduală 0

0d şi mineralizare m = 0 săruri reziduale

0005 divide 5 mg dm

3

Instalaia de demineralizare pote fi prin schimb ionic icircn suspensie icircn care regenerarea seface icircn contracurent

35 APE REZIDUALE

Este greu de crezut că pe planeta noastră acoperită icircn proporie de 70 de apă numai 1din totalul resurselor de apă este disponibil pentru folosină oamenilorDin toată apa care acoperă globul 975 este apă sărată rămacircnacircnd apă dulce numai25 iar din acestea peste jumătate sunt gheari şi calotă glaciară

Iată de ce apa este o continuă preocupare pe planeta noastră atacirct pentru cercetători darmai cu seamă pentru cei ce suferă din cauza lipsei de apă Deşi trăim icircn secolul 21 icircnlume 11 miliarde de oameni (reprezentacircnd 18 din populaia globului) duc lipsă de apă potabilă

Poluarea apelor reprezintă procesul de alterare a calit ă ilor fizice chimice şi biologice

ale acestora produsă direct sau indirect de activit ă i umane care fac ca apele să devină

improprii pentru folosirea normală care era posibilă icircnainte de alterare

Apele rezultate din activităile industriale agricole sau menajere rămacircn după utilizare cu

o icircncărcătură din substanele prelucrateEle sunt cunoscute sub denumirea de ape reziduale sau ape uzate Apele reziduale sunt apele că rora prin utilizare li s-au modificat calit ă ile chimice

biologice sau fizice apele din precipita ii sau alte surse care f ă r ă să fi f ă cut obiectul

unei folosiri s-au icircncă rcat cu substan e str ă ine provenite din activit ă ile sociale şi

economice Prevenirea şi combaterea fenomenului de poluare presupune cumoaşterea naturiipoluanilor şi a surselor care icirci generează Substanele poluante ajunse icircn emisar suferă

- procese fizice ( sedimentare evaporare etc )

- procese chimice (hidroliză şi oxidare )- procese biologice ndash care au loc icircn mod natural icircn timp printr-un proces complexnumit autoepurare

Depăşirea capacităii de autoepurare a emisarului pune icircn pericol flora fauna şiposibilităile de folosintă ulterioară a apei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4351

43

Substanele poluante odată ajunse icircn reeaua hidrologică pacircnza freatică lacuri racircuri mări oceane sunt practic imposibil de eliminat datorită diluării lor icircntr-un volum marede apă greu de prelucratDe aceea tratarea apelor reziduale icircn scopul eliminării poluanilor trebuie să se facă lasursa de poluarePoluanii din apă rezultă din numeroase activităi antropice industrie oraşe agriculturăPoluanii care provin din surse industriale pot curge din evile unor fabrici sau se pot

scurge din rezervoare de depozitare subterane Uneori icircntreprinderile elimină poluanii icircncanalizarea oraşelor crescacircnd varietatea poluanilor icircn zonele municipale Oraşele şi altecomunităi rezideniale contribuie icircn principal cu ape combinate cu chimicale folosite icircngospodărie Poluanii provenii din agricultură cum ar fi gospodării păşuni şi fermecontribuie cu dejecii animale icircngrăşăminte şi sedimente provenite din eroziune Apele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fiefolosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabile351 Epurarea apelor menajere

Uzina de tratare a apei cuprinde instalaiile aferente procedeelor de corectare aproprietăilor apei Avacircnd icircn vedere marea varietate a compoziiei apelor naturale ceea ceface să nu existe două ape identice nu există nici o tehnologie sau schemă şablon detratare a apelor ci de la caz la caz trebuie aplicate anumite operaiuni de tratare a apei acăror combinare icircntr-un proces tehnologic eficient rezultă dintr-un studiu experimentaltemeinic executat icircn prealabil icircn laborator şi eventual icircn instalaii pilotEpurarea apelor menajere se poate realize prin procedee Mecanice Chimice Biologice

De obicei se folosesc toate aceste tipuri de procedee ele completacircndu-se reciprocProcedee mecanice de epurare

Procedeele mecanice de epurare urmăresc icircnlăturarea din apă a corpurilor mari aimpurităilor care se depun şi a celor care plutescApele se trec prin grătare ( rare apoi grătare fine ) după care se trec prin deznisipatoareIcircn apă rămacircn suspensii fine care se separă icircn bazine de decantare icircn care apa curge foarte icircncetDepunerile (nămolul ) se colectează de cacircteva ori pe zi pentru a evita fermentareaoperaie executată cu racloare sau pompe specialeNămolul rezultat din procesele de epurare este colectat şi prelucrat pentru a avea un

volum redus şi a putea fi transportat şi utilizat ca icircngrăşămacircnt agricolTratarea nămolurilor se realizează prin fermentare sau deshidratareFermentarea nămolului se realizează icircn bazine speciale icircn absena aerului datorită activităii bacteriilor anaerobe care transformă substanele organice icircn substaneminerale cu producere de gaze icircn special metan care poate fi captat şi utilizatNămolurile nefermentabile se deshidratează pe cacircmpuri de uscare icircn iazuri prin filtrare icircn filtre presă filtre cu vid filtre centrifuge

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4451

44

Apă reziduală

Nămol

Spre valorificaresau depozitarefinală a nămolului

Ape de drenaj

R E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O R

Figura nr 12 Schema staiei de epurare mecanică

Grătare

Site

Deznisipatoare

Separatoarede grăsimi

Centralatermică

Platformede uscare

Decantoareprimare

orizontale

Ape decantate

Rezervoarede fermentarea nămolului

Rezervoarede gaze

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4551

45

Procedee chimice de epurareProcesele chimice de epurare sunt acelea icircn care poluanii sunt transformai icircn altesubstane mai uşor de separat (precipitate insolubile gaze care pot fi stripate) cunocivitate mai scăzută sau mai susceptibile de a fi icircndepărtate prin alte procese de epurare(de exemplu prin procese biologice)Prin procedeele chimice de epurare se urmăreşte neutralizarea apelor acide sau alcalinecu lapte de var sau CO2 precum şi separarea cu ajutorul coagulanilor a impurităilor şi a

coloizilorCoagulanii folosii sunt sulfatul feric Fe(SO4) şi sulfatul de aluminiuProcesele chimice folosite la epurarea apelor sunt Oxidarea Coagularea şi flocularea Schimbul ionic Neutralizarea - procesul prin care pH-ul unei ape uzate avacircnd valori icircn afara

intervalului favorabil dezvoltării florei şi faunei acvatice (aproximativ 65-85) estereglat prin adaos de acizi sau baze după caz Neutralizarea apei are ca efect şimicşorarea icircnsuşirilor corozive ale apei care pot determina degradarea materialelor

cu care vine icircn contact (conducte construcii şi instalaii de transport sau deepurare) Apele acide se pot neutraliza prin tratare cu lapte de var Ca(OH)2 sodă caustică sau carbonai cu caracter bazic iar apele alcaline se pot neutraliza cusubstane ce conin acizi sau oxizi acizi (CO2 de exemplu)

Staiile de epurare mecano ndash chimică conin construcii pentru coagularea suspensiilorcoloidale din apă amplasate icircnaintea decantoarelorDatorită proceselor de coagulare se realizează o decantarea mai rapidă a suspensiilor

Procedee biologice de epurareSubstanele organice pot fi icircndepărtate din apă de către microorganismele care le

utilizează ca hrană respectiv drept sursă de carbon O parte din materiile organiceutilizate de către microorganisme servesc la producerea energiei necesare pentru mişcaresau pentru desf ăşurarea altor reacii consumatoare de energie legate de sinteza de materievie respectiv de reproducerea microorganismelor Epurarea realizată cu ajutorulmicroorganismelor este numită biologică Ea se desf ăşoară prin reacii de descompunereşi de sinteză mijlocite de enzime catalizatori biologici generai de către celulele viiEpurarea biologică este precedată de epurarea mecanică şi de cea chimicăSe realizează icircn două categorii de construcii şi instalaii cacircmpuri de irigaie cicircmpuri de infiltraie iazuri biologice ndashicircn care se realizează

epurarea biologică naturală folosindu-se capacitatea naturală de autoepurare asolului şi a apelor

biofiltre bazine de aerare cu nămol activ icircn care are loc epurarea biologică artificială

Epurarea biologică artificială are ca scop oxidarea substanelor organice şi transformarealor icircn substane stabile de către microorganismele aerobeDupă epurarea biologică urmează decantarea apei apoi dezinfectarea cu clor sau clorură de var şi evacuarea icircn ape curgătoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4651

46

4 Tehnologia acidului sulfuric

Dintre acizii minerali produşi ai industriei chimice acidul sulfuric ocupă primul loc dinpunct de vedere al produciei şi al consumului Aceast fapt este datorat reactivităii mari aacidului sulfuric combinată cu costul scăzut al fabricaiei şi numeroasele utilizari ale acestuicompus Capacitatea de producie a unei linii tehnologice variază icircntre 600-2000 t H2SO4 zi

Procedee de fabricare a acidului sulfuricAcidul sulfuric se poate obine prin urmatoarele procedeebull procedeul cu nitroză icircn care oxidarea dioxidului de sulf se face sub aciunea

catalitică a oxizilor de azot superiori se obine acid sulfuric relativ diluat (maxim 76-78H2SO4)

bull procedeul prin contact icircn care dioxidul de sulf este oxidat la trioxid de sulf pecatalizatori soliziFazele principale ale procesului tehnologic sunt

bull pregătirea amteriilor primebull obinerea gazelor sulfuroasebull purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasebull oxidarea catalitică a dioxidului de sulf la trioxid de sulf

bull absorbia trioxidului de sulfbull valorificarea deşeurilor şi a gazelor reziduale

Materii prime pentru obinerea gazelor sulfuroasePrincipalele materii prime folosite la fabricarea acidului sulfuric sunt-sulful elementar-sulfuri pirita FeS2 calcopirita Cu Fe S2 sulfurile unor metale neferoase (ZnS PbS CuS)Alte materii prime ceva mai puin utilizate sunt

-sulfatul de calciu şi magneziu hidrogenul sulfurat gaze reziduale cu SO2 sulfatul feros etcIcircn ările europene piritele reprezintă 66 din materiile prime disponibile pentru fabricareaacidului sulfuric Prin valorificarea cenuşii de pirită costul acidului sulfuric devine cu otreime mai scăzut decacirct al celui pe bază de sulf Pe plan mondial sulful reprezintă 66 dintotalul materiilor prime utilizate icircn industria acidului sulfuric

Pră jirea piriteiProcesul depră jire a piritei decurge după o reacie icircn sistem ereogen la suparafaa de contactsolid-gaz Procesul decurge după o succesiune de reacii paralel ndashconsecutive Ş

4 FeS2 (s) rarr 4FeS (s) +4S (s) ∆ H=+49 64 kcal

4S (s) rarr 4S (g) ∆ H=+62 47kcal

4S (g) + O2 )g) rarr 4 SO2 (g) ∆ H= - 34639 kcal

4 FeS (s) + 7 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 4 SO2(g) ∆ H= - 58175 kcal

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4751

47

Reacia globală a procesului va fi

4 FeS2 (s) + 11 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 8 SO2(g) ∆ H= - 816 03 kcal

Cantitatea mare de căldură degajată prin ardere (816034= 20401 kcalmol) asigură desf ăşurarea procesului icircn condiii autoterme

Industrial pentru pră jirea piritei se utilizează cuptoare mecanice cuptoare icircnsuspensie cuptoare ciclonice sau cuptoare cu strat fluidizat

Icircn fabricile moderne se utilizează cuptoare cu strat fluidizat care asigură productivităifoarte mari (30 t FeS2 m

2 zi recuperarea avansată a călurii de ardere coninut ridicat deSO2 reglarea automată şi posibilitatea utilizării de materii prime cu diferite granulaii

Purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasePurificarea gazelor sulfuroase nu este necesară dacă acestea s-au obinut prin arderea

sulfului Aceste gaze nu conin practic impurităi cu numai vapori de apă Se face uscarea

lor prin contactare cu acid sulfuric concentrat la temperatură joasăDar gazele sulfuroase provenite de la arderea piritei şi a sulfurilor metalelor neferoase icircn cuptoare cu strat fluidizat conin cantităi variabile de impurităi sub formă de praf gaze(SO3 HF Si F4 ) şi vapori (As2O3 SeO2 Se H2O etc) icircn funcie de natura şi finea materieiprime supuse pră jirii Icircndepărtarea impurităilor din aceste gaze este necesară dinurmătoarele motive

bull impurifică acidul sulfuricbull praful obturează conductele sau duce la creşterea rezistenei hidraulice icircn aparate icircngreunează transferul termic prin depunere pe pereii conductelor blochează mecanicsau otrăveşte chimic catalizatorul

bull impurităile icircn aflate icircn stare de gaz otrăvesc catalizatorulbull dioxidul de seleniu nu acionează asupra catalizatorului dar se recuperează icircntru-cacircteste o materie primă preioasă pentru fabricarea semiconductorilor

Purificarea gazelor sulfuroase se realizează icircn două treptebull icircn prima treaptă are loc aşa numita purificare uscată prin care se reine praful astfel icircncacirct gazele să conină maxim 01-025 g prafNm3 de gaz purificarea uscată serealizează prin procedee mecanice (multicicloane) şi electrice ( filtre electrice uscate)

bull icircn a doua etapă se face o purificare umedă numită purificare specială prin care seelimină arsenul seleniul şi aerosolii de acid sulfuric formai prin reacia dintre vaporiide apă şi SO3 din gazele sulfuroase Purificarea specială urmăreşte eliminarea

aerosolilor de acid sulfuric (cu filtre electrice umede) şi a impuritălor de As2O3 şiseleniu (prin condensare icircntr-un răcitor cu serpentină)

Oxidarea catalitică a dioxidului de sulf Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid este un proces exoterm

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4851

48

SO2 + frac12 O2 SO3 ∆ H = -229 kcal

Reacia decurge cu degajare de căldură şi contracie de volum iar deplasareaechilibrului spre dreapta respectiv creşterea conversiei se realizează prin micşorareatemperaturii şi mărirea presiunii

Conversia reprezintă raportul dintre numărul de moli de SO2 oxidai la SO3 şi numărultotal de moli de SO2 şi icircn condiii de echilibru se defineşte prin raportul

23

3

SOSO

SO

e p p

p x

+=

icircn care

2SO p

3SO p sunt presiunile pariale la echilibru al SO3 respectiv SO2

Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid de sulf necesită o energie de activare foarteridicată ( 5972 kcalmol) şi din acest motiv efectuarea ei la nivel industrial este posibilă numai cu ajutorul catalizatorilor Cel mai utilizat catalizator este pentoxidul de vanadiu cu

promotor de K2O pe suport de silice (SiO2) Coninutul de V2O5 al catalizatorului industrialeste de 4-11

Procesul de oxidare catalitică este condus icircn reactoare adiabatice cu strat fix decatalizator Majoritatea sunt prevăzute cu patru straturi de catalizator şi schimb de căldură icircnafara stratului catalitic

Absorbia trioxidului de sulf Ultima fază a procesului de fabricaie a acidului sulfuric este absorbia SO3 din gazele

catalizate şi transformarea lui icircn acid sulfuric Gazele evaculate din reactorul de oxidarecatalitică sunt dirijate icircn instalaia de absorbie a SO3 unde are loc absorbia trioxidului de

sulf icircn acid sulfuric concentrat (983) sau dacă se urmăreşte şi obinerea de oleum icircnoleum 20

Conform diagramei de echilibru lichid ndashgaz icircn sistemul H2O-H2SO4-SO3 absorbantuloptim este H2SO4 983 care corespunde compoziiei azeotropului

Sortimente de acid sulfuricIndustrial se fabrică următoarele sortimente d eacid sulfuric

bull monohidrat sau acid sulfuric 100bull Acid sulfuric de concentraie 98 96 92 respectiv 73

bull Acid sulfuric pentru acumulator de 98 92 respectiv 37

bull Oleum cu 20 SO3 liber

bull Oleum cu 65 SO3 liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4951

49

Acidul sulfuric pentru analiză şi chimic pur se obin din trioxidul de sulf rezultat ladistilarea oleumului şi apă triplu distilată icircn aparatură de cuar

Utilizări ale acidului sulfuricAcidul sulfuric are numeroase utilizări datorită reactivităii mari şi a costului scăzut al

fabricaiei Acidul sulfuric este un bun oxidant deshidratant şi catalizator icircn sinteza organică (eterificare esterificarea alcoolilor adiia apei la etenă nitrarea compuşilor organicialchilarea şi polimerizarea alchenelor)

Acidul sulfuric este folosit la fabricarea de fertilizani (superfosfat fosfat de amoniusulfat de amoniu) de pigmeni (alb de titan) de acizi sulfai dicromai şi exploziviAcidul sulfuric este folosit la fabricarea metalelor neferoase şi rare ca agent de

decapare pentru oeluri şi metale icircnainte de vopsire sau de a fi acoperite cu staniu(cositorire) nichel sau crom

Alte utilizari ale acidului sulfuric suntbull Icircn industria acumulatoarelorbull Icircn procesele de fabricare a unor colorani vopsele lacuri medicamente

materiale plastice insecticide erbicide detergeni etanol esteri eteri etcbull Icircn industria alimentară la prepararea glucozei a zahărului a amidonului etc

bull Agent de uscare a gazelor

5 Fabricarea gazului de sinteză

Gazul de sinteză se obine prin oxidarea parială a hidrocarburilor uşoare icircn special ametanului Acest proces este numit bdquoconversierdquo şi se utilizează icircn special pentru obinereahidrogenului necesar sintezei amoniacului Agenii de oxidare care se pot folosi sunt apa(vapori) oxigenul sau dioxidul de carbon Icircn cazul conversiei metanului reaciile sunt

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= + 49 25 kcal

Aproximativ 80 din hidrogenul destinat fabricării amoniacului se obine dupa această metodă

Metanul se poate oxida şi cu oxigen ( oxidare parială la CO) reacia fiind exotermă

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= - 85 kcal

Conversia cu dioxid de carbon se utilizează pentru obinerea gazului de sinteză dincare se va fabrica metanol sau cacircnd se dispune de dioxid de carbon

CH 4 + CO2 (g) 2 CO + 2 H 2 ∆ H= + 60 kcal

Oxidarea parială a omologilor metanului se desf ăşoară conform reaciei

C n H 2n+2 + n H 2O (g) n CO + (2n+1) H 2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5051

50

Icircn prezena vaporilor de apă monoxidul de carbon reacionează conform reaciei

CO + H 2O (g) CO2 + H 2 ∆ H= - 10 kcal

Această reacie are loc atacirct icircn procesul de conversie a hidrocarburilor gazoase cacirct şi ca fază separată icircn procesul tehnologic de obinere a gazului brut icircn vederea reducerii coninutului

de monoxid de carbon din gazul de sinteză care altfel necesită pentru purifcare procedeedificile şi costisitoare Prin conversia monoxidului de carbon cu vapori de apă crşteconinutul de hidrogen din gaze

Conversia metanului este o reacie catalitică Se utilizează catalizatori de Ni sau Co cuadaosuri de Al2O3 Mg O ZrO2 ThO2 şi ali activatori

Icircn practica industrială icircn funcie de condiiile locale s-au dezvoltat mai multeprocedee de obinere a gazului brut care se pot clasifica astfel

bull Procedee icircntr-o singură treaptă bull Procedee icircn două trepte

După presiunea de lucru se aplică

-procedee de conversie la presiune joasă-procedee de conversie la presiune ridicatăGazul de sinteză este apoi purificat prin icircndepărtarea prin diverse metode a dioxidului

de carbon şi a monoxidului de carbon

6 Tehnologia amoniacului

Amoniacul este principala materie primă pentru obinerea substanelor organice şianorganice cu azot inclusiv fertilizanii minerali Amoiacul se utilizează la fabricareamedicamentelor a coloranilor explozivilor a pilelor de combustie şi icircn industria

petrochimică a hacircrtiei şi frigotehnieiPosibilitatea obinerii amoniacului din elemente se cunoaşte de peste 100 de ani dar

condiiile de sinteză au fost stabilite abia la icircnceputul secolului al XX-lea pe baza legilortermodinamicii şi a cineticii chimice Sinteza amoniacului din elemente reprezintă cea maistrălucită aplicaie a unor principii de ştiină fundamentală icircn practica industrială

Materiile prime pentru sinteza amoniacului sunt hidrogenul şi azotul icircn raportulstoechiometric (31) Hidrogenul provine din metan prin conversia acestuia şi purificareagzului de sinteză brut iar azotul provine din aer prin arderea parială a hidrogenului procesprin care se consumă oxigenul

N 2 + 3 H 2 2 NH 3 ∆ H=-1105 kcalmol

Sinteza amoniacului are loc sub aciunea catalizatorilor Industrial se utilizează catalizatori pe bază de fier activat cu promotori de oxizi amfoteri sau acizi (Al2O3 TiO2SiO2 ) oxizi alcalin (Na2O K2O) sau alcalino-pămacircntoşi (MgO CaO)

Amoniacul se sintetizează la presiuni ridicate pentru a deplasa echilibrul spre dreaptaIndustrial procedeele de fabricare a amoniacului se clasifică icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5151

51

Procedee operate la presiune joasă (100-200atmosfere)Procedee operate la presiune medie (250-350 atmosfere)Procedee operate la presiune icircnaltă (450-1000 atmosfere)

Bibliografie1 Aurel Blaga şi col ndash Tehnologie chimică generală şi procese tip Ed Didactică şi Pedagogică Bucureşti 1983

2 Nicu Dulămiă Maria Stanca ndash Tehnologie chimică Vol I Ed Presa universitară clujeană Cluj-Napoca 1999

3 Carmen Teodosiu Tehnologia apei potabile si industriale Editura MATRIX ROM Bucuresti 2001

4 Nicu Dulămiă şi col ndash Lucrări practice la tehnologie chimică generală Vol I şi II Univ Babeş ndashBolyai Cluj-

Napoca 1994

5 Victor Părăuşanu Tehnologii chimice Ed Ştiinifică şi Enciclopedică Bucureşti 1982

6 Florica Manea Dalila Marsavina Ioan Ursoiu Principii metode si aplicaii in analiza apei Ed PolitehnicaTimişoara 2004

Page 6: Chime Tehnologica I

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 651

6

Icircn cazul proceselor semicontinue alimentarea se face parial continuu parial dicontinuuiar produşii sunt evacuai icircn acelasi mod

b clasificarea după numă rul de prelucr ă ri ale materiei prime icircnainte de a pă r ă si

instala ia După numărul de prelucrări ale materiei prime icircnainte de a părăsi instalaia se disting

procese ciclice sau icircn circuit icircnchis procese aciclice sau icircn circuit deschisProcese ciclice se aplică icircn operaii cacircnd la o singură trecere a reactanilor prin reactorconversia are valori mici rămacircne reactant netransformat care se separă de produs şi apoise recirculăExemple -sinteza amoniacului

-oxidarea şi absorbia gazelor nitroase- absorbia SO3 din gazele de la oxidarea SO2

c clasificarea după starea de agregare icircn care se gă sesc reactan ii După starea de agregare icircn care se găsesc reactanii procesele pot fi procese eterogene icircn care compuşii masei de reacie se află icircn faze diferite Cele

mai utilizate sunt sistemele bifazice de tipul g-l g-s l-s l-l procese omogene care au loc cu viteze mai mari decacirct cele eterogene mecanismul

global este mai simplu şi pot fi uşor controlate

Linia tehnologică Este numită instalaia icircn care se desf ăşoară procesul tehnologic

Linia tehnologică este formată din o utilajeo sisteme de transport ale materiilor prime ale semifabricatelor şi ale produselor

finite icircntre utilajeo aparate de măsură şi control

Parametrii tehnologici reprezint ă valorile optime ale mă rimilor presiune debite

temperatur ă concentra ie pentru care se pot ob ine produse chimice cu anumite

caracteristici calitative

Materiile prime cuprind totalitatea substan elor naturale sau sintetice anorganice sau

organicenecesare pentru ob inerea unui anumit produs

Materiile prime folosite icircn industria chimică pot fi

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 751

7

- materii prime minerale sare brută (NaCl) pirită ( FeS) blenda ( ZnS) galena(PbS)

- cărbuni- iei- gaze naturale- materii prime vegetale şi minerale ( de exemplugrăsimi uleiuri alcool lemn

cereale lapte )

Produsele finite sunt substan ele sau materialele (bunurile) care rezult ă icircn urma

desf ăşur ă rii unui proces tehnologic Produsele finite trebuie să corespundă unor norme legale de calitate

Semifabricatele sunt produse rezultate icircn urma unor etape ale procesului tehnologic Icircndecursul procesului tehnologic materiile prime sunt transformate prin mai multe operaii icircn produse finite Stadiile intermediare de prelucrare ale materiilor prime sunt numite

semifabricateProduse finite

Produse auxiliare sau subproduse

MATERII PRIME

Deşeuri

Materiale auxiliare sunt produse care sunt necesare icircn procesul de producie alături demateriile prime dar nu se regăsesc icircn produsul finitMateriale auxiliare sunt apa aburul care sunt numite şi utilităi

Ramurile principale ale tehnologiei chimiceTehnologia chimică generală este o disciplină icircn cadrul ştiinelor chimice şi prezintă problemele eseniale ale tuturor ramurilor industriei chimiceTehnologia chimică generală se icircmparte icircn mod convenional icircn Tehnologia chimică ANORGANICĂ Tehnologia chimică ORGANICĂ

icircn funcie de particularităile proceselor de materiile prime utilizate şi de produsele finite

obinute

Tehnologia chimică anorganică Tehnologia chimică anorganică are ca obiect de studiu procesele chimice anorganiceAcestea se pot clasifica icircn

o procese anorganice de bază

PROCES

TEHNOLOGIC

(semifabricate)

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 851

8

o procese electrochimiceo procese metalurgiceo procese de fabricare a produselor ceramice a sticlei şi a lianilor anorganici

Procesele anorganice de bază constau icircn fabricarea compuşilor anorganici de maretonaj acizi baze săruri minerale şi icircngrăşăminte chimice Aceste procese constituie

obiectul de cercetare şi de studiu al disciplinelor tehnologice următoare

Tehnologia apei Tehnologia acidului sulfuric Tehnologia amoniacului şi a acidului azotic Tehnologia produselor sodice (derivate de la NaCL)- Na2CO3 NaOH Cl2 HCl Tehnologia icircngrăşămintelor chimice Tehnologia silicailor şi a compuşilor oxidici (produse ceramice porelan sticlă liani

anorganici ciment)

Tehnologia chimică organică Tehnologia chimică organică cuprinde

o Tehnologia chimică organică de bază icircn care se studiază prelucrarea materiilorprime organice- gaz metan iei cărbuni şi obinerea compuşilor de mare tonaj(acetilenă acid acetic clorură de vinil etenă etc )

o Tehnologia chimică organică de sinteză numită şi sinteza organică fină cecuprinde

- tehnologia produselor farmaceutice

- tehnologia antidăunătorilor- tehnologia coloranilor- tehnologia reactivilor organici- tehnologia produselor cosmetice- tehnologia fabricării tensidelor- tehnologia compuşilor macromoleculari (materiale plastice cauciuc sintetic

fibre artificiale)

Simboluri tehnice şi scheme tehnologice

Simbolurile tehnice sunt semne convenionale prin care se realizează reprezentareautilajelor Aceste semne sugerează forma şi mărimea acestoraSimbolul tehnic este un semn grafic simplificat care reprezintă un anumit utilaj El icircndeplineşte următoarele condiii

- reprezintă clar şi sugestiv forma utilajului şi principiul său de funcionare- asigură desenarea rapidă a schemelor tehnologice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 951

9

După gradul de informare pe care oferă simbolurile tehnice se casifică icircn simboluri funcionale simboluri de aparatură simboluri speciale

Simbolurile funcionale ndashse reprezintă sub forma unui dreptunghi icircn care se scrie

operaia fizică sau procesul chimic efectuat icircn utilajul respectiv Exemple

Simbolurile de aparatură redau schematic aparatul şi modul său de funcionare Exemple

conductă (săgeata indicădirecia de curgere)conductă prin care circulă componentul principal (uşor

icircngroşată)

conductă pentru recirculare conductă prin care circulă lichide

O conductă prin care circulă gaze

linie de circulaie pentru solide (bandă rulantă vagonet jgheab)

conductă pentru suspensii solid ndash lichid

conductă pentru emulsie ( L ndash L)

O conductă pentru suspensie solid-gaz

O conductă pentru spume ( L ndash G )

O conductă pentru suspendat icircn spume

ventil pe conductă

ventil reductor de presiune de la 50 la 5 atmosfere

505

Dozator simplu

Neutralizare Distilare

D

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1051

10

A

ab Dozator amestecător icircn raportul a b

B A+B

manometru

filtru pentru gaz

separator gaz lichid

siloz buncăr

rezervor pentru lichide

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1151

11

recipient vertical cu manta şi agitator

agitator elice

vas icircncălzit (răcit) cu serpentină

serpentină

agitator motor electicagitator ancoră

infin elice

ventilator pompă centrifugă

bandă transportoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1251

12

coloană cu stropire

sau coloană de stripare (scruber)

coloană cu umplutură

compresor icircn coloană de

3 trepte desorbie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1351

13

coloană de distilare

Reactor tubular continuu

Reactant Produs

Etapele elaborării proceselor tehnologicePentru a se eleabora un proces tehnologic nou şi instalaia tehnologică aferente separcurg următoarele etape

1-conceperea procesului tehnologic2-etapa dimensionării tehnologice a utilajelor3-etapa proiectării procesului tehnologic4-comanda şi montarea utilajului5-punerea icircn funciune şi rodajul instalaiei

Conceperea procesului tehnologic

Etapele proiectării sistemelor tehnologice sunt cercetarea preliminară cercetarea de laborator cercetarea de dezvoltare care cuprinde etapele

-cercetare pe micropilot-cercetare pe pilot-cercetare pe instalaie semiindustrială

proiectarea sistemelor de producie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1451

14

3 Tehnologia tratării apeiConsideraii generale

Apa are un rol esenial icircn existena vieii f ără apă nu există viatăApa este constituentul major al corpurilor viiApa este o substana chimică deosebită

o

H 104o 5 H

- polaritate ridicată rarr este un foarte bun dizolvant pentru numeroase substane săruriacizi baze alcooli proteine

- mediu pentru foarte multe reacii- agent de spălare

-căldură specifică ridicată este un bun purtător de căldurăApa costitue mediul icircn care au loc reaciile biochimice caracteristice vieiiIcircn natură apa există icircn toate formele de agregare vapori lichidă şi solidă urmacircnd un

circuit de la o stare la altaDin evaporarea oceanelormărilorlacurilorracircurilor rezultă vapori de apă (mai uşori ca

aerul) care ridicacircndu-se icircn atmosferă se condensează ca nori sau ceaă şi cad iaraşi pepămacircnt sub forma de ploaiegrindină zăpadăApa meteorică ajunsă pe pămacircnt poate străbate prin straturi permeabile (sol nisip

pietriş si alte roci) pacircnă ajunge la o pătura impermeabila de argilă formacircnd deasupraacesteia o pacircnzacirc de apă subterana (freatică) care reapare la suprafaă prin izvoare puuri

sondeIcircn circuitul său icircn natură apa vine icircn contact cu substane gazoase lichide şi solide

impurificacircndu-se Vaporii de apă din atmosferă se condensează şi dizolvă gazele dinatmosferă icircn cantităi depinzacircnd de temperatură şi de presiunile pariale ale acestoraIcircn apele de precipitaii sunt dizolvate gaze in concentraii de aproximativ63 N2 35 O2 175 CO2 deşi concentraia acestor gaze in aer este de

aproximativ79 N2 209 O2 0003 CO2Ajunsă icircn sol apa continuă procesul de absorbie a CO2 ( existent icircn straturile superioare

ale solului datorită procesului de descompunere a substanelor organice) devenind foarte

bdquoagresivărdquo şi putacircnd aciona ( reaciona si solubiliza) asupra majorităii combinaiilor dinsol Apa dizolvă săruri icircntacirclnite icircn roci (cloruri alcaline clorura de magneziu )Icircn apa imbogăită icircn cloruri solubilitatea sulfailor şi a fosfailor de calciu este mai mareDizolvarea carbonailor depinde de concentraia de CO2 dizolvat icircn apă De fapt este osolubilizare icircnsoită de o reacie chimică deoarece carbonaii trec icircn bicarbonai

CaCO2 + CO2 +H2Orarr Ca(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1551

15

Uneori unele izvoare dizolvă din rocile icircntacirclnite substane gazoase sau solide icircn cantităianormal de mari formacircnd ape minerale (acide alcaline carbonice sărate amaresulfuroase feruginoase iodurate radioactive etc) cu importante efecte curative

Clasificarea apelor naturale

Icircn natură apa se găseşte icircn hidrosferă icircn atmosferă şi icircn litosferăExistă următoarele categorii de ape

ape meteorice ape subterane ape de suprafaă -racircuri

-lacuri-mări şi oceane

31 APA POTABIL Ă Prin apă potabilă se icircnelege

o orice tip de apă icircn stare naturală sau după tratare folosită pentru băut gătit lapreparare hranei sau pentru alte scopuri casnice indiferent de originea ei şiindiferent dacă este furnizată prin reea de distribuie din rezervor sau este

comercializată icircn sticle sau alte recipienteo toate tipurile de apa folosită ca sursă icircn industria alimentară pentru fabricareaprocesarea conservarea sau comercializarea produselor sau substanelor destinatepentru consumul uman cu excepia cazului icircn care autorităile competente aprobă folosirea apei şi sunt convinse că apa nu afectează calitatea şi salubritateaprodusului alimentar icircn forma lui finită

Apa potabilă este destinată pentru consum menajer (băut preparat macircncare spălat ) cicirctşi cea necesară pentru tehnologia de fabricaie icircn industria alimentarăApa potabilă apa naturală subterană sau de suprafatăeste bună de băut Icircn acest scop eatrebuie sa icircndeplineasca următoarele conditii principale Sa aibă o temperatura icircntre 7 si

12

o

C să fie incoloră transparentă f ără miros f ără gust să nu contină suspensii mineralesau organice săruri solubile icircn cantitate mai mare decacirct un gram la litru substanteleotrăvitoare (compusi de cupru plumb arsen etc) şi nici microbi care pot provoca icircmbolnăvirea oamenilor sau a animalelorPotabilitatea apei depinde de proprietăile sale fizice şi chimice (culoare turbiditate miros coninut icircn diferite substane etc)Icircn apa potabilă trebuie să fie absente substanele toxice şi organismele patogeneCondiiile de calitate pentru apa potabilă sunt stabilite prin standarde şi reglementări Aceste condiii de calitate se referă la următoarele caracteristici ale apei

o organolepticeo fiziceo chimiceo radioactiveo biologice

Caracteristicile organoleptice sunt mirosul gustul turbiditatea şi culoarea mirosul şi gustul apei se datoresc prezenei icircn apă a unor săruri solubile gazesubstane minerale sau organice icircn descompunere a unor microorganisme vii a vegetaiei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1651

16

acvatice Apa potabilă nu trebuie să aibă gust sau miros particular dar nici să fie lipsită de gustMirosul apei provine de la substanele volatile pe care le conine ca rezultat al icircncărcăriicu substane organice icircn descompunere al dezvoltării planctonului al poluării cusubstane chimice sau cu ape reziduale Determinarea mirosului apei trebuie să se facă latemperatura de 15-200C şi la 600C icircntr-o icircncăpere care să fie lipsită de miros Turbiditatea apei (tulbureala apei) se datorează prezenei substanelor icircn suspensie

( argilă nisip fin nămol substane organice plancton etc ) şi care nu sedimentează icircntimp Turbiditatea se exprimă icircn grade de turbiditate Un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg caolin (silice) icircntr-un litru

de apă distilat ă Se măsoară cu aparate numite turbidimetre

Culoarea apeiApa pură este incoloră Culoarea apei naturale este determinată de prezena compuşilorcoloidali ai fierului a substanelor humice sau a unor substane rezultate dindescompunerea plantelor acvatice

Culoarea este dată de originea materialelor transparente Ionii de Fe dau apei culoareagalbenă cei de Cu o colorează icircn albastru Prin reziduurile activităii antropice se poateschimba culoarea apelor Apele de culoare brună provin de la distileriile de cărbuneculoarea brună icircnchisă o au apele de la fabricile de celuloză Apele bogate icircn Fe de latăbăcării au culoarea verde icircnchis sau neagră

Coloraia apei se exprimă icircn grade de culoare Gradul de culoare este coloraia produsă de o soluie care conine 1mg platină la 1 l de apă sub formă de ion cloroplatinat

Temperatura

apei variază icircn funcie de provenienă şi de anotimpPentru apele sbuterane se icircncadrează icircntre 8-12oC iar pentru cele de suprafaă variază icircntre 0oC ndashiarna şi 27 oC - 30 oC vara Radioactivitatea -este proprietatea a

pei de a emite radiaii permanente alfa beta saugama

Conductibilitatea electrică şi conductivitateaConductivitatea apelor constituie unul dintre i

ndicatorii cei mai utilizai icircn apreciereagradului de mineralizare a apelor cel puin din următoarele considerente

- măsurătorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea coninutuluitotal de săruri dizolvate icircn apă

- au avantajul diferenierii dintre săruri anorganice şi organice pe baza mobilităilorionice specifice

- elimină erorile datorate transformării speciilor de carbonaibicarbonai prinevaporare la 105o C (conform metodologiei de determinare gravitaională a reziduului fix icircn cazul bicarbonailor pierderile sunt de circa 30)Din valoarea conductibilităii se pot face aprecieri asupra concentraiei electroliilor şiasupra variaiei gradului de mineralizare a apeiConductibilitatea se măsoară icircn -1cm-1 = Siemens S mS microS

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1751

17

32 Condiii de calitate pentru apa potabilă Calitatea a

pei se poate defini ca un ansamblu convenional de caracteristici fizicechimice biologice şi bacteriologice exprimate valoric care permit icircncadrarea probei icircntr-o anumită categorie ea căpătacircnd astfel icircnsuşirea de a servi unui anumit scop Pentrustabilirea calităii apei din multitudinea caracteristicilor fizice chimice şi biologice carepot fi stabilite prin analize de laborator se utilizează practic un număr limitat consideratemai semnificative

Fiecare ară sau regiune dintr-o ară are propriile norme de calitate Totuşi pe planmondial se tinde spre o bază comună rezultată din experiena şi necesităile tuturor Icircnacest sens Organizaia Mondială a Sănătăii a emis şi reeditează periodic Directivelepentru calitatea apei potabile iar organisme internaionale precum Uniunea Europeană promovează şi ele norme comune detaliat sau cel puin orientative cum sunt Directiva9883EC privind calitatea apei destinate consumului uman

Orice alterare fizică chimică sau bacteriologică a apei peste o limită admisibilă stabilită inclusiv depăşirea nivelului natural de radioactivitate produsă direct sau indirectcu activităi umane care o fac improprie pentru o folosire normală se numeşte poluare aapei

Apa element indispensabil vieii şi activităii omului se constituie icircntr-un importantindicator al aprecierii gradului de civilizaie şi al posibilităilor de dezvoltare pe care olocalitate le oferă locuitorilor săiPentru ca o apa să fie declarată potabilă ea trebuie să icircndeplinească mai multe condiiicele mai importante fiind Să fierdquo sigurărdquo din punct de vedere sanitar (legat de cerinele consumatorului) şi al

furnizorului de apă (să fie transportabilă) Să nu conină ageni patogeni sau microorganisme patogene să fie lipsită de risc de

contaminare (să nu existe viruşi bacterii protozoare spori chişti etc) Să fie incoloră şi cu gust plăcut

Concentraia substanelor indezirabile sau toxice să fie foarte scăzutăDin punct de vedere al furnizorului de apă nu trebuie să provoace deteriorări calitativeale conductelor icircn timpul transportului datorită depunerilor sau a agresivităii calciuluisau dezvoltării de bacterii şi să se poată transporta uşor

Icircn Romacircnia norma de calitate pentru apa potabilă icircn ultimul deceniu a fost STAS134291 APĂ POTABILĂ Acest standard de stat se referă la apa potabilă furnizată deinstalaiile centrale sau sursele locale de alimentare apă de rezervoarele de icircnmagazinaretransportabile precum şi la cea folosită pentru apă caldă menajeră (baie şi bucătărie) NUse referă la apele minerale Apa potabilă trebuie să corespundă standardului de calitatenr134291 respectiv să se icircncadreze icircn limitele impuse de 54 de indicatori (preluai larecomandările Organizaiei Mondiale a Sănătăii) şi anume organoleptici (2) fizici (4)chimici (35) radioactivi (2)Toate aceste cerine sunt transpuse icircn indicatori ( parametrii caracteristici) care reprezintă parametrii apei potabileSistemul mondial de supraveghere a mediului icircnconjurător prevede urmărirea calităiiapelor prin trei categorii de parametrii- parametri de bază temperatură pH conductivitate oxigen dizolvat colibacili

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1851

18

- parametri indicatori ai poluării persistente cadmiu mercur compuşi organo -halogenai şi uleiuri minerale - parametri opionali carbon organic total ( COT ) consum biochimic de oxigen( CBO) detergeni anionici metale grele arsen bor sodiu cianuri uleiuri totalestreptococi Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizează următoareaterminologie

- criterii de calitate a apei - totalitatea indicatorilor de calitate a apei care seutilizează pentru aprecierea acesteia icircn raport cu măsura icircn care satisface un anumitdomeniu de folosină sau pe baza cărora se poate elabora o decizie asupra gradului icircncare calitatea apei corespunde cu necesităile de protecie a mediului icircnconjurator - indicatori de calitate ai apei - reprezentai de caracteristici nominalizate pentru odeterminare precisă a calităii apelor - parametri de calitate a

i apei ndash sunt valori şi exprimări numerice ale indicatorilor decalitate a unei ape - valori standardizate ale calităii apei - reprezintă valori ale indicatorilor de calitatea apelor care limitează un domeniu convenional de valori acceptabile pentru o

anumitatilde folosină a apeParametri de calitate sunt microbiologici chimici şi indicatori Valorile concentraiilormaxime admise pentru parametrii de calitate ai apei potabile sunt cele prevăzute icircntabelele din ldquoLegea nr 458 din 8 iulie 2002 privind calitatea apei potabilerdquoAşa cum s-a arătat deja pentru caracterizarea calităii şi gradului de poluare a unei ape seutilizează

indicatorii de calitate Aceştia se pot clasifica după natura lor şi după natura şiefectele pe care le au asupra apei după cumClasificare după natura indicatorilor de calitate 1 Indicatori organoleptici (gust miros )2 Indicatori fizici ( pH conductivitate electrică culoare turbiditate ) 3 Indicatori chimici

o generali-se referă compoziia naturală a apeio toxici ndash se referă la prezena compuşilor poluani toxicia căror prezenă induce

un factor de risc pentru sănătatea consumatorilor-amine aromatice= Ar-NH2 C6H5-NH2 (fenilamina sau anilina)-As Cd2+ CN- NO3 Cr3 Hg N-pesticide-trihalometani

4Indicatori bacteriologici ndashprezena organismelor animale sau vegetale5Indicatori biologici-

6Indicatori de radioactivitate-Consumul de către om al alimentelelor si apei potabile cuun continut radioactiv crescut poate determina cresterea icircncărcăturii interne aorganismului ce conduce la cresterea dozelor efective rezultate prin ingestie si implicit ariscului aparitiei efectelor negative asupra sanatatiiClasificare după natura şi efectul pe care icircl au asupra apei

- indicatori fizico-chimici generali- temperatura

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1951

19

- pH- indicatorii regimului de oxigen

- oxigen dizolvat (OD)- consumul biochimic de oxigen (CBO5)- consumul chimic de oxigen (CCO Cr şi CCO Mn)

- indicatorii gradului de mineralizare - reziduul fix

- cloruri sulfai- calciu magneziu sodiu etc- indicatori fizico - chimici selectivi

- carbon organic total (COT)- azot Kjeldhal şi azot total fosfai- duritate alcalinitate

- indicatori fizico - chimici specifici ( toxici)- cianuri- fenoli- hidrocarburi aromatice mono şi polinucleare

- detergeni- metale grele ( mercur cadmiu plumb zinc cobalt fier etc)- pesticide- arsen- uraniu natural

- trihalometani- indicatori radioactivi

- activitate globală α şi β - activitate specifică admisă a fiecărui radionuclid

-indicatori biologici care reflectă gradul de saprobitate a apei prin analiza speciilor de

organisme care populează mediul acvatic- indicatori bacteriologici care măsoară nivelul de poluare bacteriană icircn principal prindeterminarea numărului de bacterii coliforme totale şi de bacterii coliforme fecale

Icircn tabelul de mai jos sunt redate valorile admise şi excepional admise ale indicatorilor depotabilitate Organismele biologice indicatoare de poluare dăunătoare sănătăii precumchisturi de giardia protozoare intestinale patogene etc nu se admit

Tabel nr1 Indicatori de potabilitate si valorile maxim admise

Gust si miros 2 grade Amine aromatice 0 mgdm3

temperatura 7-15 grade C azotai 45mgdm3

pH 6-8 Cianuri libere 001 mgdm3

turbiditate 5-10 grade fluor 12 mgdm3

culoare 15-30 grade Mercur 0001mgdm3

conductivitate 1000-3000Scm Plumb 005 mgdm3

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2051

20

Duritatea apei 20-30 gradegermane

Total cloroform 05 mgdm3

Calciu 100-180 mgdm3 Pesticide 01 microgramedm3

Cloruri 250-400 mgdm3 CCO (consumul chimic

de oxigen) 25-3 mgdm3

Cupru 005-01mgdm3 Amoniac 0 -03 mgdm3

Fier 01-03 mgdm3 Nitrii 0 ndash 03 mgdm3

Magneziu 50-80 mgdm3 Germeni mezofili 300cm3Mangan 005-03 mgdm3 Germeni coliformi totali 10100cm3

Sulfai 200-400mgdm3 Germeni coliformi fecali 2100cm3

Zinc 5-7 mgdm3 Streptococi fecali 2100cm3

Caracteristicile biologiceApa potabilă nu trebuie să conină organisme animale şi vegetale vizibile cu ochiullibernici ouă sau larve de paraziiNumărul organismelor animale microscopice nu trebuie să depăşească 20 icircn 1 dm3 de apă

Proprietăile chimice ale apeiApa potabilă nu este şi nu trebuie să fie pură Ea conine dizolvate gaze şi o serie desubstane minerale şi organice care icirci conferă caracterul de potabilitateDintre substanele dizolvate unele sunt necesareO2 CO2 Ca2+ altele sunt admisibileMgO SO2-

4 SiO2 Fe Mn Al K Cl dar icircn anumite limiteIar altele sunt inadmisibileH2S As ionul Cr6+ compuşii azotului ai fosforului PbPrezena ionilor de calciu şi magneziu icircn apă icirci confer acesteia duritate Apa cu duritate

mare are o icircntrebuinare limitată icircn industrie şi icircn scopuri gospodăreştipH-ul aciditatea şi alcalinitatea apeiValoarea pH-ului ( concentraia ionilor de hidrogen) apei determină icircn mare măsură-procesele biologice şi chimice care au loc icircn apa natural-caracterul coroziv al apeipH-ul apelor naturale este cuprins icircntre 65 - 8 abaterea de la aceste valori dacircnd indicaiiasupra poluării cu compuşi anorganici pH-ul şi capacitatea de tamponare a acestuiaconstituie una din proprietăile eseniale ale apelor de suprafaă şi subterane pe această cale asiguracircndu-se un grad de suportabilitate natural faă de impactul cu acizi sau bazesărurile de Na+ K+ Ca2+ Mg2+ jucacircnd un rol esenial icircn acest sens De subliniat că

această capacitate de tamponare a pHndashului este deosebit de importantă nu numai pentruechilibrele din faza apoasă dar şi pentru cele de la interfaa cu materiile icircn suspensierespectiv cu sedimenteleIcircn funcie de pH-ul apei se stabilesc unele din procesele de tratare ale acesteia

Valoarea pH-ului unei ape naturale se poate determina cu relaia

pH = 652 + log[ CO2]bic - log[ CO2 ]liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2151

21

[ CO2]bic = concentraia CO2 din carbonaii acizi

[ CO2 ]liber = concentraia CO2 liber existent icircn apă Rezultă că aciditatea apelor natural este cauzată icircn principal de CO2 liberAciditatea mai este determinată de apariia acizilor humici de acizi organici sau de acizi

minerali aduşi cu apele uzate sau formai prin hidroliza sărurilor aflate icircn apă652 ndash este o constantă reprezentacircnd logaritmul cu semn schimbat alconcentraiei ionilor de acid carbonic disociat

Alcalinitatea apelor naturale ndashse datorează ionilor de bicarbonat şi icircn mai mică măsură fosfailorPractic alcalinitatea totală se datorează bicarbonailor de calciu şi magneziu astfel că icircnapele naturale obişnuite duritatea temporar ă a apei este egală cu alcalinitatea totală Alcalinitatea poate apărea şi icircn cazul deversării de ape reziduale puternic baziceDuritatea a

pei a fost inclusă la capacitatea de tamponare a apei datorită ponderii

carbonailor de calciu şi magneziu icircn apele naturale Se deosebesc următoarele tipuri deduritate- duritatea totală reprezintă totalitatea sărurilor de Ca2+ şi Mg2+ prezente icircn apă- duritatea temporară reprezintă coninutul ionilor de Ca2+ şi Mg2+ legai de anionulHCO-

3 care prin fierberea apei se poate icircnlătura deoarece dicarbonaii se descompun icircnCO2 şi icircn carbonai care precipită- duritatea permanentă reprezintă diferena dintre duritatea totală şi duritatea temporarăfiind atribuită ionilor de Ca2+ şi Mg2 legai de anionii Cl- SO2-

4 NO-3 Acest tip de

duritate rămacircne icircn mod permanent icircn apă chiar după fierbere

Coninutul de dioxid de carbon al apeiConinutul de dioxid de carbon este o caracteristică foarte importantă a apei Coninutulde CO2 determină aşa numitul echilibru carbonic al apei

Dioxidul de carbon se poate gasi in apă sub trei forme liber agresiv si legat sub formade bicarbonati si carbonateCea mai mare parte a CO2 se găseşte dizolvat fizic numai o mică parte reacionează cuapa şi se formează acidul carbonic

CO2+HOH lt==gt H2CO3

Icircntre H2 CO3 şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

( 1 )

M ndashcation de metal divalent ( Ca2+ Mg2+ Cu2+ Pb2+ )etcIcircn acest echilibru apar toate formele de dioxid de carbon -CO2 liber- CO2 semilegat icircn bicarbonai

MCO3 + CO2 + H2O lt==gt M(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2251

22

- CO2 legat icircn carbonai

Din echilibrul ( 1 ) rezultă că pentru meninerea bicarbonailor icircn soluie este necesară o anumită cantitate de CO2 liber numit ldquodioxid de carbon aferentrdquoCantitatea de CO2 care depăşeşte această limită se numeşte CO2 agresiv care este capabilsă transforme noi cantităi de carbonai icircn bicarbonai

[ CO2 ]liber = [CO2 ]aferent +[ CO2 ]agresiv

La scăderea cantităii de dioxid de carbon sub limita necesară meninerii bicarbonailor icircnsoluie are loc precipitarea unei cantităi corespunzătoare de carbonaiFormele sub care se găseşte CO2 icircn apă por fi prezentate prin schema din figuraurmătoare Existena uneia sau alteia dintre formele sub care se poate găsi CO2 icircn apă este icircn funcie de pH-ul apei respectiv

o la pH le 4 CO2 este prezent sub formă de CO2 libero la pH = 84 CO2 este prezent sub formă de HCO-

3 o la pH ge 105 CO2 este prezent sub formă decarbonai

CO2 total

CO2 liber

CO2 agresiv CO2aferent CO2semilegat CO2legat HCO-3 CO

2-

Figura nr 1 Formele de CO2 din apă

CO2 nu dăunează calităii apei potabile ci icirci conferă gust plăcut şi prospeimeDar CO2 agresiv poate face apa nepotabilă deoarece poate dizolva PbCO3 format pepereii conductelor de plumb prin care se transportă apa Carbonatul de plumb PbCO3 segăseşte sub forma unui strat subire pe pereii conductelor şi se formează sub aciuneabicarbonailor de Ca şi Mg din apăIcircn apa de alimentare a cazanelor de abur CO2 trebuie să lipsească deoarece produce oputernică coroziune chimică a tolelor cazanelor

Săruri dizolvate icircn apă Duritatea apelorApele naturale conin cantităi variabile de săruri dizolvate din rocile cu care vin icircncontact Datorită gradului de diluie ridicat aceste săruri sunt total disociate astfel icircncacirct icircn apă se găsesc ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2351

23

Ca2+ Mg2+ Na+ K+ HCO -3 SO2-

4 Cl- Alături de aceşti ioni se mai găsesc Fe2+ Fe3+ Ba2+ Al3+ NO-

2 NO-3 F- SiO2-

3 PO3-4

Icircn cantitatea cea mai mare dintre ionii menionai se găsesc ioni de Ca2+ iar dintreanioni icircn mod obişnuit concentraia anionilor SO2-

4 este mai mare decacirct a celor de Cl- icircn apele subterane şi este mai mică icircn apa mărilor şi a oceanelor unde predomină ionulCl-

Icircn sursele de apă din diferite zone pot să predomine anumii ioni care conferă apei unanumit caracterAstfel pot exista ape

o magnezieneo sulfaticeo clorurateo feruginoaseo iodurateo sulfuroaseo carbogazoase

Oxigenul şi substanele organice dizolvate icircn apă Oxigenul se găseşte dizolvat icircn apele naturale aproape de limita de saturaie determinată de presiunea sa parială şi temperaturăOxigenul participă la reacii chimice şi biochimice cu substanele dizolvate icircn apăCa urmare icircn apele subterane icircn special icircn cele cu fier coninutul de O2 este foartescăzutIcircn apele de suprafaă coninutul de O2 depinde de presiune şi de temperatură precum şide numeroasele procese fizice chimice biologice care icircnsoesc ciclul vieii biologice( asimilaie respiraie degradări ) Ca urmare a consumării oxigenului icircn aceste

procese apare un deficit de oxigen care poate provoca dispariia completă a vieii aerobePrin deficit de oxigen se icircnelege diferena dintre cantitatea de oxigen care saturează apala presiunea şi temperatura dată şi coninutul real de oxigenIcircntre coninutul de O2 şi substanele organice din apă se poate stabili o corelaie directăSubstanele organice din apele naturale provin din

o terenurile din bazinul hidrografic substanele humiceo din descompunerea organismelor vii din apăo din deversarea de ape uzate menajere sau industriale

Coninutul de substane organice din apă Este un indicator de calitate foarte important deoarece substanele organice servesc casuport nutritiv pentru bacterii viruşi şi alte organisme viiIcircntotdeauna o mare cantitate de bacterii sau plancton este asociată cu o mare concentraiede substane organice Determinarea analitică individual a substanelor organice din apelenatural este dificil de realizat deoarece presupune o aparatură de laborator de icircnaltă tehnicitate Din acest motiv de obicei se recurge la o apreciere globală a cantităii desubstane organice din apă prin determinarea ldquooxidabilităiirdquo

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2451

24

Oxidarea substanelor organice din apă se poate face chimic sau biochimicDeterminarea ldquooxidabilităiirdquope cale chimică constă icircn stabilirea cantităii de substană oxidantă ( KMnO4 K2Cr2O7 )consumată necesară pentru oxidarea substanelor organiceconinute icircntr-un anumit volum de apăAceastă analiză chimică se numeşte determinarea consumului chimic de oxigen şi senotează

CCO - Mn

CCO - CrConsumul Chimic de Oxigen (CCO) este un parametru important icircn analiza apelorreziduale a apelor de suprafată şi a plantelor deoarece dă informaii asupra gradului depoluare al apei cu materie organică

Consumul biochimic de oxigen CBO Este un indicator de calitate pentru apă care dă informaii despre coninutul de substaneorganice din apă degradabile pe cale biologicăCBO reprezintă cantitatea de oxigen care se consumă pentru degradarea oxidativă de

că tre microorganisme a substan elor organice con inute icircntr-un dm3

de apă

Convenional s-a stabilit ca determinarea consumului biochimic de oxigen să se efectuezepentru o perioadă de incubare de mai multe zile - (CBO )n unde bdquonrdquo reprezintă numărulde zile de incubare a cărui valoare optimă este de 5 zile(CBO )5 rezultă din diferena icircntre concentraia oxigenului dizolvat icircn proba supusă analizei la icircnceputul şi la sfacircrşitul perioadei de incubaieIncubarea probelor de apă se realizează la temperatura de 20 plusmn1 0C la icircntunericPrezena O2 icircn apa potabilă a minim 4 ndash 6 mgdm3 este necesară deoarece conferă apeiun gust plăcut şi prospeimePrezena substanelor organice icircn apa potabilă nu este admisă din următoarelor motive

o datorită caracterului toxic directo

indică o eventuală infectare a apeiSTAS 1342-91 admite pentru coninutul de substane organice icircn apa potabilă limita de10 mg KmnO4 dm3 apăOxigenul dizolvat icircn apă favorizează deferizarea şi demanganizarea apei bazată pefenomenul de oxidareIcircn prezena a 5 ndash 6 mg O2 dm3 icircn apă şi a unei durităi temporare de minim 20d are loccoroziunea fierului conform reaciei

4 Fe + 3 O2 + 6 H2O = 4 Fe(OH)3 darr

concomitent cu absorbia unei pări pe precipitat din CO2

aferent ceea ce duce la reacia

Ca ( HCO3)2 = CaCO3 + CO2

Datorită acestor reacii se formează un strat de Fe(OH)3 rarrhidroxid feric şi carbonat decalciu care aderă la peretele conductei icircntrerupacircnd coroziunea

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2551

25

Icircn apa de alimentare a cazanelor de abur oxigenul chiar icircn concentraii reduse favorizează coroziuneaPrincipii de tratare a apelor Tratarea apelor are ca scop corectarea unor caracteristici ale apei brute astfel icircncacirct după tratare apa să corespundă din punct de vedere calitativ unor anumite cerine icircn funcie deutilizarea ei ca apă potabilă sau apă industrialăAceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se folosesc tot mai mult apele de

suprafată de obicei puternic impurificateDatorită faptului că apele naturale au o compoziie foarte variată nu există o tehnologietip de tratare a apelor ci de la caz la caz se aplică anumite operaii de tratare a apeiPentru stabilirea unui proces tehnologic eficient de tratare a unor ape icircntr-un caz concretse face icircn prealabil un studiu experimental icircn laborator sau icircn staii pilot

Procese de tratare a apeiCele mai importante procese de tratare a apei sunt Purificarea apelor care cuprindeicircn linii mari operaii de

o eliminare a suspensiiloro

deferizare şi demanganizareo sterilizarea sau dezinfeciaPurificarea apelor se aplică icircn cazul apelor naturale care se vor folosi ca ape potabile sau icircn scopuri industriale cacircnd sunt necesare ape cu grad icircnalt de puritate Corectarea calităii apelor care se aplică icircn special pentru apele industrialeAcest proces cuprinde icircn principal operaiile

o eliminarea uleiuriloro decarbonatarea (eliminarea CO2 )o desilicierea ( eliminarea SiO2 )o dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )o

demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )Se efectuează toate aceste operaii sau doar uneleicircn funcie de destinaia apei industrialeşi de proprietăile (caracteristicile ) fizico-chimice necesare icircn anumite utilizăriindustrialeexemplu apa pentru producerea aburului Epurarea apelor reziduale

33 Tratarea apelor naturale pentru obinerea apelor potabile Purificarea apelor naturale 331 Eliminarea suspensiilorApele curgătoare de suprafaă conin cantităi variabile de substane aflate icircn stare desuspensieSuspensiile prezente icircn apă pot fi clasificate icircn trei categorii şi anume

a) Suspensii gravitaionale cu diametrul peste 10-3 mm dgt10-3 mm separabile prinsimplă sedimentare

b) Suspensii fine neicircncărcate electric ndashcu dimensiuni mai mici de 10-3 mm practicnesedimentabile sau care se decantează greu cu viteze foarte reduse

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2651

26

c) Suspensii coloidale cu dimensiuni de 1 divide 200 mm nesedimentabileEliminarea suspensiilor se face cu ajutorul următoarelor operaii principale

deznisiparea decantarea filtrarea coagularea Aceste operaii se aplică independentsau combinat

Deznisipare (presedimentare)Se aplică atunci cacircnd apa brută conine cantităi mari de nisip sau alte substane grele de

natură mineralăDeznisiparea reprezintă prima treaptă icircn procesul de limpezire a apei Deznisipatoarelesunt plasate icircnaintea decantoarelorDeznisipatoarele pot fi după direcia de curgere a apei orizontale (figura nr2 ) şiverticale (figura nr3 )

1 4 4 1

Apa bruta

APA DEZNISIPATĂ

5

Figura nr 2 ndashDEZNISIPATOR ORIZONTAL

unde1 Cameră de liniştire a apei2 Grătare (pentru reinerea suspensiilor plutitoare grosiere)3 Camera de sedimentare4 Praguri stăvilare

5 Dispozitiv de evacuare a nisipului

1

4Apă deznisipată

3

Apă brută

2

Figura nr 3 DEZNISIPATOR VERTICAL

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2751

27

unde1-Zona centrală 2Evacuare nisip3Conductă de alimentare cu apă brută 4Conductă de evacuare a apei deznisipate

Deznisipatoarele verticale se folosesc acolo unde se impune economie de spaiu şi undenu sunt necesare lucrări dificile şi excavări costisitoare

Apa introdusă prin conducta (3) circulă de sus icircn jos prin zona centrală (1) adeznisipatorului şi de jos icircn sus prin compartimentul exterior cu o viteză mai mică decacirctviteza de depunere a nisipului ( 2 ndash 5 ms ) Apoi apa este evacuată pe la partea superioară prin conducta (4) Nisipul se depune la partea inferioară şi este evacuat prin conducta(2) Timpul de şedere a apei icircn deznisipator este de 30divide100 s

Deznisiparea poate fi considerată şi presedimentare Presedimentarea (deznisiparea ) seaplică icircn cazul icircn care apa naturală conine cantităi mari de nisip sau alte particuleminerale grele care se pot depune ulterior pe canale conducte sau uzează prin abraziunepompele sau alte utilaje folosite la tratarea apei

Icircn deznisipatoare se elimină nisipul din apă Acesta este format din particule cu undiametru gt 02 m care au o viteză de depunere destul de mare Timpul de staionare aapei icircn deznisipator este mic de ordinul a cacircteva minute iar viteza de trecere a apei estemare ( 01divide05 ms )

DecantareaDecantarea reprezintă operaia de eliminare a suspensiilor din apăOperaia se realizează icircn bazine de sedimentare denumite decantoare icircn care apa brută circulă cu o viteză redusă iar particulele aflate icircn suspensie se depun gravitaionalPrin operaia de decantare se realizează icircndepărtarea gravitaional a nămolurilor şi asuspensiilor coagulate

Cele mai uzuale sunt decantoarele statice (orizontale) Pentru debite foarte mari de apă sefolosesc decantoarele radialeDecantarea apei este un proces de separare a particulelor solide cu dimensiuni mai maride 10-3 mm aflate icircn suspensie prin aciunea forelor gravitaionale astfel că se obineapa limpezită şi suspensiile

Apă brută eventual plus reactivi de coagulare

Apă limpezită

Suspensii (nămol)Figura nr 4 Schia decantare

DECANTARE

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2851

28

Pentru procesul de eliminare gravitaională a suspensiilor din apă se utilizează şi termenica sedimentarea apei sau limpezirea apei Această operaie se realizează icircn bazine de sedimentare numite decantoare icircn care apabrută este icircn repaus sau circulă cu viteză foarte mică astfel icircncacirct viteza de sedimentare să fie mai mare decacirct viteza de deplasare a apei Particulele solide se depun datorită greutăiiproprii sau icircngreunării artificialePrin această operaie se elimină din apă suspensiile gravitaionale şi suspensiile coagulate

icircn proporie de 40divide80 din cele iniialeSuspensiile depuse icircn decantoare formează nămoluri care se icircndepărtează continuu saudiscontinuuViteza de curgere a apei trebuie să fie mică să nu depăşească 1cm s

1 8 (p) 2 3

5

Apa 6brută apa

4 decantată

7Figura nr 5 Decantor orizontal longitudinal

unde 1 cameră de liniştire şi distribuie a apei2 cameră de decantare a apei3 cameră de colectare a apei decantate4 cameră de colectare şi evacuare a nămolului

5 conducta de intrare a apei brute6 conducta de golire a apei limpezi7 conductă de evacuare a nămolului8 perete pentru evacuarea uniformă a apei (p)

Camera de liniştire şi distribuie a apei are rolul de a primi apa brută şi de a o distribui icircnspaiul de decantare Viteza de circulaie a apei icircn această cameră trebuie să fie mai mare( asymp 05 ms ) decacirct viteza de sedimentare pentru a nu produce depuneri Icircn spaiul dedecantare viteza de deplasare a apei este mică ( 1 ndash 2 mms ) pacircnă la maxim 5 mms pentru ca viteza de sedimentare a particulelor solide să fie mai mare decacirct viteza dedeplasare a apeiEvacuarea apei decantate se face printr-un deversor pe toată lăimea bazinului dedecantarePricipiul este acelaşi pentru decantoarele radiale şi verticaleS -au determinat experimental condiii optime de sedimentare şi anume

- viteza de curgere a apei să nu depăşească 1 cms- regimul de curgere al apei să fie laminar

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2951

29

- să nu existe variaii ale densitaii apei datorate variaiei de temperatură- cantitatea de substane icircn suspensie să nu fie prea mare cacircnd substanele icircn

suspensie se află icircn cantitate de peste 1gdm3 sedimentarea este icircngreunatădeoarece particulele se deranjează icircntre ele icircn timpul sedimentării

- alimentarea şi evacuarea uniformă a apei icircn decantorFiltrarea apeiFiltrarea apei se realizează prin trecerea ei printr-un strat poros cu compoziie

granulometrică adecvată icircn scopul reinerii particulelor aflate icircn suspensieMaterialul filtrant cel mai frecvent utilizat este nisipul cuaros cu minim 98 silice şimaxim 2 substane organice Icircn anumite cazuri se foloseşte ca material filtrantantracitul foarte dur cărbunele activ marmura vata mineralăReinerea de către materialul filtrant a particulelor icircn suspensie duce la o micşorareprogresivă a spaiilor (interstiiilor ) dintre granulele materialului filtrant Acest fenomeneste numit colmatarea filtrului Pe măsură ce filtrul se colmatează creşte pierderea depresiune din filtru şi scade viteza de filtrarePrimele filtre utilizate la tratarea apei au fost filtrele lente Apa circulă cu viteză redusăIcircn partea superioară a filtrului sunt reinute microorganismele vii fomacircnd o membrană

gelatinoasă numită membrană biologică Aceasta are un rol important icircn eficacitateafiltrului deoarece reine cele mai fine suspensii icircn special microorganismeleDezavantajul filtrelor lente este volumul lor mare datorită vitezei de filtrare reduseFiltrele lente au fost icircnlocuite parial de filtrele rapide pentru care viteza de filtrare estemai mare şi au un volum mai redus Icircn cazul filtrelor rapide nu se mai formează membrana biologică şi de aceea este necesară ulterior operaia de dezinfecie a apeiFiltrele rapide se utilizează icircn special pentru filtrarea apelor tratate cu coagulaniSe prezintă icircn continuare icircn figurile 7 şi 8 schema de funcionare a unui filtru rapiddeschis şi a unui filtru rapid icircnchis

1 apă brută

6conductă de golire ptr apa de spălare

3 a filtrelor

2 5apă de spălare

7 apă filtrată

4Figura nr 7 Filtru rapid deschis

unde1 conductă de alimentare cu apă brută 2 strat drenant care susine stratul de nisip3 strat de nisip filtrant4 conductă de evacuare a apei filtrate

nisip

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3051

30

5 conductă de alimentare cu apă pentru spălarea filtrului6 conductă de golire pentru apa de spălare a filtrelor7 camera de apă filtrată (pentru colectarea apei filtrate)

Apa decantată se introduce prin conducta (1) şi este repartizată prin intermediul unor jgheaburi pe toată suprafaa filtrului Apa circulă prin stratul de nisip de sus icircn jos treceprin drenajul filtrului (2) şi ajunge icircn camera de apă filtrată de unde se evacuează prinintermediul conductei (4) După colmatare filtrul trebuie spălat Apa de spălare se introduce icircn filtru prin conducta

de spălare (5) intră icircn filtru străbate suprafaa filtrului expandează apoi stratul de nisipmeninacircnd granulele de nisip icircn suspensie Impurităile reinute la suprafaa granulelor şise desprind şi sunt antrenate de curentul de apă icircn jgheaburile de colectare de la parteasuperioară apoi se evacuează prin conducta de golire (6)

apă brută 4

1 8

apă de spălare a filtrului3 2

56 apă filtrată

aer comprimat apă de spălare

7 9Figura nr 8 Filtru rapid icircnchis

unde1 rezervor din tablă de oel2 strat drenant care susine stratul de nisip filtrant3 nisip filtrant4 conducta de alimentare5 conducta de evacuare apă filtrată 6 ştu pentru aer comprimat7 conductă perforată pentru distribuire aer8 conductă laterală pentru evacuarea apei de spălare a filtrului9 conducta de golire a filtrului

Filtrul rapid se compune dint-un rezervor din tablă de oel (1) prevăzut cu stratul drenant(2) care susine stratul de nisip filtrant (3) Apa decantată intră prin conducta (4) străbate stratul filtrant de sus icircn jos şi iese princonducta (5) Dacă stratul filtrant s-a colmatat filtrul se spală introducacircnd apă princonducta (5) şi insuflare de aer comprimat prin ştuul (6) distribuit uniform princonducta perforată (7) Apa şi aerul străbat stratul filtrant de jos icircn sus icircl expandează şiantrenează impurităile prin conducta(4) icircn conducta laterală (8) Conducta (9) serveştepentru golirea completă a filtrului

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3151

31

Coagularea suspensiilorSedimentarea naturală a suspensiilor din apă nu este icircntotdeauna suficientă pentru a icircndepărta complet substanele aflate icircn suspensieDin acest motiv icircn aceste cazuri se recurge la utilizarea unor reactivi care provoacă flocularea dispersiilor coloidale din apă numii reactivi de coagulare sau coagulaniColoizii din apă sunt formai din două faze

- faza dispersă formată din particule coloidale cu dimensiuni de 1 ndash 200 mmicro - mediul de dispersie format din apă Agenii de coagulare sunt icircn general săruri ale unor metale polivalente ( Fe3+ Al3+ etc )care prin hidrokiză sau disociere pun icircn libertate ionii metalici Aceştia anulează sarcinanegativă a particulelor coloidale din apă producacircnd coagularea fazei disperse şisedimentarea rapidăPrincipalii reactivi de coagulare sunt

a) sărurile de aluminiu Al2(SO4)3middot18H2O alaun de aluminiu şi potasiu KAl(SO4)2middot12 H2O AlCl3middot6 H2OHidroliza sărurilor de aluminiu este favorizată de prezena ionilor bicarbonat

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 3CaSO4 + 2Al(OH)3 +6CO2 Icircn urma procesului de coagulare are loc scăderea durităii temporare concomitentcu creşterea durităii permanente sulfatice (dată de CaSO4)

b) sărurile de fierSe utilizează aticirct săruri feroase Fe SO4 middot7 H2O cacirct şi săruri fericeSulfatul feros reacionează cu bicarbonaii de Ca şi Mg formacircnd icircn prima etapăbicarbonat de fier care se descompune apoi lent icircn Fe(OH)2 rezultacircnd hidroxidferosPentru a accentua faza a doua a procesului icircn apă se introduce lapte de varProcesul decurge conform următoarelor reacii

FeSO4 + Ca(HCO3)2 Fe(HCO3)2 + CaSO4 Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 + Fe(OH)2 Capacitatea de coagulare sreşte prin oxidarea Fe2+ la Fe3+ care are loc datorită oxigenului din apă2Fe(OH)2 + 12O2 + H2O 2Fe(OH)3 Dintre sărurile ferice se foloseşte sulfatul feric Fe2(SO4)3 şi clorura fericăFeCl3FeCl3 + 3 H2O Fe(OH)3 darr + 3HClIcircn ultimii ani se folosesc coagulani polielectrolitici şi coagulani pe bază depolimeri (poliacrilamidă poliacetat de vinil )Coagularea se produce icircn timp (procesul decurge icircn camere de amestec)Pentru a se forma flocoanele staiile de tratare sunt prevăzute cu camere de reacie(camere de reacie cu perei şicanai)

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3251

32

intrare apă

ieşire apă

golireFigura nr9 Cameră de reacie cu perei şicanai(cu şicane orizontale)

1 2

p

3

Figura nr 10 Cameră de reacie şicane verticale

- viteza apei este de 02 ndash 04 ms- timpul de staionare este de 15 ndash 30 minute

- 1 intrare apă - 2 ieşire apă - 3 Conducta de golire a camerei de reacie

Intensitatea de amestecare este determinată de numărul de şicane şi de distana dintre ele332 Deferizare şi demanganizare Apele subterane şi uneori şi cele de suprafaă conin compuşi solubili ai fierului şimanganuluiFierul se găseşte icircn apă sub formă feroasă solubil ca bicarbonai [ Fe (CO3H)2 ]şi maipuin ca sulfai fosfai sau silicaiDe asemenea fierul se găseşte sub formă de săruri ferice solubile şi compuşi fericiinsolubili (hidroxidul feric ) precum şi sub formă coloidală complexat cu substaneorganice Fierul din apă favorizează dezvoltarea ferobacteriilor care obturează conductelede transport a apei Anumite bacterii se hrănesc cu fier Ele oxideaza fierul din feros icircnferic şi icircl depozitează icircntr-o masă gelatinoasă cu care se icircnconjoară Aceste formaiunigelatinoase sunt periculoase pentru ca pot bloca valvele şi mediile de filtrareIcircn exces imprimă apei un gust metalic o culoare roşieticăConcentraia maximă admisă a fierului icircn apa potabilă este de 01 mg ℓ

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3351

33

Manganul se găseşte icircn apă icircn general icircn cantitate mică şi adesea icircnsoeşte fierulSe găseşte sub formă solubilă icircn suspensie şi complexat Icircn prezena compuşilor cumangan şi a substanelor organice este favorizată dezvoltarea microorganismelorConinutul maxim admis de mangan icircn apa potabilă este de 0005 mg ℓ

Procedee de deferizareEliminare excesului de fier din apă se face prin

o

- oxidarea cu aero - oxidarea cu reactivi chimicio - eliminarea prin schimb ionic cu cationit

Oxidarea cu aerOxidarea cu aer se realizează prin pulverizarea apei prin duze şi căderera sub formă deploaie de la o anumită icircnălimeConinutul de oxigen al apei depinde de gradul de pulverizare şi distana de la care sepulverizeazăSărurile de fier hidrolizează

Fe

2+

+ 2H2O Fe(OH)2 + 2H

+

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Icircndepărtarea precipitatului se face prin decantare şi filtrare

Oxidarea cu reactivi chimiciOxidarea cu reactivi chimici se aplică icircn cazul apelor care conin concentrai mari deFeSO4 sau compuşi ai fierului şi manganuluiSulfatul feros se transformă cu lapte de var icircn hidroxid feros care apoi se oxidează lahidroxid feric

FeSO4 + Ca(OH)2 Fe(OH)2 + CaSO4

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Oxidarea compuşilor organici ai fierului şi manganului se realizează cu ageni oxidaniputernici ca permanganat de potasiu clor ozonPermanganatul de potasiu nu este utilizat decacirct pentru proprietăile sale auxiliare icircnprocesul decolorării al demanganizării şi uneori se foloseşte drept coagulantClorul este utilizat pentru potabilizarea apelor şi pentru tratarea apelor uzate Icircn cazulapelor uzate clorul e folosit pentru oxidarea cianurilor hidrogenului sulfuratamioniacului şi unele substane organice Clorul are dezavantajul că prin reacia cu unelesubstane organice din apă formează compuşi halogenai a căror nocivitate esterecunoscutăOzonul are avantajul de a aciona complementar pentru eliminarea multor micropoluanipentru ameliorarea gustului mirosului şi culorii

Deferizarea totală se obine la trecerea apei peste schimbători de cationi rezultacircndcationii de forma R ndash Na

R ndash Na2 + Fe2+ R ndash Fe + 2Na+ Procedee de demanganizare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3451

34

Eliminarea manganului se realizează mai greu deoarece sărurile solubile ale manganuluisunt mult mai stabile decacirct cele de fier şi oxigenul atmosferic nu le poate oxida decacirct laun pH mai mare de 9 cacircnd manganul precipită sub formă de hidroxidEste greu de tratat datorită condiiilor care trebuie a fi indeplinite (PH raportulbicarbonaicarbonai şi de prezenta altor minerale icircn special Fe)Precipitarea manganului sub formă de hidroxid filtrabil se poate realiza cu oxidanienergici ca ozon dioxid de clor

R ndash Na2 + Mn

2+

R ndash Mn + 2Na

+

Dioxidul de clor reactioneza cu apa cu formare de acid cloros si cloric 2ClO2 + H2O = HClO2 + HClO3

Eliminarea prin schimb ionic cu cationitDemanganizarea cu cationiiSe utilizează cationiti de sodiu care se tratează cu clorură de mangan trecacircnd icircn formade R ndash Mn

R ndash Na2 + MnCl2 R2 ndashMn + 2NaClCationiii R2 ndashMn se activează prin tratare cu permanganat de potasiu sau calciu

KMnO4 sau Ca(MnO4)2 astfel ca manganul din cationit să fie adus la un grad de oxidareavansat care să asigure oxidarea fierului şi manganului sub formă de oxihidrai uşorseparabili

R ndash Ca + MnCl2 R ndash Mn + CaCl2 regenerareR ndash Mn + Ca(MnO4)2 R ndash Ca + oxizi superiori de Mn ndashinsolubili

Oxizii superiori de mangan se descompun icircn masa coloanei cu schimbător de ioni aderacircnd la suprafaa granulelor de schimbător de ioniExistă procedee de deferizare şi demanganizare icircn care se utilizează alge care oxidează manganul la compuşi insolubili sau plante acvatice care folosesc fierul şi manganul icircnmetabolismul lor

333 Sterilizarea sau dezinfecia apeiSterilizarea apei are ca scop eliminarea microorganismelor şi a germenilor patogeni dinapăOperaia de sterilizare se aplică după filtrareDezinfecia este procesul de icircndepărtare din apele uzate a microorganismelor patogeneAplicarea procesului este oportună icircn cazul apelor uzate industriale care conin astfel demicroorganisme (tăbăcării abatoare unităi de creştere a animalelor fabrici de conserveindustrie fermentativă etc) Trebuie să se facă distincie icircntre dezinfecie şi sterilizareSterilizarea presupune distrugerea tuturor microorganismelor (bacterii alge sporivirusuri etc) icircn timp ce dezinfecia nu distruge toate microorganismele Mecanismuldezinfeciei cuprinde două faze pătrunderea dezinfectantului prin peretele celular pe de oparte şi denaturarea materiilor proteice din protoplasmă inclusiv a enzimelor pe de altă parte Agenii chimici (ozon clor bioxid de clor brom iod etc) pot degrada materiacelulară reacionacircnd direct cu aceasta icircn timp ce metodele fizice induc modificărichimice ale acestui materialSterilizarea apei se poate realiza prin

1 Procedee fizice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3551

35

Procedeele fizice folosesc aciunea unor ageni fizici care distrugmicroorganismele din apă căldura radiaiile UV radiaiile ionizantea procedeul termic ndashfierberea apei ndash se aplică pentru cantităi mici de apă b dezinfectarea apei cu raze ultraviolete ndash se bazează pe proprietăile bactericide

puternice ale acestora Radiaiile UV se obin cu ajutorul lămpilor icircn care serealizează descărcări electrice icircn vapori de mercurLămpile sunt montate icircnconducte prin care curge apaEfectul bactericid se manifestă pe o rază de 25 cm

de la lampă dacă apa este limpede2 Procedee chimiceProcedeele chimice de sterilizare a apei folosesc aciunea antiseptică a diferiilorreactivi chimici clorul substane clorigene ozonul permanganatul de potasiu

Sterilizarea apei cu clor şi compuşi clorigeniSterilizarea apei cu clor este metoda cea mai răspacircndită deoarece se utilizează aparatură relativ simplă se poate aplica atacirct pentru debite mici cacirct şi pentru debite mari de apă iarpreul de cost este redusEfectul bactericid al clorului este cunoscut de mult timp clorul fiind folosit pentrudezinfecia apei icircncă din 1896

Clorul activ este un dezinfectant obişnuit pentru ape care acionează sub formă de ion dehipoclorit efectele sunt mai pronunate la valori mici ale pH cacircnd hipocloritul acionează sub forma de acid hipocloros slab disociat Amoniacul prezent icircn apă reacionează cuclorul activ dacircnd naştere (icircn funcie de raportul clor activ-amoniac) la monodi- şitricloramină care la racircndul său poate fi oxidată de un exces de clor la azot molecularAciunea bactericidă a clorului se bazează pe proprietăile oxidante ale clorului care icircncontact cu apa reacionează cu aceasta formacircnd acidul hipocloros care icircn funcie de pH-ul apei se descompune icircn oxigen atomic sau ion hipoclorit

Cl2 + H2O HClO + HClHClO O + HCl sau

HClO ClO

-

+ H

+

pH optim ndash 7 ndash 75la pH acid 4 ndash 56 există HOCl nedisociatla pH alcalin gt10

Oxigenul atomic (oxigenul icircn stare născacircndă) oxidează substanele organice din apă inclusiv bacteriile şi germeniiNecesarul de clor pentru dezinfectarea apei se determină experimental icircn laborator şireprezintă clorul consumat de substanele organice şi reducătoare din apă precum şiclorul rezidual Clorul rezidual care trebuie să fie de 005divide 05 mg ℓ evită reinfectareaapeiIcircn prezena amoniacului are loc formarea cloraminelor Această reacie depinde de pH

HOCl + NH3 NH2Cl + H2O pH gt 85HOCl + NH2Cl NHCl2 + H2O pH = 44 divide 5HOCl + NHCl2 NCl3 + H2O pH lt 44

Cloraminele au de asemenea efect bactericid dar mai scăzut decacirct al clorului Icircn schimbele prezintă ale avantaje adică

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3651

36

- nu reacionează cu compuşii organici aromatici (clorul reacionează cu compuşiiorganici aromatici )

- se menin timp mai icircndelungat icircn apă asiguracircnd o protecie icircmpotriva reinfectării La doze sporite de clor cloraminele sunt oxidate la azot molecular Cloraminele exercită efecte dezinfectante datorită clorului activ pe care icircl conin La doze sporite de cloracestea sunt oxidate la azot molecular ceea ce determină scăderea clorului activ remanent icircn soluie După oxidarea lor totală (punctul de rupere) concentraia clorului icircncepe să

crească din nouSterilizarea cu ozonOzonul este un oxidant energic care se utilizează icircn sterilizarea apei deoarece distrugeenzimele distruge sporii viruşii bacteriile şi este mai eficient decacirct clorul icircn icircndepărtarea microplantelor acvatice şi a protozoarelorOzonul reprezinta o melucula cu trei atomi de oxigen icircn comparaie cu oxigenul dinatmosferă care are doar doi atomi proprietăile celor două tipuri de molecule sunt foartediferite ozonul este un oxidant foarte puternic astfel că are un rol decisiv icircn distrugereapatogenilorca urmare acesta se descompune icircn molecule de O2 Astfel dizolvat oxigenul

asigură un gust deosebit apei poatabileO3 = O2 + O reacia decurge uşor deoarece O3 este instabil la temperatura

ambiantă Ozonul se obine din aer sau din oxigen sub aciunea descărcărilor electrice de icircnaltă tensiuneAerul purificat şi uscat este trecut printr-o cameră (baterie ) de ionizare icircn care subaciunea unui cacircmp de descărcări electrice de icircnaltă tensiune se formează ozonul

O2 2O

2O + 2O2 2O3 3O2 2O3 Aerul ozonizat este introdus icircn contracurent cu apa de dezinfectat icircntr-un turn deabsorbiePentru dezinfectarea unui litru de apă se consumă 05 ndash 2 mg O3 icircn funcie de coninutulde impurităi al apei

Ozonul este puin solubil icircn apă de aceea este necesar să se asigure un contact intim cu apa

Prin tratarea apei cu ozon se realizează concomitent eliminarea (oxidarea ) fenolului decolorarea apei icircmbunătăirea gustului şi a mirosului apei Ozonul oxidează H2S nitriliişi ali derivai organici

Icircn epurarea apelor uzate ozonul este folosit pentru decolorare dezinfecie oxidareaparială a unor substane nocive (fenoli detergeni cianuri etc) Este de subliniat că ozonul are o toxicitate ridicată pentru expunere continuă concentraia icircn aer fiind limitată 1a circa 01 mgm3)Printre cei mai importani patogeni distruşi de ozon se numără E-Coli Coliform HoleraPentru cele mai comune aplicaii un coninut optim rezidual este de 04 sau 05 ppm ( pă r i

per milion) ozon Acesta este suficient pentru a distruge patogenii care pot coabita icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3751

37

interiorul recipienilor de apă Tratarea apei cu radiatii UV nu asigură icircnsă şi sterilizarearecipientilor pentru depozitarea apei asta icircnsemnacircnd că orice urmă de spori sau bacteriicare se află icircn aceşti recipieni se pot multiplica după umplere

34 Ape industriale

341Corectarea calităii apelorApele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fie

folosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabileCorectarea calităii apelor se aplică icircn special pentru apele industrialeApa necesară icircn diferite procese tehnologice trebuie să icircndeplinească anumite condiii decalitate caracteristice fiecărui domeniu de utilizareOperaiile de corectare a calităii apelor cuprind

- decantarea tratarea cu coagulani filtrarea- deferizarea demanganizarea- degazarea (eliminarea gazelor dizolvate)- desilicierea ( eliminarea SiO2 )- dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )- demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )

342 Dedurizarea apei Eliminarea durităii apei se poate realiza prin metode termice metode chimice cu schimbători de ioni

Procedeul de dedurizare cu schimbă tori de ioni

Acest procedeu se bazează pe capacitatea unor substane solide greu solubile de aabsorbi din soluie anioni sau cationi şi de a ceda icircn schimb aliiMaterialele schimbătoare de ioni sunt subsante insolubile coninacircnd ioni cu putere slabă care sunt capabili să fie schimbati cu ali ioni din soluiile cu care vin icircn contact Acesteschimbări au loc f ără alte modificări fizice icircn materialul schimbător de ioni Ioniischimbători sunt acizi sau baze insolubile care formează la racircndul lor săruri insolubile şiaceasta icirci face capabili să schimbe ioni incarcăti pozitivi (schimbători de cationi) sau icircncărcai negativ (schimbători de anioni) Multe substante naturale ca proteinele celulozaelementele galvanice şi particulele de impurităi demonstrează proprietăile ionilorschimbători care joacă un rol important icircn funcia lor icircn natură Materialele schimbatoarede ioni sintetice bazate pe cărbune şi răşini fenolice au fost primele utilizate la nivelindustrial icircn 1930 Cacirciva ani mai tacircrziu au fost dezvoltate răsinile constacircnd din polistirencu grupe sulfonat pentru a forma schimbători cationici sau grupe aminice pentru a formaschimbători anioniciClasificarea schimbătorilor de ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3851

38

Icircn funcie de sarcina ionului absorbit schimbătorii de ioni se numesc cationii care suntschimbători de cationic şi anionii care sunt schimbători de anioniSchimbătorii de ioni se clasifică după mai multe criterii

1) după originea lor- naturali (zeolii)- de sinteză

-permutii

-răşini schimbătoare de ioni2) după natura lor- anorganici ( zeolii permutii )- organici ndashrăşini schimbătoare de ioni

3) după structura reticulară a compuşilor organici de sinteză- răşini microporoase- răşini macroporoase

4) după tipul ionului schimbat- cationii- anionii

- amfoteri ( pot schimba atacirct anioni cacirct şi cationi ) Zeoli ii

Zeoli ii se notează Z-Na unde Z este un rest macromolecular ei sunt silicai hidratai careconin ioni de aluminiu şi ioni ai metalelor alcalineZeoliii sunt schimbători de ioni naturali din punct de vedere chimic fac parte dincategoria alumino-silicailor naturali ai metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoaseStructura cristalină a zeoliilor este de tip reea tridimensională care conine cationiangajai icircn legături la nivelul reelei şi cationi mobili care pot fi angajai icircn procesul deschimb ionicPermuti ii

Permuti ii

se notează P-Na unde P este un rest macromolecular ei sunt silicai dubli dealuminiu şi sodiu obinui prin topirea cuarului cu caolin cu carbonat de sodiu sau cusulfură de sodiu şi cărbuneCationi i

Răşinile acide şi sărurile lor cu metale alcaline (uzual cu sodiu) au proprietatea de aschimba cationii pe care icirci conin inclusiv H+ cu cationi din soluiile cu care vin icircncontact Aceste răşini se numesc cationi i Icircn reaciile de schimb ele se simbolizează R-Hrespectiv R-Na (Cat) ndash NaCationiii conin icircn molecula lor grupări acide de tipul

- COOH sau- COONa- SO3H sau- SO3Na

capabile să fixeze cationi minerali şi organici şi să schimbe cu ionul de hidrogensau de sodiu

Anioni ii

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3951

39

Răşinile cu caracter bazic se numesc anioni i şi au proprietatea de a reine anionii dinsoluiile cu care vin icircn contact Icircn reaciile de schimb ionic se simbolizează R-OH sau R-Cl funcie de anionul ce poate fi schimbat (hidroxid respectiv clorură)Anioniii au icircn moleculă grupări funcionale bazice

- NH2 capabile să fixeze anionii minerali sau organici şi să icirci schimbe cu ionul HO- R ndashOHsau (An) ndashOH

După caracterul bazic anioniii pot fi anionii slab bazici- au icircn moleculă gruparea aminică - NH2 RN+ H2 HO- - sunt un amestec de amine cu schelet molecular alifatic sau aromatic- nu schimbă ionii acizilor foarte slabi- sunt regenerai mai uşor

anionii puternic bazici- conin gruparea de amoniu cuaternar (sunt săruri cuaternare de amoniu )

R ndash N+R3 HO- - aceste răşini pot schimba ionii acizilor foarte slabi

- icircn funcie de matricea polimerului pot fi-răşini polistirenice-răşini poliacrilice

Răşinile sintetice conin un rest organic R care este un produs reticulat decopolimerizare de tip stiren-divinilbenzen Pe acesta se află grefate grupe active acide(carboxil -COOH sulfonice -SO3H sau fenolice -OH) sau bazice (amine -NH2 sauamine N-substituite)Icircn Romacircnia răşinile schimbătoare de ioni se fabrică la VIROLITE Oraşul Victoria Altesortimente de răşini schimbătoare de ioni fabricate icircn lume sunt de tip AmberliteWolfatite Dowex Sephadex Duolite

etc

Cationiii sunt utilizai pentru reducerea durităii apei reinacircnd ioni de calciu Ca2+ şimagneziu Mg2+ din soluie şi cedacircnd icircn schimb ioni de Na+ sau K+ Regenerarea cationiilor se realizează prin tratarea acestora cu soluia de clorură de sodiusau carbonat de sodiu ref ăcacircndu-se capacitatea de schimb ionic

DEDURIZAREA APEI -se realizează cu un schimbător cationic puternic acid de formaR ndashNaPrin reinerea ionilor de Ca2+ şi Mg2+ se obine un efluent care conine numai săruri desodiu

2R ndash Na + ( Ca Mg ) (HCO3)

2R

2( Ca Mg ) + 2NaHCO

3

2R ndash Na + ( Ca Mg )Cl2 R2( Ca Mg ) + 2NaCl2R ndash Na + ( Ca Mg )SO4 R2( Ca Mg ) + Na2SO4

La regenerare are loc reacia

R2( Ca Mg ) + 2NaCl 2R ndash Na + ( Ca Mg ) Cl2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4051

40

Apa dedurizată va avea aceeaşi mineralizare ( coninut de săruri ) dar duritatea scadepacircnă la o valoare reziduală de 0 -01 mval ℓ

343 Demineralizarea apei Reaciile care au loc la trecerea peste un cationit sintetic conduc la obinerea de apă dedurizată cu caracter acidPrin trecerea apei rezultate peste un anionit se obine apă icircn care nu se mai găsesc nici un

fel de ioni străini numită apă demineraliazat ă Dacă se utilizează răşini schimbătoare de ioni apa dură este trecută icircntacirci peste un cationitapoi peste un anionitDemineralizarea apei se obine prin tratarea apei succesiv cu

a un schimbător de cationi de tip R ndash H icircn care ionii metalici sunt icircnlocuii cu ionide hidrogen iar sărurile neutre din apă sunt transformate icircn acizi liberi

b un schimbător de anioni (anionit ) de forma R ndash OH icircn care se rein anioniiacizilor eliberacircndu-se ioni hidroxil care cu protonii ( H3O ) formează apa

Instalaiile de demineralizare sunt alcătuite din mai multe coloane legate icircn serie Icircn acest fel se consumă mai puini reactivi de regenerare

Regenerarea anioniilor se realizează prin tratarea cu soluii diluate de hidroxid de sodiu(NaOH 4 )

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4151

41

apă HCl 7 NaOH 4brută

cation dedegazare

R -COOH

apă deionizată demineralizată

R ndashSO3H

Figura nr11 Schema unei instalaii de demineralizare totală a apei

unde

1 coloană cu cationit - cationit slab acid ndash slab acid elimină dt 2 coloană cu cationit puternic acid ndash cationit puternic acid3 coloană cu anionit slab bazic ndash anionit slab bazic - elimină acizi tari ( HCl H2SO4 )4 coloană de degazare ndash cationit de degazare ndash se elimină CO2 prin insuflare de aer5 coloană cu anionit puternic bazic ndash anionit puternic bazic ndash elimină acidul silicic şi CO2

1 Icircn coloana 12R ndash H + ( Ca Mg ) (HCO3)2 R2( Ca Mg ) + 2H2CO3 H2CO3 H2O + CO2

2 Coloana 2 conine cationit puternic acid care elimină cationii legai de anioniiclorhidric sulfuric silicic

2R ndash H + ( Ca Mg )SO4 R2 ( Ca Mg ) + H2SO4 2R ndash H + ( Ca Mg ) Cl2 R2 ( Ca Mg ) + 2HCl

2R ndash H + MgSiO3 R2Mg + H2SiO3 3 Coloana 3 conine un anionit slab bazic care elimină acidul sulfuric şi clorhidricformat

2R ndash OH + H2 SO4 R2SO4 + 2H2OR ndash OH + HCl RCl + H2O

1 2 3 4 5

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4251

42

4 Apa trece apoi icircn coloana 4 de degazare unde are loc eliminarea CO2 prin insuflareade aer pacircnă la un coninut residual de cca 10 mg CO2 dm3 5 Coloana 5 conine anionit puternic bazic care elimină acidul silicic şi restul de CO2

2R ndash OH + H2SiO3 R2 ndash SiO3 + 2H2O2R ndash OH + H2CO3 R2 ndash CO3 + 2H2O

Prin alegerea optimă a treptelor de demineralizare şi a nivelului de regenerare se poateobine o apă cu duritatea reziduală 0

0d şi mineralizare m = 0 săruri reziduale

0005 divide 5 mg dm

3

Instalaia de demineralizare pote fi prin schimb ionic icircn suspensie icircn care regenerarea seface icircn contracurent

35 APE REZIDUALE

Este greu de crezut că pe planeta noastră acoperită icircn proporie de 70 de apă numai 1din totalul resurselor de apă este disponibil pentru folosină oamenilorDin toată apa care acoperă globul 975 este apă sărată rămacircnacircnd apă dulce numai25 iar din acestea peste jumătate sunt gheari şi calotă glaciară

Iată de ce apa este o continuă preocupare pe planeta noastră atacirct pentru cercetători darmai cu seamă pentru cei ce suferă din cauza lipsei de apă Deşi trăim icircn secolul 21 icircnlume 11 miliarde de oameni (reprezentacircnd 18 din populaia globului) duc lipsă de apă potabilă

Poluarea apelor reprezintă procesul de alterare a calit ă ilor fizice chimice şi biologice

ale acestora produsă direct sau indirect de activit ă i umane care fac ca apele să devină

improprii pentru folosirea normală care era posibilă icircnainte de alterare

Apele rezultate din activităile industriale agricole sau menajere rămacircn după utilizare cu

o icircncărcătură din substanele prelucrateEle sunt cunoscute sub denumirea de ape reziduale sau ape uzate Apele reziduale sunt apele că rora prin utilizare li s-au modificat calit ă ile chimice

biologice sau fizice apele din precipita ii sau alte surse care f ă r ă să fi f ă cut obiectul

unei folosiri s-au icircncă rcat cu substan e str ă ine provenite din activit ă ile sociale şi

economice Prevenirea şi combaterea fenomenului de poluare presupune cumoaşterea naturiipoluanilor şi a surselor care icirci generează Substanele poluante ajunse icircn emisar suferă

- procese fizice ( sedimentare evaporare etc )

- procese chimice (hidroliză şi oxidare )- procese biologice ndash care au loc icircn mod natural icircn timp printr-un proces complexnumit autoepurare

Depăşirea capacităii de autoepurare a emisarului pune icircn pericol flora fauna şiposibilităile de folosintă ulterioară a apei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4351

43

Substanele poluante odată ajunse icircn reeaua hidrologică pacircnza freatică lacuri racircuri mări oceane sunt practic imposibil de eliminat datorită diluării lor icircntr-un volum marede apă greu de prelucratDe aceea tratarea apelor reziduale icircn scopul eliminării poluanilor trebuie să se facă lasursa de poluarePoluanii din apă rezultă din numeroase activităi antropice industrie oraşe agriculturăPoluanii care provin din surse industriale pot curge din evile unor fabrici sau se pot

scurge din rezervoare de depozitare subterane Uneori icircntreprinderile elimină poluanii icircncanalizarea oraşelor crescacircnd varietatea poluanilor icircn zonele municipale Oraşele şi altecomunităi rezideniale contribuie icircn principal cu ape combinate cu chimicale folosite icircngospodărie Poluanii provenii din agricultură cum ar fi gospodării păşuni şi fermecontribuie cu dejecii animale icircngrăşăminte şi sedimente provenite din eroziune Apele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fiefolosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabile351 Epurarea apelor menajere

Uzina de tratare a apei cuprinde instalaiile aferente procedeelor de corectare aproprietăilor apei Avacircnd icircn vedere marea varietate a compoziiei apelor naturale ceea ceface să nu existe două ape identice nu există nici o tehnologie sau schemă şablon detratare a apelor ci de la caz la caz trebuie aplicate anumite operaiuni de tratare a apei acăror combinare icircntr-un proces tehnologic eficient rezultă dintr-un studiu experimentaltemeinic executat icircn prealabil icircn laborator şi eventual icircn instalaii pilotEpurarea apelor menajere se poate realize prin procedee Mecanice Chimice Biologice

De obicei se folosesc toate aceste tipuri de procedee ele completacircndu-se reciprocProcedee mecanice de epurare

Procedeele mecanice de epurare urmăresc icircnlăturarea din apă a corpurilor mari aimpurităilor care se depun şi a celor care plutescApele se trec prin grătare ( rare apoi grătare fine ) după care se trec prin deznisipatoareIcircn apă rămacircn suspensii fine care se separă icircn bazine de decantare icircn care apa curge foarte icircncetDepunerile (nămolul ) se colectează de cacircteva ori pe zi pentru a evita fermentareaoperaie executată cu racloare sau pompe specialeNămolul rezultat din procesele de epurare este colectat şi prelucrat pentru a avea un

volum redus şi a putea fi transportat şi utilizat ca icircngrăşămacircnt agricolTratarea nămolurilor se realizează prin fermentare sau deshidratareFermentarea nămolului se realizează icircn bazine speciale icircn absena aerului datorită activităii bacteriilor anaerobe care transformă substanele organice icircn substaneminerale cu producere de gaze icircn special metan care poate fi captat şi utilizatNămolurile nefermentabile se deshidratează pe cacircmpuri de uscare icircn iazuri prin filtrare icircn filtre presă filtre cu vid filtre centrifuge

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4451

44

Apă reziduală

Nămol

Spre valorificaresau depozitarefinală a nămolului

Ape de drenaj

R E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O R

Figura nr 12 Schema staiei de epurare mecanică

Grătare

Site

Deznisipatoare

Separatoarede grăsimi

Centralatermică

Platformede uscare

Decantoareprimare

orizontale

Ape decantate

Rezervoarede fermentarea nămolului

Rezervoarede gaze

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4551

45

Procedee chimice de epurareProcesele chimice de epurare sunt acelea icircn care poluanii sunt transformai icircn altesubstane mai uşor de separat (precipitate insolubile gaze care pot fi stripate) cunocivitate mai scăzută sau mai susceptibile de a fi icircndepărtate prin alte procese de epurare(de exemplu prin procese biologice)Prin procedeele chimice de epurare se urmăreşte neutralizarea apelor acide sau alcalinecu lapte de var sau CO2 precum şi separarea cu ajutorul coagulanilor a impurităilor şi a

coloizilorCoagulanii folosii sunt sulfatul feric Fe(SO4) şi sulfatul de aluminiuProcesele chimice folosite la epurarea apelor sunt Oxidarea Coagularea şi flocularea Schimbul ionic Neutralizarea - procesul prin care pH-ul unei ape uzate avacircnd valori icircn afara

intervalului favorabil dezvoltării florei şi faunei acvatice (aproximativ 65-85) estereglat prin adaos de acizi sau baze după caz Neutralizarea apei are ca efect şimicşorarea icircnsuşirilor corozive ale apei care pot determina degradarea materialelor

cu care vine icircn contact (conducte construcii şi instalaii de transport sau deepurare) Apele acide se pot neutraliza prin tratare cu lapte de var Ca(OH)2 sodă caustică sau carbonai cu caracter bazic iar apele alcaline se pot neutraliza cusubstane ce conin acizi sau oxizi acizi (CO2 de exemplu)

Staiile de epurare mecano ndash chimică conin construcii pentru coagularea suspensiilorcoloidale din apă amplasate icircnaintea decantoarelorDatorită proceselor de coagulare se realizează o decantarea mai rapidă a suspensiilor

Procedee biologice de epurareSubstanele organice pot fi icircndepărtate din apă de către microorganismele care le

utilizează ca hrană respectiv drept sursă de carbon O parte din materiile organiceutilizate de către microorganisme servesc la producerea energiei necesare pentru mişcaresau pentru desf ăşurarea altor reacii consumatoare de energie legate de sinteza de materievie respectiv de reproducerea microorganismelor Epurarea realizată cu ajutorulmicroorganismelor este numită biologică Ea se desf ăşoară prin reacii de descompunereşi de sinteză mijlocite de enzime catalizatori biologici generai de către celulele viiEpurarea biologică este precedată de epurarea mecanică şi de cea chimicăSe realizează icircn două categorii de construcii şi instalaii cacircmpuri de irigaie cicircmpuri de infiltraie iazuri biologice ndashicircn care se realizează

epurarea biologică naturală folosindu-se capacitatea naturală de autoepurare asolului şi a apelor

biofiltre bazine de aerare cu nămol activ icircn care are loc epurarea biologică artificială

Epurarea biologică artificială are ca scop oxidarea substanelor organice şi transformarealor icircn substane stabile de către microorganismele aerobeDupă epurarea biologică urmează decantarea apei apoi dezinfectarea cu clor sau clorură de var şi evacuarea icircn ape curgătoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4651

46

4 Tehnologia acidului sulfuric

Dintre acizii minerali produşi ai industriei chimice acidul sulfuric ocupă primul loc dinpunct de vedere al produciei şi al consumului Aceast fapt este datorat reactivităii mari aacidului sulfuric combinată cu costul scăzut al fabricaiei şi numeroasele utilizari ale acestuicompus Capacitatea de producie a unei linii tehnologice variază icircntre 600-2000 t H2SO4 zi

Procedee de fabricare a acidului sulfuricAcidul sulfuric se poate obine prin urmatoarele procedeebull procedeul cu nitroză icircn care oxidarea dioxidului de sulf se face sub aciunea

catalitică a oxizilor de azot superiori se obine acid sulfuric relativ diluat (maxim 76-78H2SO4)

bull procedeul prin contact icircn care dioxidul de sulf este oxidat la trioxid de sulf pecatalizatori soliziFazele principale ale procesului tehnologic sunt

bull pregătirea amteriilor primebull obinerea gazelor sulfuroasebull purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasebull oxidarea catalitică a dioxidului de sulf la trioxid de sulf

bull absorbia trioxidului de sulfbull valorificarea deşeurilor şi a gazelor reziduale

Materii prime pentru obinerea gazelor sulfuroasePrincipalele materii prime folosite la fabricarea acidului sulfuric sunt-sulful elementar-sulfuri pirita FeS2 calcopirita Cu Fe S2 sulfurile unor metale neferoase (ZnS PbS CuS)Alte materii prime ceva mai puin utilizate sunt

-sulfatul de calciu şi magneziu hidrogenul sulfurat gaze reziduale cu SO2 sulfatul feros etcIcircn ările europene piritele reprezintă 66 din materiile prime disponibile pentru fabricareaacidului sulfuric Prin valorificarea cenuşii de pirită costul acidului sulfuric devine cu otreime mai scăzut decacirct al celui pe bază de sulf Pe plan mondial sulful reprezintă 66 dintotalul materiilor prime utilizate icircn industria acidului sulfuric

Pră jirea piriteiProcesul depră jire a piritei decurge după o reacie icircn sistem ereogen la suparafaa de contactsolid-gaz Procesul decurge după o succesiune de reacii paralel ndashconsecutive Ş

4 FeS2 (s) rarr 4FeS (s) +4S (s) ∆ H=+49 64 kcal

4S (s) rarr 4S (g) ∆ H=+62 47kcal

4S (g) + O2 )g) rarr 4 SO2 (g) ∆ H= - 34639 kcal

4 FeS (s) + 7 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 4 SO2(g) ∆ H= - 58175 kcal

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4751

47

Reacia globală a procesului va fi

4 FeS2 (s) + 11 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 8 SO2(g) ∆ H= - 816 03 kcal

Cantitatea mare de căldură degajată prin ardere (816034= 20401 kcalmol) asigură desf ăşurarea procesului icircn condiii autoterme

Industrial pentru pră jirea piritei se utilizează cuptoare mecanice cuptoare icircnsuspensie cuptoare ciclonice sau cuptoare cu strat fluidizat

Icircn fabricile moderne se utilizează cuptoare cu strat fluidizat care asigură productivităifoarte mari (30 t FeS2 m

2 zi recuperarea avansată a călurii de ardere coninut ridicat deSO2 reglarea automată şi posibilitatea utilizării de materii prime cu diferite granulaii

Purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasePurificarea gazelor sulfuroase nu este necesară dacă acestea s-au obinut prin arderea

sulfului Aceste gaze nu conin practic impurităi cu numai vapori de apă Se face uscarea

lor prin contactare cu acid sulfuric concentrat la temperatură joasăDar gazele sulfuroase provenite de la arderea piritei şi a sulfurilor metalelor neferoase icircn cuptoare cu strat fluidizat conin cantităi variabile de impurităi sub formă de praf gaze(SO3 HF Si F4 ) şi vapori (As2O3 SeO2 Se H2O etc) icircn funcie de natura şi finea materieiprime supuse pră jirii Icircndepărtarea impurităilor din aceste gaze este necesară dinurmătoarele motive

bull impurifică acidul sulfuricbull praful obturează conductele sau duce la creşterea rezistenei hidraulice icircn aparate icircngreunează transferul termic prin depunere pe pereii conductelor blochează mecanicsau otrăveşte chimic catalizatorul

bull impurităile icircn aflate icircn stare de gaz otrăvesc catalizatorulbull dioxidul de seleniu nu acionează asupra catalizatorului dar se recuperează icircntru-cacircteste o materie primă preioasă pentru fabricarea semiconductorilor

Purificarea gazelor sulfuroase se realizează icircn două treptebull icircn prima treaptă are loc aşa numita purificare uscată prin care se reine praful astfel icircncacirct gazele să conină maxim 01-025 g prafNm3 de gaz purificarea uscată serealizează prin procedee mecanice (multicicloane) şi electrice ( filtre electrice uscate)

bull icircn a doua etapă se face o purificare umedă numită purificare specială prin care seelimină arsenul seleniul şi aerosolii de acid sulfuric formai prin reacia dintre vaporiide apă şi SO3 din gazele sulfuroase Purificarea specială urmăreşte eliminarea

aerosolilor de acid sulfuric (cu filtre electrice umede) şi a impuritălor de As2O3 şiseleniu (prin condensare icircntr-un răcitor cu serpentină)

Oxidarea catalitică a dioxidului de sulf Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid este un proces exoterm

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4851

48

SO2 + frac12 O2 SO3 ∆ H = -229 kcal

Reacia decurge cu degajare de căldură şi contracie de volum iar deplasareaechilibrului spre dreapta respectiv creşterea conversiei se realizează prin micşorareatemperaturii şi mărirea presiunii

Conversia reprezintă raportul dintre numărul de moli de SO2 oxidai la SO3 şi numărultotal de moli de SO2 şi icircn condiii de echilibru se defineşte prin raportul

23

3

SOSO

SO

e p p

p x

+=

icircn care

2SO p

3SO p sunt presiunile pariale la echilibru al SO3 respectiv SO2

Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid de sulf necesită o energie de activare foarteridicată ( 5972 kcalmol) şi din acest motiv efectuarea ei la nivel industrial este posibilă numai cu ajutorul catalizatorilor Cel mai utilizat catalizator este pentoxidul de vanadiu cu

promotor de K2O pe suport de silice (SiO2) Coninutul de V2O5 al catalizatorului industrialeste de 4-11

Procesul de oxidare catalitică este condus icircn reactoare adiabatice cu strat fix decatalizator Majoritatea sunt prevăzute cu patru straturi de catalizator şi schimb de căldură icircnafara stratului catalitic

Absorbia trioxidului de sulf Ultima fază a procesului de fabricaie a acidului sulfuric este absorbia SO3 din gazele

catalizate şi transformarea lui icircn acid sulfuric Gazele evaculate din reactorul de oxidarecatalitică sunt dirijate icircn instalaia de absorbie a SO3 unde are loc absorbia trioxidului de

sulf icircn acid sulfuric concentrat (983) sau dacă se urmăreşte şi obinerea de oleum icircnoleum 20

Conform diagramei de echilibru lichid ndashgaz icircn sistemul H2O-H2SO4-SO3 absorbantuloptim este H2SO4 983 care corespunde compoziiei azeotropului

Sortimente de acid sulfuricIndustrial se fabrică următoarele sortimente d eacid sulfuric

bull monohidrat sau acid sulfuric 100bull Acid sulfuric de concentraie 98 96 92 respectiv 73

bull Acid sulfuric pentru acumulator de 98 92 respectiv 37

bull Oleum cu 20 SO3 liber

bull Oleum cu 65 SO3 liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4951

49

Acidul sulfuric pentru analiză şi chimic pur se obin din trioxidul de sulf rezultat ladistilarea oleumului şi apă triplu distilată icircn aparatură de cuar

Utilizări ale acidului sulfuricAcidul sulfuric are numeroase utilizări datorită reactivităii mari şi a costului scăzut al

fabricaiei Acidul sulfuric este un bun oxidant deshidratant şi catalizator icircn sinteza organică (eterificare esterificarea alcoolilor adiia apei la etenă nitrarea compuşilor organicialchilarea şi polimerizarea alchenelor)

Acidul sulfuric este folosit la fabricarea de fertilizani (superfosfat fosfat de amoniusulfat de amoniu) de pigmeni (alb de titan) de acizi sulfai dicromai şi exploziviAcidul sulfuric este folosit la fabricarea metalelor neferoase şi rare ca agent de

decapare pentru oeluri şi metale icircnainte de vopsire sau de a fi acoperite cu staniu(cositorire) nichel sau crom

Alte utilizari ale acidului sulfuric suntbull Icircn industria acumulatoarelorbull Icircn procesele de fabricare a unor colorani vopsele lacuri medicamente

materiale plastice insecticide erbicide detergeni etanol esteri eteri etcbull Icircn industria alimentară la prepararea glucozei a zahărului a amidonului etc

bull Agent de uscare a gazelor

5 Fabricarea gazului de sinteză

Gazul de sinteză se obine prin oxidarea parială a hidrocarburilor uşoare icircn special ametanului Acest proces este numit bdquoconversierdquo şi se utilizează icircn special pentru obinereahidrogenului necesar sintezei amoniacului Agenii de oxidare care se pot folosi sunt apa(vapori) oxigenul sau dioxidul de carbon Icircn cazul conversiei metanului reaciile sunt

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= + 49 25 kcal

Aproximativ 80 din hidrogenul destinat fabricării amoniacului se obine dupa această metodă

Metanul se poate oxida şi cu oxigen ( oxidare parială la CO) reacia fiind exotermă

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= - 85 kcal

Conversia cu dioxid de carbon se utilizează pentru obinerea gazului de sinteză dincare se va fabrica metanol sau cacircnd se dispune de dioxid de carbon

CH 4 + CO2 (g) 2 CO + 2 H 2 ∆ H= + 60 kcal

Oxidarea parială a omologilor metanului se desf ăşoară conform reaciei

C n H 2n+2 + n H 2O (g) n CO + (2n+1) H 2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5051

50

Icircn prezena vaporilor de apă monoxidul de carbon reacionează conform reaciei

CO + H 2O (g) CO2 + H 2 ∆ H= - 10 kcal

Această reacie are loc atacirct icircn procesul de conversie a hidrocarburilor gazoase cacirct şi ca fază separată icircn procesul tehnologic de obinere a gazului brut icircn vederea reducerii coninutului

de monoxid de carbon din gazul de sinteză care altfel necesită pentru purifcare procedeedificile şi costisitoare Prin conversia monoxidului de carbon cu vapori de apă crşteconinutul de hidrogen din gaze

Conversia metanului este o reacie catalitică Se utilizează catalizatori de Ni sau Co cuadaosuri de Al2O3 Mg O ZrO2 ThO2 şi ali activatori

Icircn practica industrială icircn funcie de condiiile locale s-au dezvoltat mai multeprocedee de obinere a gazului brut care se pot clasifica astfel

bull Procedee icircntr-o singură treaptă bull Procedee icircn două trepte

După presiunea de lucru se aplică

-procedee de conversie la presiune joasă-procedee de conversie la presiune ridicatăGazul de sinteză este apoi purificat prin icircndepărtarea prin diverse metode a dioxidului

de carbon şi a monoxidului de carbon

6 Tehnologia amoniacului

Amoniacul este principala materie primă pentru obinerea substanelor organice şianorganice cu azot inclusiv fertilizanii minerali Amoiacul se utilizează la fabricareamedicamentelor a coloranilor explozivilor a pilelor de combustie şi icircn industria

petrochimică a hacircrtiei şi frigotehnieiPosibilitatea obinerii amoniacului din elemente se cunoaşte de peste 100 de ani dar

condiiile de sinteză au fost stabilite abia la icircnceputul secolului al XX-lea pe baza legilortermodinamicii şi a cineticii chimice Sinteza amoniacului din elemente reprezintă cea maistrălucită aplicaie a unor principii de ştiină fundamentală icircn practica industrială

Materiile prime pentru sinteza amoniacului sunt hidrogenul şi azotul icircn raportulstoechiometric (31) Hidrogenul provine din metan prin conversia acestuia şi purificareagzului de sinteză brut iar azotul provine din aer prin arderea parială a hidrogenului procesprin care se consumă oxigenul

N 2 + 3 H 2 2 NH 3 ∆ H=-1105 kcalmol

Sinteza amoniacului are loc sub aciunea catalizatorilor Industrial se utilizează catalizatori pe bază de fier activat cu promotori de oxizi amfoteri sau acizi (Al2O3 TiO2SiO2 ) oxizi alcalin (Na2O K2O) sau alcalino-pămacircntoşi (MgO CaO)

Amoniacul se sintetizează la presiuni ridicate pentru a deplasa echilibrul spre dreaptaIndustrial procedeele de fabricare a amoniacului se clasifică icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5151

51

Procedee operate la presiune joasă (100-200atmosfere)Procedee operate la presiune medie (250-350 atmosfere)Procedee operate la presiune icircnaltă (450-1000 atmosfere)

Bibliografie1 Aurel Blaga şi col ndash Tehnologie chimică generală şi procese tip Ed Didactică şi Pedagogică Bucureşti 1983

2 Nicu Dulămiă Maria Stanca ndash Tehnologie chimică Vol I Ed Presa universitară clujeană Cluj-Napoca 1999

3 Carmen Teodosiu Tehnologia apei potabile si industriale Editura MATRIX ROM Bucuresti 2001

4 Nicu Dulămiă şi col ndash Lucrări practice la tehnologie chimică generală Vol I şi II Univ Babeş ndashBolyai Cluj-

Napoca 1994

5 Victor Părăuşanu Tehnologii chimice Ed Ştiinifică şi Enciclopedică Bucureşti 1982

6 Florica Manea Dalila Marsavina Ioan Ursoiu Principii metode si aplicaii in analiza apei Ed PolitehnicaTimişoara 2004

Page 7: Chime Tehnologica I

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 751

7

- materii prime minerale sare brută (NaCl) pirită ( FeS) blenda ( ZnS) galena(PbS)

- cărbuni- iei- gaze naturale- materii prime vegetale şi minerale ( de exemplugrăsimi uleiuri alcool lemn

cereale lapte )

Produsele finite sunt substan ele sau materialele (bunurile) care rezult ă icircn urma

desf ăşur ă rii unui proces tehnologic Produsele finite trebuie să corespundă unor norme legale de calitate

Semifabricatele sunt produse rezultate icircn urma unor etape ale procesului tehnologic Icircndecursul procesului tehnologic materiile prime sunt transformate prin mai multe operaii icircn produse finite Stadiile intermediare de prelucrare ale materiilor prime sunt numite

semifabricateProduse finite

Produse auxiliare sau subproduse

MATERII PRIME

Deşeuri

Materiale auxiliare sunt produse care sunt necesare icircn procesul de producie alături demateriile prime dar nu se regăsesc icircn produsul finitMateriale auxiliare sunt apa aburul care sunt numite şi utilităi

Ramurile principale ale tehnologiei chimiceTehnologia chimică generală este o disciplină icircn cadrul ştiinelor chimice şi prezintă problemele eseniale ale tuturor ramurilor industriei chimiceTehnologia chimică generală se icircmparte icircn mod convenional icircn Tehnologia chimică ANORGANICĂ Tehnologia chimică ORGANICĂ

icircn funcie de particularităile proceselor de materiile prime utilizate şi de produsele finite

obinute

Tehnologia chimică anorganică Tehnologia chimică anorganică are ca obiect de studiu procesele chimice anorganiceAcestea se pot clasifica icircn

o procese anorganice de bază

PROCES

TEHNOLOGIC

(semifabricate)

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 851

8

o procese electrochimiceo procese metalurgiceo procese de fabricare a produselor ceramice a sticlei şi a lianilor anorganici

Procesele anorganice de bază constau icircn fabricarea compuşilor anorganici de maretonaj acizi baze săruri minerale şi icircngrăşăminte chimice Aceste procese constituie

obiectul de cercetare şi de studiu al disciplinelor tehnologice următoare

Tehnologia apei Tehnologia acidului sulfuric Tehnologia amoniacului şi a acidului azotic Tehnologia produselor sodice (derivate de la NaCL)- Na2CO3 NaOH Cl2 HCl Tehnologia icircngrăşămintelor chimice Tehnologia silicailor şi a compuşilor oxidici (produse ceramice porelan sticlă liani

anorganici ciment)

Tehnologia chimică organică Tehnologia chimică organică cuprinde

o Tehnologia chimică organică de bază icircn care se studiază prelucrarea materiilorprime organice- gaz metan iei cărbuni şi obinerea compuşilor de mare tonaj(acetilenă acid acetic clorură de vinil etenă etc )

o Tehnologia chimică organică de sinteză numită şi sinteza organică fină cecuprinde

- tehnologia produselor farmaceutice

- tehnologia antidăunătorilor- tehnologia coloranilor- tehnologia reactivilor organici- tehnologia produselor cosmetice- tehnologia fabricării tensidelor- tehnologia compuşilor macromoleculari (materiale plastice cauciuc sintetic

fibre artificiale)

Simboluri tehnice şi scheme tehnologice

Simbolurile tehnice sunt semne convenionale prin care se realizează reprezentareautilajelor Aceste semne sugerează forma şi mărimea acestoraSimbolul tehnic este un semn grafic simplificat care reprezintă un anumit utilaj El icircndeplineşte următoarele condiii

- reprezintă clar şi sugestiv forma utilajului şi principiul său de funcionare- asigură desenarea rapidă a schemelor tehnologice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 951

9

După gradul de informare pe care oferă simbolurile tehnice se casifică icircn simboluri funcionale simboluri de aparatură simboluri speciale

Simbolurile funcionale ndashse reprezintă sub forma unui dreptunghi icircn care se scrie

operaia fizică sau procesul chimic efectuat icircn utilajul respectiv Exemple

Simbolurile de aparatură redau schematic aparatul şi modul său de funcionare Exemple

conductă (săgeata indicădirecia de curgere)conductă prin care circulă componentul principal (uşor

icircngroşată)

conductă pentru recirculare conductă prin care circulă lichide

O conductă prin care circulă gaze

linie de circulaie pentru solide (bandă rulantă vagonet jgheab)

conductă pentru suspensii solid ndash lichid

conductă pentru emulsie ( L ndash L)

O conductă pentru suspensie solid-gaz

O conductă pentru spume ( L ndash G )

O conductă pentru suspendat icircn spume

ventil pe conductă

ventil reductor de presiune de la 50 la 5 atmosfere

505

Dozator simplu

Neutralizare Distilare

D

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1051

10

A

ab Dozator amestecător icircn raportul a b

B A+B

manometru

filtru pentru gaz

separator gaz lichid

siloz buncăr

rezervor pentru lichide

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1151

11

recipient vertical cu manta şi agitator

agitator elice

vas icircncălzit (răcit) cu serpentină

serpentină

agitator motor electicagitator ancoră

infin elice

ventilator pompă centrifugă

bandă transportoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1251

12

coloană cu stropire

sau coloană de stripare (scruber)

coloană cu umplutură

compresor icircn coloană de

3 trepte desorbie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1351

13

coloană de distilare

Reactor tubular continuu

Reactant Produs

Etapele elaborării proceselor tehnologicePentru a se eleabora un proces tehnologic nou şi instalaia tehnologică aferente separcurg următoarele etape

1-conceperea procesului tehnologic2-etapa dimensionării tehnologice a utilajelor3-etapa proiectării procesului tehnologic4-comanda şi montarea utilajului5-punerea icircn funciune şi rodajul instalaiei

Conceperea procesului tehnologic

Etapele proiectării sistemelor tehnologice sunt cercetarea preliminară cercetarea de laborator cercetarea de dezvoltare care cuprinde etapele

-cercetare pe micropilot-cercetare pe pilot-cercetare pe instalaie semiindustrială

proiectarea sistemelor de producie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1451

14

3 Tehnologia tratării apeiConsideraii generale

Apa are un rol esenial icircn existena vieii f ără apă nu există viatăApa este constituentul major al corpurilor viiApa este o substana chimică deosebită

o

H 104o 5 H

- polaritate ridicată rarr este un foarte bun dizolvant pentru numeroase substane săruriacizi baze alcooli proteine

- mediu pentru foarte multe reacii- agent de spălare

-căldură specifică ridicată este un bun purtător de căldurăApa costitue mediul icircn care au loc reaciile biochimice caracteristice vieiiIcircn natură apa există icircn toate formele de agregare vapori lichidă şi solidă urmacircnd un

circuit de la o stare la altaDin evaporarea oceanelormărilorlacurilorracircurilor rezultă vapori de apă (mai uşori ca

aerul) care ridicacircndu-se icircn atmosferă se condensează ca nori sau ceaă şi cad iaraşi pepămacircnt sub forma de ploaiegrindină zăpadăApa meteorică ajunsă pe pămacircnt poate străbate prin straturi permeabile (sol nisip

pietriş si alte roci) pacircnă ajunge la o pătura impermeabila de argilă formacircnd deasupraacesteia o pacircnzacirc de apă subterana (freatică) care reapare la suprafaă prin izvoare puuri

sondeIcircn circuitul său icircn natură apa vine icircn contact cu substane gazoase lichide şi solide

impurificacircndu-se Vaporii de apă din atmosferă se condensează şi dizolvă gazele dinatmosferă icircn cantităi depinzacircnd de temperatură şi de presiunile pariale ale acestoraIcircn apele de precipitaii sunt dizolvate gaze in concentraii de aproximativ63 N2 35 O2 175 CO2 deşi concentraia acestor gaze in aer este de

aproximativ79 N2 209 O2 0003 CO2Ajunsă icircn sol apa continuă procesul de absorbie a CO2 ( existent icircn straturile superioare

ale solului datorită procesului de descompunere a substanelor organice) devenind foarte

bdquoagresivărdquo şi putacircnd aciona ( reaciona si solubiliza) asupra majorităii combinaiilor dinsol Apa dizolvă săruri icircntacirclnite icircn roci (cloruri alcaline clorura de magneziu )Icircn apa imbogăită icircn cloruri solubilitatea sulfailor şi a fosfailor de calciu este mai mareDizolvarea carbonailor depinde de concentraia de CO2 dizolvat icircn apă De fapt este osolubilizare icircnsoită de o reacie chimică deoarece carbonaii trec icircn bicarbonai

CaCO2 + CO2 +H2Orarr Ca(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1551

15

Uneori unele izvoare dizolvă din rocile icircntacirclnite substane gazoase sau solide icircn cantităianormal de mari formacircnd ape minerale (acide alcaline carbonice sărate amaresulfuroase feruginoase iodurate radioactive etc) cu importante efecte curative

Clasificarea apelor naturale

Icircn natură apa se găseşte icircn hidrosferă icircn atmosferă şi icircn litosferăExistă următoarele categorii de ape

ape meteorice ape subterane ape de suprafaă -racircuri

-lacuri-mări şi oceane

31 APA POTABIL Ă Prin apă potabilă se icircnelege

o orice tip de apă icircn stare naturală sau după tratare folosită pentru băut gătit lapreparare hranei sau pentru alte scopuri casnice indiferent de originea ei şiindiferent dacă este furnizată prin reea de distribuie din rezervor sau este

comercializată icircn sticle sau alte recipienteo toate tipurile de apa folosită ca sursă icircn industria alimentară pentru fabricareaprocesarea conservarea sau comercializarea produselor sau substanelor destinatepentru consumul uman cu excepia cazului icircn care autorităile competente aprobă folosirea apei şi sunt convinse că apa nu afectează calitatea şi salubritateaprodusului alimentar icircn forma lui finită

Apa potabilă este destinată pentru consum menajer (băut preparat macircncare spălat ) cicirctşi cea necesară pentru tehnologia de fabricaie icircn industria alimentarăApa potabilă apa naturală subterană sau de suprafatăeste bună de băut Icircn acest scop eatrebuie sa icircndeplineasca următoarele conditii principale Sa aibă o temperatura icircntre 7 si

12

o

C să fie incoloră transparentă f ără miros f ără gust să nu contină suspensii mineralesau organice săruri solubile icircn cantitate mai mare decacirct un gram la litru substanteleotrăvitoare (compusi de cupru plumb arsen etc) şi nici microbi care pot provoca icircmbolnăvirea oamenilor sau a animalelorPotabilitatea apei depinde de proprietăile sale fizice şi chimice (culoare turbiditate miros coninut icircn diferite substane etc)Icircn apa potabilă trebuie să fie absente substanele toxice şi organismele patogeneCondiiile de calitate pentru apa potabilă sunt stabilite prin standarde şi reglementări Aceste condiii de calitate se referă la următoarele caracteristici ale apei

o organolepticeo fiziceo chimiceo radioactiveo biologice

Caracteristicile organoleptice sunt mirosul gustul turbiditatea şi culoarea mirosul şi gustul apei se datoresc prezenei icircn apă a unor săruri solubile gazesubstane minerale sau organice icircn descompunere a unor microorganisme vii a vegetaiei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1651

16

acvatice Apa potabilă nu trebuie să aibă gust sau miros particular dar nici să fie lipsită de gustMirosul apei provine de la substanele volatile pe care le conine ca rezultat al icircncărcăriicu substane organice icircn descompunere al dezvoltării planctonului al poluării cusubstane chimice sau cu ape reziduale Determinarea mirosului apei trebuie să se facă latemperatura de 15-200C şi la 600C icircntr-o icircncăpere care să fie lipsită de miros Turbiditatea apei (tulbureala apei) se datorează prezenei substanelor icircn suspensie

( argilă nisip fin nămol substane organice plancton etc ) şi care nu sedimentează icircntimp Turbiditatea se exprimă icircn grade de turbiditate Un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg caolin (silice) icircntr-un litru

de apă distilat ă Se măsoară cu aparate numite turbidimetre

Culoarea apeiApa pură este incoloră Culoarea apei naturale este determinată de prezena compuşilorcoloidali ai fierului a substanelor humice sau a unor substane rezultate dindescompunerea plantelor acvatice

Culoarea este dată de originea materialelor transparente Ionii de Fe dau apei culoareagalbenă cei de Cu o colorează icircn albastru Prin reziduurile activităii antropice se poateschimba culoarea apelor Apele de culoare brună provin de la distileriile de cărbuneculoarea brună icircnchisă o au apele de la fabricile de celuloză Apele bogate icircn Fe de latăbăcării au culoarea verde icircnchis sau neagră

Coloraia apei se exprimă icircn grade de culoare Gradul de culoare este coloraia produsă de o soluie care conine 1mg platină la 1 l de apă sub formă de ion cloroplatinat

Temperatura

apei variază icircn funcie de provenienă şi de anotimpPentru apele sbuterane se icircncadrează icircntre 8-12oC iar pentru cele de suprafaă variază icircntre 0oC ndashiarna şi 27 oC - 30 oC vara Radioactivitatea -este proprietatea a

pei de a emite radiaii permanente alfa beta saugama

Conductibilitatea electrică şi conductivitateaConductivitatea apelor constituie unul dintre i

ndicatorii cei mai utilizai icircn apreciereagradului de mineralizare a apelor cel puin din următoarele considerente

- măsurătorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea coninutuluitotal de săruri dizolvate icircn apă

- au avantajul diferenierii dintre săruri anorganice şi organice pe baza mobilităilorionice specifice

- elimină erorile datorate transformării speciilor de carbonaibicarbonai prinevaporare la 105o C (conform metodologiei de determinare gravitaională a reziduului fix icircn cazul bicarbonailor pierderile sunt de circa 30)Din valoarea conductibilităii se pot face aprecieri asupra concentraiei electroliilor şiasupra variaiei gradului de mineralizare a apeiConductibilitatea se măsoară icircn -1cm-1 = Siemens S mS microS

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1751

17

32 Condiii de calitate pentru apa potabilă Calitatea a

pei se poate defini ca un ansamblu convenional de caracteristici fizicechimice biologice şi bacteriologice exprimate valoric care permit icircncadrarea probei icircntr-o anumită categorie ea căpătacircnd astfel icircnsuşirea de a servi unui anumit scop Pentrustabilirea calităii apei din multitudinea caracteristicilor fizice chimice şi biologice carepot fi stabilite prin analize de laborator se utilizează practic un număr limitat consideratemai semnificative

Fiecare ară sau regiune dintr-o ară are propriile norme de calitate Totuşi pe planmondial se tinde spre o bază comună rezultată din experiena şi necesităile tuturor Icircnacest sens Organizaia Mondială a Sănătăii a emis şi reeditează periodic Directivelepentru calitatea apei potabile iar organisme internaionale precum Uniunea Europeană promovează şi ele norme comune detaliat sau cel puin orientative cum sunt Directiva9883EC privind calitatea apei destinate consumului uman

Orice alterare fizică chimică sau bacteriologică a apei peste o limită admisibilă stabilită inclusiv depăşirea nivelului natural de radioactivitate produsă direct sau indirectcu activităi umane care o fac improprie pentru o folosire normală se numeşte poluare aapei

Apa element indispensabil vieii şi activităii omului se constituie icircntr-un importantindicator al aprecierii gradului de civilizaie şi al posibilităilor de dezvoltare pe care olocalitate le oferă locuitorilor săiPentru ca o apa să fie declarată potabilă ea trebuie să icircndeplinească mai multe condiiicele mai importante fiind Să fierdquo sigurărdquo din punct de vedere sanitar (legat de cerinele consumatorului) şi al

furnizorului de apă (să fie transportabilă) Să nu conină ageni patogeni sau microorganisme patogene să fie lipsită de risc de

contaminare (să nu existe viruşi bacterii protozoare spori chişti etc) Să fie incoloră şi cu gust plăcut

Concentraia substanelor indezirabile sau toxice să fie foarte scăzutăDin punct de vedere al furnizorului de apă nu trebuie să provoace deteriorări calitativeale conductelor icircn timpul transportului datorită depunerilor sau a agresivităii calciuluisau dezvoltării de bacterii şi să se poată transporta uşor

Icircn Romacircnia norma de calitate pentru apa potabilă icircn ultimul deceniu a fost STAS134291 APĂ POTABILĂ Acest standard de stat se referă la apa potabilă furnizată deinstalaiile centrale sau sursele locale de alimentare apă de rezervoarele de icircnmagazinaretransportabile precum şi la cea folosită pentru apă caldă menajeră (baie şi bucătărie) NUse referă la apele minerale Apa potabilă trebuie să corespundă standardului de calitatenr134291 respectiv să se icircncadreze icircn limitele impuse de 54 de indicatori (preluai larecomandările Organizaiei Mondiale a Sănătăii) şi anume organoleptici (2) fizici (4)chimici (35) radioactivi (2)Toate aceste cerine sunt transpuse icircn indicatori ( parametrii caracteristici) care reprezintă parametrii apei potabileSistemul mondial de supraveghere a mediului icircnconjurător prevede urmărirea calităiiapelor prin trei categorii de parametrii- parametri de bază temperatură pH conductivitate oxigen dizolvat colibacili

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1851

18

- parametri indicatori ai poluării persistente cadmiu mercur compuşi organo -halogenai şi uleiuri minerale - parametri opionali carbon organic total ( COT ) consum biochimic de oxigen( CBO) detergeni anionici metale grele arsen bor sodiu cianuri uleiuri totalestreptococi Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizează următoareaterminologie

- criterii de calitate a apei - totalitatea indicatorilor de calitate a apei care seutilizează pentru aprecierea acesteia icircn raport cu măsura icircn care satisface un anumitdomeniu de folosină sau pe baza cărora se poate elabora o decizie asupra gradului icircncare calitatea apei corespunde cu necesităile de protecie a mediului icircnconjurator - indicatori de calitate ai apei - reprezentai de caracteristici nominalizate pentru odeterminare precisă a calităii apelor - parametri de calitate a

i apei ndash sunt valori şi exprimări numerice ale indicatorilor decalitate a unei ape - valori standardizate ale calităii apei - reprezintă valori ale indicatorilor de calitatea apelor care limitează un domeniu convenional de valori acceptabile pentru o

anumitatilde folosină a apeParametri de calitate sunt microbiologici chimici şi indicatori Valorile concentraiilormaxime admise pentru parametrii de calitate ai apei potabile sunt cele prevăzute icircntabelele din ldquoLegea nr 458 din 8 iulie 2002 privind calitatea apei potabilerdquoAşa cum s-a arătat deja pentru caracterizarea calităii şi gradului de poluare a unei ape seutilizează

indicatorii de calitate Aceştia se pot clasifica după natura lor şi după natura şiefectele pe care le au asupra apei după cumClasificare după natura indicatorilor de calitate 1 Indicatori organoleptici (gust miros )2 Indicatori fizici ( pH conductivitate electrică culoare turbiditate ) 3 Indicatori chimici

o generali-se referă compoziia naturală a apeio toxici ndash se referă la prezena compuşilor poluani toxicia căror prezenă induce

un factor de risc pentru sănătatea consumatorilor-amine aromatice= Ar-NH2 C6H5-NH2 (fenilamina sau anilina)-As Cd2+ CN- NO3 Cr3 Hg N-pesticide-trihalometani

4Indicatori bacteriologici ndashprezena organismelor animale sau vegetale5Indicatori biologici-

6Indicatori de radioactivitate-Consumul de către om al alimentelelor si apei potabile cuun continut radioactiv crescut poate determina cresterea icircncărcăturii interne aorganismului ce conduce la cresterea dozelor efective rezultate prin ingestie si implicit ariscului aparitiei efectelor negative asupra sanatatiiClasificare după natura şi efectul pe care icircl au asupra apei

- indicatori fizico-chimici generali- temperatura

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1951

19

- pH- indicatorii regimului de oxigen

- oxigen dizolvat (OD)- consumul biochimic de oxigen (CBO5)- consumul chimic de oxigen (CCO Cr şi CCO Mn)

- indicatorii gradului de mineralizare - reziduul fix

- cloruri sulfai- calciu magneziu sodiu etc- indicatori fizico - chimici selectivi

- carbon organic total (COT)- azot Kjeldhal şi azot total fosfai- duritate alcalinitate

- indicatori fizico - chimici specifici ( toxici)- cianuri- fenoli- hidrocarburi aromatice mono şi polinucleare

- detergeni- metale grele ( mercur cadmiu plumb zinc cobalt fier etc)- pesticide- arsen- uraniu natural

- trihalometani- indicatori radioactivi

- activitate globală α şi β - activitate specifică admisă a fiecărui radionuclid

-indicatori biologici care reflectă gradul de saprobitate a apei prin analiza speciilor de

organisme care populează mediul acvatic- indicatori bacteriologici care măsoară nivelul de poluare bacteriană icircn principal prindeterminarea numărului de bacterii coliforme totale şi de bacterii coliforme fecale

Icircn tabelul de mai jos sunt redate valorile admise şi excepional admise ale indicatorilor depotabilitate Organismele biologice indicatoare de poluare dăunătoare sănătăii precumchisturi de giardia protozoare intestinale patogene etc nu se admit

Tabel nr1 Indicatori de potabilitate si valorile maxim admise

Gust si miros 2 grade Amine aromatice 0 mgdm3

temperatura 7-15 grade C azotai 45mgdm3

pH 6-8 Cianuri libere 001 mgdm3

turbiditate 5-10 grade fluor 12 mgdm3

culoare 15-30 grade Mercur 0001mgdm3

conductivitate 1000-3000Scm Plumb 005 mgdm3

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2051

20

Duritatea apei 20-30 gradegermane

Total cloroform 05 mgdm3

Calciu 100-180 mgdm3 Pesticide 01 microgramedm3

Cloruri 250-400 mgdm3 CCO (consumul chimic

de oxigen) 25-3 mgdm3

Cupru 005-01mgdm3 Amoniac 0 -03 mgdm3

Fier 01-03 mgdm3 Nitrii 0 ndash 03 mgdm3

Magneziu 50-80 mgdm3 Germeni mezofili 300cm3Mangan 005-03 mgdm3 Germeni coliformi totali 10100cm3

Sulfai 200-400mgdm3 Germeni coliformi fecali 2100cm3

Zinc 5-7 mgdm3 Streptococi fecali 2100cm3

Caracteristicile biologiceApa potabilă nu trebuie să conină organisme animale şi vegetale vizibile cu ochiullibernici ouă sau larve de paraziiNumărul organismelor animale microscopice nu trebuie să depăşească 20 icircn 1 dm3 de apă

Proprietăile chimice ale apeiApa potabilă nu este şi nu trebuie să fie pură Ea conine dizolvate gaze şi o serie desubstane minerale şi organice care icirci conferă caracterul de potabilitateDintre substanele dizolvate unele sunt necesareO2 CO2 Ca2+ altele sunt admisibileMgO SO2-

4 SiO2 Fe Mn Al K Cl dar icircn anumite limiteIar altele sunt inadmisibileH2S As ionul Cr6+ compuşii azotului ai fosforului PbPrezena ionilor de calciu şi magneziu icircn apă icirci confer acesteia duritate Apa cu duritate

mare are o icircntrebuinare limitată icircn industrie şi icircn scopuri gospodăreştipH-ul aciditatea şi alcalinitatea apeiValoarea pH-ului ( concentraia ionilor de hidrogen) apei determină icircn mare măsură-procesele biologice şi chimice care au loc icircn apa natural-caracterul coroziv al apeipH-ul apelor naturale este cuprins icircntre 65 - 8 abaterea de la aceste valori dacircnd indicaiiasupra poluării cu compuşi anorganici pH-ul şi capacitatea de tamponare a acestuiaconstituie una din proprietăile eseniale ale apelor de suprafaă şi subterane pe această cale asiguracircndu-se un grad de suportabilitate natural faă de impactul cu acizi sau bazesărurile de Na+ K+ Ca2+ Mg2+ jucacircnd un rol esenial icircn acest sens De subliniat că

această capacitate de tamponare a pHndashului este deosebit de importantă nu numai pentruechilibrele din faza apoasă dar şi pentru cele de la interfaa cu materiile icircn suspensierespectiv cu sedimenteleIcircn funcie de pH-ul apei se stabilesc unele din procesele de tratare ale acesteia

Valoarea pH-ului unei ape naturale se poate determina cu relaia

pH = 652 + log[ CO2]bic - log[ CO2 ]liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2151

21

[ CO2]bic = concentraia CO2 din carbonaii acizi

[ CO2 ]liber = concentraia CO2 liber existent icircn apă Rezultă că aciditatea apelor natural este cauzată icircn principal de CO2 liberAciditatea mai este determinată de apariia acizilor humici de acizi organici sau de acizi

minerali aduşi cu apele uzate sau formai prin hidroliza sărurilor aflate icircn apă652 ndash este o constantă reprezentacircnd logaritmul cu semn schimbat alconcentraiei ionilor de acid carbonic disociat

Alcalinitatea apelor naturale ndashse datorează ionilor de bicarbonat şi icircn mai mică măsură fosfailorPractic alcalinitatea totală se datorează bicarbonailor de calciu şi magneziu astfel că icircnapele naturale obişnuite duritatea temporar ă a apei este egală cu alcalinitatea totală Alcalinitatea poate apărea şi icircn cazul deversării de ape reziduale puternic baziceDuritatea a

pei a fost inclusă la capacitatea de tamponare a apei datorită ponderii

carbonailor de calciu şi magneziu icircn apele naturale Se deosebesc următoarele tipuri deduritate- duritatea totală reprezintă totalitatea sărurilor de Ca2+ şi Mg2+ prezente icircn apă- duritatea temporară reprezintă coninutul ionilor de Ca2+ şi Mg2+ legai de anionulHCO-

3 care prin fierberea apei se poate icircnlătura deoarece dicarbonaii se descompun icircnCO2 şi icircn carbonai care precipită- duritatea permanentă reprezintă diferena dintre duritatea totală şi duritatea temporarăfiind atribuită ionilor de Ca2+ şi Mg2 legai de anionii Cl- SO2-

4 NO-3 Acest tip de

duritate rămacircne icircn mod permanent icircn apă chiar după fierbere

Coninutul de dioxid de carbon al apeiConinutul de dioxid de carbon este o caracteristică foarte importantă a apei Coninutulde CO2 determină aşa numitul echilibru carbonic al apei

Dioxidul de carbon se poate gasi in apă sub trei forme liber agresiv si legat sub formade bicarbonati si carbonateCea mai mare parte a CO2 se găseşte dizolvat fizic numai o mică parte reacionează cuapa şi se formează acidul carbonic

CO2+HOH lt==gt H2CO3

Icircntre H2 CO3 şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

( 1 )

M ndashcation de metal divalent ( Ca2+ Mg2+ Cu2+ Pb2+ )etcIcircn acest echilibru apar toate formele de dioxid de carbon -CO2 liber- CO2 semilegat icircn bicarbonai

MCO3 + CO2 + H2O lt==gt M(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2251

22

- CO2 legat icircn carbonai

Din echilibrul ( 1 ) rezultă că pentru meninerea bicarbonailor icircn soluie este necesară o anumită cantitate de CO2 liber numit ldquodioxid de carbon aferentrdquoCantitatea de CO2 care depăşeşte această limită se numeşte CO2 agresiv care este capabilsă transforme noi cantităi de carbonai icircn bicarbonai

[ CO2 ]liber = [CO2 ]aferent +[ CO2 ]agresiv

La scăderea cantităii de dioxid de carbon sub limita necesară meninerii bicarbonailor icircnsoluie are loc precipitarea unei cantităi corespunzătoare de carbonaiFormele sub care se găseşte CO2 icircn apă por fi prezentate prin schema din figuraurmătoare Existena uneia sau alteia dintre formele sub care se poate găsi CO2 icircn apă este icircn funcie de pH-ul apei respectiv

o la pH le 4 CO2 este prezent sub formă de CO2 libero la pH = 84 CO2 este prezent sub formă de HCO-

3 o la pH ge 105 CO2 este prezent sub formă decarbonai

CO2 total

CO2 liber

CO2 agresiv CO2aferent CO2semilegat CO2legat HCO-3 CO

2-

Figura nr 1 Formele de CO2 din apă

CO2 nu dăunează calităii apei potabile ci icirci conferă gust plăcut şi prospeimeDar CO2 agresiv poate face apa nepotabilă deoarece poate dizolva PbCO3 format pepereii conductelor de plumb prin care se transportă apa Carbonatul de plumb PbCO3 segăseşte sub forma unui strat subire pe pereii conductelor şi se formează sub aciuneabicarbonailor de Ca şi Mg din apăIcircn apa de alimentare a cazanelor de abur CO2 trebuie să lipsească deoarece produce oputernică coroziune chimică a tolelor cazanelor

Săruri dizolvate icircn apă Duritatea apelorApele naturale conin cantităi variabile de săruri dizolvate din rocile cu care vin icircncontact Datorită gradului de diluie ridicat aceste săruri sunt total disociate astfel icircncacirct icircn apă se găsesc ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2351

23

Ca2+ Mg2+ Na+ K+ HCO -3 SO2-

4 Cl- Alături de aceşti ioni se mai găsesc Fe2+ Fe3+ Ba2+ Al3+ NO-

2 NO-3 F- SiO2-

3 PO3-4

Icircn cantitatea cea mai mare dintre ionii menionai se găsesc ioni de Ca2+ iar dintreanioni icircn mod obişnuit concentraia anionilor SO2-

4 este mai mare decacirct a celor de Cl- icircn apele subterane şi este mai mică icircn apa mărilor şi a oceanelor unde predomină ionulCl-

Icircn sursele de apă din diferite zone pot să predomine anumii ioni care conferă apei unanumit caracterAstfel pot exista ape

o magnezieneo sulfaticeo clorurateo feruginoaseo iodurateo sulfuroaseo carbogazoase

Oxigenul şi substanele organice dizolvate icircn apă Oxigenul se găseşte dizolvat icircn apele naturale aproape de limita de saturaie determinată de presiunea sa parială şi temperaturăOxigenul participă la reacii chimice şi biochimice cu substanele dizolvate icircn apăCa urmare icircn apele subterane icircn special icircn cele cu fier coninutul de O2 este foartescăzutIcircn apele de suprafaă coninutul de O2 depinde de presiune şi de temperatură precum şide numeroasele procese fizice chimice biologice care icircnsoesc ciclul vieii biologice( asimilaie respiraie degradări ) Ca urmare a consumării oxigenului icircn aceste

procese apare un deficit de oxigen care poate provoca dispariia completă a vieii aerobePrin deficit de oxigen se icircnelege diferena dintre cantitatea de oxigen care saturează apala presiunea şi temperatura dată şi coninutul real de oxigenIcircntre coninutul de O2 şi substanele organice din apă se poate stabili o corelaie directăSubstanele organice din apele naturale provin din

o terenurile din bazinul hidrografic substanele humiceo din descompunerea organismelor vii din apăo din deversarea de ape uzate menajere sau industriale

Coninutul de substane organice din apă Este un indicator de calitate foarte important deoarece substanele organice servesc casuport nutritiv pentru bacterii viruşi şi alte organisme viiIcircntotdeauna o mare cantitate de bacterii sau plancton este asociată cu o mare concentraiede substane organice Determinarea analitică individual a substanelor organice din apelenatural este dificil de realizat deoarece presupune o aparatură de laborator de icircnaltă tehnicitate Din acest motiv de obicei se recurge la o apreciere globală a cantităii desubstane organice din apă prin determinarea ldquooxidabilităiirdquo

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2451

24

Oxidarea substanelor organice din apă se poate face chimic sau biochimicDeterminarea ldquooxidabilităiirdquope cale chimică constă icircn stabilirea cantităii de substană oxidantă ( KMnO4 K2Cr2O7 )consumată necesară pentru oxidarea substanelor organiceconinute icircntr-un anumit volum de apăAceastă analiză chimică se numeşte determinarea consumului chimic de oxigen şi senotează

CCO - Mn

CCO - CrConsumul Chimic de Oxigen (CCO) este un parametru important icircn analiza apelorreziduale a apelor de suprafată şi a plantelor deoarece dă informaii asupra gradului depoluare al apei cu materie organică

Consumul biochimic de oxigen CBO Este un indicator de calitate pentru apă care dă informaii despre coninutul de substaneorganice din apă degradabile pe cale biologicăCBO reprezintă cantitatea de oxigen care se consumă pentru degradarea oxidativă de

că tre microorganisme a substan elor organice con inute icircntr-un dm3

de apă

Convenional s-a stabilit ca determinarea consumului biochimic de oxigen să se efectuezepentru o perioadă de incubare de mai multe zile - (CBO )n unde bdquonrdquo reprezintă numărulde zile de incubare a cărui valoare optimă este de 5 zile(CBO )5 rezultă din diferena icircntre concentraia oxigenului dizolvat icircn proba supusă analizei la icircnceputul şi la sfacircrşitul perioadei de incubaieIncubarea probelor de apă se realizează la temperatura de 20 plusmn1 0C la icircntunericPrezena O2 icircn apa potabilă a minim 4 ndash 6 mgdm3 este necesară deoarece conferă apeiun gust plăcut şi prospeimePrezena substanelor organice icircn apa potabilă nu este admisă din următoarelor motive

o datorită caracterului toxic directo

indică o eventuală infectare a apeiSTAS 1342-91 admite pentru coninutul de substane organice icircn apa potabilă limita de10 mg KmnO4 dm3 apăOxigenul dizolvat icircn apă favorizează deferizarea şi demanganizarea apei bazată pefenomenul de oxidareIcircn prezena a 5 ndash 6 mg O2 dm3 icircn apă şi a unei durităi temporare de minim 20d are loccoroziunea fierului conform reaciei

4 Fe + 3 O2 + 6 H2O = 4 Fe(OH)3 darr

concomitent cu absorbia unei pări pe precipitat din CO2

aferent ceea ce duce la reacia

Ca ( HCO3)2 = CaCO3 + CO2

Datorită acestor reacii se formează un strat de Fe(OH)3 rarrhidroxid feric şi carbonat decalciu care aderă la peretele conductei icircntrerupacircnd coroziunea

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2551

25

Icircn apa de alimentare a cazanelor de abur oxigenul chiar icircn concentraii reduse favorizează coroziuneaPrincipii de tratare a apelor Tratarea apelor are ca scop corectarea unor caracteristici ale apei brute astfel icircncacirct după tratare apa să corespundă din punct de vedere calitativ unor anumite cerine icircn funcie deutilizarea ei ca apă potabilă sau apă industrialăAceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se folosesc tot mai mult apele de

suprafată de obicei puternic impurificateDatorită faptului că apele naturale au o compoziie foarte variată nu există o tehnologietip de tratare a apelor ci de la caz la caz se aplică anumite operaii de tratare a apeiPentru stabilirea unui proces tehnologic eficient de tratare a unor ape icircntr-un caz concretse face icircn prealabil un studiu experimental icircn laborator sau icircn staii pilot

Procese de tratare a apeiCele mai importante procese de tratare a apei sunt Purificarea apelor care cuprindeicircn linii mari operaii de

o eliminare a suspensiiloro

deferizare şi demanganizareo sterilizarea sau dezinfeciaPurificarea apelor se aplică icircn cazul apelor naturale care se vor folosi ca ape potabile sau icircn scopuri industriale cacircnd sunt necesare ape cu grad icircnalt de puritate Corectarea calităii apelor care se aplică icircn special pentru apele industrialeAcest proces cuprinde icircn principal operaiile

o eliminarea uleiuriloro decarbonatarea (eliminarea CO2 )o desilicierea ( eliminarea SiO2 )o dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )o

demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )Se efectuează toate aceste operaii sau doar uneleicircn funcie de destinaia apei industrialeşi de proprietăile (caracteristicile ) fizico-chimice necesare icircn anumite utilizăriindustrialeexemplu apa pentru producerea aburului Epurarea apelor reziduale

33 Tratarea apelor naturale pentru obinerea apelor potabile Purificarea apelor naturale 331 Eliminarea suspensiilorApele curgătoare de suprafaă conin cantităi variabile de substane aflate icircn stare desuspensieSuspensiile prezente icircn apă pot fi clasificate icircn trei categorii şi anume

a) Suspensii gravitaionale cu diametrul peste 10-3 mm dgt10-3 mm separabile prinsimplă sedimentare

b) Suspensii fine neicircncărcate electric ndashcu dimensiuni mai mici de 10-3 mm practicnesedimentabile sau care se decantează greu cu viteze foarte reduse

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2651

26

c) Suspensii coloidale cu dimensiuni de 1 divide 200 mm nesedimentabileEliminarea suspensiilor se face cu ajutorul următoarelor operaii principale

deznisiparea decantarea filtrarea coagularea Aceste operaii se aplică independentsau combinat

Deznisipare (presedimentare)Se aplică atunci cacircnd apa brută conine cantităi mari de nisip sau alte substane grele de

natură mineralăDeznisiparea reprezintă prima treaptă icircn procesul de limpezire a apei Deznisipatoarelesunt plasate icircnaintea decantoarelorDeznisipatoarele pot fi după direcia de curgere a apei orizontale (figura nr2 ) şiverticale (figura nr3 )

1 4 4 1

Apa bruta

APA DEZNISIPATĂ

5

Figura nr 2 ndashDEZNISIPATOR ORIZONTAL

unde1 Cameră de liniştire a apei2 Grătare (pentru reinerea suspensiilor plutitoare grosiere)3 Camera de sedimentare4 Praguri stăvilare

5 Dispozitiv de evacuare a nisipului

1

4Apă deznisipată

3

Apă brută

2

Figura nr 3 DEZNISIPATOR VERTICAL

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2751

27

unde1-Zona centrală 2Evacuare nisip3Conductă de alimentare cu apă brută 4Conductă de evacuare a apei deznisipate

Deznisipatoarele verticale se folosesc acolo unde se impune economie de spaiu şi undenu sunt necesare lucrări dificile şi excavări costisitoare

Apa introdusă prin conducta (3) circulă de sus icircn jos prin zona centrală (1) adeznisipatorului şi de jos icircn sus prin compartimentul exterior cu o viteză mai mică decacirctviteza de depunere a nisipului ( 2 ndash 5 ms ) Apoi apa este evacuată pe la partea superioară prin conducta (4) Nisipul se depune la partea inferioară şi este evacuat prin conducta(2) Timpul de şedere a apei icircn deznisipator este de 30divide100 s

Deznisiparea poate fi considerată şi presedimentare Presedimentarea (deznisiparea ) seaplică icircn cazul icircn care apa naturală conine cantităi mari de nisip sau alte particuleminerale grele care se pot depune ulterior pe canale conducte sau uzează prin abraziunepompele sau alte utilaje folosite la tratarea apei

Icircn deznisipatoare se elimină nisipul din apă Acesta este format din particule cu undiametru gt 02 m care au o viteză de depunere destul de mare Timpul de staionare aapei icircn deznisipator este mic de ordinul a cacircteva minute iar viteza de trecere a apei estemare ( 01divide05 ms )

DecantareaDecantarea reprezintă operaia de eliminare a suspensiilor din apăOperaia se realizează icircn bazine de sedimentare denumite decantoare icircn care apa brută circulă cu o viteză redusă iar particulele aflate icircn suspensie se depun gravitaionalPrin operaia de decantare se realizează icircndepărtarea gravitaional a nămolurilor şi asuspensiilor coagulate

Cele mai uzuale sunt decantoarele statice (orizontale) Pentru debite foarte mari de apă sefolosesc decantoarele radialeDecantarea apei este un proces de separare a particulelor solide cu dimensiuni mai maride 10-3 mm aflate icircn suspensie prin aciunea forelor gravitaionale astfel că se obineapa limpezită şi suspensiile

Apă brută eventual plus reactivi de coagulare

Apă limpezită

Suspensii (nămol)Figura nr 4 Schia decantare

DECANTARE

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2851

28

Pentru procesul de eliminare gravitaională a suspensiilor din apă se utilizează şi termenica sedimentarea apei sau limpezirea apei Această operaie se realizează icircn bazine de sedimentare numite decantoare icircn care apabrută este icircn repaus sau circulă cu viteză foarte mică astfel icircncacirct viteza de sedimentare să fie mai mare decacirct viteza de deplasare a apei Particulele solide se depun datorită greutăiiproprii sau icircngreunării artificialePrin această operaie se elimină din apă suspensiile gravitaionale şi suspensiile coagulate

icircn proporie de 40divide80 din cele iniialeSuspensiile depuse icircn decantoare formează nămoluri care se icircndepărtează continuu saudiscontinuuViteza de curgere a apei trebuie să fie mică să nu depăşească 1cm s

1 8 (p) 2 3

5

Apa 6brută apa

4 decantată

7Figura nr 5 Decantor orizontal longitudinal

unde 1 cameră de liniştire şi distribuie a apei2 cameră de decantare a apei3 cameră de colectare a apei decantate4 cameră de colectare şi evacuare a nămolului

5 conducta de intrare a apei brute6 conducta de golire a apei limpezi7 conductă de evacuare a nămolului8 perete pentru evacuarea uniformă a apei (p)

Camera de liniştire şi distribuie a apei are rolul de a primi apa brută şi de a o distribui icircnspaiul de decantare Viteza de circulaie a apei icircn această cameră trebuie să fie mai mare( asymp 05 ms ) decacirct viteza de sedimentare pentru a nu produce depuneri Icircn spaiul dedecantare viteza de deplasare a apei este mică ( 1 ndash 2 mms ) pacircnă la maxim 5 mms pentru ca viteza de sedimentare a particulelor solide să fie mai mare decacirct viteza dedeplasare a apeiEvacuarea apei decantate se face printr-un deversor pe toată lăimea bazinului dedecantarePricipiul este acelaşi pentru decantoarele radiale şi verticaleS -au determinat experimental condiii optime de sedimentare şi anume

- viteza de curgere a apei să nu depăşească 1 cms- regimul de curgere al apei să fie laminar

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2951

29

- să nu existe variaii ale densitaii apei datorate variaiei de temperatură- cantitatea de substane icircn suspensie să nu fie prea mare cacircnd substanele icircn

suspensie se află icircn cantitate de peste 1gdm3 sedimentarea este icircngreunatădeoarece particulele se deranjează icircntre ele icircn timpul sedimentării

- alimentarea şi evacuarea uniformă a apei icircn decantorFiltrarea apeiFiltrarea apei se realizează prin trecerea ei printr-un strat poros cu compoziie

granulometrică adecvată icircn scopul reinerii particulelor aflate icircn suspensieMaterialul filtrant cel mai frecvent utilizat este nisipul cuaros cu minim 98 silice şimaxim 2 substane organice Icircn anumite cazuri se foloseşte ca material filtrantantracitul foarte dur cărbunele activ marmura vata mineralăReinerea de către materialul filtrant a particulelor icircn suspensie duce la o micşorareprogresivă a spaiilor (interstiiilor ) dintre granulele materialului filtrant Acest fenomeneste numit colmatarea filtrului Pe măsură ce filtrul se colmatează creşte pierderea depresiune din filtru şi scade viteza de filtrarePrimele filtre utilizate la tratarea apei au fost filtrele lente Apa circulă cu viteză redusăIcircn partea superioară a filtrului sunt reinute microorganismele vii fomacircnd o membrană

gelatinoasă numită membrană biologică Aceasta are un rol important icircn eficacitateafiltrului deoarece reine cele mai fine suspensii icircn special microorganismeleDezavantajul filtrelor lente este volumul lor mare datorită vitezei de filtrare reduseFiltrele lente au fost icircnlocuite parial de filtrele rapide pentru care viteza de filtrare estemai mare şi au un volum mai redus Icircn cazul filtrelor rapide nu se mai formează membrana biologică şi de aceea este necesară ulterior operaia de dezinfecie a apeiFiltrele rapide se utilizează icircn special pentru filtrarea apelor tratate cu coagulaniSe prezintă icircn continuare icircn figurile 7 şi 8 schema de funcionare a unui filtru rapiddeschis şi a unui filtru rapid icircnchis

1 apă brută

6conductă de golire ptr apa de spălare

3 a filtrelor

2 5apă de spălare

7 apă filtrată

4Figura nr 7 Filtru rapid deschis

unde1 conductă de alimentare cu apă brută 2 strat drenant care susine stratul de nisip3 strat de nisip filtrant4 conductă de evacuare a apei filtrate

nisip

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3051

30

5 conductă de alimentare cu apă pentru spălarea filtrului6 conductă de golire pentru apa de spălare a filtrelor7 camera de apă filtrată (pentru colectarea apei filtrate)

Apa decantată se introduce prin conducta (1) şi este repartizată prin intermediul unor jgheaburi pe toată suprafaa filtrului Apa circulă prin stratul de nisip de sus icircn jos treceprin drenajul filtrului (2) şi ajunge icircn camera de apă filtrată de unde se evacuează prinintermediul conductei (4) După colmatare filtrul trebuie spălat Apa de spălare se introduce icircn filtru prin conducta

de spălare (5) intră icircn filtru străbate suprafaa filtrului expandează apoi stratul de nisipmeninacircnd granulele de nisip icircn suspensie Impurităile reinute la suprafaa granulelor şise desprind şi sunt antrenate de curentul de apă icircn jgheaburile de colectare de la parteasuperioară apoi se evacuează prin conducta de golire (6)

apă brută 4

1 8

apă de spălare a filtrului3 2

56 apă filtrată

aer comprimat apă de spălare

7 9Figura nr 8 Filtru rapid icircnchis

unde1 rezervor din tablă de oel2 strat drenant care susine stratul de nisip filtrant3 nisip filtrant4 conducta de alimentare5 conducta de evacuare apă filtrată 6 ştu pentru aer comprimat7 conductă perforată pentru distribuire aer8 conductă laterală pentru evacuarea apei de spălare a filtrului9 conducta de golire a filtrului

Filtrul rapid se compune dint-un rezervor din tablă de oel (1) prevăzut cu stratul drenant(2) care susine stratul de nisip filtrant (3) Apa decantată intră prin conducta (4) străbate stratul filtrant de sus icircn jos şi iese princonducta (5) Dacă stratul filtrant s-a colmatat filtrul se spală introducacircnd apă princonducta (5) şi insuflare de aer comprimat prin ştuul (6) distribuit uniform princonducta perforată (7) Apa şi aerul străbat stratul filtrant de jos icircn sus icircl expandează şiantrenează impurităile prin conducta(4) icircn conducta laterală (8) Conducta (9) serveştepentru golirea completă a filtrului

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3151

31

Coagularea suspensiilorSedimentarea naturală a suspensiilor din apă nu este icircntotdeauna suficientă pentru a icircndepărta complet substanele aflate icircn suspensieDin acest motiv icircn aceste cazuri se recurge la utilizarea unor reactivi care provoacă flocularea dispersiilor coloidale din apă numii reactivi de coagulare sau coagulaniColoizii din apă sunt formai din două faze

- faza dispersă formată din particule coloidale cu dimensiuni de 1 ndash 200 mmicro - mediul de dispersie format din apă Agenii de coagulare sunt icircn general săruri ale unor metale polivalente ( Fe3+ Al3+ etc )care prin hidrokiză sau disociere pun icircn libertate ionii metalici Aceştia anulează sarcinanegativă a particulelor coloidale din apă producacircnd coagularea fazei disperse şisedimentarea rapidăPrincipalii reactivi de coagulare sunt

a) sărurile de aluminiu Al2(SO4)3middot18H2O alaun de aluminiu şi potasiu KAl(SO4)2middot12 H2O AlCl3middot6 H2OHidroliza sărurilor de aluminiu este favorizată de prezena ionilor bicarbonat

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 3CaSO4 + 2Al(OH)3 +6CO2 Icircn urma procesului de coagulare are loc scăderea durităii temporare concomitentcu creşterea durităii permanente sulfatice (dată de CaSO4)

b) sărurile de fierSe utilizează aticirct săruri feroase Fe SO4 middot7 H2O cacirct şi săruri fericeSulfatul feros reacionează cu bicarbonaii de Ca şi Mg formacircnd icircn prima etapăbicarbonat de fier care se descompune apoi lent icircn Fe(OH)2 rezultacircnd hidroxidferosPentru a accentua faza a doua a procesului icircn apă se introduce lapte de varProcesul decurge conform următoarelor reacii

FeSO4 + Ca(HCO3)2 Fe(HCO3)2 + CaSO4 Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 + Fe(OH)2 Capacitatea de coagulare sreşte prin oxidarea Fe2+ la Fe3+ care are loc datorită oxigenului din apă2Fe(OH)2 + 12O2 + H2O 2Fe(OH)3 Dintre sărurile ferice se foloseşte sulfatul feric Fe2(SO4)3 şi clorura fericăFeCl3FeCl3 + 3 H2O Fe(OH)3 darr + 3HClIcircn ultimii ani se folosesc coagulani polielectrolitici şi coagulani pe bază depolimeri (poliacrilamidă poliacetat de vinil )Coagularea se produce icircn timp (procesul decurge icircn camere de amestec)Pentru a se forma flocoanele staiile de tratare sunt prevăzute cu camere de reacie(camere de reacie cu perei şicanai)

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3251

32

intrare apă

ieşire apă

golireFigura nr9 Cameră de reacie cu perei şicanai(cu şicane orizontale)

1 2

p

3

Figura nr 10 Cameră de reacie şicane verticale

- viteza apei este de 02 ndash 04 ms- timpul de staionare este de 15 ndash 30 minute

- 1 intrare apă - 2 ieşire apă - 3 Conducta de golire a camerei de reacie

Intensitatea de amestecare este determinată de numărul de şicane şi de distana dintre ele332 Deferizare şi demanganizare Apele subterane şi uneori şi cele de suprafaă conin compuşi solubili ai fierului şimanganuluiFierul se găseşte icircn apă sub formă feroasă solubil ca bicarbonai [ Fe (CO3H)2 ]şi maipuin ca sulfai fosfai sau silicaiDe asemenea fierul se găseşte sub formă de săruri ferice solubile şi compuşi fericiinsolubili (hidroxidul feric ) precum şi sub formă coloidală complexat cu substaneorganice Fierul din apă favorizează dezvoltarea ferobacteriilor care obturează conductelede transport a apei Anumite bacterii se hrănesc cu fier Ele oxideaza fierul din feros icircnferic şi icircl depozitează icircntr-o masă gelatinoasă cu care se icircnconjoară Aceste formaiunigelatinoase sunt periculoase pentru ca pot bloca valvele şi mediile de filtrareIcircn exces imprimă apei un gust metalic o culoare roşieticăConcentraia maximă admisă a fierului icircn apa potabilă este de 01 mg ℓ

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3351

33

Manganul se găseşte icircn apă icircn general icircn cantitate mică şi adesea icircnsoeşte fierulSe găseşte sub formă solubilă icircn suspensie şi complexat Icircn prezena compuşilor cumangan şi a substanelor organice este favorizată dezvoltarea microorganismelorConinutul maxim admis de mangan icircn apa potabilă este de 0005 mg ℓ

Procedee de deferizareEliminare excesului de fier din apă se face prin

o

- oxidarea cu aero - oxidarea cu reactivi chimicio - eliminarea prin schimb ionic cu cationit

Oxidarea cu aerOxidarea cu aer se realizează prin pulverizarea apei prin duze şi căderera sub formă deploaie de la o anumită icircnălimeConinutul de oxigen al apei depinde de gradul de pulverizare şi distana de la care sepulverizeazăSărurile de fier hidrolizează

Fe

2+

+ 2H2O Fe(OH)2 + 2H

+

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Icircndepărtarea precipitatului se face prin decantare şi filtrare

Oxidarea cu reactivi chimiciOxidarea cu reactivi chimici se aplică icircn cazul apelor care conin concentrai mari deFeSO4 sau compuşi ai fierului şi manganuluiSulfatul feros se transformă cu lapte de var icircn hidroxid feros care apoi se oxidează lahidroxid feric

FeSO4 + Ca(OH)2 Fe(OH)2 + CaSO4

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Oxidarea compuşilor organici ai fierului şi manganului se realizează cu ageni oxidaniputernici ca permanganat de potasiu clor ozonPermanganatul de potasiu nu este utilizat decacirct pentru proprietăile sale auxiliare icircnprocesul decolorării al demanganizării şi uneori se foloseşte drept coagulantClorul este utilizat pentru potabilizarea apelor şi pentru tratarea apelor uzate Icircn cazulapelor uzate clorul e folosit pentru oxidarea cianurilor hidrogenului sulfuratamioniacului şi unele substane organice Clorul are dezavantajul că prin reacia cu unelesubstane organice din apă formează compuşi halogenai a căror nocivitate esterecunoscutăOzonul are avantajul de a aciona complementar pentru eliminarea multor micropoluanipentru ameliorarea gustului mirosului şi culorii

Deferizarea totală se obine la trecerea apei peste schimbători de cationi rezultacircndcationii de forma R ndash Na

R ndash Na2 + Fe2+ R ndash Fe + 2Na+ Procedee de demanganizare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3451

34

Eliminarea manganului se realizează mai greu deoarece sărurile solubile ale manganuluisunt mult mai stabile decacirct cele de fier şi oxigenul atmosferic nu le poate oxida decacirct laun pH mai mare de 9 cacircnd manganul precipită sub formă de hidroxidEste greu de tratat datorită condiiilor care trebuie a fi indeplinite (PH raportulbicarbonaicarbonai şi de prezenta altor minerale icircn special Fe)Precipitarea manganului sub formă de hidroxid filtrabil se poate realiza cu oxidanienergici ca ozon dioxid de clor

R ndash Na2 + Mn

2+

R ndash Mn + 2Na

+

Dioxidul de clor reactioneza cu apa cu formare de acid cloros si cloric 2ClO2 + H2O = HClO2 + HClO3

Eliminarea prin schimb ionic cu cationitDemanganizarea cu cationiiSe utilizează cationiti de sodiu care se tratează cu clorură de mangan trecacircnd icircn formade R ndash Mn

R ndash Na2 + MnCl2 R2 ndashMn + 2NaClCationiii R2 ndashMn se activează prin tratare cu permanganat de potasiu sau calciu

KMnO4 sau Ca(MnO4)2 astfel ca manganul din cationit să fie adus la un grad de oxidareavansat care să asigure oxidarea fierului şi manganului sub formă de oxihidrai uşorseparabili

R ndash Ca + MnCl2 R ndash Mn + CaCl2 regenerareR ndash Mn + Ca(MnO4)2 R ndash Ca + oxizi superiori de Mn ndashinsolubili

Oxizii superiori de mangan se descompun icircn masa coloanei cu schimbător de ioni aderacircnd la suprafaa granulelor de schimbător de ioniExistă procedee de deferizare şi demanganizare icircn care se utilizează alge care oxidează manganul la compuşi insolubili sau plante acvatice care folosesc fierul şi manganul icircnmetabolismul lor

333 Sterilizarea sau dezinfecia apeiSterilizarea apei are ca scop eliminarea microorganismelor şi a germenilor patogeni dinapăOperaia de sterilizare se aplică după filtrareDezinfecia este procesul de icircndepărtare din apele uzate a microorganismelor patogeneAplicarea procesului este oportună icircn cazul apelor uzate industriale care conin astfel demicroorganisme (tăbăcării abatoare unităi de creştere a animalelor fabrici de conserveindustrie fermentativă etc) Trebuie să se facă distincie icircntre dezinfecie şi sterilizareSterilizarea presupune distrugerea tuturor microorganismelor (bacterii alge sporivirusuri etc) icircn timp ce dezinfecia nu distruge toate microorganismele Mecanismuldezinfeciei cuprinde două faze pătrunderea dezinfectantului prin peretele celular pe de oparte şi denaturarea materiilor proteice din protoplasmă inclusiv a enzimelor pe de altă parte Agenii chimici (ozon clor bioxid de clor brom iod etc) pot degrada materiacelulară reacionacircnd direct cu aceasta icircn timp ce metodele fizice induc modificărichimice ale acestui materialSterilizarea apei se poate realiza prin

1 Procedee fizice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3551

35

Procedeele fizice folosesc aciunea unor ageni fizici care distrugmicroorganismele din apă căldura radiaiile UV radiaiile ionizantea procedeul termic ndashfierberea apei ndash se aplică pentru cantităi mici de apă b dezinfectarea apei cu raze ultraviolete ndash se bazează pe proprietăile bactericide

puternice ale acestora Radiaiile UV se obin cu ajutorul lămpilor icircn care serealizează descărcări electrice icircn vapori de mercurLămpile sunt montate icircnconducte prin care curge apaEfectul bactericid se manifestă pe o rază de 25 cm

de la lampă dacă apa este limpede2 Procedee chimiceProcedeele chimice de sterilizare a apei folosesc aciunea antiseptică a diferiilorreactivi chimici clorul substane clorigene ozonul permanganatul de potasiu

Sterilizarea apei cu clor şi compuşi clorigeniSterilizarea apei cu clor este metoda cea mai răspacircndită deoarece se utilizează aparatură relativ simplă se poate aplica atacirct pentru debite mici cacirct şi pentru debite mari de apă iarpreul de cost este redusEfectul bactericid al clorului este cunoscut de mult timp clorul fiind folosit pentrudezinfecia apei icircncă din 1896

Clorul activ este un dezinfectant obişnuit pentru ape care acionează sub formă de ion dehipoclorit efectele sunt mai pronunate la valori mici ale pH cacircnd hipocloritul acionează sub forma de acid hipocloros slab disociat Amoniacul prezent icircn apă reacionează cuclorul activ dacircnd naştere (icircn funcie de raportul clor activ-amoniac) la monodi- şitricloramină care la racircndul său poate fi oxidată de un exces de clor la azot molecularAciunea bactericidă a clorului se bazează pe proprietăile oxidante ale clorului care icircncontact cu apa reacionează cu aceasta formacircnd acidul hipocloros care icircn funcie de pH-ul apei se descompune icircn oxigen atomic sau ion hipoclorit

Cl2 + H2O HClO + HClHClO O + HCl sau

HClO ClO

-

+ H

+

pH optim ndash 7 ndash 75la pH acid 4 ndash 56 există HOCl nedisociatla pH alcalin gt10

Oxigenul atomic (oxigenul icircn stare născacircndă) oxidează substanele organice din apă inclusiv bacteriile şi germeniiNecesarul de clor pentru dezinfectarea apei se determină experimental icircn laborator şireprezintă clorul consumat de substanele organice şi reducătoare din apă precum şiclorul rezidual Clorul rezidual care trebuie să fie de 005divide 05 mg ℓ evită reinfectareaapeiIcircn prezena amoniacului are loc formarea cloraminelor Această reacie depinde de pH

HOCl + NH3 NH2Cl + H2O pH gt 85HOCl + NH2Cl NHCl2 + H2O pH = 44 divide 5HOCl + NHCl2 NCl3 + H2O pH lt 44

Cloraminele au de asemenea efect bactericid dar mai scăzut decacirct al clorului Icircn schimbele prezintă ale avantaje adică

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3651

36

- nu reacionează cu compuşii organici aromatici (clorul reacionează cu compuşiiorganici aromatici )

- se menin timp mai icircndelungat icircn apă asiguracircnd o protecie icircmpotriva reinfectării La doze sporite de clor cloraminele sunt oxidate la azot molecular Cloraminele exercită efecte dezinfectante datorită clorului activ pe care icircl conin La doze sporite de cloracestea sunt oxidate la azot molecular ceea ce determină scăderea clorului activ remanent icircn soluie După oxidarea lor totală (punctul de rupere) concentraia clorului icircncepe să

crească din nouSterilizarea cu ozonOzonul este un oxidant energic care se utilizează icircn sterilizarea apei deoarece distrugeenzimele distruge sporii viruşii bacteriile şi este mai eficient decacirct clorul icircn icircndepărtarea microplantelor acvatice şi a protozoarelorOzonul reprezinta o melucula cu trei atomi de oxigen icircn comparaie cu oxigenul dinatmosferă care are doar doi atomi proprietăile celor două tipuri de molecule sunt foartediferite ozonul este un oxidant foarte puternic astfel că are un rol decisiv icircn distrugereapatogenilorca urmare acesta se descompune icircn molecule de O2 Astfel dizolvat oxigenul

asigură un gust deosebit apei poatabileO3 = O2 + O reacia decurge uşor deoarece O3 este instabil la temperatura

ambiantă Ozonul se obine din aer sau din oxigen sub aciunea descărcărilor electrice de icircnaltă tensiuneAerul purificat şi uscat este trecut printr-o cameră (baterie ) de ionizare icircn care subaciunea unui cacircmp de descărcări electrice de icircnaltă tensiune se formează ozonul

O2 2O

2O + 2O2 2O3 3O2 2O3 Aerul ozonizat este introdus icircn contracurent cu apa de dezinfectat icircntr-un turn deabsorbiePentru dezinfectarea unui litru de apă se consumă 05 ndash 2 mg O3 icircn funcie de coninutulde impurităi al apei

Ozonul este puin solubil icircn apă de aceea este necesar să se asigure un contact intim cu apa

Prin tratarea apei cu ozon se realizează concomitent eliminarea (oxidarea ) fenolului decolorarea apei icircmbunătăirea gustului şi a mirosului apei Ozonul oxidează H2S nitriliişi ali derivai organici

Icircn epurarea apelor uzate ozonul este folosit pentru decolorare dezinfecie oxidareaparială a unor substane nocive (fenoli detergeni cianuri etc) Este de subliniat că ozonul are o toxicitate ridicată pentru expunere continuă concentraia icircn aer fiind limitată 1a circa 01 mgm3)Printre cei mai importani patogeni distruşi de ozon se numără E-Coli Coliform HoleraPentru cele mai comune aplicaii un coninut optim rezidual este de 04 sau 05 ppm ( pă r i

per milion) ozon Acesta este suficient pentru a distruge patogenii care pot coabita icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3751

37

interiorul recipienilor de apă Tratarea apei cu radiatii UV nu asigură icircnsă şi sterilizarearecipientilor pentru depozitarea apei asta icircnsemnacircnd că orice urmă de spori sau bacteriicare se află icircn aceşti recipieni se pot multiplica după umplere

34 Ape industriale

341Corectarea calităii apelorApele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fie

folosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabileCorectarea calităii apelor se aplică icircn special pentru apele industrialeApa necesară icircn diferite procese tehnologice trebuie să icircndeplinească anumite condiii decalitate caracteristice fiecărui domeniu de utilizareOperaiile de corectare a calităii apelor cuprind

- decantarea tratarea cu coagulani filtrarea- deferizarea demanganizarea- degazarea (eliminarea gazelor dizolvate)- desilicierea ( eliminarea SiO2 )- dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )- demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )

342 Dedurizarea apei Eliminarea durităii apei se poate realiza prin metode termice metode chimice cu schimbători de ioni

Procedeul de dedurizare cu schimbă tori de ioni

Acest procedeu se bazează pe capacitatea unor substane solide greu solubile de aabsorbi din soluie anioni sau cationi şi de a ceda icircn schimb aliiMaterialele schimbătoare de ioni sunt subsante insolubile coninacircnd ioni cu putere slabă care sunt capabili să fie schimbati cu ali ioni din soluiile cu care vin icircn contact Acesteschimbări au loc f ără alte modificări fizice icircn materialul schimbător de ioni Ioniischimbători sunt acizi sau baze insolubile care formează la racircndul lor săruri insolubile şiaceasta icirci face capabili să schimbe ioni incarcăti pozitivi (schimbători de cationi) sau icircncărcai negativ (schimbători de anioni) Multe substante naturale ca proteinele celulozaelementele galvanice şi particulele de impurităi demonstrează proprietăile ionilorschimbători care joacă un rol important icircn funcia lor icircn natură Materialele schimbatoarede ioni sintetice bazate pe cărbune şi răşini fenolice au fost primele utilizate la nivelindustrial icircn 1930 Cacirciva ani mai tacircrziu au fost dezvoltate răsinile constacircnd din polistirencu grupe sulfonat pentru a forma schimbători cationici sau grupe aminice pentru a formaschimbători anioniciClasificarea schimbătorilor de ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3851

38

Icircn funcie de sarcina ionului absorbit schimbătorii de ioni se numesc cationii care suntschimbători de cationic şi anionii care sunt schimbători de anioniSchimbătorii de ioni se clasifică după mai multe criterii

1) după originea lor- naturali (zeolii)- de sinteză

-permutii

-răşini schimbătoare de ioni2) după natura lor- anorganici ( zeolii permutii )- organici ndashrăşini schimbătoare de ioni

3) după structura reticulară a compuşilor organici de sinteză- răşini microporoase- răşini macroporoase

4) după tipul ionului schimbat- cationii- anionii

- amfoteri ( pot schimba atacirct anioni cacirct şi cationi ) Zeoli ii

Zeoli ii se notează Z-Na unde Z este un rest macromolecular ei sunt silicai hidratai careconin ioni de aluminiu şi ioni ai metalelor alcalineZeoliii sunt schimbători de ioni naturali din punct de vedere chimic fac parte dincategoria alumino-silicailor naturali ai metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoaseStructura cristalină a zeoliilor este de tip reea tridimensională care conine cationiangajai icircn legături la nivelul reelei şi cationi mobili care pot fi angajai icircn procesul deschimb ionicPermuti ii

Permuti ii

se notează P-Na unde P este un rest macromolecular ei sunt silicai dubli dealuminiu şi sodiu obinui prin topirea cuarului cu caolin cu carbonat de sodiu sau cusulfură de sodiu şi cărbuneCationi i

Răşinile acide şi sărurile lor cu metale alcaline (uzual cu sodiu) au proprietatea de aschimba cationii pe care icirci conin inclusiv H+ cu cationi din soluiile cu care vin icircncontact Aceste răşini se numesc cationi i Icircn reaciile de schimb ele se simbolizează R-Hrespectiv R-Na (Cat) ndash NaCationiii conin icircn molecula lor grupări acide de tipul

- COOH sau- COONa- SO3H sau- SO3Na

capabile să fixeze cationi minerali şi organici şi să schimbe cu ionul de hidrogensau de sodiu

Anioni ii

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3951

39

Răşinile cu caracter bazic se numesc anioni i şi au proprietatea de a reine anionii dinsoluiile cu care vin icircn contact Icircn reaciile de schimb ionic se simbolizează R-OH sau R-Cl funcie de anionul ce poate fi schimbat (hidroxid respectiv clorură)Anioniii au icircn moleculă grupări funcionale bazice

- NH2 capabile să fixeze anionii minerali sau organici şi să icirci schimbe cu ionul HO- R ndashOHsau (An) ndashOH

După caracterul bazic anioniii pot fi anionii slab bazici- au icircn moleculă gruparea aminică - NH2 RN+ H2 HO- - sunt un amestec de amine cu schelet molecular alifatic sau aromatic- nu schimbă ionii acizilor foarte slabi- sunt regenerai mai uşor

anionii puternic bazici- conin gruparea de amoniu cuaternar (sunt săruri cuaternare de amoniu )

R ndash N+R3 HO- - aceste răşini pot schimba ionii acizilor foarte slabi

- icircn funcie de matricea polimerului pot fi-răşini polistirenice-răşini poliacrilice

Răşinile sintetice conin un rest organic R care este un produs reticulat decopolimerizare de tip stiren-divinilbenzen Pe acesta se află grefate grupe active acide(carboxil -COOH sulfonice -SO3H sau fenolice -OH) sau bazice (amine -NH2 sauamine N-substituite)Icircn Romacircnia răşinile schimbătoare de ioni se fabrică la VIROLITE Oraşul Victoria Altesortimente de răşini schimbătoare de ioni fabricate icircn lume sunt de tip AmberliteWolfatite Dowex Sephadex Duolite

etc

Cationiii sunt utilizai pentru reducerea durităii apei reinacircnd ioni de calciu Ca2+ şimagneziu Mg2+ din soluie şi cedacircnd icircn schimb ioni de Na+ sau K+ Regenerarea cationiilor se realizează prin tratarea acestora cu soluia de clorură de sodiusau carbonat de sodiu ref ăcacircndu-se capacitatea de schimb ionic

DEDURIZAREA APEI -se realizează cu un schimbător cationic puternic acid de formaR ndashNaPrin reinerea ionilor de Ca2+ şi Mg2+ se obine un efluent care conine numai săruri desodiu

2R ndash Na + ( Ca Mg ) (HCO3)

2R

2( Ca Mg ) + 2NaHCO

3

2R ndash Na + ( Ca Mg )Cl2 R2( Ca Mg ) + 2NaCl2R ndash Na + ( Ca Mg )SO4 R2( Ca Mg ) + Na2SO4

La regenerare are loc reacia

R2( Ca Mg ) + 2NaCl 2R ndash Na + ( Ca Mg ) Cl2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4051

40

Apa dedurizată va avea aceeaşi mineralizare ( coninut de săruri ) dar duritatea scadepacircnă la o valoare reziduală de 0 -01 mval ℓ

343 Demineralizarea apei Reaciile care au loc la trecerea peste un cationit sintetic conduc la obinerea de apă dedurizată cu caracter acidPrin trecerea apei rezultate peste un anionit se obine apă icircn care nu se mai găsesc nici un

fel de ioni străini numită apă demineraliazat ă Dacă se utilizează răşini schimbătoare de ioni apa dură este trecută icircntacirci peste un cationitapoi peste un anionitDemineralizarea apei se obine prin tratarea apei succesiv cu

a un schimbător de cationi de tip R ndash H icircn care ionii metalici sunt icircnlocuii cu ionide hidrogen iar sărurile neutre din apă sunt transformate icircn acizi liberi

b un schimbător de anioni (anionit ) de forma R ndash OH icircn care se rein anioniiacizilor eliberacircndu-se ioni hidroxil care cu protonii ( H3O ) formează apa

Instalaiile de demineralizare sunt alcătuite din mai multe coloane legate icircn serie Icircn acest fel se consumă mai puini reactivi de regenerare

Regenerarea anioniilor se realizează prin tratarea cu soluii diluate de hidroxid de sodiu(NaOH 4 )

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4151

41

apă HCl 7 NaOH 4brută

cation dedegazare

R -COOH

apă deionizată demineralizată

R ndashSO3H

Figura nr11 Schema unei instalaii de demineralizare totală a apei

unde

1 coloană cu cationit - cationit slab acid ndash slab acid elimină dt 2 coloană cu cationit puternic acid ndash cationit puternic acid3 coloană cu anionit slab bazic ndash anionit slab bazic - elimină acizi tari ( HCl H2SO4 )4 coloană de degazare ndash cationit de degazare ndash se elimină CO2 prin insuflare de aer5 coloană cu anionit puternic bazic ndash anionit puternic bazic ndash elimină acidul silicic şi CO2

1 Icircn coloana 12R ndash H + ( Ca Mg ) (HCO3)2 R2( Ca Mg ) + 2H2CO3 H2CO3 H2O + CO2

2 Coloana 2 conine cationit puternic acid care elimină cationii legai de anioniiclorhidric sulfuric silicic

2R ndash H + ( Ca Mg )SO4 R2 ( Ca Mg ) + H2SO4 2R ndash H + ( Ca Mg ) Cl2 R2 ( Ca Mg ) + 2HCl

2R ndash H + MgSiO3 R2Mg + H2SiO3 3 Coloana 3 conine un anionit slab bazic care elimină acidul sulfuric şi clorhidricformat

2R ndash OH + H2 SO4 R2SO4 + 2H2OR ndash OH + HCl RCl + H2O

1 2 3 4 5

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4251

42

4 Apa trece apoi icircn coloana 4 de degazare unde are loc eliminarea CO2 prin insuflareade aer pacircnă la un coninut residual de cca 10 mg CO2 dm3 5 Coloana 5 conine anionit puternic bazic care elimină acidul silicic şi restul de CO2

2R ndash OH + H2SiO3 R2 ndash SiO3 + 2H2O2R ndash OH + H2CO3 R2 ndash CO3 + 2H2O

Prin alegerea optimă a treptelor de demineralizare şi a nivelului de regenerare se poateobine o apă cu duritatea reziduală 0

0d şi mineralizare m = 0 săruri reziduale

0005 divide 5 mg dm

3

Instalaia de demineralizare pote fi prin schimb ionic icircn suspensie icircn care regenerarea seface icircn contracurent

35 APE REZIDUALE

Este greu de crezut că pe planeta noastră acoperită icircn proporie de 70 de apă numai 1din totalul resurselor de apă este disponibil pentru folosină oamenilorDin toată apa care acoperă globul 975 este apă sărată rămacircnacircnd apă dulce numai25 iar din acestea peste jumătate sunt gheari şi calotă glaciară

Iată de ce apa este o continuă preocupare pe planeta noastră atacirct pentru cercetători darmai cu seamă pentru cei ce suferă din cauza lipsei de apă Deşi trăim icircn secolul 21 icircnlume 11 miliarde de oameni (reprezentacircnd 18 din populaia globului) duc lipsă de apă potabilă

Poluarea apelor reprezintă procesul de alterare a calit ă ilor fizice chimice şi biologice

ale acestora produsă direct sau indirect de activit ă i umane care fac ca apele să devină

improprii pentru folosirea normală care era posibilă icircnainte de alterare

Apele rezultate din activităile industriale agricole sau menajere rămacircn după utilizare cu

o icircncărcătură din substanele prelucrateEle sunt cunoscute sub denumirea de ape reziduale sau ape uzate Apele reziduale sunt apele că rora prin utilizare li s-au modificat calit ă ile chimice

biologice sau fizice apele din precipita ii sau alte surse care f ă r ă să fi f ă cut obiectul

unei folosiri s-au icircncă rcat cu substan e str ă ine provenite din activit ă ile sociale şi

economice Prevenirea şi combaterea fenomenului de poluare presupune cumoaşterea naturiipoluanilor şi a surselor care icirci generează Substanele poluante ajunse icircn emisar suferă

- procese fizice ( sedimentare evaporare etc )

- procese chimice (hidroliză şi oxidare )- procese biologice ndash care au loc icircn mod natural icircn timp printr-un proces complexnumit autoepurare

Depăşirea capacităii de autoepurare a emisarului pune icircn pericol flora fauna şiposibilităile de folosintă ulterioară a apei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4351

43

Substanele poluante odată ajunse icircn reeaua hidrologică pacircnza freatică lacuri racircuri mări oceane sunt practic imposibil de eliminat datorită diluării lor icircntr-un volum marede apă greu de prelucratDe aceea tratarea apelor reziduale icircn scopul eliminării poluanilor trebuie să se facă lasursa de poluarePoluanii din apă rezultă din numeroase activităi antropice industrie oraşe agriculturăPoluanii care provin din surse industriale pot curge din evile unor fabrici sau se pot

scurge din rezervoare de depozitare subterane Uneori icircntreprinderile elimină poluanii icircncanalizarea oraşelor crescacircnd varietatea poluanilor icircn zonele municipale Oraşele şi altecomunităi rezideniale contribuie icircn principal cu ape combinate cu chimicale folosite icircngospodărie Poluanii provenii din agricultură cum ar fi gospodării păşuni şi fermecontribuie cu dejecii animale icircngrăşăminte şi sedimente provenite din eroziune Apele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fiefolosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabile351 Epurarea apelor menajere

Uzina de tratare a apei cuprinde instalaiile aferente procedeelor de corectare aproprietăilor apei Avacircnd icircn vedere marea varietate a compoziiei apelor naturale ceea ceface să nu existe două ape identice nu există nici o tehnologie sau schemă şablon detratare a apelor ci de la caz la caz trebuie aplicate anumite operaiuni de tratare a apei acăror combinare icircntr-un proces tehnologic eficient rezultă dintr-un studiu experimentaltemeinic executat icircn prealabil icircn laborator şi eventual icircn instalaii pilotEpurarea apelor menajere se poate realize prin procedee Mecanice Chimice Biologice

De obicei se folosesc toate aceste tipuri de procedee ele completacircndu-se reciprocProcedee mecanice de epurare

Procedeele mecanice de epurare urmăresc icircnlăturarea din apă a corpurilor mari aimpurităilor care se depun şi a celor care plutescApele se trec prin grătare ( rare apoi grătare fine ) după care se trec prin deznisipatoareIcircn apă rămacircn suspensii fine care se separă icircn bazine de decantare icircn care apa curge foarte icircncetDepunerile (nămolul ) se colectează de cacircteva ori pe zi pentru a evita fermentareaoperaie executată cu racloare sau pompe specialeNămolul rezultat din procesele de epurare este colectat şi prelucrat pentru a avea un

volum redus şi a putea fi transportat şi utilizat ca icircngrăşămacircnt agricolTratarea nămolurilor se realizează prin fermentare sau deshidratareFermentarea nămolului se realizează icircn bazine speciale icircn absena aerului datorită activităii bacteriilor anaerobe care transformă substanele organice icircn substaneminerale cu producere de gaze icircn special metan care poate fi captat şi utilizatNămolurile nefermentabile se deshidratează pe cacircmpuri de uscare icircn iazuri prin filtrare icircn filtre presă filtre cu vid filtre centrifuge

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4451

44

Apă reziduală

Nămol

Spre valorificaresau depozitarefinală a nămolului

Ape de drenaj

R E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O R

Figura nr 12 Schema staiei de epurare mecanică

Grătare

Site

Deznisipatoare

Separatoarede grăsimi

Centralatermică

Platformede uscare

Decantoareprimare

orizontale

Ape decantate

Rezervoarede fermentarea nămolului

Rezervoarede gaze

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4551

45

Procedee chimice de epurareProcesele chimice de epurare sunt acelea icircn care poluanii sunt transformai icircn altesubstane mai uşor de separat (precipitate insolubile gaze care pot fi stripate) cunocivitate mai scăzută sau mai susceptibile de a fi icircndepărtate prin alte procese de epurare(de exemplu prin procese biologice)Prin procedeele chimice de epurare se urmăreşte neutralizarea apelor acide sau alcalinecu lapte de var sau CO2 precum şi separarea cu ajutorul coagulanilor a impurităilor şi a

coloizilorCoagulanii folosii sunt sulfatul feric Fe(SO4) şi sulfatul de aluminiuProcesele chimice folosite la epurarea apelor sunt Oxidarea Coagularea şi flocularea Schimbul ionic Neutralizarea - procesul prin care pH-ul unei ape uzate avacircnd valori icircn afara

intervalului favorabil dezvoltării florei şi faunei acvatice (aproximativ 65-85) estereglat prin adaos de acizi sau baze după caz Neutralizarea apei are ca efect şimicşorarea icircnsuşirilor corozive ale apei care pot determina degradarea materialelor

cu care vine icircn contact (conducte construcii şi instalaii de transport sau deepurare) Apele acide se pot neutraliza prin tratare cu lapte de var Ca(OH)2 sodă caustică sau carbonai cu caracter bazic iar apele alcaline se pot neutraliza cusubstane ce conin acizi sau oxizi acizi (CO2 de exemplu)

Staiile de epurare mecano ndash chimică conin construcii pentru coagularea suspensiilorcoloidale din apă amplasate icircnaintea decantoarelorDatorită proceselor de coagulare se realizează o decantarea mai rapidă a suspensiilor

Procedee biologice de epurareSubstanele organice pot fi icircndepărtate din apă de către microorganismele care le

utilizează ca hrană respectiv drept sursă de carbon O parte din materiile organiceutilizate de către microorganisme servesc la producerea energiei necesare pentru mişcaresau pentru desf ăşurarea altor reacii consumatoare de energie legate de sinteza de materievie respectiv de reproducerea microorganismelor Epurarea realizată cu ajutorulmicroorganismelor este numită biologică Ea se desf ăşoară prin reacii de descompunereşi de sinteză mijlocite de enzime catalizatori biologici generai de către celulele viiEpurarea biologică este precedată de epurarea mecanică şi de cea chimicăSe realizează icircn două categorii de construcii şi instalaii cacircmpuri de irigaie cicircmpuri de infiltraie iazuri biologice ndashicircn care se realizează

epurarea biologică naturală folosindu-se capacitatea naturală de autoepurare asolului şi a apelor

biofiltre bazine de aerare cu nămol activ icircn care are loc epurarea biologică artificială

Epurarea biologică artificială are ca scop oxidarea substanelor organice şi transformarealor icircn substane stabile de către microorganismele aerobeDupă epurarea biologică urmează decantarea apei apoi dezinfectarea cu clor sau clorură de var şi evacuarea icircn ape curgătoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4651

46

4 Tehnologia acidului sulfuric

Dintre acizii minerali produşi ai industriei chimice acidul sulfuric ocupă primul loc dinpunct de vedere al produciei şi al consumului Aceast fapt este datorat reactivităii mari aacidului sulfuric combinată cu costul scăzut al fabricaiei şi numeroasele utilizari ale acestuicompus Capacitatea de producie a unei linii tehnologice variază icircntre 600-2000 t H2SO4 zi

Procedee de fabricare a acidului sulfuricAcidul sulfuric se poate obine prin urmatoarele procedeebull procedeul cu nitroză icircn care oxidarea dioxidului de sulf se face sub aciunea

catalitică a oxizilor de azot superiori se obine acid sulfuric relativ diluat (maxim 76-78H2SO4)

bull procedeul prin contact icircn care dioxidul de sulf este oxidat la trioxid de sulf pecatalizatori soliziFazele principale ale procesului tehnologic sunt

bull pregătirea amteriilor primebull obinerea gazelor sulfuroasebull purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasebull oxidarea catalitică a dioxidului de sulf la trioxid de sulf

bull absorbia trioxidului de sulfbull valorificarea deşeurilor şi a gazelor reziduale

Materii prime pentru obinerea gazelor sulfuroasePrincipalele materii prime folosite la fabricarea acidului sulfuric sunt-sulful elementar-sulfuri pirita FeS2 calcopirita Cu Fe S2 sulfurile unor metale neferoase (ZnS PbS CuS)Alte materii prime ceva mai puin utilizate sunt

-sulfatul de calciu şi magneziu hidrogenul sulfurat gaze reziduale cu SO2 sulfatul feros etcIcircn ările europene piritele reprezintă 66 din materiile prime disponibile pentru fabricareaacidului sulfuric Prin valorificarea cenuşii de pirită costul acidului sulfuric devine cu otreime mai scăzut decacirct al celui pe bază de sulf Pe plan mondial sulful reprezintă 66 dintotalul materiilor prime utilizate icircn industria acidului sulfuric

Pră jirea piriteiProcesul depră jire a piritei decurge după o reacie icircn sistem ereogen la suparafaa de contactsolid-gaz Procesul decurge după o succesiune de reacii paralel ndashconsecutive Ş

4 FeS2 (s) rarr 4FeS (s) +4S (s) ∆ H=+49 64 kcal

4S (s) rarr 4S (g) ∆ H=+62 47kcal

4S (g) + O2 )g) rarr 4 SO2 (g) ∆ H= - 34639 kcal

4 FeS (s) + 7 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 4 SO2(g) ∆ H= - 58175 kcal

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4751

47

Reacia globală a procesului va fi

4 FeS2 (s) + 11 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 8 SO2(g) ∆ H= - 816 03 kcal

Cantitatea mare de căldură degajată prin ardere (816034= 20401 kcalmol) asigură desf ăşurarea procesului icircn condiii autoterme

Industrial pentru pră jirea piritei se utilizează cuptoare mecanice cuptoare icircnsuspensie cuptoare ciclonice sau cuptoare cu strat fluidizat

Icircn fabricile moderne se utilizează cuptoare cu strat fluidizat care asigură productivităifoarte mari (30 t FeS2 m

2 zi recuperarea avansată a călurii de ardere coninut ridicat deSO2 reglarea automată şi posibilitatea utilizării de materii prime cu diferite granulaii

Purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasePurificarea gazelor sulfuroase nu este necesară dacă acestea s-au obinut prin arderea

sulfului Aceste gaze nu conin practic impurităi cu numai vapori de apă Se face uscarea

lor prin contactare cu acid sulfuric concentrat la temperatură joasăDar gazele sulfuroase provenite de la arderea piritei şi a sulfurilor metalelor neferoase icircn cuptoare cu strat fluidizat conin cantităi variabile de impurităi sub formă de praf gaze(SO3 HF Si F4 ) şi vapori (As2O3 SeO2 Se H2O etc) icircn funcie de natura şi finea materieiprime supuse pră jirii Icircndepărtarea impurităilor din aceste gaze este necesară dinurmătoarele motive

bull impurifică acidul sulfuricbull praful obturează conductele sau duce la creşterea rezistenei hidraulice icircn aparate icircngreunează transferul termic prin depunere pe pereii conductelor blochează mecanicsau otrăveşte chimic catalizatorul

bull impurităile icircn aflate icircn stare de gaz otrăvesc catalizatorulbull dioxidul de seleniu nu acionează asupra catalizatorului dar se recuperează icircntru-cacircteste o materie primă preioasă pentru fabricarea semiconductorilor

Purificarea gazelor sulfuroase se realizează icircn două treptebull icircn prima treaptă are loc aşa numita purificare uscată prin care se reine praful astfel icircncacirct gazele să conină maxim 01-025 g prafNm3 de gaz purificarea uscată serealizează prin procedee mecanice (multicicloane) şi electrice ( filtre electrice uscate)

bull icircn a doua etapă se face o purificare umedă numită purificare specială prin care seelimină arsenul seleniul şi aerosolii de acid sulfuric formai prin reacia dintre vaporiide apă şi SO3 din gazele sulfuroase Purificarea specială urmăreşte eliminarea

aerosolilor de acid sulfuric (cu filtre electrice umede) şi a impuritălor de As2O3 şiseleniu (prin condensare icircntr-un răcitor cu serpentină)

Oxidarea catalitică a dioxidului de sulf Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid este un proces exoterm

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4851

48

SO2 + frac12 O2 SO3 ∆ H = -229 kcal

Reacia decurge cu degajare de căldură şi contracie de volum iar deplasareaechilibrului spre dreapta respectiv creşterea conversiei se realizează prin micşorareatemperaturii şi mărirea presiunii

Conversia reprezintă raportul dintre numărul de moli de SO2 oxidai la SO3 şi numărultotal de moli de SO2 şi icircn condiii de echilibru se defineşte prin raportul

23

3

SOSO

SO

e p p

p x

+=

icircn care

2SO p

3SO p sunt presiunile pariale la echilibru al SO3 respectiv SO2

Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid de sulf necesită o energie de activare foarteridicată ( 5972 kcalmol) şi din acest motiv efectuarea ei la nivel industrial este posibilă numai cu ajutorul catalizatorilor Cel mai utilizat catalizator este pentoxidul de vanadiu cu

promotor de K2O pe suport de silice (SiO2) Coninutul de V2O5 al catalizatorului industrialeste de 4-11

Procesul de oxidare catalitică este condus icircn reactoare adiabatice cu strat fix decatalizator Majoritatea sunt prevăzute cu patru straturi de catalizator şi schimb de căldură icircnafara stratului catalitic

Absorbia trioxidului de sulf Ultima fază a procesului de fabricaie a acidului sulfuric este absorbia SO3 din gazele

catalizate şi transformarea lui icircn acid sulfuric Gazele evaculate din reactorul de oxidarecatalitică sunt dirijate icircn instalaia de absorbie a SO3 unde are loc absorbia trioxidului de

sulf icircn acid sulfuric concentrat (983) sau dacă se urmăreşte şi obinerea de oleum icircnoleum 20

Conform diagramei de echilibru lichid ndashgaz icircn sistemul H2O-H2SO4-SO3 absorbantuloptim este H2SO4 983 care corespunde compoziiei azeotropului

Sortimente de acid sulfuricIndustrial se fabrică următoarele sortimente d eacid sulfuric

bull monohidrat sau acid sulfuric 100bull Acid sulfuric de concentraie 98 96 92 respectiv 73

bull Acid sulfuric pentru acumulator de 98 92 respectiv 37

bull Oleum cu 20 SO3 liber

bull Oleum cu 65 SO3 liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4951

49

Acidul sulfuric pentru analiză şi chimic pur se obin din trioxidul de sulf rezultat ladistilarea oleumului şi apă triplu distilată icircn aparatură de cuar

Utilizări ale acidului sulfuricAcidul sulfuric are numeroase utilizări datorită reactivităii mari şi a costului scăzut al

fabricaiei Acidul sulfuric este un bun oxidant deshidratant şi catalizator icircn sinteza organică (eterificare esterificarea alcoolilor adiia apei la etenă nitrarea compuşilor organicialchilarea şi polimerizarea alchenelor)

Acidul sulfuric este folosit la fabricarea de fertilizani (superfosfat fosfat de amoniusulfat de amoniu) de pigmeni (alb de titan) de acizi sulfai dicromai şi exploziviAcidul sulfuric este folosit la fabricarea metalelor neferoase şi rare ca agent de

decapare pentru oeluri şi metale icircnainte de vopsire sau de a fi acoperite cu staniu(cositorire) nichel sau crom

Alte utilizari ale acidului sulfuric suntbull Icircn industria acumulatoarelorbull Icircn procesele de fabricare a unor colorani vopsele lacuri medicamente

materiale plastice insecticide erbicide detergeni etanol esteri eteri etcbull Icircn industria alimentară la prepararea glucozei a zahărului a amidonului etc

bull Agent de uscare a gazelor

5 Fabricarea gazului de sinteză

Gazul de sinteză se obine prin oxidarea parială a hidrocarburilor uşoare icircn special ametanului Acest proces este numit bdquoconversierdquo şi se utilizează icircn special pentru obinereahidrogenului necesar sintezei amoniacului Agenii de oxidare care se pot folosi sunt apa(vapori) oxigenul sau dioxidul de carbon Icircn cazul conversiei metanului reaciile sunt

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= + 49 25 kcal

Aproximativ 80 din hidrogenul destinat fabricării amoniacului se obine dupa această metodă

Metanul se poate oxida şi cu oxigen ( oxidare parială la CO) reacia fiind exotermă

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= - 85 kcal

Conversia cu dioxid de carbon se utilizează pentru obinerea gazului de sinteză dincare se va fabrica metanol sau cacircnd se dispune de dioxid de carbon

CH 4 + CO2 (g) 2 CO + 2 H 2 ∆ H= + 60 kcal

Oxidarea parială a omologilor metanului se desf ăşoară conform reaciei

C n H 2n+2 + n H 2O (g) n CO + (2n+1) H 2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5051

50

Icircn prezena vaporilor de apă monoxidul de carbon reacionează conform reaciei

CO + H 2O (g) CO2 + H 2 ∆ H= - 10 kcal

Această reacie are loc atacirct icircn procesul de conversie a hidrocarburilor gazoase cacirct şi ca fază separată icircn procesul tehnologic de obinere a gazului brut icircn vederea reducerii coninutului

de monoxid de carbon din gazul de sinteză care altfel necesită pentru purifcare procedeedificile şi costisitoare Prin conversia monoxidului de carbon cu vapori de apă crşteconinutul de hidrogen din gaze

Conversia metanului este o reacie catalitică Se utilizează catalizatori de Ni sau Co cuadaosuri de Al2O3 Mg O ZrO2 ThO2 şi ali activatori

Icircn practica industrială icircn funcie de condiiile locale s-au dezvoltat mai multeprocedee de obinere a gazului brut care se pot clasifica astfel

bull Procedee icircntr-o singură treaptă bull Procedee icircn două trepte

După presiunea de lucru se aplică

-procedee de conversie la presiune joasă-procedee de conversie la presiune ridicatăGazul de sinteză este apoi purificat prin icircndepărtarea prin diverse metode a dioxidului

de carbon şi a monoxidului de carbon

6 Tehnologia amoniacului

Amoniacul este principala materie primă pentru obinerea substanelor organice şianorganice cu azot inclusiv fertilizanii minerali Amoiacul se utilizează la fabricareamedicamentelor a coloranilor explozivilor a pilelor de combustie şi icircn industria

petrochimică a hacircrtiei şi frigotehnieiPosibilitatea obinerii amoniacului din elemente se cunoaşte de peste 100 de ani dar

condiiile de sinteză au fost stabilite abia la icircnceputul secolului al XX-lea pe baza legilortermodinamicii şi a cineticii chimice Sinteza amoniacului din elemente reprezintă cea maistrălucită aplicaie a unor principii de ştiină fundamentală icircn practica industrială

Materiile prime pentru sinteza amoniacului sunt hidrogenul şi azotul icircn raportulstoechiometric (31) Hidrogenul provine din metan prin conversia acestuia şi purificareagzului de sinteză brut iar azotul provine din aer prin arderea parială a hidrogenului procesprin care se consumă oxigenul

N 2 + 3 H 2 2 NH 3 ∆ H=-1105 kcalmol

Sinteza amoniacului are loc sub aciunea catalizatorilor Industrial se utilizează catalizatori pe bază de fier activat cu promotori de oxizi amfoteri sau acizi (Al2O3 TiO2SiO2 ) oxizi alcalin (Na2O K2O) sau alcalino-pămacircntoşi (MgO CaO)

Amoniacul se sintetizează la presiuni ridicate pentru a deplasa echilibrul spre dreaptaIndustrial procedeele de fabricare a amoniacului se clasifică icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5151

51

Procedee operate la presiune joasă (100-200atmosfere)Procedee operate la presiune medie (250-350 atmosfere)Procedee operate la presiune icircnaltă (450-1000 atmosfere)

Bibliografie1 Aurel Blaga şi col ndash Tehnologie chimică generală şi procese tip Ed Didactică şi Pedagogică Bucureşti 1983

2 Nicu Dulămiă Maria Stanca ndash Tehnologie chimică Vol I Ed Presa universitară clujeană Cluj-Napoca 1999

3 Carmen Teodosiu Tehnologia apei potabile si industriale Editura MATRIX ROM Bucuresti 2001

4 Nicu Dulămiă şi col ndash Lucrări practice la tehnologie chimică generală Vol I şi II Univ Babeş ndashBolyai Cluj-

Napoca 1994

5 Victor Părăuşanu Tehnologii chimice Ed Ştiinifică şi Enciclopedică Bucureşti 1982

6 Florica Manea Dalila Marsavina Ioan Ursoiu Principii metode si aplicaii in analiza apei Ed PolitehnicaTimişoara 2004

Page 8: Chime Tehnologica I

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 851

8

o procese electrochimiceo procese metalurgiceo procese de fabricare a produselor ceramice a sticlei şi a lianilor anorganici

Procesele anorganice de bază constau icircn fabricarea compuşilor anorganici de maretonaj acizi baze săruri minerale şi icircngrăşăminte chimice Aceste procese constituie

obiectul de cercetare şi de studiu al disciplinelor tehnologice următoare

Tehnologia apei Tehnologia acidului sulfuric Tehnologia amoniacului şi a acidului azotic Tehnologia produselor sodice (derivate de la NaCL)- Na2CO3 NaOH Cl2 HCl Tehnologia icircngrăşămintelor chimice Tehnologia silicailor şi a compuşilor oxidici (produse ceramice porelan sticlă liani

anorganici ciment)

Tehnologia chimică organică Tehnologia chimică organică cuprinde

o Tehnologia chimică organică de bază icircn care se studiază prelucrarea materiilorprime organice- gaz metan iei cărbuni şi obinerea compuşilor de mare tonaj(acetilenă acid acetic clorură de vinil etenă etc )

o Tehnologia chimică organică de sinteză numită şi sinteza organică fină cecuprinde

- tehnologia produselor farmaceutice

- tehnologia antidăunătorilor- tehnologia coloranilor- tehnologia reactivilor organici- tehnologia produselor cosmetice- tehnologia fabricării tensidelor- tehnologia compuşilor macromoleculari (materiale plastice cauciuc sintetic

fibre artificiale)

Simboluri tehnice şi scheme tehnologice

Simbolurile tehnice sunt semne convenionale prin care se realizează reprezentareautilajelor Aceste semne sugerează forma şi mărimea acestoraSimbolul tehnic este un semn grafic simplificat care reprezintă un anumit utilaj El icircndeplineşte următoarele condiii

- reprezintă clar şi sugestiv forma utilajului şi principiul său de funcionare- asigură desenarea rapidă a schemelor tehnologice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 951

9

După gradul de informare pe care oferă simbolurile tehnice se casifică icircn simboluri funcionale simboluri de aparatură simboluri speciale

Simbolurile funcionale ndashse reprezintă sub forma unui dreptunghi icircn care se scrie

operaia fizică sau procesul chimic efectuat icircn utilajul respectiv Exemple

Simbolurile de aparatură redau schematic aparatul şi modul său de funcionare Exemple

conductă (săgeata indicădirecia de curgere)conductă prin care circulă componentul principal (uşor

icircngroşată)

conductă pentru recirculare conductă prin care circulă lichide

O conductă prin care circulă gaze

linie de circulaie pentru solide (bandă rulantă vagonet jgheab)

conductă pentru suspensii solid ndash lichid

conductă pentru emulsie ( L ndash L)

O conductă pentru suspensie solid-gaz

O conductă pentru spume ( L ndash G )

O conductă pentru suspendat icircn spume

ventil pe conductă

ventil reductor de presiune de la 50 la 5 atmosfere

505

Dozator simplu

Neutralizare Distilare

D

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1051

10

A

ab Dozator amestecător icircn raportul a b

B A+B

manometru

filtru pentru gaz

separator gaz lichid

siloz buncăr

rezervor pentru lichide

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1151

11

recipient vertical cu manta şi agitator

agitator elice

vas icircncălzit (răcit) cu serpentină

serpentină

agitator motor electicagitator ancoră

infin elice

ventilator pompă centrifugă

bandă transportoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1251

12

coloană cu stropire

sau coloană de stripare (scruber)

coloană cu umplutură

compresor icircn coloană de

3 trepte desorbie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1351

13

coloană de distilare

Reactor tubular continuu

Reactant Produs

Etapele elaborării proceselor tehnologicePentru a se eleabora un proces tehnologic nou şi instalaia tehnologică aferente separcurg următoarele etape

1-conceperea procesului tehnologic2-etapa dimensionării tehnologice a utilajelor3-etapa proiectării procesului tehnologic4-comanda şi montarea utilajului5-punerea icircn funciune şi rodajul instalaiei

Conceperea procesului tehnologic

Etapele proiectării sistemelor tehnologice sunt cercetarea preliminară cercetarea de laborator cercetarea de dezvoltare care cuprinde etapele

-cercetare pe micropilot-cercetare pe pilot-cercetare pe instalaie semiindustrială

proiectarea sistemelor de producie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1451

14

3 Tehnologia tratării apeiConsideraii generale

Apa are un rol esenial icircn existena vieii f ără apă nu există viatăApa este constituentul major al corpurilor viiApa este o substana chimică deosebită

o

H 104o 5 H

- polaritate ridicată rarr este un foarte bun dizolvant pentru numeroase substane săruriacizi baze alcooli proteine

- mediu pentru foarte multe reacii- agent de spălare

-căldură specifică ridicată este un bun purtător de căldurăApa costitue mediul icircn care au loc reaciile biochimice caracteristice vieiiIcircn natură apa există icircn toate formele de agregare vapori lichidă şi solidă urmacircnd un

circuit de la o stare la altaDin evaporarea oceanelormărilorlacurilorracircurilor rezultă vapori de apă (mai uşori ca

aerul) care ridicacircndu-se icircn atmosferă se condensează ca nori sau ceaă şi cad iaraşi pepămacircnt sub forma de ploaiegrindină zăpadăApa meteorică ajunsă pe pămacircnt poate străbate prin straturi permeabile (sol nisip

pietriş si alte roci) pacircnă ajunge la o pătura impermeabila de argilă formacircnd deasupraacesteia o pacircnzacirc de apă subterana (freatică) care reapare la suprafaă prin izvoare puuri

sondeIcircn circuitul său icircn natură apa vine icircn contact cu substane gazoase lichide şi solide

impurificacircndu-se Vaporii de apă din atmosferă se condensează şi dizolvă gazele dinatmosferă icircn cantităi depinzacircnd de temperatură şi de presiunile pariale ale acestoraIcircn apele de precipitaii sunt dizolvate gaze in concentraii de aproximativ63 N2 35 O2 175 CO2 deşi concentraia acestor gaze in aer este de

aproximativ79 N2 209 O2 0003 CO2Ajunsă icircn sol apa continuă procesul de absorbie a CO2 ( existent icircn straturile superioare

ale solului datorită procesului de descompunere a substanelor organice) devenind foarte

bdquoagresivărdquo şi putacircnd aciona ( reaciona si solubiliza) asupra majorităii combinaiilor dinsol Apa dizolvă săruri icircntacirclnite icircn roci (cloruri alcaline clorura de magneziu )Icircn apa imbogăită icircn cloruri solubilitatea sulfailor şi a fosfailor de calciu este mai mareDizolvarea carbonailor depinde de concentraia de CO2 dizolvat icircn apă De fapt este osolubilizare icircnsoită de o reacie chimică deoarece carbonaii trec icircn bicarbonai

CaCO2 + CO2 +H2Orarr Ca(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1551

15

Uneori unele izvoare dizolvă din rocile icircntacirclnite substane gazoase sau solide icircn cantităianormal de mari formacircnd ape minerale (acide alcaline carbonice sărate amaresulfuroase feruginoase iodurate radioactive etc) cu importante efecte curative

Clasificarea apelor naturale

Icircn natură apa se găseşte icircn hidrosferă icircn atmosferă şi icircn litosferăExistă următoarele categorii de ape

ape meteorice ape subterane ape de suprafaă -racircuri

-lacuri-mări şi oceane

31 APA POTABIL Ă Prin apă potabilă se icircnelege

o orice tip de apă icircn stare naturală sau după tratare folosită pentru băut gătit lapreparare hranei sau pentru alte scopuri casnice indiferent de originea ei şiindiferent dacă este furnizată prin reea de distribuie din rezervor sau este

comercializată icircn sticle sau alte recipienteo toate tipurile de apa folosită ca sursă icircn industria alimentară pentru fabricareaprocesarea conservarea sau comercializarea produselor sau substanelor destinatepentru consumul uman cu excepia cazului icircn care autorităile competente aprobă folosirea apei şi sunt convinse că apa nu afectează calitatea şi salubritateaprodusului alimentar icircn forma lui finită

Apa potabilă este destinată pentru consum menajer (băut preparat macircncare spălat ) cicirctşi cea necesară pentru tehnologia de fabricaie icircn industria alimentarăApa potabilă apa naturală subterană sau de suprafatăeste bună de băut Icircn acest scop eatrebuie sa icircndeplineasca următoarele conditii principale Sa aibă o temperatura icircntre 7 si

12

o

C să fie incoloră transparentă f ără miros f ără gust să nu contină suspensii mineralesau organice săruri solubile icircn cantitate mai mare decacirct un gram la litru substanteleotrăvitoare (compusi de cupru plumb arsen etc) şi nici microbi care pot provoca icircmbolnăvirea oamenilor sau a animalelorPotabilitatea apei depinde de proprietăile sale fizice şi chimice (culoare turbiditate miros coninut icircn diferite substane etc)Icircn apa potabilă trebuie să fie absente substanele toxice şi organismele patogeneCondiiile de calitate pentru apa potabilă sunt stabilite prin standarde şi reglementări Aceste condiii de calitate se referă la următoarele caracteristici ale apei

o organolepticeo fiziceo chimiceo radioactiveo biologice

Caracteristicile organoleptice sunt mirosul gustul turbiditatea şi culoarea mirosul şi gustul apei se datoresc prezenei icircn apă a unor săruri solubile gazesubstane minerale sau organice icircn descompunere a unor microorganisme vii a vegetaiei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1651

16

acvatice Apa potabilă nu trebuie să aibă gust sau miros particular dar nici să fie lipsită de gustMirosul apei provine de la substanele volatile pe care le conine ca rezultat al icircncărcăriicu substane organice icircn descompunere al dezvoltării planctonului al poluării cusubstane chimice sau cu ape reziduale Determinarea mirosului apei trebuie să se facă latemperatura de 15-200C şi la 600C icircntr-o icircncăpere care să fie lipsită de miros Turbiditatea apei (tulbureala apei) se datorează prezenei substanelor icircn suspensie

( argilă nisip fin nămol substane organice plancton etc ) şi care nu sedimentează icircntimp Turbiditatea se exprimă icircn grade de turbiditate Un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg caolin (silice) icircntr-un litru

de apă distilat ă Se măsoară cu aparate numite turbidimetre

Culoarea apeiApa pură este incoloră Culoarea apei naturale este determinată de prezena compuşilorcoloidali ai fierului a substanelor humice sau a unor substane rezultate dindescompunerea plantelor acvatice

Culoarea este dată de originea materialelor transparente Ionii de Fe dau apei culoareagalbenă cei de Cu o colorează icircn albastru Prin reziduurile activităii antropice se poateschimba culoarea apelor Apele de culoare brună provin de la distileriile de cărbuneculoarea brună icircnchisă o au apele de la fabricile de celuloză Apele bogate icircn Fe de latăbăcării au culoarea verde icircnchis sau neagră

Coloraia apei se exprimă icircn grade de culoare Gradul de culoare este coloraia produsă de o soluie care conine 1mg platină la 1 l de apă sub formă de ion cloroplatinat

Temperatura

apei variază icircn funcie de provenienă şi de anotimpPentru apele sbuterane se icircncadrează icircntre 8-12oC iar pentru cele de suprafaă variază icircntre 0oC ndashiarna şi 27 oC - 30 oC vara Radioactivitatea -este proprietatea a

pei de a emite radiaii permanente alfa beta saugama

Conductibilitatea electrică şi conductivitateaConductivitatea apelor constituie unul dintre i

ndicatorii cei mai utilizai icircn apreciereagradului de mineralizare a apelor cel puin din următoarele considerente

- măsurătorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea coninutuluitotal de săruri dizolvate icircn apă

- au avantajul diferenierii dintre săruri anorganice şi organice pe baza mobilităilorionice specifice

- elimină erorile datorate transformării speciilor de carbonaibicarbonai prinevaporare la 105o C (conform metodologiei de determinare gravitaională a reziduului fix icircn cazul bicarbonailor pierderile sunt de circa 30)Din valoarea conductibilităii se pot face aprecieri asupra concentraiei electroliilor şiasupra variaiei gradului de mineralizare a apeiConductibilitatea se măsoară icircn -1cm-1 = Siemens S mS microS

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1751

17

32 Condiii de calitate pentru apa potabilă Calitatea a

pei se poate defini ca un ansamblu convenional de caracteristici fizicechimice biologice şi bacteriologice exprimate valoric care permit icircncadrarea probei icircntr-o anumită categorie ea căpătacircnd astfel icircnsuşirea de a servi unui anumit scop Pentrustabilirea calităii apei din multitudinea caracteristicilor fizice chimice şi biologice carepot fi stabilite prin analize de laborator se utilizează practic un număr limitat consideratemai semnificative

Fiecare ară sau regiune dintr-o ară are propriile norme de calitate Totuşi pe planmondial se tinde spre o bază comună rezultată din experiena şi necesităile tuturor Icircnacest sens Organizaia Mondială a Sănătăii a emis şi reeditează periodic Directivelepentru calitatea apei potabile iar organisme internaionale precum Uniunea Europeană promovează şi ele norme comune detaliat sau cel puin orientative cum sunt Directiva9883EC privind calitatea apei destinate consumului uman

Orice alterare fizică chimică sau bacteriologică a apei peste o limită admisibilă stabilită inclusiv depăşirea nivelului natural de radioactivitate produsă direct sau indirectcu activităi umane care o fac improprie pentru o folosire normală se numeşte poluare aapei

Apa element indispensabil vieii şi activităii omului se constituie icircntr-un importantindicator al aprecierii gradului de civilizaie şi al posibilităilor de dezvoltare pe care olocalitate le oferă locuitorilor săiPentru ca o apa să fie declarată potabilă ea trebuie să icircndeplinească mai multe condiiicele mai importante fiind Să fierdquo sigurărdquo din punct de vedere sanitar (legat de cerinele consumatorului) şi al

furnizorului de apă (să fie transportabilă) Să nu conină ageni patogeni sau microorganisme patogene să fie lipsită de risc de

contaminare (să nu existe viruşi bacterii protozoare spori chişti etc) Să fie incoloră şi cu gust plăcut

Concentraia substanelor indezirabile sau toxice să fie foarte scăzutăDin punct de vedere al furnizorului de apă nu trebuie să provoace deteriorări calitativeale conductelor icircn timpul transportului datorită depunerilor sau a agresivităii calciuluisau dezvoltării de bacterii şi să se poată transporta uşor

Icircn Romacircnia norma de calitate pentru apa potabilă icircn ultimul deceniu a fost STAS134291 APĂ POTABILĂ Acest standard de stat se referă la apa potabilă furnizată deinstalaiile centrale sau sursele locale de alimentare apă de rezervoarele de icircnmagazinaretransportabile precum şi la cea folosită pentru apă caldă menajeră (baie şi bucătărie) NUse referă la apele minerale Apa potabilă trebuie să corespundă standardului de calitatenr134291 respectiv să se icircncadreze icircn limitele impuse de 54 de indicatori (preluai larecomandările Organizaiei Mondiale a Sănătăii) şi anume organoleptici (2) fizici (4)chimici (35) radioactivi (2)Toate aceste cerine sunt transpuse icircn indicatori ( parametrii caracteristici) care reprezintă parametrii apei potabileSistemul mondial de supraveghere a mediului icircnconjurător prevede urmărirea calităiiapelor prin trei categorii de parametrii- parametri de bază temperatură pH conductivitate oxigen dizolvat colibacili

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1851

18

- parametri indicatori ai poluării persistente cadmiu mercur compuşi organo -halogenai şi uleiuri minerale - parametri opionali carbon organic total ( COT ) consum biochimic de oxigen( CBO) detergeni anionici metale grele arsen bor sodiu cianuri uleiuri totalestreptococi Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizează următoareaterminologie

- criterii de calitate a apei - totalitatea indicatorilor de calitate a apei care seutilizează pentru aprecierea acesteia icircn raport cu măsura icircn care satisface un anumitdomeniu de folosină sau pe baza cărora se poate elabora o decizie asupra gradului icircncare calitatea apei corespunde cu necesităile de protecie a mediului icircnconjurator - indicatori de calitate ai apei - reprezentai de caracteristici nominalizate pentru odeterminare precisă a calităii apelor - parametri de calitate a

i apei ndash sunt valori şi exprimări numerice ale indicatorilor decalitate a unei ape - valori standardizate ale calităii apei - reprezintă valori ale indicatorilor de calitatea apelor care limitează un domeniu convenional de valori acceptabile pentru o

anumitatilde folosină a apeParametri de calitate sunt microbiologici chimici şi indicatori Valorile concentraiilormaxime admise pentru parametrii de calitate ai apei potabile sunt cele prevăzute icircntabelele din ldquoLegea nr 458 din 8 iulie 2002 privind calitatea apei potabilerdquoAşa cum s-a arătat deja pentru caracterizarea calităii şi gradului de poluare a unei ape seutilizează

indicatorii de calitate Aceştia se pot clasifica după natura lor şi după natura şiefectele pe care le au asupra apei după cumClasificare după natura indicatorilor de calitate 1 Indicatori organoleptici (gust miros )2 Indicatori fizici ( pH conductivitate electrică culoare turbiditate ) 3 Indicatori chimici

o generali-se referă compoziia naturală a apeio toxici ndash se referă la prezena compuşilor poluani toxicia căror prezenă induce

un factor de risc pentru sănătatea consumatorilor-amine aromatice= Ar-NH2 C6H5-NH2 (fenilamina sau anilina)-As Cd2+ CN- NO3 Cr3 Hg N-pesticide-trihalometani

4Indicatori bacteriologici ndashprezena organismelor animale sau vegetale5Indicatori biologici-

6Indicatori de radioactivitate-Consumul de către om al alimentelelor si apei potabile cuun continut radioactiv crescut poate determina cresterea icircncărcăturii interne aorganismului ce conduce la cresterea dozelor efective rezultate prin ingestie si implicit ariscului aparitiei efectelor negative asupra sanatatiiClasificare după natura şi efectul pe care icircl au asupra apei

- indicatori fizico-chimici generali- temperatura

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1951

19

- pH- indicatorii regimului de oxigen

- oxigen dizolvat (OD)- consumul biochimic de oxigen (CBO5)- consumul chimic de oxigen (CCO Cr şi CCO Mn)

- indicatorii gradului de mineralizare - reziduul fix

- cloruri sulfai- calciu magneziu sodiu etc- indicatori fizico - chimici selectivi

- carbon organic total (COT)- azot Kjeldhal şi azot total fosfai- duritate alcalinitate

- indicatori fizico - chimici specifici ( toxici)- cianuri- fenoli- hidrocarburi aromatice mono şi polinucleare

- detergeni- metale grele ( mercur cadmiu plumb zinc cobalt fier etc)- pesticide- arsen- uraniu natural

- trihalometani- indicatori radioactivi

- activitate globală α şi β - activitate specifică admisă a fiecărui radionuclid

-indicatori biologici care reflectă gradul de saprobitate a apei prin analiza speciilor de

organisme care populează mediul acvatic- indicatori bacteriologici care măsoară nivelul de poluare bacteriană icircn principal prindeterminarea numărului de bacterii coliforme totale şi de bacterii coliforme fecale

Icircn tabelul de mai jos sunt redate valorile admise şi excepional admise ale indicatorilor depotabilitate Organismele biologice indicatoare de poluare dăunătoare sănătăii precumchisturi de giardia protozoare intestinale patogene etc nu se admit

Tabel nr1 Indicatori de potabilitate si valorile maxim admise

Gust si miros 2 grade Amine aromatice 0 mgdm3

temperatura 7-15 grade C azotai 45mgdm3

pH 6-8 Cianuri libere 001 mgdm3

turbiditate 5-10 grade fluor 12 mgdm3

culoare 15-30 grade Mercur 0001mgdm3

conductivitate 1000-3000Scm Plumb 005 mgdm3

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2051

20

Duritatea apei 20-30 gradegermane

Total cloroform 05 mgdm3

Calciu 100-180 mgdm3 Pesticide 01 microgramedm3

Cloruri 250-400 mgdm3 CCO (consumul chimic

de oxigen) 25-3 mgdm3

Cupru 005-01mgdm3 Amoniac 0 -03 mgdm3

Fier 01-03 mgdm3 Nitrii 0 ndash 03 mgdm3

Magneziu 50-80 mgdm3 Germeni mezofili 300cm3Mangan 005-03 mgdm3 Germeni coliformi totali 10100cm3

Sulfai 200-400mgdm3 Germeni coliformi fecali 2100cm3

Zinc 5-7 mgdm3 Streptococi fecali 2100cm3

Caracteristicile biologiceApa potabilă nu trebuie să conină organisme animale şi vegetale vizibile cu ochiullibernici ouă sau larve de paraziiNumărul organismelor animale microscopice nu trebuie să depăşească 20 icircn 1 dm3 de apă

Proprietăile chimice ale apeiApa potabilă nu este şi nu trebuie să fie pură Ea conine dizolvate gaze şi o serie desubstane minerale şi organice care icirci conferă caracterul de potabilitateDintre substanele dizolvate unele sunt necesareO2 CO2 Ca2+ altele sunt admisibileMgO SO2-

4 SiO2 Fe Mn Al K Cl dar icircn anumite limiteIar altele sunt inadmisibileH2S As ionul Cr6+ compuşii azotului ai fosforului PbPrezena ionilor de calciu şi magneziu icircn apă icirci confer acesteia duritate Apa cu duritate

mare are o icircntrebuinare limitată icircn industrie şi icircn scopuri gospodăreştipH-ul aciditatea şi alcalinitatea apeiValoarea pH-ului ( concentraia ionilor de hidrogen) apei determină icircn mare măsură-procesele biologice şi chimice care au loc icircn apa natural-caracterul coroziv al apeipH-ul apelor naturale este cuprins icircntre 65 - 8 abaterea de la aceste valori dacircnd indicaiiasupra poluării cu compuşi anorganici pH-ul şi capacitatea de tamponare a acestuiaconstituie una din proprietăile eseniale ale apelor de suprafaă şi subterane pe această cale asiguracircndu-se un grad de suportabilitate natural faă de impactul cu acizi sau bazesărurile de Na+ K+ Ca2+ Mg2+ jucacircnd un rol esenial icircn acest sens De subliniat că

această capacitate de tamponare a pHndashului este deosebit de importantă nu numai pentruechilibrele din faza apoasă dar şi pentru cele de la interfaa cu materiile icircn suspensierespectiv cu sedimenteleIcircn funcie de pH-ul apei se stabilesc unele din procesele de tratare ale acesteia

Valoarea pH-ului unei ape naturale se poate determina cu relaia

pH = 652 + log[ CO2]bic - log[ CO2 ]liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2151

21

[ CO2]bic = concentraia CO2 din carbonaii acizi

[ CO2 ]liber = concentraia CO2 liber existent icircn apă Rezultă că aciditatea apelor natural este cauzată icircn principal de CO2 liberAciditatea mai este determinată de apariia acizilor humici de acizi organici sau de acizi

minerali aduşi cu apele uzate sau formai prin hidroliza sărurilor aflate icircn apă652 ndash este o constantă reprezentacircnd logaritmul cu semn schimbat alconcentraiei ionilor de acid carbonic disociat

Alcalinitatea apelor naturale ndashse datorează ionilor de bicarbonat şi icircn mai mică măsură fosfailorPractic alcalinitatea totală se datorează bicarbonailor de calciu şi magneziu astfel că icircnapele naturale obişnuite duritatea temporar ă a apei este egală cu alcalinitatea totală Alcalinitatea poate apărea şi icircn cazul deversării de ape reziduale puternic baziceDuritatea a

pei a fost inclusă la capacitatea de tamponare a apei datorită ponderii

carbonailor de calciu şi magneziu icircn apele naturale Se deosebesc următoarele tipuri deduritate- duritatea totală reprezintă totalitatea sărurilor de Ca2+ şi Mg2+ prezente icircn apă- duritatea temporară reprezintă coninutul ionilor de Ca2+ şi Mg2+ legai de anionulHCO-

3 care prin fierberea apei se poate icircnlătura deoarece dicarbonaii se descompun icircnCO2 şi icircn carbonai care precipită- duritatea permanentă reprezintă diferena dintre duritatea totală şi duritatea temporarăfiind atribuită ionilor de Ca2+ şi Mg2 legai de anionii Cl- SO2-

4 NO-3 Acest tip de

duritate rămacircne icircn mod permanent icircn apă chiar după fierbere

Coninutul de dioxid de carbon al apeiConinutul de dioxid de carbon este o caracteristică foarte importantă a apei Coninutulde CO2 determină aşa numitul echilibru carbonic al apei

Dioxidul de carbon se poate gasi in apă sub trei forme liber agresiv si legat sub formade bicarbonati si carbonateCea mai mare parte a CO2 se găseşte dizolvat fizic numai o mică parte reacionează cuapa şi se formează acidul carbonic

CO2+HOH lt==gt H2CO3

Icircntre H2 CO3 şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

( 1 )

M ndashcation de metal divalent ( Ca2+ Mg2+ Cu2+ Pb2+ )etcIcircn acest echilibru apar toate formele de dioxid de carbon -CO2 liber- CO2 semilegat icircn bicarbonai

MCO3 + CO2 + H2O lt==gt M(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2251

22

- CO2 legat icircn carbonai

Din echilibrul ( 1 ) rezultă că pentru meninerea bicarbonailor icircn soluie este necesară o anumită cantitate de CO2 liber numit ldquodioxid de carbon aferentrdquoCantitatea de CO2 care depăşeşte această limită se numeşte CO2 agresiv care este capabilsă transforme noi cantităi de carbonai icircn bicarbonai

[ CO2 ]liber = [CO2 ]aferent +[ CO2 ]agresiv

La scăderea cantităii de dioxid de carbon sub limita necesară meninerii bicarbonailor icircnsoluie are loc precipitarea unei cantităi corespunzătoare de carbonaiFormele sub care se găseşte CO2 icircn apă por fi prezentate prin schema din figuraurmătoare Existena uneia sau alteia dintre formele sub care se poate găsi CO2 icircn apă este icircn funcie de pH-ul apei respectiv

o la pH le 4 CO2 este prezent sub formă de CO2 libero la pH = 84 CO2 este prezent sub formă de HCO-

3 o la pH ge 105 CO2 este prezent sub formă decarbonai

CO2 total

CO2 liber

CO2 agresiv CO2aferent CO2semilegat CO2legat HCO-3 CO

2-

Figura nr 1 Formele de CO2 din apă

CO2 nu dăunează calităii apei potabile ci icirci conferă gust plăcut şi prospeimeDar CO2 agresiv poate face apa nepotabilă deoarece poate dizolva PbCO3 format pepereii conductelor de plumb prin care se transportă apa Carbonatul de plumb PbCO3 segăseşte sub forma unui strat subire pe pereii conductelor şi se formează sub aciuneabicarbonailor de Ca şi Mg din apăIcircn apa de alimentare a cazanelor de abur CO2 trebuie să lipsească deoarece produce oputernică coroziune chimică a tolelor cazanelor

Săruri dizolvate icircn apă Duritatea apelorApele naturale conin cantităi variabile de săruri dizolvate din rocile cu care vin icircncontact Datorită gradului de diluie ridicat aceste săruri sunt total disociate astfel icircncacirct icircn apă se găsesc ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2351

23

Ca2+ Mg2+ Na+ K+ HCO -3 SO2-

4 Cl- Alături de aceşti ioni se mai găsesc Fe2+ Fe3+ Ba2+ Al3+ NO-

2 NO-3 F- SiO2-

3 PO3-4

Icircn cantitatea cea mai mare dintre ionii menionai se găsesc ioni de Ca2+ iar dintreanioni icircn mod obişnuit concentraia anionilor SO2-

4 este mai mare decacirct a celor de Cl- icircn apele subterane şi este mai mică icircn apa mărilor şi a oceanelor unde predomină ionulCl-

Icircn sursele de apă din diferite zone pot să predomine anumii ioni care conferă apei unanumit caracterAstfel pot exista ape

o magnezieneo sulfaticeo clorurateo feruginoaseo iodurateo sulfuroaseo carbogazoase

Oxigenul şi substanele organice dizolvate icircn apă Oxigenul se găseşte dizolvat icircn apele naturale aproape de limita de saturaie determinată de presiunea sa parială şi temperaturăOxigenul participă la reacii chimice şi biochimice cu substanele dizolvate icircn apăCa urmare icircn apele subterane icircn special icircn cele cu fier coninutul de O2 este foartescăzutIcircn apele de suprafaă coninutul de O2 depinde de presiune şi de temperatură precum şide numeroasele procese fizice chimice biologice care icircnsoesc ciclul vieii biologice( asimilaie respiraie degradări ) Ca urmare a consumării oxigenului icircn aceste

procese apare un deficit de oxigen care poate provoca dispariia completă a vieii aerobePrin deficit de oxigen se icircnelege diferena dintre cantitatea de oxigen care saturează apala presiunea şi temperatura dată şi coninutul real de oxigenIcircntre coninutul de O2 şi substanele organice din apă se poate stabili o corelaie directăSubstanele organice din apele naturale provin din

o terenurile din bazinul hidrografic substanele humiceo din descompunerea organismelor vii din apăo din deversarea de ape uzate menajere sau industriale

Coninutul de substane organice din apă Este un indicator de calitate foarte important deoarece substanele organice servesc casuport nutritiv pentru bacterii viruşi şi alte organisme viiIcircntotdeauna o mare cantitate de bacterii sau plancton este asociată cu o mare concentraiede substane organice Determinarea analitică individual a substanelor organice din apelenatural este dificil de realizat deoarece presupune o aparatură de laborator de icircnaltă tehnicitate Din acest motiv de obicei se recurge la o apreciere globală a cantităii desubstane organice din apă prin determinarea ldquooxidabilităiirdquo

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2451

24

Oxidarea substanelor organice din apă se poate face chimic sau biochimicDeterminarea ldquooxidabilităiirdquope cale chimică constă icircn stabilirea cantităii de substană oxidantă ( KMnO4 K2Cr2O7 )consumată necesară pentru oxidarea substanelor organiceconinute icircntr-un anumit volum de apăAceastă analiză chimică se numeşte determinarea consumului chimic de oxigen şi senotează

CCO - Mn

CCO - CrConsumul Chimic de Oxigen (CCO) este un parametru important icircn analiza apelorreziduale a apelor de suprafată şi a plantelor deoarece dă informaii asupra gradului depoluare al apei cu materie organică

Consumul biochimic de oxigen CBO Este un indicator de calitate pentru apă care dă informaii despre coninutul de substaneorganice din apă degradabile pe cale biologicăCBO reprezintă cantitatea de oxigen care se consumă pentru degradarea oxidativă de

că tre microorganisme a substan elor organice con inute icircntr-un dm3

de apă

Convenional s-a stabilit ca determinarea consumului biochimic de oxigen să se efectuezepentru o perioadă de incubare de mai multe zile - (CBO )n unde bdquonrdquo reprezintă numărulde zile de incubare a cărui valoare optimă este de 5 zile(CBO )5 rezultă din diferena icircntre concentraia oxigenului dizolvat icircn proba supusă analizei la icircnceputul şi la sfacircrşitul perioadei de incubaieIncubarea probelor de apă se realizează la temperatura de 20 plusmn1 0C la icircntunericPrezena O2 icircn apa potabilă a minim 4 ndash 6 mgdm3 este necesară deoarece conferă apeiun gust plăcut şi prospeimePrezena substanelor organice icircn apa potabilă nu este admisă din următoarelor motive

o datorită caracterului toxic directo

indică o eventuală infectare a apeiSTAS 1342-91 admite pentru coninutul de substane organice icircn apa potabilă limita de10 mg KmnO4 dm3 apăOxigenul dizolvat icircn apă favorizează deferizarea şi demanganizarea apei bazată pefenomenul de oxidareIcircn prezena a 5 ndash 6 mg O2 dm3 icircn apă şi a unei durităi temporare de minim 20d are loccoroziunea fierului conform reaciei

4 Fe + 3 O2 + 6 H2O = 4 Fe(OH)3 darr

concomitent cu absorbia unei pări pe precipitat din CO2

aferent ceea ce duce la reacia

Ca ( HCO3)2 = CaCO3 + CO2

Datorită acestor reacii se formează un strat de Fe(OH)3 rarrhidroxid feric şi carbonat decalciu care aderă la peretele conductei icircntrerupacircnd coroziunea

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2551

25

Icircn apa de alimentare a cazanelor de abur oxigenul chiar icircn concentraii reduse favorizează coroziuneaPrincipii de tratare a apelor Tratarea apelor are ca scop corectarea unor caracteristici ale apei brute astfel icircncacirct după tratare apa să corespundă din punct de vedere calitativ unor anumite cerine icircn funcie deutilizarea ei ca apă potabilă sau apă industrialăAceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se folosesc tot mai mult apele de

suprafată de obicei puternic impurificateDatorită faptului că apele naturale au o compoziie foarte variată nu există o tehnologietip de tratare a apelor ci de la caz la caz se aplică anumite operaii de tratare a apeiPentru stabilirea unui proces tehnologic eficient de tratare a unor ape icircntr-un caz concretse face icircn prealabil un studiu experimental icircn laborator sau icircn staii pilot

Procese de tratare a apeiCele mai importante procese de tratare a apei sunt Purificarea apelor care cuprindeicircn linii mari operaii de

o eliminare a suspensiiloro

deferizare şi demanganizareo sterilizarea sau dezinfeciaPurificarea apelor se aplică icircn cazul apelor naturale care se vor folosi ca ape potabile sau icircn scopuri industriale cacircnd sunt necesare ape cu grad icircnalt de puritate Corectarea calităii apelor care se aplică icircn special pentru apele industrialeAcest proces cuprinde icircn principal operaiile

o eliminarea uleiuriloro decarbonatarea (eliminarea CO2 )o desilicierea ( eliminarea SiO2 )o dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )o

demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )Se efectuează toate aceste operaii sau doar uneleicircn funcie de destinaia apei industrialeşi de proprietăile (caracteristicile ) fizico-chimice necesare icircn anumite utilizăriindustrialeexemplu apa pentru producerea aburului Epurarea apelor reziduale

33 Tratarea apelor naturale pentru obinerea apelor potabile Purificarea apelor naturale 331 Eliminarea suspensiilorApele curgătoare de suprafaă conin cantităi variabile de substane aflate icircn stare desuspensieSuspensiile prezente icircn apă pot fi clasificate icircn trei categorii şi anume

a) Suspensii gravitaionale cu diametrul peste 10-3 mm dgt10-3 mm separabile prinsimplă sedimentare

b) Suspensii fine neicircncărcate electric ndashcu dimensiuni mai mici de 10-3 mm practicnesedimentabile sau care se decantează greu cu viteze foarte reduse

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2651

26

c) Suspensii coloidale cu dimensiuni de 1 divide 200 mm nesedimentabileEliminarea suspensiilor se face cu ajutorul următoarelor operaii principale

deznisiparea decantarea filtrarea coagularea Aceste operaii se aplică independentsau combinat

Deznisipare (presedimentare)Se aplică atunci cacircnd apa brută conine cantităi mari de nisip sau alte substane grele de

natură mineralăDeznisiparea reprezintă prima treaptă icircn procesul de limpezire a apei Deznisipatoarelesunt plasate icircnaintea decantoarelorDeznisipatoarele pot fi după direcia de curgere a apei orizontale (figura nr2 ) şiverticale (figura nr3 )

1 4 4 1

Apa bruta

APA DEZNISIPATĂ

5

Figura nr 2 ndashDEZNISIPATOR ORIZONTAL

unde1 Cameră de liniştire a apei2 Grătare (pentru reinerea suspensiilor plutitoare grosiere)3 Camera de sedimentare4 Praguri stăvilare

5 Dispozitiv de evacuare a nisipului

1

4Apă deznisipată

3

Apă brută

2

Figura nr 3 DEZNISIPATOR VERTICAL

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2751

27

unde1-Zona centrală 2Evacuare nisip3Conductă de alimentare cu apă brută 4Conductă de evacuare a apei deznisipate

Deznisipatoarele verticale se folosesc acolo unde se impune economie de spaiu şi undenu sunt necesare lucrări dificile şi excavări costisitoare

Apa introdusă prin conducta (3) circulă de sus icircn jos prin zona centrală (1) adeznisipatorului şi de jos icircn sus prin compartimentul exterior cu o viteză mai mică decacirctviteza de depunere a nisipului ( 2 ndash 5 ms ) Apoi apa este evacuată pe la partea superioară prin conducta (4) Nisipul se depune la partea inferioară şi este evacuat prin conducta(2) Timpul de şedere a apei icircn deznisipator este de 30divide100 s

Deznisiparea poate fi considerată şi presedimentare Presedimentarea (deznisiparea ) seaplică icircn cazul icircn care apa naturală conine cantităi mari de nisip sau alte particuleminerale grele care se pot depune ulterior pe canale conducte sau uzează prin abraziunepompele sau alte utilaje folosite la tratarea apei

Icircn deznisipatoare se elimină nisipul din apă Acesta este format din particule cu undiametru gt 02 m care au o viteză de depunere destul de mare Timpul de staionare aapei icircn deznisipator este mic de ordinul a cacircteva minute iar viteza de trecere a apei estemare ( 01divide05 ms )

DecantareaDecantarea reprezintă operaia de eliminare a suspensiilor din apăOperaia se realizează icircn bazine de sedimentare denumite decantoare icircn care apa brută circulă cu o viteză redusă iar particulele aflate icircn suspensie se depun gravitaionalPrin operaia de decantare se realizează icircndepărtarea gravitaional a nămolurilor şi asuspensiilor coagulate

Cele mai uzuale sunt decantoarele statice (orizontale) Pentru debite foarte mari de apă sefolosesc decantoarele radialeDecantarea apei este un proces de separare a particulelor solide cu dimensiuni mai maride 10-3 mm aflate icircn suspensie prin aciunea forelor gravitaionale astfel că se obineapa limpezită şi suspensiile

Apă brută eventual plus reactivi de coagulare

Apă limpezită

Suspensii (nămol)Figura nr 4 Schia decantare

DECANTARE

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2851

28

Pentru procesul de eliminare gravitaională a suspensiilor din apă se utilizează şi termenica sedimentarea apei sau limpezirea apei Această operaie se realizează icircn bazine de sedimentare numite decantoare icircn care apabrută este icircn repaus sau circulă cu viteză foarte mică astfel icircncacirct viteza de sedimentare să fie mai mare decacirct viteza de deplasare a apei Particulele solide se depun datorită greutăiiproprii sau icircngreunării artificialePrin această operaie se elimină din apă suspensiile gravitaionale şi suspensiile coagulate

icircn proporie de 40divide80 din cele iniialeSuspensiile depuse icircn decantoare formează nămoluri care se icircndepărtează continuu saudiscontinuuViteza de curgere a apei trebuie să fie mică să nu depăşească 1cm s

1 8 (p) 2 3

5

Apa 6brută apa

4 decantată

7Figura nr 5 Decantor orizontal longitudinal

unde 1 cameră de liniştire şi distribuie a apei2 cameră de decantare a apei3 cameră de colectare a apei decantate4 cameră de colectare şi evacuare a nămolului

5 conducta de intrare a apei brute6 conducta de golire a apei limpezi7 conductă de evacuare a nămolului8 perete pentru evacuarea uniformă a apei (p)

Camera de liniştire şi distribuie a apei are rolul de a primi apa brută şi de a o distribui icircnspaiul de decantare Viteza de circulaie a apei icircn această cameră trebuie să fie mai mare( asymp 05 ms ) decacirct viteza de sedimentare pentru a nu produce depuneri Icircn spaiul dedecantare viteza de deplasare a apei este mică ( 1 ndash 2 mms ) pacircnă la maxim 5 mms pentru ca viteza de sedimentare a particulelor solide să fie mai mare decacirct viteza dedeplasare a apeiEvacuarea apei decantate se face printr-un deversor pe toată lăimea bazinului dedecantarePricipiul este acelaşi pentru decantoarele radiale şi verticaleS -au determinat experimental condiii optime de sedimentare şi anume

- viteza de curgere a apei să nu depăşească 1 cms- regimul de curgere al apei să fie laminar

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2951

29

- să nu existe variaii ale densitaii apei datorate variaiei de temperatură- cantitatea de substane icircn suspensie să nu fie prea mare cacircnd substanele icircn

suspensie se află icircn cantitate de peste 1gdm3 sedimentarea este icircngreunatădeoarece particulele se deranjează icircntre ele icircn timpul sedimentării

- alimentarea şi evacuarea uniformă a apei icircn decantorFiltrarea apeiFiltrarea apei se realizează prin trecerea ei printr-un strat poros cu compoziie

granulometrică adecvată icircn scopul reinerii particulelor aflate icircn suspensieMaterialul filtrant cel mai frecvent utilizat este nisipul cuaros cu minim 98 silice şimaxim 2 substane organice Icircn anumite cazuri se foloseşte ca material filtrantantracitul foarte dur cărbunele activ marmura vata mineralăReinerea de către materialul filtrant a particulelor icircn suspensie duce la o micşorareprogresivă a spaiilor (interstiiilor ) dintre granulele materialului filtrant Acest fenomeneste numit colmatarea filtrului Pe măsură ce filtrul se colmatează creşte pierderea depresiune din filtru şi scade viteza de filtrarePrimele filtre utilizate la tratarea apei au fost filtrele lente Apa circulă cu viteză redusăIcircn partea superioară a filtrului sunt reinute microorganismele vii fomacircnd o membrană

gelatinoasă numită membrană biologică Aceasta are un rol important icircn eficacitateafiltrului deoarece reine cele mai fine suspensii icircn special microorganismeleDezavantajul filtrelor lente este volumul lor mare datorită vitezei de filtrare reduseFiltrele lente au fost icircnlocuite parial de filtrele rapide pentru care viteza de filtrare estemai mare şi au un volum mai redus Icircn cazul filtrelor rapide nu se mai formează membrana biologică şi de aceea este necesară ulterior operaia de dezinfecie a apeiFiltrele rapide se utilizează icircn special pentru filtrarea apelor tratate cu coagulaniSe prezintă icircn continuare icircn figurile 7 şi 8 schema de funcionare a unui filtru rapiddeschis şi a unui filtru rapid icircnchis

1 apă brută

6conductă de golire ptr apa de spălare

3 a filtrelor

2 5apă de spălare

7 apă filtrată

4Figura nr 7 Filtru rapid deschis

unde1 conductă de alimentare cu apă brută 2 strat drenant care susine stratul de nisip3 strat de nisip filtrant4 conductă de evacuare a apei filtrate

nisip

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3051

30

5 conductă de alimentare cu apă pentru spălarea filtrului6 conductă de golire pentru apa de spălare a filtrelor7 camera de apă filtrată (pentru colectarea apei filtrate)

Apa decantată se introduce prin conducta (1) şi este repartizată prin intermediul unor jgheaburi pe toată suprafaa filtrului Apa circulă prin stratul de nisip de sus icircn jos treceprin drenajul filtrului (2) şi ajunge icircn camera de apă filtrată de unde se evacuează prinintermediul conductei (4) După colmatare filtrul trebuie spălat Apa de spălare se introduce icircn filtru prin conducta

de spălare (5) intră icircn filtru străbate suprafaa filtrului expandează apoi stratul de nisipmeninacircnd granulele de nisip icircn suspensie Impurităile reinute la suprafaa granulelor şise desprind şi sunt antrenate de curentul de apă icircn jgheaburile de colectare de la parteasuperioară apoi se evacuează prin conducta de golire (6)

apă brută 4

1 8

apă de spălare a filtrului3 2

56 apă filtrată

aer comprimat apă de spălare

7 9Figura nr 8 Filtru rapid icircnchis

unde1 rezervor din tablă de oel2 strat drenant care susine stratul de nisip filtrant3 nisip filtrant4 conducta de alimentare5 conducta de evacuare apă filtrată 6 ştu pentru aer comprimat7 conductă perforată pentru distribuire aer8 conductă laterală pentru evacuarea apei de spălare a filtrului9 conducta de golire a filtrului

Filtrul rapid se compune dint-un rezervor din tablă de oel (1) prevăzut cu stratul drenant(2) care susine stratul de nisip filtrant (3) Apa decantată intră prin conducta (4) străbate stratul filtrant de sus icircn jos şi iese princonducta (5) Dacă stratul filtrant s-a colmatat filtrul se spală introducacircnd apă princonducta (5) şi insuflare de aer comprimat prin ştuul (6) distribuit uniform princonducta perforată (7) Apa şi aerul străbat stratul filtrant de jos icircn sus icircl expandează şiantrenează impurităile prin conducta(4) icircn conducta laterală (8) Conducta (9) serveştepentru golirea completă a filtrului

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3151

31

Coagularea suspensiilorSedimentarea naturală a suspensiilor din apă nu este icircntotdeauna suficientă pentru a icircndepărta complet substanele aflate icircn suspensieDin acest motiv icircn aceste cazuri se recurge la utilizarea unor reactivi care provoacă flocularea dispersiilor coloidale din apă numii reactivi de coagulare sau coagulaniColoizii din apă sunt formai din două faze

- faza dispersă formată din particule coloidale cu dimensiuni de 1 ndash 200 mmicro - mediul de dispersie format din apă Agenii de coagulare sunt icircn general săruri ale unor metale polivalente ( Fe3+ Al3+ etc )care prin hidrokiză sau disociere pun icircn libertate ionii metalici Aceştia anulează sarcinanegativă a particulelor coloidale din apă producacircnd coagularea fazei disperse şisedimentarea rapidăPrincipalii reactivi de coagulare sunt

a) sărurile de aluminiu Al2(SO4)3middot18H2O alaun de aluminiu şi potasiu KAl(SO4)2middot12 H2O AlCl3middot6 H2OHidroliza sărurilor de aluminiu este favorizată de prezena ionilor bicarbonat

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 3CaSO4 + 2Al(OH)3 +6CO2 Icircn urma procesului de coagulare are loc scăderea durităii temporare concomitentcu creşterea durităii permanente sulfatice (dată de CaSO4)

b) sărurile de fierSe utilizează aticirct săruri feroase Fe SO4 middot7 H2O cacirct şi săruri fericeSulfatul feros reacionează cu bicarbonaii de Ca şi Mg formacircnd icircn prima etapăbicarbonat de fier care se descompune apoi lent icircn Fe(OH)2 rezultacircnd hidroxidferosPentru a accentua faza a doua a procesului icircn apă se introduce lapte de varProcesul decurge conform următoarelor reacii

FeSO4 + Ca(HCO3)2 Fe(HCO3)2 + CaSO4 Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 + Fe(OH)2 Capacitatea de coagulare sreşte prin oxidarea Fe2+ la Fe3+ care are loc datorită oxigenului din apă2Fe(OH)2 + 12O2 + H2O 2Fe(OH)3 Dintre sărurile ferice se foloseşte sulfatul feric Fe2(SO4)3 şi clorura fericăFeCl3FeCl3 + 3 H2O Fe(OH)3 darr + 3HClIcircn ultimii ani se folosesc coagulani polielectrolitici şi coagulani pe bază depolimeri (poliacrilamidă poliacetat de vinil )Coagularea se produce icircn timp (procesul decurge icircn camere de amestec)Pentru a se forma flocoanele staiile de tratare sunt prevăzute cu camere de reacie(camere de reacie cu perei şicanai)

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3251

32

intrare apă

ieşire apă

golireFigura nr9 Cameră de reacie cu perei şicanai(cu şicane orizontale)

1 2

p

3

Figura nr 10 Cameră de reacie şicane verticale

- viteza apei este de 02 ndash 04 ms- timpul de staionare este de 15 ndash 30 minute

- 1 intrare apă - 2 ieşire apă - 3 Conducta de golire a camerei de reacie

Intensitatea de amestecare este determinată de numărul de şicane şi de distana dintre ele332 Deferizare şi demanganizare Apele subterane şi uneori şi cele de suprafaă conin compuşi solubili ai fierului şimanganuluiFierul se găseşte icircn apă sub formă feroasă solubil ca bicarbonai [ Fe (CO3H)2 ]şi maipuin ca sulfai fosfai sau silicaiDe asemenea fierul se găseşte sub formă de săruri ferice solubile şi compuşi fericiinsolubili (hidroxidul feric ) precum şi sub formă coloidală complexat cu substaneorganice Fierul din apă favorizează dezvoltarea ferobacteriilor care obturează conductelede transport a apei Anumite bacterii se hrănesc cu fier Ele oxideaza fierul din feros icircnferic şi icircl depozitează icircntr-o masă gelatinoasă cu care se icircnconjoară Aceste formaiunigelatinoase sunt periculoase pentru ca pot bloca valvele şi mediile de filtrareIcircn exces imprimă apei un gust metalic o culoare roşieticăConcentraia maximă admisă a fierului icircn apa potabilă este de 01 mg ℓ

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3351

33

Manganul se găseşte icircn apă icircn general icircn cantitate mică şi adesea icircnsoeşte fierulSe găseşte sub formă solubilă icircn suspensie şi complexat Icircn prezena compuşilor cumangan şi a substanelor organice este favorizată dezvoltarea microorganismelorConinutul maxim admis de mangan icircn apa potabilă este de 0005 mg ℓ

Procedee de deferizareEliminare excesului de fier din apă se face prin

o

- oxidarea cu aero - oxidarea cu reactivi chimicio - eliminarea prin schimb ionic cu cationit

Oxidarea cu aerOxidarea cu aer se realizează prin pulverizarea apei prin duze şi căderera sub formă deploaie de la o anumită icircnălimeConinutul de oxigen al apei depinde de gradul de pulverizare şi distana de la care sepulverizeazăSărurile de fier hidrolizează

Fe

2+

+ 2H2O Fe(OH)2 + 2H

+

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Icircndepărtarea precipitatului se face prin decantare şi filtrare

Oxidarea cu reactivi chimiciOxidarea cu reactivi chimici se aplică icircn cazul apelor care conin concentrai mari deFeSO4 sau compuşi ai fierului şi manganuluiSulfatul feros se transformă cu lapte de var icircn hidroxid feros care apoi se oxidează lahidroxid feric

FeSO4 + Ca(OH)2 Fe(OH)2 + CaSO4

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Oxidarea compuşilor organici ai fierului şi manganului se realizează cu ageni oxidaniputernici ca permanganat de potasiu clor ozonPermanganatul de potasiu nu este utilizat decacirct pentru proprietăile sale auxiliare icircnprocesul decolorării al demanganizării şi uneori se foloseşte drept coagulantClorul este utilizat pentru potabilizarea apelor şi pentru tratarea apelor uzate Icircn cazulapelor uzate clorul e folosit pentru oxidarea cianurilor hidrogenului sulfuratamioniacului şi unele substane organice Clorul are dezavantajul că prin reacia cu unelesubstane organice din apă formează compuşi halogenai a căror nocivitate esterecunoscutăOzonul are avantajul de a aciona complementar pentru eliminarea multor micropoluanipentru ameliorarea gustului mirosului şi culorii

Deferizarea totală se obine la trecerea apei peste schimbători de cationi rezultacircndcationii de forma R ndash Na

R ndash Na2 + Fe2+ R ndash Fe + 2Na+ Procedee de demanganizare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3451

34

Eliminarea manganului se realizează mai greu deoarece sărurile solubile ale manganuluisunt mult mai stabile decacirct cele de fier şi oxigenul atmosferic nu le poate oxida decacirct laun pH mai mare de 9 cacircnd manganul precipită sub formă de hidroxidEste greu de tratat datorită condiiilor care trebuie a fi indeplinite (PH raportulbicarbonaicarbonai şi de prezenta altor minerale icircn special Fe)Precipitarea manganului sub formă de hidroxid filtrabil se poate realiza cu oxidanienergici ca ozon dioxid de clor

R ndash Na2 + Mn

2+

R ndash Mn + 2Na

+

Dioxidul de clor reactioneza cu apa cu formare de acid cloros si cloric 2ClO2 + H2O = HClO2 + HClO3

Eliminarea prin schimb ionic cu cationitDemanganizarea cu cationiiSe utilizează cationiti de sodiu care se tratează cu clorură de mangan trecacircnd icircn formade R ndash Mn

R ndash Na2 + MnCl2 R2 ndashMn + 2NaClCationiii R2 ndashMn se activează prin tratare cu permanganat de potasiu sau calciu

KMnO4 sau Ca(MnO4)2 astfel ca manganul din cationit să fie adus la un grad de oxidareavansat care să asigure oxidarea fierului şi manganului sub formă de oxihidrai uşorseparabili

R ndash Ca + MnCl2 R ndash Mn + CaCl2 regenerareR ndash Mn + Ca(MnO4)2 R ndash Ca + oxizi superiori de Mn ndashinsolubili

Oxizii superiori de mangan se descompun icircn masa coloanei cu schimbător de ioni aderacircnd la suprafaa granulelor de schimbător de ioniExistă procedee de deferizare şi demanganizare icircn care se utilizează alge care oxidează manganul la compuşi insolubili sau plante acvatice care folosesc fierul şi manganul icircnmetabolismul lor

333 Sterilizarea sau dezinfecia apeiSterilizarea apei are ca scop eliminarea microorganismelor şi a germenilor patogeni dinapăOperaia de sterilizare se aplică după filtrareDezinfecia este procesul de icircndepărtare din apele uzate a microorganismelor patogeneAplicarea procesului este oportună icircn cazul apelor uzate industriale care conin astfel demicroorganisme (tăbăcării abatoare unităi de creştere a animalelor fabrici de conserveindustrie fermentativă etc) Trebuie să se facă distincie icircntre dezinfecie şi sterilizareSterilizarea presupune distrugerea tuturor microorganismelor (bacterii alge sporivirusuri etc) icircn timp ce dezinfecia nu distruge toate microorganismele Mecanismuldezinfeciei cuprinde două faze pătrunderea dezinfectantului prin peretele celular pe de oparte şi denaturarea materiilor proteice din protoplasmă inclusiv a enzimelor pe de altă parte Agenii chimici (ozon clor bioxid de clor brom iod etc) pot degrada materiacelulară reacionacircnd direct cu aceasta icircn timp ce metodele fizice induc modificărichimice ale acestui materialSterilizarea apei se poate realiza prin

1 Procedee fizice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3551

35

Procedeele fizice folosesc aciunea unor ageni fizici care distrugmicroorganismele din apă căldura radiaiile UV radiaiile ionizantea procedeul termic ndashfierberea apei ndash se aplică pentru cantităi mici de apă b dezinfectarea apei cu raze ultraviolete ndash se bazează pe proprietăile bactericide

puternice ale acestora Radiaiile UV se obin cu ajutorul lămpilor icircn care serealizează descărcări electrice icircn vapori de mercurLămpile sunt montate icircnconducte prin care curge apaEfectul bactericid se manifestă pe o rază de 25 cm

de la lampă dacă apa este limpede2 Procedee chimiceProcedeele chimice de sterilizare a apei folosesc aciunea antiseptică a diferiilorreactivi chimici clorul substane clorigene ozonul permanganatul de potasiu

Sterilizarea apei cu clor şi compuşi clorigeniSterilizarea apei cu clor este metoda cea mai răspacircndită deoarece se utilizează aparatură relativ simplă se poate aplica atacirct pentru debite mici cacirct şi pentru debite mari de apă iarpreul de cost este redusEfectul bactericid al clorului este cunoscut de mult timp clorul fiind folosit pentrudezinfecia apei icircncă din 1896

Clorul activ este un dezinfectant obişnuit pentru ape care acionează sub formă de ion dehipoclorit efectele sunt mai pronunate la valori mici ale pH cacircnd hipocloritul acionează sub forma de acid hipocloros slab disociat Amoniacul prezent icircn apă reacionează cuclorul activ dacircnd naştere (icircn funcie de raportul clor activ-amoniac) la monodi- şitricloramină care la racircndul său poate fi oxidată de un exces de clor la azot molecularAciunea bactericidă a clorului se bazează pe proprietăile oxidante ale clorului care icircncontact cu apa reacionează cu aceasta formacircnd acidul hipocloros care icircn funcie de pH-ul apei se descompune icircn oxigen atomic sau ion hipoclorit

Cl2 + H2O HClO + HClHClO O + HCl sau

HClO ClO

-

+ H

+

pH optim ndash 7 ndash 75la pH acid 4 ndash 56 există HOCl nedisociatla pH alcalin gt10

Oxigenul atomic (oxigenul icircn stare născacircndă) oxidează substanele organice din apă inclusiv bacteriile şi germeniiNecesarul de clor pentru dezinfectarea apei se determină experimental icircn laborator şireprezintă clorul consumat de substanele organice şi reducătoare din apă precum şiclorul rezidual Clorul rezidual care trebuie să fie de 005divide 05 mg ℓ evită reinfectareaapeiIcircn prezena amoniacului are loc formarea cloraminelor Această reacie depinde de pH

HOCl + NH3 NH2Cl + H2O pH gt 85HOCl + NH2Cl NHCl2 + H2O pH = 44 divide 5HOCl + NHCl2 NCl3 + H2O pH lt 44

Cloraminele au de asemenea efect bactericid dar mai scăzut decacirct al clorului Icircn schimbele prezintă ale avantaje adică

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3651

36

- nu reacionează cu compuşii organici aromatici (clorul reacionează cu compuşiiorganici aromatici )

- se menin timp mai icircndelungat icircn apă asiguracircnd o protecie icircmpotriva reinfectării La doze sporite de clor cloraminele sunt oxidate la azot molecular Cloraminele exercită efecte dezinfectante datorită clorului activ pe care icircl conin La doze sporite de cloracestea sunt oxidate la azot molecular ceea ce determină scăderea clorului activ remanent icircn soluie După oxidarea lor totală (punctul de rupere) concentraia clorului icircncepe să

crească din nouSterilizarea cu ozonOzonul este un oxidant energic care se utilizează icircn sterilizarea apei deoarece distrugeenzimele distruge sporii viruşii bacteriile şi este mai eficient decacirct clorul icircn icircndepărtarea microplantelor acvatice şi a protozoarelorOzonul reprezinta o melucula cu trei atomi de oxigen icircn comparaie cu oxigenul dinatmosferă care are doar doi atomi proprietăile celor două tipuri de molecule sunt foartediferite ozonul este un oxidant foarte puternic astfel că are un rol decisiv icircn distrugereapatogenilorca urmare acesta se descompune icircn molecule de O2 Astfel dizolvat oxigenul

asigură un gust deosebit apei poatabileO3 = O2 + O reacia decurge uşor deoarece O3 este instabil la temperatura

ambiantă Ozonul se obine din aer sau din oxigen sub aciunea descărcărilor electrice de icircnaltă tensiuneAerul purificat şi uscat este trecut printr-o cameră (baterie ) de ionizare icircn care subaciunea unui cacircmp de descărcări electrice de icircnaltă tensiune se formează ozonul

O2 2O

2O + 2O2 2O3 3O2 2O3 Aerul ozonizat este introdus icircn contracurent cu apa de dezinfectat icircntr-un turn deabsorbiePentru dezinfectarea unui litru de apă se consumă 05 ndash 2 mg O3 icircn funcie de coninutulde impurităi al apei

Ozonul este puin solubil icircn apă de aceea este necesar să se asigure un contact intim cu apa

Prin tratarea apei cu ozon se realizează concomitent eliminarea (oxidarea ) fenolului decolorarea apei icircmbunătăirea gustului şi a mirosului apei Ozonul oxidează H2S nitriliişi ali derivai organici

Icircn epurarea apelor uzate ozonul este folosit pentru decolorare dezinfecie oxidareaparială a unor substane nocive (fenoli detergeni cianuri etc) Este de subliniat că ozonul are o toxicitate ridicată pentru expunere continuă concentraia icircn aer fiind limitată 1a circa 01 mgm3)Printre cei mai importani patogeni distruşi de ozon se numără E-Coli Coliform HoleraPentru cele mai comune aplicaii un coninut optim rezidual este de 04 sau 05 ppm ( pă r i

per milion) ozon Acesta este suficient pentru a distruge patogenii care pot coabita icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3751

37

interiorul recipienilor de apă Tratarea apei cu radiatii UV nu asigură icircnsă şi sterilizarearecipientilor pentru depozitarea apei asta icircnsemnacircnd că orice urmă de spori sau bacteriicare se află icircn aceşti recipieni se pot multiplica după umplere

34 Ape industriale

341Corectarea calităii apelorApele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fie

folosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabileCorectarea calităii apelor se aplică icircn special pentru apele industrialeApa necesară icircn diferite procese tehnologice trebuie să icircndeplinească anumite condiii decalitate caracteristice fiecărui domeniu de utilizareOperaiile de corectare a calităii apelor cuprind

- decantarea tratarea cu coagulani filtrarea- deferizarea demanganizarea- degazarea (eliminarea gazelor dizolvate)- desilicierea ( eliminarea SiO2 )- dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )- demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )

342 Dedurizarea apei Eliminarea durităii apei se poate realiza prin metode termice metode chimice cu schimbători de ioni

Procedeul de dedurizare cu schimbă tori de ioni

Acest procedeu se bazează pe capacitatea unor substane solide greu solubile de aabsorbi din soluie anioni sau cationi şi de a ceda icircn schimb aliiMaterialele schimbătoare de ioni sunt subsante insolubile coninacircnd ioni cu putere slabă care sunt capabili să fie schimbati cu ali ioni din soluiile cu care vin icircn contact Acesteschimbări au loc f ără alte modificări fizice icircn materialul schimbător de ioni Ioniischimbători sunt acizi sau baze insolubile care formează la racircndul lor săruri insolubile şiaceasta icirci face capabili să schimbe ioni incarcăti pozitivi (schimbători de cationi) sau icircncărcai negativ (schimbători de anioni) Multe substante naturale ca proteinele celulozaelementele galvanice şi particulele de impurităi demonstrează proprietăile ionilorschimbători care joacă un rol important icircn funcia lor icircn natură Materialele schimbatoarede ioni sintetice bazate pe cărbune şi răşini fenolice au fost primele utilizate la nivelindustrial icircn 1930 Cacirciva ani mai tacircrziu au fost dezvoltate răsinile constacircnd din polistirencu grupe sulfonat pentru a forma schimbători cationici sau grupe aminice pentru a formaschimbători anioniciClasificarea schimbătorilor de ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3851

38

Icircn funcie de sarcina ionului absorbit schimbătorii de ioni se numesc cationii care suntschimbători de cationic şi anionii care sunt schimbători de anioniSchimbătorii de ioni se clasifică după mai multe criterii

1) după originea lor- naturali (zeolii)- de sinteză

-permutii

-răşini schimbătoare de ioni2) după natura lor- anorganici ( zeolii permutii )- organici ndashrăşini schimbătoare de ioni

3) după structura reticulară a compuşilor organici de sinteză- răşini microporoase- răşini macroporoase

4) după tipul ionului schimbat- cationii- anionii

- amfoteri ( pot schimba atacirct anioni cacirct şi cationi ) Zeoli ii

Zeoli ii se notează Z-Na unde Z este un rest macromolecular ei sunt silicai hidratai careconin ioni de aluminiu şi ioni ai metalelor alcalineZeoliii sunt schimbători de ioni naturali din punct de vedere chimic fac parte dincategoria alumino-silicailor naturali ai metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoaseStructura cristalină a zeoliilor este de tip reea tridimensională care conine cationiangajai icircn legături la nivelul reelei şi cationi mobili care pot fi angajai icircn procesul deschimb ionicPermuti ii

Permuti ii

se notează P-Na unde P este un rest macromolecular ei sunt silicai dubli dealuminiu şi sodiu obinui prin topirea cuarului cu caolin cu carbonat de sodiu sau cusulfură de sodiu şi cărbuneCationi i

Răşinile acide şi sărurile lor cu metale alcaline (uzual cu sodiu) au proprietatea de aschimba cationii pe care icirci conin inclusiv H+ cu cationi din soluiile cu care vin icircncontact Aceste răşini se numesc cationi i Icircn reaciile de schimb ele se simbolizează R-Hrespectiv R-Na (Cat) ndash NaCationiii conin icircn molecula lor grupări acide de tipul

- COOH sau- COONa- SO3H sau- SO3Na

capabile să fixeze cationi minerali şi organici şi să schimbe cu ionul de hidrogensau de sodiu

Anioni ii

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3951

39

Răşinile cu caracter bazic se numesc anioni i şi au proprietatea de a reine anionii dinsoluiile cu care vin icircn contact Icircn reaciile de schimb ionic se simbolizează R-OH sau R-Cl funcie de anionul ce poate fi schimbat (hidroxid respectiv clorură)Anioniii au icircn moleculă grupări funcionale bazice

- NH2 capabile să fixeze anionii minerali sau organici şi să icirci schimbe cu ionul HO- R ndashOHsau (An) ndashOH

După caracterul bazic anioniii pot fi anionii slab bazici- au icircn moleculă gruparea aminică - NH2 RN+ H2 HO- - sunt un amestec de amine cu schelet molecular alifatic sau aromatic- nu schimbă ionii acizilor foarte slabi- sunt regenerai mai uşor

anionii puternic bazici- conin gruparea de amoniu cuaternar (sunt săruri cuaternare de amoniu )

R ndash N+R3 HO- - aceste răşini pot schimba ionii acizilor foarte slabi

- icircn funcie de matricea polimerului pot fi-răşini polistirenice-răşini poliacrilice

Răşinile sintetice conin un rest organic R care este un produs reticulat decopolimerizare de tip stiren-divinilbenzen Pe acesta se află grefate grupe active acide(carboxil -COOH sulfonice -SO3H sau fenolice -OH) sau bazice (amine -NH2 sauamine N-substituite)Icircn Romacircnia răşinile schimbătoare de ioni se fabrică la VIROLITE Oraşul Victoria Altesortimente de răşini schimbătoare de ioni fabricate icircn lume sunt de tip AmberliteWolfatite Dowex Sephadex Duolite

etc

Cationiii sunt utilizai pentru reducerea durităii apei reinacircnd ioni de calciu Ca2+ şimagneziu Mg2+ din soluie şi cedacircnd icircn schimb ioni de Na+ sau K+ Regenerarea cationiilor se realizează prin tratarea acestora cu soluia de clorură de sodiusau carbonat de sodiu ref ăcacircndu-se capacitatea de schimb ionic

DEDURIZAREA APEI -se realizează cu un schimbător cationic puternic acid de formaR ndashNaPrin reinerea ionilor de Ca2+ şi Mg2+ se obine un efluent care conine numai săruri desodiu

2R ndash Na + ( Ca Mg ) (HCO3)

2R

2( Ca Mg ) + 2NaHCO

3

2R ndash Na + ( Ca Mg )Cl2 R2( Ca Mg ) + 2NaCl2R ndash Na + ( Ca Mg )SO4 R2( Ca Mg ) + Na2SO4

La regenerare are loc reacia

R2( Ca Mg ) + 2NaCl 2R ndash Na + ( Ca Mg ) Cl2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4051

40

Apa dedurizată va avea aceeaşi mineralizare ( coninut de săruri ) dar duritatea scadepacircnă la o valoare reziduală de 0 -01 mval ℓ

343 Demineralizarea apei Reaciile care au loc la trecerea peste un cationit sintetic conduc la obinerea de apă dedurizată cu caracter acidPrin trecerea apei rezultate peste un anionit se obine apă icircn care nu se mai găsesc nici un

fel de ioni străini numită apă demineraliazat ă Dacă se utilizează răşini schimbătoare de ioni apa dură este trecută icircntacirci peste un cationitapoi peste un anionitDemineralizarea apei se obine prin tratarea apei succesiv cu

a un schimbător de cationi de tip R ndash H icircn care ionii metalici sunt icircnlocuii cu ionide hidrogen iar sărurile neutre din apă sunt transformate icircn acizi liberi

b un schimbător de anioni (anionit ) de forma R ndash OH icircn care se rein anioniiacizilor eliberacircndu-se ioni hidroxil care cu protonii ( H3O ) formează apa

Instalaiile de demineralizare sunt alcătuite din mai multe coloane legate icircn serie Icircn acest fel se consumă mai puini reactivi de regenerare

Regenerarea anioniilor se realizează prin tratarea cu soluii diluate de hidroxid de sodiu(NaOH 4 )

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4151

41

apă HCl 7 NaOH 4brută

cation dedegazare

R -COOH

apă deionizată demineralizată

R ndashSO3H

Figura nr11 Schema unei instalaii de demineralizare totală a apei

unde

1 coloană cu cationit - cationit slab acid ndash slab acid elimină dt 2 coloană cu cationit puternic acid ndash cationit puternic acid3 coloană cu anionit slab bazic ndash anionit slab bazic - elimină acizi tari ( HCl H2SO4 )4 coloană de degazare ndash cationit de degazare ndash se elimină CO2 prin insuflare de aer5 coloană cu anionit puternic bazic ndash anionit puternic bazic ndash elimină acidul silicic şi CO2

1 Icircn coloana 12R ndash H + ( Ca Mg ) (HCO3)2 R2( Ca Mg ) + 2H2CO3 H2CO3 H2O + CO2

2 Coloana 2 conine cationit puternic acid care elimină cationii legai de anioniiclorhidric sulfuric silicic

2R ndash H + ( Ca Mg )SO4 R2 ( Ca Mg ) + H2SO4 2R ndash H + ( Ca Mg ) Cl2 R2 ( Ca Mg ) + 2HCl

2R ndash H + MgSiO3 R2Mg + H2SiO3 3 Coloana 3 conine un anionit slab bazic care elimină acidul sulfuric şi clorhidricformat

2R ndash OH + H2 SO4 R2SO4 + 2H2OR ndash OH + HCl RCl + H2O

1 2 3 4 5

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4251

42

4 Apa trece apoi icircn coloana 4 de degazare unde are loc eliminarea CO2 prin insuflareade aer pacircnă la un coninut residual de cca 10 mg CO2 dm3 5 Coloana 5 conine anionit puternic bazic care elimină acidul silicic şi restul de CO2

2R ndash OH + H2SiO3 R2 ndash SiO3 + 2H2O2R ndash OH + H2CO3 R2 ndash CO3 + 2H2O

Prin alegerea optimă a treptelor de demineralizare şi a nivelului de regenerare se poateobine o apă cu duritatea reziduală 0

0d şi mineralizare m = 0 săruri reziduale

0005 divide 5 mg dm

3

Instalaia de demineralizare pote fi prin schimb ionic icircn suspensie icircn care regenerarea seface icircn contracurent

35 APE REZIDUALE

Este greu de crezut că pe planeta noastră acoperită icircn proporie de 70 de apă numai 1din totalul resurselor de apă este disponibil pentru folosină oamenilorDin toată apa care acoperă globul 975 este apă sărată rămacircnacircnd apă dulce numai25 iar din acestea peste jumătate sunt gheari şi calotă glaciară

Iată de ce apa este o continuă preocupare pe planeta noastră atacirct pentru cercetători darmai cu seamă pentru cei ce suferă din cauza lipsei de apă Deşi trăim icircn secolul 21 icircnlume 11 miliarde de oameni (reprezentacircnd 18 din populaia globului) duc lipsă de apă potabilă

Poluarea apelor reprezintă procesul de alterare a calit ă ilor fizice chimice şi biologice

ale acestora produsă direct sau indirect de activit ă i umane care fac ca apele să devină

improprii pentru folosirea normală care era posibilă icircnainte de alterare

Apele rezultate din activităile industriale agricole sau menajere rămacircn după utilizare cu

o icircncărcătură din substanele prelucrateEle sunt cunoscute sub denumirea de ape reziduale sau ape uzate Apele reziduale sunt apele că rora prin utilizare li s-au modificat calit ă ile chimice

biologice sau fizice apele din precipita ii sau alte surse care f ă r ă să fi f ă cut obiectul

unei folosiri s-au icircncă rcat cu substan e str ă ine provenite din activit ă ile sociale şi

economice Prevenirea şi combaterea fenomenului de poluare presupune cumoaşterea naturiipoluanilor şi a surselor care icirci generează Substanele poluante ajunse icircn emisar suferă

- procese fizice ( sedimentare evaporare etc )

- procese chimice (hidroliză şi oxidare )- procese biologice ndash care au loc icircn mod natural icircn timp printr-un proces complexnumit autoepurare

Depăşirea capacităii de autoepurare a emisarului pune icircn pericol flora fauna şiposibilităile de folosintă ulterioară a apei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4351

43

Substanele poluante odată ajunse icircn reeaua hidrologică pacircnza freatică lacuri racircuri mări oceane sunt practic imposibil de eliminat datorită diluării lor icircntr-un volum marede apă greu de prelucratDe aceea tratarea apelor reziduale icircn scopul eliminării poluanilor trebuie să se facă lasursa de poluarePoluanii din apă rezultă din numeroase activităi antropice industrie oraşe agriculturăPoluanii care provin din surse industriale pot curge din evile unor fabrici sau se pot

scurge din rezervoare de depozitare subterane Uneori icircntreprinderile elimină poluanii icircncanalizarea oraşelor crescacircnd varietatea poluanilor icircn zonele municipale Oraşele şi altecomunităi rezideniale contribuie icircn principal cu ape combinate cu chimicale folosite icircngospodărie Poluanii provenii din agricultură cum ar fi gospodării păşuni şi fermecontribuie cu dejecii animale icircngrăşăminte şi sedimente provenite din eroziune Apele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fiefolosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabile351 Epurarea apelor menajere

Uzina de tratare a apei cuprinde instalaiile aferente procedeelor de corectare aproprietăilor apei Avacircnd icircn vedere marea varietate a compoziiei apelor naturale ceea ceface să nu existe două ape identice nu există nici o tehnologie sau schemă şablon detratare a apelor ci de la caz la caz trebuie aplicate anumite operaiuni de tratare a apei acăror combinare icircntr-un proces tehnologic eficient rezultă dintr-un studiu experimentaltemeinic executat icircn prealabil icircn laborator şi eventual icircn instalaii pilotEpurarea apelor menajere se poate realize prin procedee Mecanice Chimice Biologice

De obicei se folosesc toate aceste tipuri de procedee ele completacircndu-se reciprocProcedee mecanice de epurare

Procedeele mecanice de epurare urmăresc icircnlăturarea din apă a corpurilor mari aimpurităilor care se depun şi a celor care plutescApele se trec prin grătare ( rare apoi grătare fine ) după care se trec prin deznisipatoareIcircn apă rămacircn suspensii fine care se separă icircn bazine de decantare icircn care apa curge foarte icircncetDepunerile (nămolul ) se colectează de cacircteva ori pe zi pentru a evita fermentareaoperaie executată cu racloare sau pompe specialeNămolul rezultat din procesele de epurare este colectat şi prelucrat pentru a avea un

volum redus şi a putea fi transportat şi utilizat ca icircngrăşămacircnt agricolTratarea nămolurilor se realizează prin fermentare sau deshidratareFermentarea nămolului se realizează icircn bazine speciale icircn absena aerului datorită activităii bacteriilor anaerobe care transformă substanele organice icircn substaneminerale cu producere de gaze icircn special metan care poate fi captat şi utilizatNămolurile nefermentabile se deshidratează pe cacircmpuri de uscare icircn iazuri prin filtrare icircn filtre presă filtre cu vid filtre centrifuge

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4451

44

Apă reziduală

Nămol

Spre valorificaresau depozitarefinală a nămolului

Ape de drenaj

R E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O R

Figura nr 12 Schema staiei de epurare mecanică

Grătare

Site

Deznisipatoare

Separatoarede grăsimi

Centralatermică

Platformede uscare

Decantoareprimare

orizontale

Ape decantate

Rezervoarede fermentarea nămolului

Rezervoarede gaze

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4551

45

Procedee chimice de epurareProcesele chimice de epurare sunt acelea icircn care poluanii sunt transformai icircn altesubstane mai uşor de separat (precipitate insolubile gaze care pot fi stripate) cunocivitate mai scăzută sau mai susceptibile de a fi icircndepărtate prin alte procese de epurare(de exemplu prin procese biologice)Prin procedeele chimice de epurare se urmăreşte neutralizarea apelor acide sau alcalinecu lapte de var sau CO2 precum şi separarea cu ajutorul coagulanilor a impurităilor şi a

coloizilorCoagulanii folosii sunt sulfatul feric Fe(SO4) şi sulfatul de aluminiuProcesele chimice folosite la epurarea apelor sunt Oxidarea Coagularea şi flocularea Schimbul ionic Neutralizarea - procesul prin care pH-ul unei ape uzate avacircnd valori icircn afara

intervalului favorabil dezvoltării florei şi faunei acvatice (aproximativ 65-85) estereglat prin adaos de acizi sau baze după caz Neutralizarea apei are ca efect şimicşorarea icircnsuşirilor corozive ale apei care pot determina degradarea materialelor

cu care vine icircn contact (conducte construcii şi instalaii de transport sau deepurare) Apele acide se pot neutraliza prin tratare cu lapte de var Ca(OH)2 sodă caustică sau carbonai cu caracter bazic iar apele alcaline se pot neutraliza cusubstane ce conin acizi sau oxizi acizi (CO2 de exemplu)

Staiile de epurare mecano ndash chimică conin construcii pentru coagularea suspensiilorcoloidale din apă amplasate icircnaintea decantoarelorDatorită proceselor de coagulare se realizează o decantarea mai rapidă a suspensiilor

Procedee biologice de epurareSubstanele organice pot fi icircndepărtate din apă de către microorganismele care le

utilizează ca hrană respectiv drept sursă de carbon O parte din materiile organiceutilizate de către microorganisme servesc la producerea energiei necesare pentru mişcaresau pentru desf ăşurarea altor reacii consumatoare de energie legate de sinteza de materievie respectiv de reproducerea microorganismelor Epurarea realizată cu ajutorulmicroorganismelor este numită biologică Ea se desf ăşoară prin reacii de descompunereşi de sinteză mijlocite de enzime catalizatori biologici generai de către celulele viiEpurarea biologică este precedată de epurarea mecanică şi de cea chimicăSe realizează icircn două categorii de construcii şi instalaii cacircmpuri de irigaie cicircmpuri de infiltraie iazuri biologice ndashicircn care se realizează

epurarea biologică naturală folosindu-se capacitatea naturală de autoepurare asolului şi a apelor

biofiltre bazine de aerare cu nămol activ icircn care are loc epurarea biologică artificială

Epurarea biologică artificială are ca scop oxidarea substanelor organice şi transformarealor icircn substane stabile de către microorganismele aerobeDupă epurarea biologică urmează decantarea apei apoi dezinfectarea cu clor sau clorură de var şi evacuarea icircn ape curgătoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4651

46

4 Tehnologia acidului sulfuric

Dintre acizii minerali produşi ai industriei chimice acidul sulfuric ocupă primul loc dinpunct de vedere al produciei şi al consumului Aceast fapt este datorat reactivităii mari aacidului sulfuric combinată cu costul scăzut al fabricaiei şi numeroasele utilizari ale acestuicompus Capacitatea de producie a unei linii tehnologice variază icircntre 600-2000 t H2SO4 zi

Procedee de fabricare a acidului sulfuricAcidul sulfuric se poate obine prin urmatoarele procedeebull procedeul cu nitroză icircn care oxidarea dioxidului de sulf se face sub aciunea

catalitică a oxizilor de azot superiori se obine acid sulfuric relativ diluat (maxim 76-78H2SO4)

bull procedeul prin contact icircn care dioxidul de sulf este oxidat la trioxid de sulf pecatalizatori soliziFazele principale ale procesului tehnologic sunt

bull pregătirea amteriilor primebull obinerea gazelor sulfuroasebull purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasebull oxidarea catalitică a dioxidului de sulf la trioxid de sulf

bull absorbia trioxidului de sulfbull valorificarea deşeurilor şi a gazelor reziduale

Materii prime pentru obinerea gazelor sulfuroasePrincipalele materii prime folosite la fabricarea acidului sulfuric sunt-sulful elementar-sulfuri pirita FeS2 calcopirita Cu Fe S2 sulfurile unor metale neferoase (ZnS PbS CuS)Alte materii prime ceva mai puin utilizate sunt

-sulfatul de calciu şi magneziu hidrogenul sulfurat gaze reziduale cu SO2 sulfatul feros etcIcircn ările europene piritele reprezintă 66 din materiile prime disponibile pentru fabricareaacidului sulfuric Prin valorificarea cenuşii de pirită costul acidului sulfuric devine cu otreime mai scăzut decacirct al celui pe bază de sulf Pe plan mondial sulful reprezintă 66 dintotalul materiilor prime utilizate icircn industria acidului sulfuric

Pră jirea piriteiProcesul depră jire a piritei decurge după o reacie icircn sistem ereogen la suparafaa de contactsolid-gaz Procesul decurge după o succesiune de reacii paralel ndashconsecutive Ş

4 FeS2 (s) rarr 4FeS (s) +4S (s) ∆ H=+49 64 kcal

4S (s) rarr 4S (g) ∆ H=+62 47kcal

4S (g) + O2 )g) rarr 4 SO2 (g) ∆ H= - 34639 kcal

4 FeS (s) + 7 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 4 SO2(g) ∆ H= - 58175 kcal

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4751

47

Reacia globală a procesului va fi

4 FeS2 (s) + 11 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 8 SO2(g) ∆ H= - 816 03 kcal

Cantitatea mare de căldură degajată prin ardere (816034= 20401 kcalmol) asigură desf ăşurarea procesului icircn condiii autoterme

Industrial pentru pră jirea piritei se utilizează cuptoare mecanice cuptoare icircnsuspensie cuptoare ciclonice sau cuptoare cu strat fluidizat

Icircn fabricile moderne se utilizează cuptoare cu strat fluidizat care asigură productivităifoarte mari (30 t FeS2 m

2 zi recuperarea avansată a călurii de ardere coninut ridicat deSO2 reglarea automată şi posibilitatea utilizării de materii prime cu diferite granulaii

Purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasePurificarea gazelor sulfuroase nu este necesară dacă acestea s-au obinut prin arderea

sulfului Aceste gaze nu conin practic impurităi cu numai vapori de apă Se face uscarea

lor prin contactare cu acid sulfuric concentrat la temperatură joasăDar gazele sulfuroase provenite de la arderea piritei şi a sulfurilor metalelor neferoase icircn cuptoare cu strat fluidizat conin cantităi variabile de impurităi sub formă de praf gaze(SO3 HF Si F4 ) şi vapori (As2O3 SeO2 Se H2O etc) icircn funcie de natura şi finea materieiprime supuse pră jirii Icircndepărtarea impurităilor din aceste gaze este necesară dinurmătoarele motive

bull impurifică acidul sulfuricbull praful obturează conductele sau duce la creşterea rezistenei hidraulice icircn aparate icircngreunează transferul termic prin depunere pe pereii conductelor blochează mecanicsau otrăveşte chimic catalizatorul

bull impurităile icircn aflate icircn stare de gaz otrăvesc catalizatorulbull dioxidul de seleniu nu acionează asupra catalizatorului dar se recuperează icircntru-cacircteste o materie primă preioasă pentru fabricarea semiconductorilor

Purificarea gazelor sulfuroase se realizează icircn două treptebull icircn prima treaptă are loc aşa numita purificare uscată prin care se reine praful astfel icircncacirct gazele să conină maxim 01-025 g prafNm3 de gaz purificarea uscată serealizează prin procedee mecanice (multicicloane) şi electrice ( filtre electrice uscate)

bull icircn a doua etapă se face o purificare umedă numită purificare specială prin care seelimină arsenul seleniul şi aerosolii de acid sulfuric formai prin reacia dintre vaporiide apă şi SO3 din gazele sulfuroase Purificarea specială urmăreşte eliminarea

aerosolilor de acid sulfuric (cu filtre electrice umede) şi a impuritălor de As2O3 şiseleniu (prin condensare icircntr-un răcitor cu serpentină)

Oxidarea catalitică a dioxidului de sulf Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid este un proces exoterm

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4851

48

SO2 + frac12 O2 SO3 ∆ H = -229 kcal

Reacia decurge cu degajare de căldură şi contracie de volum iar deplasareaechilibrului spre dreapta respectiv creşterea conversiei se realizează prin micşorareatemperaturii şi mărirea presiunii

Conversia reprezintă raportul dintre numărul de moli de SO2 oxidai la SO3 şi numărultotal de moli de SO2 şi icircn condiii de echilibru se defineşte prin raportul

23

3

SOSO

SO

e p p

p x

+=

icircn care

2SO p

3SO p sunt presiunile pariale la echilibru al SO3 respectiv SO2

Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid de sulf necesită o energie de activare foarteridicată ( 5972 kcalmol) şi din acest motiv efectuarea ei la nivel industrial este posibilă numai cu ajutorul catalizatorilor Cel mai utilizat catalizator este pentoxidul de vanadiu cu

promotor de K2O pe suport de silice (SiO2) Coninutul de V2O5 al catalizatorului industrialeste de 4-11

Procesul de oxidare catalitică este condus icircn reactoare adiabatice cu strat fix decatalizator Majoritatea sunt prevăzute cu patru straturi de catalizator şi schimb de căldură icircnafara stratului catalitic

Absorbia trioxidului de sulf Ultima fază a procesului de fabricaie a acidului sulfuric este absorbia SO3 din gazele

catalizate şi transformarea lui icircn acid sulfuric Gazele evaculate din reactorul de oxidarecatalitică sunt dirijate icircn instalaia de absorbie a SO3 unde are loc absorbia trioxidului de

sulf icircn acid sulfuric concentrat (983) sau dacă se urmăreşte şi obinerea de oleum icircnoleum 20

Conform diagramei de echilibru lichid ndashgaz icircn sistemul H2O-H2SO4-SO3 absorbantuloptim este H2SO4 983 care corespunde compoziiei azeotropului

Sortimente de acid sulfuricIndustrial se fabrică următoarele sortimente d eacid sulfuric

bull monohidrat sau acid sulfuric 100bull Acid sulfuric de concentraie 98 96 92 respectiv 73

bull Acid sulfuric pentru acumulator de 98 92 respectiv 37

bull Oleum cu 20 SO3 liber

bull Oleum cu 65 SO3 liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4951

49

Acidul sulfuric pentru analiză şi chimic pur se obin din trioxidul de sulf rezultat ladistilarea oleumului şi apă triplu distilată icircn aparatură de cuar

Utilizări ale acidului sulfuricAcidul sulfuric are numeroase utilizări datorită reactivităii mari şi a costului scăzut al

fabricaiei Acidul sulfuric este un bun oxidant deshidratant şi catalizator icircn sinteza organică (eterificare esterificarea alcoolilor adiia apei la etenă nitrarea compuşilor organicialchilarea şi polimerizarea alchenelor)

Acidul sulfuric este folosit la fabricarea de fertilizani (superfosfat fosfat de amoniusulfat de amoniu) de pigmeni (alb de titan) de acizi sulfai dicromai şi exploziviAcidul sulfuric este folosit la fabricarea metalelor neferoase şi rare ca agent de

decapare pentru oeluri şi metale icircnainte de vopsire sau de a fi acoperite cu staniu(cositorire) nichel sau crom

Alte utilizari ale acidului sulfuric suntbull Icircn industria acumulatoarelorbull Icircn procesele de fabricare a unor colorani vopsele lacuri medicamente

materiale plastice insecticide erbicide detergeni etanol esteri eteri etcbull Icircn industria alimentară la prepararea glucozei a zahărului a amidonului etc

bull Agent de uscare a gazelor

5 Fabricarea gazului de sinteză

Gazul de sinteză se obine prin oxidarea parială a hidrocarburilor uşoare icircn special ametanului Acest proces este numit bdquoconversierdquo şi se utilizează icircn special pentru obinereahidrogenului necesar sintezei amoniacului Agenii de oxidare care se pot folosi sunt apa(vapori) oxigenul sau dioxidul de carbon Icircn cazul conversiei metanului reaciile sunt

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= + 49 25 kcal

Aproximativ 80 din hidrogenul destinat fabricării amoniacului se obine dupa această metodă

Metanul se poate oxida şi cu oxigen ( oxidare parială la CO) reacia fiind exotermă

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= - 85 kcal

Conversia cu dioxid de carbon se utilizează pentru obinerea gazului de sinteză dincare se va fabrica metanol sau cacircnd se dispune de dioxid de carbon

CH 4 + CO2 (g) 2 CO + 2 H 2 ∆ H= + 60 kcal

Oxidarea parială a omologilor metanului se desf ăşoară conform reaciei

C n H 2n+2 + n H 2O (g) n CO + (2n+1) H 2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5051

50

Icircn prezena vaporilor de apă monoxidul de carbon reacionează conform reaciei

CO + H 2O (g) CO2 + H 2 ∆ H= - 10 kcal

Această reacie are loc atacirct icircn procesul de conversie a hidrocarburilor gazoase cacirct şi ca fază separată icircn procesul tehnologic de obinere a gazului brut icircn vederea reducerii coninutului

de monoxid de carbon din gazul de sinteză care altfel necesită pentru purifcare procedeedificile şi costisitoare Prin conversia monoxidului de carbon cu vapori de apă crşteconinutul de hidrogen din gaze

Conversia metanului este o reacie catalitică Se utilizează catalizatori de Ni sau Co cuadaosuri de Al2O3 Mg O ZrO2 ThO2 şi ali activatori

Icircn practica industrială icircn funcie de condiiile locale s-au dezvoltat mai multeprocedee de obinere a gazului brut care se pot clasifica astfel

bull Procedee icircntr-o singură treaptă bull Procedee icircn două trepte

După presiunea de lucru se aplică

-procedee de conversie la presiune joasă-procedee de conversie la presiune ridicatăGazul de sinteză este apoi purificat prin icircndepărtarea prin diverse metode a dioxidului

de carbon şi a monoxidului de carbon

6 Tehnologia amoniacului

Amoniacul este principala materie primă pentru obinerea substanelor organice şianorganice cu azot inclusiv fertilizanii minerali Amoiacul se utilizează la fabricareamedicamentelor a coloranilor explozivilor a pilelor de combustie şi icircn industria

petrochimică a hacircrtiei şi frigotehnieiPosibilitatea obinerii amoniacului din elemente se cunoaşte de peste 100 de ani dar

condiiile de sinteză au fost stabilite abia la icircnceputul secolului al XX-lea pe baza legilortermodinamicii şi a cineticii chimice Sinteza amoniacului din elemente reprezintă cea maistrălucită aplicaie a unor principii de ştiină fundamentală icircn practica industrială

Materiile prime pentru sinteza amoniacului sunt hidrogenul şi azotul icircn raportulstoechiometric (31) Hidrogenul provine din metan prin conversia acestuia şi purificareagzului de sinteză brut iar azotul provine din aer prin arderea parială a hidrogenului procesprin care se consumă oxigenul

N 2 + 3 H 2 2 NH 3 ∆ H=-1105 kcalmol

Sinteza amoniacului are loc sub aciunea catalizatorilor Industrial se utilizează catalizatori pe bază de fier activat cu promotori de oxizi amfoteri sau acizi (Al2O3 TiO2SiO2 ) oxizi alcalin (Na2O K2O) sau alcalino-pămacircntoşi (MgO CaO)

Amoniacul se sintetizează la presiuni ridicate pentru a deplasa echilibrul spre dreaptaIndustrial procedeele de fabricare a amoniacului se clasifică icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5151

51

Procedee operate la presiune joasă (100-200atmosfere)Procedee operate la presiune medie (250-350 atmosfere)Procedee operate la presiune icircnaltă (450-1000 atmosfere)

Bibliografie1 Aurel Blaga şi col ndash Tehnologie chimică generală şi procese tip Ed Didactică şi Pedagogică Bucureşti 1983

2 Nicu Dulămiă Maria Stanca ndash Tehnologie chimică Vol I Ed Presa universitară clujeană Cluj-Napoca 1999

3 Carmen Teodosiu Tehnologia apei potabile si industriale Editura MATRIX ROM Bucuresti 2001

4 Nicu Dulămiă şi col ndash Lucrări practice la tehnologie chimică generală Vol I şi II Univ Babeş ndashBolyai Cluj-

Napoca 1994

5 Victor Părăuşanu Tehnologii chimice Ed Ştiinifică şi Enciclopedică Bucureşti 1982

6 Florica Manea Dalila Marsavina Ioan Ursoiu Principii metode si aplicaii in analiza apei Ed PolitehnicaTimişoara 2004

Page 9: Chime Tehnologica I

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 951

9

După gradul de informare pe care oferă simbolurile tehnice se casifică icircn simboluri funcionale simboluri de aparatură simboluri speciale

Simbolurile funcionale ndashse reprezintă sub forma unui dreptunghi icircn care se scrie

operaia fizică sau procesul chimic efectuat icircn utilajul respectiv Exemple

Simbolurile de aparatură redau schematic aparatul şi modul său de funcionare Exemple

conductă (săgeata indicădirecia de curgere)conductă prin care circulă componentul principal (uşor

icircngroşată)

conductă pentru recirculare conductă prin care circulă lichide

O conductă prin care circulă gaze

linie de circulaie pentru solide (bandă rulantă vagonet jgheab)

conductă pentru suspensii solid ndash lichid

conductă pentru emulsie ( L ndash L)

O conductă pentru suspensie solid-gaz

O conductă pentru spume ( L ndash G )

O conductă pentru suspendat icircn spume

ventil pe conductă

ventil reductor de presiune de la 50 la 5 atmosfere

505

Dozator simplu

Neutralizare Distilare

D

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1051

10

A

ab Dozator amestecător icircn raportul a b

B A+B

manometru

filtru pentru gaz

separator gaz lichid

siloz buncăr

rezervor pentru lichide

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1151

11

recipient vertical cu manta şi agitator

agitator elice

vas icircncălzit (răcit) cu serpentină

serpentină

agitator motor electicagitator ancoră

infin elice

ventilator pompă centrifugă

bandă transportoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1251

12

coloană cu stropire

sau coloană de stripare (scruber)

coloană cu umplutură

compresor icircn coloană de

3 trepte desorbie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1351

13

coloană de distilare

Reactor tubular continuu

Reactant Produs

Etapele elaborării proceselor tehnologicePentru a se eleabora un proces tehnologic nou şi instalaia tehnologică aferente separcurg următoarele etape

1-conceperea procesului tehnologic2-etapa dimensionării tehnologice a utilajelor3-etapa proiectării procesului tehnologic4-comanda şi montarea utilajului5-punerea icircn funciune şi rodajul instalaiei

Conceperea procesului tehnologic

Etapele proiectării sistemelor tehnologice sunt cercetarea preliminară cercetarea de laborator cercetarea de dezvoltare care cuprinde etapele

-cercetare pe micropilot-cercetare pe pilot-cercetare pe instalaie semiindustrială

proiectarea sistemelor de producie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1451

14

3 Tehnologia tratării apeiConsideraii generale

Apa are un rol esenial icircn existena vieii f ără apă nu există viatăApa este constituentul major al corpurilor viiApa este o substana chimică deosebită

o

H 104o 5 H

- polaritate ridicată rarr este un foarte bun dizolvant pentru numeroase substane săruriacizi baze alcooli proteine

- mediu pentru foarte multe reacii- agent de spălare

-căldură specifică ridicată este un bun purtător de căldurăApa costitue mediul icircn care au loc reaciile biochimice caracteristice vieiiIcircn natură apa există icircn toate formele de agregare vapori lichidă şi solidă urmacircnd un

circuit de la o stare la altaDin evaporarea oceanelormărilorlacurilorracircurilor rezultă vapori de apă (mai uşori ca

aerul) care ridicacircndu-se icircn atmosferă se condensează ca nori sau ceaă şi cad iaraşi pepămacircnt sub forma de ploaiegrindină zăpadăApa meteorică ajunsă pe pămacircnt poate străbate prin straturi permeabile (sol nisip

pietriş si alte roci) pacircnă ajunge la o pătura impermeabila de argilă formacircnd deasupraacesteia o pacircnzacirc de apă subterana (freatică) care reapare la suprafaă prin izvoare puuri

sondeIcircn circuitul său icircn natură apa vine icircn contact cu substane gazoase lichide şi solide

impurificacircndu-se Vaporii de apă din atmosferă se condensează şi dizolvă gazele dinatmosferă icircn cantităi depinzacircnd de temperatură şi de presiunile pariale ale acestoraIcircn apele de precipitaii sunt dizolvate gaze in concentraii de aproximativ63 N2 35 O2 175 CO2 deşi concentraia acestor gaze in aer este de

aproximativ79 N2 209 O2 0003 CO2Ajunsă icircn sol apa continuă procesul de absorbie a CO2 ( existent icircn straturile superioare

ale solului datorită procesului de descompunere a substanelor organice) devenind foarte

bdquoagresivărdquo şi putacircnd aciona ( reaciona si solubiliza) asupra majorităii combinaiilor dinsol Apa dizolvă săruri icircntacirclnite icircn roci (cloruri alcaline clorura de magneziu )Icircn apa imbogăită icircn cloruri solubilitatea sulfailor şi a fosfailor de calciu este mai mareDizolvarea carbonailor depinde de concentraia de CO2 dizolvat icircn apă De fapt este osolubilizare icircnsoită de o reacie chimică deoarece carbonaii trec icircn bicarbonai

CaCO2 + CO2 +H2Orarr Ca(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1551

15

Uneori unele izvoare dizolvă din rocile icircntacirclnite substane gazoase sau solide icircn cantităianormal de mari formacircnd ape minerale (acide alcaline carbonice sărate amaresulfuroase feruginoase iodurate radioactive etc) cu importante efecte curative

Clasificarea apelor naturale

Icircn natură apa se găseşte icircn hidrosferă icircn atmosferă şi icircn litosferăExistă următoarele categorii de ape

ape meteorice ape subterane ape de suprafaă -racircuri

-lacuri-mări şi oceane

31 APA POTABIL Ă Prin apă potabilă se icircnelege

o orice tip de apă icircn stare naturală sau după tratare folosită pentru băut gătit lapreparare hranei sau pentru alte scopuri casnice indiferent de originea ei şiindiferent dacă este furnizată prin reea de distribuie din rezervor sau este

comercializată icircn sticle sau alte recipienteo toate tipurile de apa folosită ca sursă icircn industria alimentară pentru fabricareaprocesarea conservarea sau comercializarea produselor sau substanelor destinatepentru consumul uman cu excepia cazului icircn care autorităile competente aprobă folosirea apei şi sunt convinse că apa nu afectează calitatea şi salubritateaprodusului alimentar icircn forma lui finită

Apa potabilă este destinată pentru consum menajer (băut preparat macircncare spălat ) cicirctşi cea necesară pentru tehnologia de fabricaie icircn industria alimentarăApa potabilă apa naturală subterană sau de suprafatăeste bună de băut Icircn acest scop eatrebuie sa icircndeplineasca următoarele conditii principale Sa aibă o temperatura icircntre 7 si

12

o

C să fie incoloră transparentă f ără miros f ără gust să nu contină suspensii mineralesau organice săruri solubile icircn cantitate mai mare decacirct un gram la litru substanteleotrăvitoare (compusi de cupru plumb arsen etc) şi nici microbi care pot provoca icircmbolnăvirea oamenilor sau a animalelorPotabilitatea apei depinde de proprietăile sale fizice şi chimice (culoare turbiditate miros coninut icircn diferite substane etc)Icircn apa potabilă trebuie să fie absente substanele toxice şi organismele patogeneCondiiile de calitate pentru apa potabilă sunt stabilite prin standarde şi reglementări Aceste condiii de calitate se referă la următoarele caracteristici ale apei

o organolepticeo fiziceo chimiceo radioactiveo biologice

Caracteristicile organoleptice sunt mirosul gustul turbiditatea şi culoarea mirosul şi gustul apei se datoresc prezenei icircn apă a unor săruri solubile gazesubstane minerale sau organice icircn descompunere a unor microorganisme vii a vegetaiei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1651

16

acvatice Apa potabilă nu trebuie să aibă gust sau miros particular dar nici să fie lipsită de gustMirosul apei provine de la substanele volatile pe care le conine ca rezultat al icircncărcăriicu substane organice icircn descompunere al dezvoltării planctonului al poluării cusubstane chimice sau cu ape reziduale Determinarea mirosului apei trebuie să se facă latemperatura de 15-200C şi la 600C icircntr-o icircncăpere care să fie lipsită de miros Turbiditatea apei (tulbureala apei) se datorează prezenei substanelor icircn suspensie

( argilă nisip fin nămol substane organice plancton etc ) şi care nu sedimentează icircntimp Turbiditatea se exprimă icircn grade de turbiditate Un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg caolin (silice) icircntr-un litru

de apă distilat ă Se măsoară cu aparate numite turbidimetre

Culoarea apeiApa pură este incoloră Culoarea apei naturale este determinată de prezena compuşilorcoloidali ai fierului a substanelor humice sau a unor substane rezultate dindescompunerea plantelor acvatice

Culoarea este dată de originea materialelor transparente Ionii de Fe dau apei culoareagalbenă cei de Cu o colorează icircn albastru Prin reziduurile activităii antropice se poateschimba culoarea apelor Apele de culoare brună provin de la distileriile de cărbuneculoarea brună icircnchisă o au apele de la fabricile de celuloză Apele bogate icircn Fe de latăbăcării au culoarea verde icircnchis sau neagră

Coloraia apei se exprimă icircn grade de culoare Gradul de culoare este coloraia produsă de o soluie care conine 1mg platină la 1 l de apă sub formă de ion cloroplatinat

Temperatura

apei variază icircn funcie de provenienă şi de anotimpPentru apele sbuterane se icircncadrează icircntre 8-12oC iar pentru cele de suprafaă variază icircntre 0oC ndashiarna şi 27 oC - 30 oC vara Radioactivitatea -este proprietatea a

pei de a emite radiaii permanente alfa beta saugama

Conductibilitatea electrică şi conductivitateaConductivitatea apelor constituie unul dintre i

ndicatorii cei mai utilizai icircn apreciereagradului de mineralizare a apelor cel puin din următoarele considerente

- măsurătorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea coninutuluitotal de săruri dizolvate icircn apă

- au avantajul diferenierii dintre săruri anorganice şi organice pe baza mobilităilorionice specifice

- elimină erorile datorate transformării speciilor de carbonaibicarbonai prinevaporare la 105o C (conform metodologiei de determinare gravitaională a reziduului fix icircn cazul bicarbonailor pierderile sunt de circa 30)Din valoarea conductibilităii se pot face aprecieri asupra concentraiei electroliilor şiasupra variaiei gradului de mineralizare a apeiConductibilitatea se măsoară icircn -1cm-1 = Siemens S mS microS

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1751

17

32 Condiii de calitate pentru apa potabilă Calitatea a

pei se poate defini ca un ansamblu convenional de caracteristici fizicechimice biologice şi bacteriologice exprimate valoric care permit icircncadrarea probei icircntr-o anumită categorie ea căpătacircnd astfel icircnsuşirea de a servi unui anumit scop Pentrustabilirea calităii apei din multitudinea caracteristicilor fizice chimice şi biologice carepot fi stabilite prin analize de laborator se utilizează practic un număr limitat consideratemai semnificative

Fiecare ară sau regiune dintr-o ară are propriile norme de calitate Totuşi pe planmondial se tinde spre o bază comună rezultată din experiena şi necesităile tuturor Icircnacest sens Organizaia Mondială a Sănătăii a emis şi reeditează periodic Directivelepentru calitatea apei potabile iar organisme internaionale precum Uniunea Europeană promovează şi ele norme comune detaliat sau cel puin orientative cum sunt Directiva9883EC privind calitatea apei destinate consumului uman

Orice alterare fizică chimică sau bacteriologică a apei peste o limită admisibilă stabilită inclusiv depăşirea nivelului natural de radioactivitate produsă direct sau indirectcu activităi umane care o fac improprie pentru o folosire normală se numeşte poluare aapei

Apa element indispensabil vieii şi activităii omului se constituie icircntr-un importantindicator al aprecierii gradului de civilizaie şi al posibilităilor de dezvoltare pe care olocalitate le oferă locuitorilor săiPentru ca o apa să fie declarată potabilă ea trebuie să icircndeplinească mai multe condiiicele mai importante fiind Să fierdquo sigurărdquo din punct de vedere sanitar (legat de cerinele consumatorului) şi al

furnizorului de apă (să fie transportabilă) Să nu conină ageni patogeni sau microorganisme patogene să fie lipsită de risc de

contaminare (să nu existe viruşi bacterii protozoare spori chişti etc) Să fie incoloră şi cu gust plăcut

Concentraia substanelor indezirabile sau toxice să fie foarte scăzutăDin punct de vedere al furnizorului de apă nu trebuie să provoace deteriorări calitativeale conductelor icircn timpul transportului datorită depunerilor sau a agresivităii calciuluisau dezvoltării de bacterii şi să se poată transporta uşor

Icircn Romacircnia norma de calitate pentru apa potabilă icircn ultimul deceniu a fost STAS134291 APĂ POTABILĂ Acest standard de stat se referă la apa potabilă furnizată deinstalaiile centrale sau sursele locale de alimentare apă de rezervoarele de icircnmagazinaretransportabile precum şi la cea folosită pentru apă caldă menajeră (baie şi bucătărie) NUse referă la apele minerale Apa potabilă trebuie să corespundă standardului de calitatenr134291 respectiv să se icircncadreze icircn limitele impuse de 54 de indicatori (preluai larecomandările Organizaiei Mondiale a Sănătăii) şi anume organoleptici (2) fizici (4)chimici (35) radioactivi (2)Toate aceste cerine sunt transpuse icircn indicatori ( parametrii caracteristici) care reprezintă parametrii apei potabileSistemul mondial de supraveghere a mediului icircnconjurător prevede urmărirea calităiiapelor prin trei categorii de parametrii- parametri de bază temperatură pH conductivitate oxigen dizolvat colibacili

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1851

18

- parametri indicatori ai poluării persistente cadmiu mercur compuşi organo -halogenai şi uleiuri minerale - parametri opionali carbon organic total ( COT ) consum biochimic de oxigen( CBO) detergeni anionici metale grele arsen bor sodiu cianuri uleiuri totalestreptococi Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizează următoareaterminologie

- criterii de calitate a apei - totalitatea indicatorilor de calitate a apei care seutilizează pentru aprecierea acesteia icircn raport cu măsura icircn care satisface un anumitdomeniu de folosină sau pe baza cărora se poate elabora o decizie asupra gradului icircncare calitatea apei corespunde cu necesităile de protecie a mediului icircnconjurator - indicatori de calitate ai apei - reprezentai de caracteristici nominalizate pentru odeterminare precisă a calităii apelor - parametri de calitate a

i apei ndash sunt valori şi exprimări numerice ale indicatorilor decalitate a unei ape - valori standardizate ale calităii apei - reprezintă valori ale indicatorilor de calitatea apelor care limitează un domeniu convenional de valori acceptabile pentru o

anumitatilde folosină a apeParametri de calitate sunt microbiologici chimici şi indicatori Valorile concentraiilormaxime admise pentru parametrii de calitate ai apei potabile sunt cele prevăzute icircntabelele din ldquoLegea nr 458 din 8 iulie 2002 privind calitatea apei potabilerdquoAşa cum s-a arătat deja pentru caracterizarea calităii şi gradului de poluare a unei ape seutilizează

indicatorii de calitate Aceştia se pot clasifica după natura lor şi după natura şiefectele pe care le au asupra apei după cumClasificare după natura indicatorilor de calitate 1 Indicatori organoleptici (gust miros )2 Indicatori fizici ( pH conductivitate electrică culoare turbiditate ) 3 Indicatori chimici

o generali-se referă compoziia naturală a apeio toxici ndash se referă la prezena compuşilor poluani toxicia căror prezenă induce

un factor de risc pentru sănătatea consumatorilor-amine aromatice= Ar-NH2 C6H5-NH2 (fenilamina sau anilina)-As Cd2+ CN- NO3 Cr3 Hg N-pesticide-trihalometani

4Indicatori bacteriologici ndashprezena organismelor animale sau vegetale5Indicatori biologici-

6Indicatori de radioactivitate-Consumul de către om al alimentelelor si apei potabile cuun continut radioactiv crescut poate determina cresterea icircncărcăturii interne aorganismului ce conduce la cresterea dozelor efective rezultate prin ingestie si implicit ariscului aparitiei efectelor negative asupra sanatatiiClasificare după natura şi efectul pe care icircl au asupra apei

- indicatori fizico-chimici generali- temperatura

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1951

19

- pH- indicatorii regimului de oxigen

- oxigen dizolvat (OD)- consumul biochimic de oxigen (CBO5)- consumul chimic de oxigen (CCO Cr şi CCO Mn)

- indicatorii gradului de mineralizare - reziduul fix

- cloruri sulfai- calciu magneziu sodiu etc- indicatori fizico - chimici selectivi

- carbon organic total (COT)- azot Kjeldhal şi azot total fosfai- duritate alcalinitate

- indicatori fizico - chimici specifici ( toxici)- cianuri- fenoli- hidrocarburi aromatice mono şi polinucleare

- detergeni- metale grele ( mercur cadmiu plumb zinc cobalt fier etc)- pesticide- arsen- uraniu natural

- trihalometani- indicatori radioactivi

- activitate globală α şi β - activitate specifică admisă a fiecărui radionuclid

-indicatori biologici care reflectă gradul de saprobitate a apei prin analiza speciilor de

organisme care populează mediul acvatic- indicatori bacteriologici care măsoară nivelul de poluare bacteriană icircn principal prindeterminarea numărului de bacterii coliforme totale şi de bacterii coliforme fecale

Icircn tabelul de mai jos sunt redate valorile admise şi excepional admise ale indicatorilor depotabilitate Organismele biologice indicatoare de poluare dăunătoare sănătăii precumchisturi de giardia protozoare intestinale patogene etc nu se admit

Tabel nr1 Indicatori de potabilitate si valorile maxim admise

Gust si miros 2 grade Amine aromatice 0 mgdm3

temperatura 7-15 grade C azotai 45mgdm3

pH 6-8 Cianuri libere 001 mgdm3

turbiditate 5-10 grade fluor 12 mgdm3

culoare 15-30 grade Mercur 0001mgdm3

conductivitate 1000-3000Scm Plumb 005 mgdm3

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2051

20

Duritatea apei 20-30 gradegermane

Total cloroform 05 mgdm3

Calciu 100-180 mgdm3 Pesticide 01 microgramedm3

Cloruri 250-400 mgdm3 CCO (consumul chimic

de oxigen) 25-3 mgdm3

Cupru 005-01mgdm3 Amoniac 0 -03 mgdm3

Fier 01-03 mgdm3 Nitrii 0 ndash 03 mgdm3

Magneziu 50-80 mgdm3 Germeni mezofili 300cm3Mangan 005-03 mgdm3 Germeni coliformi totali 10100cm3

Sulfai 200-400mgdm3 Germeni coliformi fecali 2100cm3

Zinc 5-7 mgdm3 Streptococi fecali 2100cm3

Caracteristicile biologiceApa potabilă nu trebuie să conină organisme animale şi vegetale vizibile cu ochiullibernici ouă sau larve de paraziiNumărul organismelor animale microscopice nu trebuie să depăşească 20 icircn 1 dm3 de apă

Proprietăile chimice ale apeiApa potabilă nu este şi nu trebuie să fie pură Ea conine dizolvate gaze şi o serie desubstane minerale şi organice care icirci conferă caracterul de potabilitateDintre substanele dizolvate unele sunt necesareO2 CO2 Ca2+ altele sunt admisibileMgO SO2-

4 SiO2 Fe Mn Al K Cl dar icircn anumite limiteIar altele sunt inadmisibileH2S As ionul Cr6+ compuşii azotului ai fosforului PbPrezena ionilor de calciu şi magneziu icircn apă icirci confer acesteia duritate Apa cu duritate

mare are o icircntrebuinare limitată icircn industrie şi icircn scopuri gospodăreştipH-ul aciditatea şi alcalinitatea apeiValoarea pH-ului ( concentraia ionilor de hidrogen) apei determină icircn mare măsură-procesele biologice şi chimice care au loc icircn apa natural-caracterul coroziv al apeipH-ul apelor naturale este cuprins icircntre 65 - 8 abaterea de la aceste valori dacircnd indicaiiasupra poluării cu compuşi anorganici pH-ul şi capacitatea de tamponare a acestuiaconstituie una din proprietăile eseniale ale apelor de suprafaă şi subterane pe această cale asiguracircndu-se un grad de suportabilitate natural faă de impactul cu acizi sau bazesărurile de Na+ K+ Ca2+ Mg2+ jucacircnd un rol esenial icircn acest sens De subliniat că

această capacitate de tamponare a pHndashului este deosebit de importantă nu numai pentruechilibrele din faza apoasă dar şi pentru cele de la interfaa cu materiile icircn suspensierespectiv cu sedimenteleIcircn funcie de pH-ul apei se stabilesc unele din procesele de tratare ale acesteia

Valoarea pH-ului unei ape naturale se poate determina cu relaia

pH = 652 + log[ CO2]bic - log[ CO2 ]liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2151

21

[ CO2]bic = concentraia CO2 din carbonaii acizi

[ CO2 ]liber = concentraia CO2 liber existent icircn apă Rezultă că aciditatea apelor natural este cauzată icircn principal de CO2 liberAciditatea mai este determinată de apariia acizilor humici de acizi organici sau de acizi

minerali aduşi cu apele uzate sau formai prin hidroliza sărurilor aflate icircn apă652 ndash este o constantă reprezentacircnd logaritmul cu semn schimbat alconcentraiei ionilor de acid carbonic disociat

Alcalinitatea apelor naturale ndashse datorează ionilor de bicarbonat şi icircn mai mică măsură fosfailorPractic alcalinitatea totală se datorează bicarbonailor de calciu şi magneziu astfel că icircnapele naturale obişnuite duritatea temporar ă a apei este egală cu alcalinitatea totală Alcalinitatea poate apărea şi icircn cazul deversării de ape reziduale puternic baziceDuritatea a

pei a fost inclusă la capacitatea de tamponare a apei datorită ponderii

carbonailor de calciu şi magneziu icircn apele naturale Se deosebesc următoarele tipuri deduritate- duritatea totală reprezintă totalitatea sărurilor de Ca2+ şi Mg2+ prezente icircn apă- duritatea temporară reprezintă coninutul ionilor de Ca2+ şi Mg2+ legai de anionulHCO-

3 care prin fierberea apei se poate icircnlătura deoarece dicarbonaii se descompun icircnCO2 şi icircn carbonai care precipită- duritatea permanentă reprezintă diferena dintre duritatea totală şi duritatea temporarăfiind atribuită ionilor de Ca2+ şi Mg2 legai de anionii Cl- SO2-

4 NO-3 Acest tip de

duritate rămacircne icircn mod permanent icircn apă chiar după fierbere

Coninutul de dioxid de carbon al apeiConinutul de dioxid de carbon este o caracteristică foarte importantă a apei Coninutulde CO2 determină aşa numitul echilibru carbonic al apei

Dioxidul de carbon se poate gasi in apă sub trei forme liber agresiv si legat sub formade bicarbonati si carbonateCea mai mare parte a CO2 se găseşte dizolvat fizic numai o mică parte reacionează cuapa şi se formează acidul carbonic

CO2+HOH lt==gt H2CO3

Icircntre H2 CO3 şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

( 1 )

M ndashcation de metal divalent ( Ca2+ Mg2+ Cu2+ Pb2+ )etcIcircn acest echilibru apar toate formele de dioxid de carbon -CO2 liber- CO2 semilegat icircn bicarbonai

MCO3 + CO2 + H2O lt==gt M(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2251

22

- CO2 legat icircn carbonai

Din echilibrul ( 1 ) rezultă că pentru meninerea bicarbonailor icircn soluie este necesară o anumită cantitate de CO2 liber numit ldquodioxid de carbon aferentrdquoCantitatea de CO2 care depăşeşte această limită se numeşte CO2 agresiv care este capabilsă transforme noi cantităi de carbonai icircn bicarbonai

[ CO2 ]liber = [CO2 ]aferent +[ CO2 ]agresiv

La scăderea cantităii de dioxid de carbon sub limita necesară meninerii bicarbonailor icircnsoluie are loc precipitarea unei cantităi corespunzătoare de carbonaiFormele sub care se găseşte CO2 icircn apă por fi prezentate prin schema din figuraurmătoare Existena uneia sau alteia dintre formele sub care se poate găsi CO2 icircn apă este icircn funcie de pH-ul apei respectiv

o la pH le 4 CO2 este prezent sub formă de CO2 libero la pH = 84 CO2 este prezent sub formă de HCO-

3 o la pH ge 105 CO2 este prezent sub formă decarbonai

CO2 total

CO2 liber

CO2 agresiv CO2aferent CO2semilegat CO2legat HCO-3 CO

2-

Figura nr 1 Formele de CO2 din apă

CO2 nu dăunează calităii apei potabile ci icirci conferă gust plăcut şi prospeimeDar CO2 agresiv poate face apa nepotabilă deoarece poate dizolva PbCO3 format pepereii conductelor de plumb prin care se transportă apa Carbonatul de plumb PbCO3 segăseşte sub forma unui strat subire pe pereii conductelor şi se formează sub aciuneabicarbonailor de Ca şi Mg din apăIcircn apa de alimentare a cazanelor de abur CO2 trebuie să lipsească deoarece produce oputernică coroziune chimică a tolelor cazanelor

Săruri dizolvate icircn apă Duritatea apelorApele naturale conin cantităi variabile de săruri dizolvate din rocile cu care vin icircncontact Datorită gradului de diluie ridicat aceste săruri sunt total disociate astfel icircncacirct icircn apă se găsesc ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2351

23

Ca2+ Mg2+ Na+ K+ HCO -3 SO2-

4 Cl- Alături de aceşti ioni se mai găsesc Fe2+ Fe3+ Ba2+ Al3+ NO-

2 NO-3 F- SiO2-

3 PO3-4

Icircn cantitatea cea mai mare dintre ionii menionai se găsesc ioni de Ca2+ iar dintreanioni icircn mod obişnuit concentraia anionilor SO2-

4 este mai mare decacirct a celor de Cl- icircn apele subterane şi este mai mică icircn apa mărilor şi a oceanelor unde predomină ionulCl-

Icircn sursele de apă din diferite zone pot să predomine anumii ioni care conferă apei unanumit caracterAstfel pot exista ape

o magnezieneo sulfaticeo clorurateo feruginoaseo iodurateo sulfuroaseo carbogazoase

Oxigenul şi substanele organice dizolvate icircn apă Oxigenul se găseşte dizolvat icircn apele naturale aproape de limita de saturaie determinată de presiunea sa parială şi temperaturăOxigenul participă la reacii chimice şi biochimice cu substanele dizolvate icircn apăCa urmare icircn apele subterane icircn special icircn cele cu fier coninutul de O2 este foartescăzutIcircn apele de suprafaă coninutul de O2 depinde de presiune şi de temperatură precum şide numeroasele procese fizice chimice biologice care icircnsoesc ciclul vieii biologice( asimilaie respiraie degradări ) Ca urmare a consumării oxigenului icircn aceste

procese apare un deficit de oxigen care poate provoca dispariia completă a vieii aerobePrin deficit de oxigen se icircnelege diferena dintre cantitatea de oxigen care saturează apala presiunea şi temperatura dată şi coninutul real de oxigenIcircntre coninutul de O2 şi substanele organice din apă se poate stabili o corelaie directăSubstanele organice din apele naturale provin din

o terenurile din bazinul hidrografic substanele humiceo din descompunerea organismelor vii din apăo din deversarea de ape uzate menajere sau industriale

Coninutul de substane organice din apă Este un indicator de calitate foarte important deoarece substanele organice servesc casuport nutritiv pentru bacterii viruşi şi alte organisme viiIcircntotdeauna o mare cantitate de bacterii sau plancton este asociată cu o mare concentraiede substane organice Determinarea analitică individual a substanelor organice din apelenatural este dificil de realizat deoarece presupune o aparatură de laborator de icircnaltă tehnicitate Din acest motiv de obicei se recurge la o apreciere globală a cantităii desubstane organice din apă prin determinarea ldquooxidabilităiirdquo

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2451

24

Oxidarea substanelor organice din apă se poate face chimic sau biochimicDeterminarea ldquooxidabilităiirdquope cale chimică constă icircn stabilirea cantităii de substană oxidantă ( KMnO4 K2Cr2O7 )consumată necesară pentru oxidarea substanelor organiceconinute icircntr-un anumit volum de apăAceastă analiză chimică se numeşte determinarea consumului chimic de oxigen şi senotează

CCO - Mn

CCO - CrConsumul Chimic de Oxigen (CCO) este un parametru important icircn analiza apelorreziduale a apelor de suprafată şi a plantelor deoarece dă informaii asupra gradului depoluare al apei cu materie organică

Consumul biochimic de oxigen CBO Este un indicator de calitate pentru apă care dă informaii despre coninutul de substaneorganice din apă degradabile pe cale biologicăCBO reprezintă cantitatea de oxigen care se consumă pentru degradarea oxidativă de

că tre microorganisme a substan elor organice con inute icircntr-un dm3

de apă

Convenional s-a stabilit ca determinarea consumului biochimic de oxigen să se efectuezepentru o perioadă de incubare de mai multe zile - (CBO )n unde bdquonrdquo reprezintă numărulde zile de incubare a cărui valoare optimă este de 5 zile(CBO )5 rezultă din diferena icircntre concentraia oxigenului dizolvat icircn proba supusă analizei la icircnceputul şi la sfacircrşitul perioadei de incubaieIncubarea probelor de apă se realizează la temperatura de 20 plusmn1 0C la icircntunericPrezena O2 icircn apa potabilă a minim 4 ndash 6 mgdm3 este necesară deoarece conferă apeiun gust plăcut şi prospeimePrezena substanelor organice icircn apa potabilă nu este admisă din următoarelor motive

o datorită caracterului toxic directo

indică o eventuală infectare a apeiSTAS 1342-91 admite pentru coninutul de substane organice icircn apa potabilă limita de10 mg KmnO4 dm3 apăOxigenul dizolvat icircn apă favorizează deferizarea şi demanganizarea apei bazată pefenomenul de oxidareIcircn prezena a 5 ndash 6 mg O2 dm3 icircn apă şi a unei durităi temporare de minim 20d are loccoroziunea fierului conform reaciei

4 Fe + 3 O2 + 6 H2O = 4 Fe(OH)3 darr

concomitent cu absorbia unei pări pe precipitat din CO2

aferent ceea ce duce la reacia

Ca ( HCO3)2 = CaCO3 + CO2

Datorită acestor reacii se formează un strat de Fe(OH)3 rarrhidroxid feric şi carbonat decalciu care aderă la peretele conductei icircntrerupacircnd coroziunea

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2551

25

Icircn apa de alimentare a cazanelor de abur oxigenul chiar icircn concentraii reduse favorizează coroziuneaPrincipii de tratare a apelor Tratarea apelor are ca scop corectarea unor caracteristici ale apei brute astfel icircncacirct după tratare apa să corespundă din punct de vedere calitativ unor anumite cerine icircn funcie deutilizarea ei ca apă potabilă sau apă industrialăAceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se folosesc tot mai mult apele de

suprafată de obicei puternic impurificateDatorită faptului că apele naturale au o compoziie foarte variată nu există o tehnologietip de tratare a apelor ci de la caz la caz se aplică anumite operaii de tratare a apeiPentru stabilirea unui proces tehnologic eficient de tratare a unor ape icircntr-un caz concretse face icircn prealabil un studiu experimental icircn laborator sau icircn staii pilot

Procese de tratare a apeiCele mai importante procese de tratare a apei sunt Purificarea apelor care cuprindeicircn linii mari operaii de

o eliminare a suspensiiloro

deferizare şi demanganizareo sterilizarea sau dezinfeciaPurificarea apelor se aplică icircn cazul apelor naturale care se vor folosi ca ape potabile sau icircn scopuri industriale cacircnd sunt necesare ape cu grad icircnalt de puritate Corectarea calităii apelor care se aplică icircn special pentru apele industrialeAcest proces cuprinde icircn principal operaiile

o eliminarea uleiuriloro decarbonatarea (eliminarea CO2 )o desilicierea ( eliminarea SiO2 )o dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )o

demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )Se efectuează toate aceste operaii sau doar uneleicircn funcie de destinaia apei industrialeşi de proprietăile (caracteristicile ) fizico-chimice necesare icircn anumite utilizăriindustrialeexemplu apa pentru producerea aburului Epurarea apelor reziduale

33 Tratarea apelor naturale pentru obinerea apelor potabile Purificarea apelor naturale 331 Eliminarea suspensiilorApele curgătoare de suprafaă conin cantităi variabile de substane aflate icircn stare desuspensieSuspensiile prezente icircn apă pot fi clasificate icircn trei categorii şi anume

a) Suspensii gravitaionale cu diametrul peste 10-3 mm dgt10-3 mm separabile prinsimplă sedimentare

b) Suspensii fine neicircncărcate electric ndashcu dimensiuni mai mici de 10-3 mm practicnesedimentabile sau care se decantează greu cu viteze foarte reduse

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2651

26

c) Suspensii coloidale cu dimensiuni de 1 divide 200 mm nesedimentabileEliminarea suspensiilor se face cu ajutorul următoarelor operaii principale

deznisiparea decantarea filtrarea coagularea Aceste operaii se aplică independentsau combinat

Deznisipare (presedimentare)Se aplică atunci cacircnd apa brută conine cantităi mari de nisip sau alte substane grele de

natură mineralăDeznisiparea reprezintă prima treaptă icircn procesul de limpezire a apei Deznisipatoarelesunt plasate icircnaintea decantoarelorDeznisipatoarele pot fi după direcia de curgere a apei orizontale (figura nr2 ) şiverticale (figura nr3 )

1 4 4 1

Apa bruta

APA DEZNISIPATĂ

5

Figura nr 2 ndashDEZNISIPATOR ORIZONTAL

unde1 Cameră de liniştire a apei2 Grătare (pentru reinerea suspensiilor plutitoare grosiere)3 Camera de sedimentare4 Praguri stăvilare

5 Dispozitiv de evacuare a nisipului

1

4Apă deznisipată

3

Apă brută

2

Figura nr 3 DEZNISIPATOR VERTICAL

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2751

27

unde1-Zona centrală 2Evacuare nisip3Conductă de alimentare cu apă brută 4Conductă de evacuare a apei deznisipate

Deznisipatoarele verticale se folosesc acolo unde se impune economie de spaiu şi undenu sunt necesare lucrări dificile şi excavări costisitoare

Apa introdusă prin conducta (3) circulă de sus icircn jos prin zona centrală (1) adeznisipatorului şi de jos icircn sus prin compartimentul exterior cu o viteză mai mică decacirctviteza de depunere a nisipului ( 2 ndash 5 ms ) Apoi apa este evacuată pe la partea superioară prin conducta (4) Nisipul se depune la partea inferioară şi este evacuat prin conducta(2) Timpul de şedere a apei icircn deznisipator este de 30divide100 s

Deznisiparea poate fi considerată şi presedimentare Presedimentarea (deznisiparea ) seaplică icircn cazul icircn care apa naturală conine cantităi mari de nisip sau alte particuleminerale grele care se pot depune ulterior pe canale conducte sau uzează prin abraziunepompele sau alte utilaje folosite la tratarea apei

Icircn deznisipatoare se elimină nisipul din apă Acesta este format din particule cu undiametru gt 02 m care au o viteză de depunere destul de mare Timpul de staionare aapei icircn deznisipator este mic de ordinul a cacircteva minute iar viteza de trecere a apei estemare ( 01divide05 ms )

DecantareaDecantarea reprezintă operaia de eliminare a suspensiilor din apăOperaia se realizează icircn bazine de sedimentare denumite decantoare icircn care apa brută circulă cu o viteză redusă iar particulele aflate icircn suspensie se depun gravitaionalPrin operaia de decantare se realizează icircndepărtarea gravitaional a nămolurilor şi asuspensiilor coagulate

Cele mai uzuale sunt decantoarele statice (orizontale) Pentru debite foarte mari de apă sefolosesc decantoarele radialeDecantarea apei este un proces de separare a particulelor solide cu dimensiuni mai maride 10-3 mm aflate icircn suspensie prin aciunea forelor gravitaionale astfel că se obineapa limpezită şi suspensiile

Apă brută eventual plus reactivi de coagulare

Apă limpezită

Suspensii (nămol)Figura nr 4 Schia decantare

DECANTARE

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2851

28

Pentru procesul de eliminare gravitaională a suspensiilor din apă se utilizează şi termenica sedimentarea apei sau limpezirea apei Această operaie se realizează icircn bazine de sedimentare numite decantoare icircn care apabrută este icircn repaus sau circulă cu viteză foarte mică astfel icircncacirct viteza de sedimentare să fie mai mare decacirct viteza de deplasare a apei Particulele solide se depun datorită greutăiiproprii sau icircngreunării artificialePrin această operaie se elimină din apă suspensiile gravitaionale şi suspensiile coagulate

icircn proporie de 40divide80 din cele iniialeSuspensiile depuse icircn decantoare formează nămoluri care se icircndepărtează continuu saudiscontinuuViteza de curgere a apei trebuie să fie mică să nu depăşească 1cm s

1 8 (p) 2 3

5

Apa 6brută apa

4 decantată

7Figura nr 5 Decantor orizontal longitudinal

unde 1 cameră de liniştire şi distribuie a apei2 cameră de decantare a apei3 cameră de colectare a apei decantate4 cameră de colectare şi evacuare a nămolului

5 conducta de intrare a apei brute6 conducta de golire a apei limpezi7 conductă de evacuare a nămolului8 perete pentru evacuarea uniformă a apei (p)

Camera de liniştire şi distribuie a apei are rolul de a primi apa brută şi de a o distribui icircnspaiul de decantare Viteza de circulaie a apei icircn această cameră trebuie să fie mai mare( asymp 05 ms ) decacirct viteza de sedimentare pentru a nu produce depuneri Icircn spaiul dedecantare viteza de deplasare a apei este mică ( 1 ndash 2 mms ) pacircnă la maxim 5 mms pentru ca viteza de sedimentare a particulelor solide să fie mai mare decacirct viteza dedeplasare a apeiEvacuarea apei decantate se face printr-un deversor pe toată lăimea bazinului dedecantarePricipiul este acelaşi pentru decantoarele radiale şi verticaleS -au determinat experimental condiii optime de sedimentare şi anume

- viteza de curgere a apei să nu depăşească 1 cms- regimul de curgere al apei să fie laminar

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2951

29

- să nu existe variaii ale densitaii apei datorate variaiei de temperatură- cantitatea de substane icircn suspensie să nu fie prea mare cacircnd substanele icircn

suspensie se află icircn cantitate de peste 1gdm3 sedimentarea este icircngreunatădeoarece particulele se deranjează icircntre ele icircn timpul sedimentării

- alimentarea şi evacuarea uniformă a apei icircn decantorFiltrarea apeiFiltrarea apei se realizează prin trecerea ei printr-un strat poros cu compoziie

granulometrică adecvată icircn scopul reinerii particulelor aflate icircn suspensieMaterialul filtrant cel mai frecvent utilizat este nisipul cuaros cu minim 98 silice şimaxim 2 substane organice Icircn anumite cazuri se foloseşte ca material filtrantantracitul foarte dur cărbunele activ marmura vata mineralăReinerea de către materialul filtrant a particulelor icircn suspensie duce la o micşorareprogresivă a spaiilor (interstiiilor ) dintre granulele materialului filtrant Acest fenomeneste numit colmatarea filtrului Pe măsură ce filtrul se colmatează creşte pierderea depresiune din filtru şi scade viteza de filtrarePrimele filtre utilizate la tratarea apei au fost filtrele lente Apa circulă cu viteză redusăIcircn partea superioară a filtrului sunt reinute microorganismele vii fomacircnd o membrană

gelatinoasă numită membrană biologică Aceasta are un rol important icircn eficacitateafiltrului deoarece reine cele mai fine suspensii icircn special microorganismeleDezavantajul filtrelor lente este volumul lor mare datorită vitezei de filtrare reduseFiltrele lente au fost icircnlocuite parial de filtrele rapide pentru care viteza de filtrare estemai mare şi au un volum mai redus Icircn cazul filtrelor rapide nu se mai formează membrana biologică şi de aceea este necesară ulterior operaia de dezinfecie a apeiFiltrele rapide se utilizează icircn special pentru filtrarea apelor tratate cu coagulaniSe prezintă icircn continuare icircn figurile 7 şi 8 schema de funcionare a unui filtru rapiddeschis şi a unui filtru rapid icircnchis

1 apă brută

6conductă de golire ptr apa de spălare

3 a filtrelor

2 5apă de spălare

7 apă filtrată

4Figura nr 7 Filtru rapid deschis

unde1 conductă de alimentare cu apă brută 2 strat drenant care susine stratul de nisip3 strat de nisip filtrant4 conductă de evacuare a apei filtrate

nisip

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3051

30

5 conductă de alimentare cu apă pentru spălarea filtrului6 conductă de golire pentru apa de spălare a filtrelor7 camera de apă filtrată (pentru colectarea apei filtrate)

Apa decantată se introduce prin conducta (1) şi este repartizată prin intermediul unor jgheaburi pe toată suprafaa filtrului Apa circulă prin stratul de nisip de sus icircn jos treceprin drenajul filtrului (2) şi ajunge icircn camera de apă filtrată de unde se evacuează prinintermediul conductei (4) După colmatare filtrul trebuie spălat Apa de spălare se introduce icircn filtru prin conducta

de spălare (5) intră icircn filtru străbate suprafaa filtrului expandează apoi stratul de nisipmeninacircnd granulele de nisip icircn suspensie Impurităile reinute la suprafaa granulelor şise desprind şi sunt antrenate de curentul de apă icircn jgheaburile de colectare de la parteasuperioară apoi se evacuează prin conducta de golire (6)

apă brută 4

1 8

apă de spălare a filtrului3 2

56 apă filtrată

aer comprimat apă de spălare

7 9Figura nr 8 Filtru rapid icircnchis

unde1 rezervor din tablă de oel2 strat drenant care susine stratul de nisip filtrant3 nisip filtrant4 conducta de alimentare5 conducta de evacuare apă filtrată 6 ştu pentru aer comprimat7 conductă perforată pentru distribuire aer8 conductă laterală pentru evacuarea apei de spălare a filtrului9 conducta de golire a filtrului

Filtrul rapid se compune dint-un rezervor din tablă de oel (1) prevăzut cu stratul drenant(2) care susine stratul de nisip filtrant (3) Apa decantată intră prin conducta (4) străbate stratul filtrant de sus icircn jos şi iese princonducta (5) Dacă stratul filtrant s-a colmatat filtrul se spală introducacircnd apă princonducta (5) şi insuflare de aer comprimat prin ştuul (6) distribuit uniform princonducta perforată (7) Apa şi aerul străbat stratul filtrant de jos icircn sus icircl expandează şiantrenează impurităile prin conducta(4) icircn conducta laterală (8) Conducta (9) serveştepentru golirea completă a filtrului

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3151

31

Coagularea suspensiilorSedimentarea naturală a suspensiilor din apă nu este icircntotdeauna suficientă pentru a icircndepărta complet substanele aflate icircn suspensieDin acest motiv icircn aceste cazuri se recurge la utilizarea unor reactivi care provoacă flocularea dispersiilor coloidale din apă numii reactivi de coagulare sau coagulaniColoizii din apă sunt formai din două faze

- faza dispersă formată din particule coloidale cu dimensiuni de 1 ndash 200 mmicro - mediul de dispersie format din apă Agenii de coagulare sunt icircn general săruri ale unor metale polivalente ( Fe3+ Al3+ etc )care prin hidrokiză sau disociere pun icircn libertate ionii metalici Aceştia anulează sarcinanegativă a particulelor coloidale din apă producacircnd coagularea fazei disperse şisedimentarea rapidăPrincipalii reactivi de coagulare sunt

a) sărurile de aluminiu Al2(SO4)3middot18H2O alaun de aluminiu şi potasiu KAl(SO4)2middot12 H2O AlCl3middot6 H2OHidroliza sărurilor de aluminiu este favorizată de prezena ionilor bicarbonat

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 3CaSO4 + 2Al(OH)3 +6CO2 Icircn urma procesului de coagulare are loc scăderea durităii temporare concomitentcu creşterea durităii permanente sulfatice (dată de CaSO4)

b) sărurile de fierSe utilizează aticirct săruri feroase Fe SO4 middot7 H2O cacirct şi săruri fericeSulfatul feros reacionează cu bicarbonaii de Ca şi Mg formacircnd icircn prima etapăbicarbonat de fier care se descompune apoi lent icircn Fe(OH)2 rezultacircnd hidroxidferosPentru a accentua faza a doua a procesului icircn apă se introduce lapte de varProcesul decurge conform următoarelor reacii

FeSO4 + Ca(HCO3)2 Fe(HCO3)2 + CaSO4 Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 + Fe(OH)2 Capacitatea de coagulare sreşte prin oxidarea Fe2+ la Fe3+ care are loc datorită oxigenului din apă2Fe(OH)2 + 12O2 + H2O 2Fe(OH)3 Dintre sărurile ferice se foloseşte sulfatul feric Fe2(SO4)3 şi clorura fericăFeCl3FeCl3 + 3 H2O Fe(OH)3 darr + 3HClIcircn ultimii ani se folosesc coagulani polielectrolitici şi coagulani pe bază depolimeri (poliacrilamidă poliacetat de vinil )Coagularea se produce icircn timp (procesul decurge icircn camere de amestec)Pentru a se forma flocoanele staiile de tratare sunt prevăzute cu camere de reacie(camere de reacie cu perei şicanai)

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3251

32

intrare apă

ieşire apă

golireFigura nr9 Cameră de reacie cu perei şicanai(cu şicane orizontale)

1 2

p

3

Figura nr 10 Cameră de reacie şicane verticale

- viteza apei este de 02 ndash 04 ms- timpul de staionare este de 15 ndash 30 minute

- 1 intrare apă - 2 ieşire apă - 3 Conducta de golire a camerei de reacie

Intensitatea de amestecare este determinată de numărul de şicane şi de distana dintre ele332 Deferizare şi demanganizare Apele subterane şi uneori şi cele de suprafaă conin compuşi solubili ai fierului şimanganuluiFierul se găseşte icircn apă sub formă feroasă solubil ca bicarbonai [ Fe (CO3H)2 ]şi maipuin ca sulfai fosfai sau silicaiDe asemenea fierul se găseşte sub formă de săruri ferice solubile şi compuşi fericiinsolubili (hidroxidul feric ) precum şi sub formă coloidală complexat cu substaneorganice Fierul din apă favorizează dezvoltarea ferobacteriilor care obturează conductelede transport a apei Anumite bacterii se hrănesc cu fier Ele oxideaza fierul din feros icircnferic şi icircl depozitează icircntr-o masă gelatinoasă cu care se icircnconjoară Aceste formaiunigelatinoase sunt periculoase pentru ca pot bloca valvele şi mediile de filtrareIcircn exces imprimă apei un gust metalic o culoare roşieticăConcentraia maximă admisă a fierului icircn apa potabilă este de 01 mg ℓ

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3351

33

Manganul se găseşte icircn apă icircn general icircn cantitate mică şi adesea icircnsoeşte fierulSe găseşte sub formă solubilă icircn suspensie şi complexat Icircn prezena compuşilor cumangan şi a substanelor organice este favorizată dezvoltarea microorganismelorConinutul maxim admis de mangan icircn apa potabilă este de 0005 mg ℓ

Procedee de deferizareEliminare excesului de fier din apă se face prin

o

- oxidarea cu aero - oxidarea cu reactivi chimicio - eliminarea prin schimb ionic cu cationit

Oxidarea cu aerOxidarea cu aer se realizează prin pulverizarea apei prin duze şi căderera sub formă deploaie de la o anumită icircnălimeConinutul de oxigen al apei depinde de gradul de pulverizare şi distana de la care sepulverizeazăSărurile de fier hidrolizează

Fe

2+

+ 2H2O Fe(OH)2 + 2H

+

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Icircndepărtarea precipitatului se face prin decantare şi filtrare

Oxidarea cu reactivi chimiciOxidarea cu reactivi chimici se aplică icircn cazul apelor care conin concentrai mari deFeSO4 sau compuşi ai fierului şi manganuluiSulfatul feros se transformă cu lapte de var icircn hidroxid feros care apoi se oxidează lahidroxid feric

FeSO4 + Ca(OH)2 Fe(OH)2 + CaSO4

2Fe(OH)2 + 12 O2 + H2O 2Fe(OH)3 Oxidarea compuşilor organici ai fierului şi manganului se realizează cu ageni oxidaniputernici ca permanganat de potasiu clor ozonPermanganatul de potasiu nu este utilizat decacirct pentru proprietăile sale auxiliare icircnprocesul decolorării al demanganizării şi uneori se foloseşte drept coagulantClorul este utilizat pentru potabilizarea apelor şi pentru tratarea apelor uzate Icircn cazulapelor uzate clorul e folosit pentru oxidarea cianurilor hidrogenului sulfuratamioniacului şi unele substane organice Clorul are dezavantajul că prin reacia cu unelesubstane organice din apă formează compuşi halogenai a căror nocivitate esterecunoscutăOzonul are avantajul de a aciona complementar pentru eliminarea multor micropoluanipentru ameliorarea gustului mirosului şi culorii

Deferizarea totală se obine la trecerea apei peste schimbători de cationi rezultacircndcationii de forma R ndash Na

R ndash Na2 + Fe2+ R ndash Fe + 2Na+ Procedee de demanganizare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3451

34

Eliminarea manganului se realizează mai greu deoarece sărurile solubile ale manganuluisunt mult mai stabile decacirct cele de fier şi oxigenul atmosferic nu le poate oxida decacirct laun pH mai mare de 9 cacircnd manganul precipită sub formă de hidroxidEste greu de tratat datorită condiiilor care trebuie a fi indeplinite (PH raportulbicarbonaicarbonai şi de prezenta altor minerale icircn special Fe)Precipitarea manganului sub formă de hidroxid filtrabil se poate realiza cu oxidanienergici ca ozon dioxid de clor

R ndash Na2 + Mn

2+

R ndash Mn + 2Na

+

Dioxidul de clor reactioneza cu apa cu formare de acid cloros si cloric 2ClO2 + H2O = HClO2 + HClO3

Eliminarea prin schimb ionic cu cationitDemanganizarea cu cationiiSe utilizează cationiti de sodiu care se tratează cu clorură de mangan trecacircnd icircn formade R ndash Mn

R ndash Na2 + MnCl2 R2 ndashMn + 2NaClCationiii R2 ndashMn se activează prin tratare cu permanganat de potasiu sau calciu

KMnO4 sau Ca(MnO4)2 astfel ca manganul din cationit să fie adus la un grad de oxidareavansat care să asigure oxidarea fierului şi manganului sub formă de oxihidrai uşorseparabili

R ndash Ca + MnCl2 R ndash Mn + CaCl2 regenerareR ndash Mn + Ca(MnO4)2 R ndash Ca + oxizi superiori de Mn ndashinsolubili

Oxizii superiori de mangan se descompun icircn masa coloanei cu schimbător de ioni aderacircnd la suprafaa granulelor de schimbător de ioniExistă procedee de deferizare şi demanganizare icircn care se utilizează alge care oxidează manganul la compuşi insolubili sau plante acvatice care folosesc fierul şi manganul icircnmetabolismul lor

333 Sterilizarea sau dezinfecia apeiSterilizarea apei are ca scop eliminarea microorganismelor şi a germenilor patogeni dinapăOperaia de sterilizare se aplică după filtrareDezinfecia este procesul de icircndepărtare din apele uzate a microorganismelor patogeneAplicarea procesului este oportună icircn cazul apelor uzate industriale care conin astfel demicroorganisme (tăbăcării abatoare unităi de creştere a animalelor fabrici de conserveindustrie fermentativă etc) Trebuie să se facă distincie icircntre dezinfecie şi sterilizareSterilizarea presupune distrugerea tuturor microorganismelor (bacterii alge sporivirusuri etc) icircn timp ce dezinfecia nu distruge toate microorganismele Mecanismuldezinfeciei cuprinde două faze pătrunderea dezinfectantului prin peretele celular pe de oparte şi denaturarea materiilor proteice din protoplasmă inclusiv a enzimelor pe de altă parte Agenii chimici (ozon clor bioxid de clor brom iod etc) pot degrada materiacelulară reacionacircnd direct cu aceasta icircn timp ce metodele fizice induc modificărichimice ale acestui materialSterilizarea apei se poate realiza prin

1 Procedee fizice

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3551

35

Procedeele fizice folosesc aciunea unor ageni fizici care distrugmicroorganismele din apă căldura radiaiile UV radiaiile ionizantea procedeul termic ndashfierberea apei ndash se aplică pentru cantităi mici de apă b dezinfectarea apei cu raze ultraviolete ndash se bazează pe proprietăile bactericide

puternice ale acestora Radiaiile UV se obin cu ajutorul lămpilor icircn care serealizează descărcări electrice icircn vapori de mercurLămpile sunt montate icircnconducte prin care curge apaEfectul bactericid se manifestă pe o rază de 25 cm

de la lampă dacă apa este limpede2 Procedee chimiceProcedeele chimice de sterilizare a apei folosesc aciunea antiseptică a diferiilorreactivi chimici clorul substane clorigene ozonul permanganatul de potasiu

Sterilizarea apei cu clor şi compuşi clorigeniSterilizarea apei cu clor este metoda cea mai răspacircndită deoarece se utilizează aparatură relativ simplă se poate aplica atacirct pentru debite mici cacirct şi pentru debite mari de apă iarpreul de cost este redusEfectul bactericid al clorului este cunoscut de mult timp clorul fiind folosit pentrudezinfecia apei icircncă din 1896

Clorul activ este un dezinfectant obişnuit pentru ape care acionează sub formă de ion dehipoclorit efectele sunt mai pronunate la valori mici ale pH cacircnd hipocloritul acionează sub forma de acid hipocloros slab disociat Amoniacul prezent icircn apă reacionează cuclorul activ dacircnd naştere (icircn funcie de raportul clor activ-amoniac) la monodi- şitricloramină care la racircndul său poate fi oxidată de un exces de clor la azot molecularAciunea bactericidă a clorului se bazează pe proprietăile oxidante ale clorului care icircncontact cu apa reacionează cu aceasta formacircnd acidul hipocloros care icircn funcie de pH-ul apei se descompune icircn oxigen atomic sau ion hipoclorit

Cl2 + H2O HClO + HClHClO O + HCl sau

HClO ClO

-

+ H

+

pH optim ndash 7 ndash 75la pH acid 4 ndash 56 există HOCl nedisociatla pH alcalin gt10

Oxigenul atomic (oxigenul icircn stare născacircndă) oxidează substanele organice din apă inclusiv bacteriile şi germeniiNecesarul de clor pentru dezinfectarea apei se determină experimental icircn laborator şireprezintă clorul consumat de substanele organice şi reducătoare din apă precum şiclorul rezidual Clorul rezidual care trebuie să fie de 005divide 05 mg ℓ evită reinfectareaapeiIcircn prezena amoniacului are loc formarea cloraminelor Această reacie depinde de pH

HOCl + NH3 NH2Cl + H2O pH gt 85HOCl + NH2Cl NHCl2 + H2O pH = 44 divide 5HOCl + NHCl2 NCl3 + H2O pH lt 44

Cloraminele au de asemenea efect bactericid dar mai scăzut decacirct al clorului Icircn schimbele prezintă ale avantaje adică

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3651

36

- nu reacionează cu compuşii organici aromatici (clorul reacionează cu compuşiiorganici aromatici )

- se menin timp mai icircndelungat icircn apă asiguracircnd o protecie icircmpotriva reinfectării La doze sporite de clor cloraminele sunt oxidate la azot molecular Cloraminele exercită efecte dezinfectante datorită clorului activ pe care icircl conin La doze sporite de cloracestea sunt oxidate la azot molecular ceea ce determină scăderea clorului activ remanent icircn soluie După oxidarea lor totală (punctul de rupere) concentraia clorului icircncepe să

crească din nouSterilizarea cu ozonOzonul este un oxidant energic care se utilizează icircn sterilizarea apei deoarece distrugeenzimele distruge sporii viruşii bacteriile şi este mai eficient decacirct clorul icircn icircndepărtarea microplantelor acvatice şi a protozoarelorOzonul reprezinta o melucula cu trei atomi de oxigen icircn comparaie cu oxigenul dinatmosferă care are doar doi atomi proprietăile celor două tipuri de molecule sunt foartediferite ozonul este un oxidant foarte puternic astfel că are un rol decisiv icircn distrugereapatogenilorca urmare acesta se descompune icircn molecule de O2 Astfel dizolvat oxigenul

asigură un gust deosebit apei poatabileO3 = O2 + O reacia decurge uşor deoarece O3 este instabil la temperatura

ambiantă Ozonul se obine din aer sau din oxigen sub aciunea descărcărilor electrice de icircnaltă tensiuneAerul purificat şi uscat este trecut printr-o cameră (baterie ) de ionizare icircn care subaciunea unui cacircmp de descărcări electrice de icircnaltă tensiune se formează ozonul

O2 2O

2O + 2O2 2O3 3O2 2O3 Aerul ozonizat este introdus icircn contracurent cu apa de dezinfectat icircntr-un turn deabsorbiePentru dezinfectarea unui litru de apă se consumă 05 ndash 2 mg O3 icircn funcie de coninutulde impurităi al apei

Ozonul este puin solubil icircn apă de aceea este necesar să se asigure un contact intim cu apa

Prin tratarea apei cu ozon se realizează concomitent eliminarea (oxidarea ) fenolului decolorarea apei icircmbunătăirea gustului şi a mirosului apei Ozonul oxidează H2S nitriliişi ali derivai organici

Icircn epurarea apelor uzate ozonul este folosit pentru decolorare dezinfecie oxidareaparială a unor substane nocive (fenoli detergeni cianuri etc) Este de subliniat că ozonul are o toxicitate ridicată pentru expunere continuă concentraia icircn aer fiind limitată 1a circa 01 mgm3)Printre cei mai importani patogeni distruşi de ozon se numără E-Coli Coliform HoleraPentru cele mai comune aplicaii un coninut optim rezidual este de 04 sau 05 ppm ( pă r i

per milion) ozon Acesta este suficient pentru a distruge patogenii care pot coabita icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3751

37

interiorul recipienilor de apă Tratarea apei cu radiatii UV nu asigură icircnsă şi sterilizarearecipientilor pentru depozitarea apei asta icircnsemnacircnd că orice urmă de spori sau bacteriicare se află icircn aceşti recipieni se pot multiplica după umplere

34 Ape industriale

341Corectarea calităii apelorApele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fie

folosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabileCorectarea calităii apelor se aplică icircn special pentru apele industrialeApa necesară icircn diferite procese tehnologice trebuie să icircndeplinească anumite condiii decalitate caracteristice fiecărui domeniu de utilizareOperaiile de corectare a calităii apelor cuprind

- decantarea tratarea cu coagulani filtrarea- deferizarea demanganizarea- degazarea (eliminarea gazelor dizolvate)- desilicierea ( eliminarea SiO2 )- dedurizarea (eliminarea sărurilor Ca2+ Mg2+ )- demineralizarea (eliminarea tuturor componenilor minerali )

342 Dedurizarea apei Eliminarea durităii apei se poate realiza prin metode termice metode chimice cu schimbători de ioni

Procedeul de dedurizare cu schimbă tori de ioni

Acest procedeu se bazează pe capacitatea unor substane solide greu solubile de aabsorbi din soluie anioni sau cationi şi de a ceda icircn schimb aliiMaterialele schimbătoare de ioni sunt subsante insolubile coninacircnd ioni cu putere slabă care sunt capabili să fie schimbati cu ali ioni din soluiile cu care vin icircn contact Acesteschimbări au loc f ără alte modificări fizice icircn materialul schimbător de ioni Ioniischimbători sunt acizi sau baze insolubile care formează la racircndul lor săruri insolubile şiaceasta icirci face capabili să schimbe ioni incarcăti pozitivi (schimbători de cationi) sau icircncărcai negativ (schimbători de anioni) Multe substante naturale ca proteinele celulozaelementele galvanice şi particulele de impurităi demonstrează proprietăile ionilorschimbători care joacă un rol important icircn funcia lor icircn natură Materialele schimbatoarede ioni sintetice bazate pe cărbune şi răşini fenolice au fost primele utilizate la nivelindustrial icircn 1930 Cacirciva ani mai tacircrziu au fost dezvoltate răsinile constacircnd din polistirencu grupe sulfonat pentru a forma schimbători cationici sau grupe aminice pentru a formaschimbători anioniciClasificarea schimbătorilor de ioni

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3851

38

Icircn funcie de sarcina ionului absorbit schimbătorii de ioni se numesc cationii care suntschimbători de cationic şi anionii care sunt schimbători de anioniSchimbătorii de ioni se clasifică după mai multe criterii

1) după originea lor- naturali (zeolii)- de sinteză

-permutii

-răşini schimbătoare de ioni2) după natura lor- anorganici ( zeolii permutii )- organici ndashrăşini schimbătoare de ioni

3) după structura reticulară a compuşilor organici de sinteză- răşini microporoase- răşini macroporoase

4) după tipul ionului schimbat- cationii- anionii

- amfoteri ( pot schimba atacirct anioni cacirct şi cationi ) Zeoli ii

Zeoli ii se notează Z-Na unde Z este un rest macromolecular ei sunt silicai hidratai careconin ioni de aluminiu şi ioni ai metalelor alcalineZeoliii sunt schimbători de ioni naturali din punct de vedere chimic fac parte dincategoria alumino-silicailor naturali ai metalelor alcaline şi alcalino-pămacircntoaseStructura cristalină a zeoliilor este de tip reea tridimensională care conine cationiangajai icircn legături la nivelul reelei şi cationi mobili care pot fi angajai icircn procesul deschimb ionicPermuti ii

Permuti ii

se notează P-Na unde P este un rest macromolecular ei sunt silicai dubli dealuminiu şi sodiu obinui prin topirea cuarului cu caolin cu carbonat de sodiu sau cusulfură de sodiu şi cărbuneCationi i

Răşinile acide şi sărurile lor cu metale alcaline (uzual cu sodiu) au proprietatea de aschimba cationii pe care icirci conin inclusiv H+ cu cationi din soluiile cu care vin icircncontact Aceste răşini se numesc cationi i Icircn reaciile de schimb ele se simbolizează R-Hrespectiv R-Na (Cat) ndash NaCationiii conin icircn molecula lor grupări acide de tipul

- COOH sau- COONa- SO3H sau- SO3Na

capabile să fixeze cationi minerali şi organici şi să schimbe cu ionul de hidrogensau de sodiu

Anioni ii

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 3951

39

Răşinile cu caracter bazic se numesc anioni i şi au proprietatea de a reine anionii dinsoluiile cu care vin icircn contact Icircn reaciile de schimb ionic se simbolizează R-OH sau R-Cl funcie de anionul ce poate fi schimbat (hidroxid respectiv clorură)Anioniii au icircn moleculă grupări funcionale bazice

- NH2 capabile să fixeze anionii minerali sau organici şi să icirci schimbe cu ionul HO- R ndashOHsau (An) ndashOH

După caracterul bazic anioniii pot fi anionii slab bazici- au icircn moleculă gruparea aminică - NH2 RN+ H2 HO- - sunt un amestec de amine cu schelet molecular alifatic sau aromatic- nu schimbă ionii acizilor foarte slabi- sunt regenerai mai uşor

anionii puternic bazici- conin gruparea de amoniu cuaternar (sunt săruri cuaternare de amoniu )

R ndash N+R3 HO- - aceste răşini pot schimba ionii acizilor foarte slabi

- icircn funcie de matricea polimerului pot fi-răşini polistirenice-răşini poliacrilice

Răşinile sintetice conin un rest organic R care este un produs reticulat decopolimerizare de tip stiren-divinilbenzen Pe acesta se află grefate grupe active acide(carboxil -COOH sulfonice -SO3H sau fenolice -OH) sau bazice (amine -NH2 sauamine N-substituite)Icircn Romacircnia răşinile schimbătoare de ioni se fabrică la VIROLITE Oraşul Victoria Altesortimente de răşini schimbătoare de ioni fabricate icircn lume sunt de tip AmberliteWolfatite Dowex Sephadex Duolite

etc

Cationiii sunt utilizai pentru reducerea durităii apei reinacircnd ioni de calciu Ca2+ şimagneziu Mg2+ din soluie şi cedacircnd icircn schimb ioni de Na+ sau K+ Regenerarea cationiilor se realizează prin tratarea acestora cu soluia de clorură de sodiusau carbonat de sodiu ref ăcacircndu-se capacitatea de schimb ionic

DEDURIZAREA APEI -se realizează cu un schimbător cationic puternic acid de formaR ndashNaPrin reinerea ionilor de Ca2+ şi Mg2+ se obine un efluent care conine numai săruri desodiu

2R ndash Na + ( Ca Mg ) (HCO3)

2R

2( Ca Mg ) + 2NaHCO

3

2R ndash Na + ( Ca Mg )Cl2 R2( Ca Mg ) + 2NaCl2R ndash Na + ( Ca Mg )SO4 R2( Ca Mg ) + Na2SO4

La regenerare are loc reacia

R2( Ca Mg ) + 2NaCl 2R ndash Na + ( Ca Mg ) Cl2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4051

40

Apa dedurizată va avea aceeaşi mineralizare ( coninut de săruri ) dar duritatea scadepacircnă la o valoare reziduală de 0 -01 mval ℓ

343 Demineralizarea apei Reaciile care au loc la trecerea peste un cationit sintetic conduc la obinerea de apă dedurizată cu caracter acidPrin trecerea apei rezultate peste un anionit se obine apă icircn care nu se mai găsesc nici un

fel de ioni străini numită apă demineraliazat ă Dacă se utilizează răşini schimbătoare de ioni apa dură este trecută icircntacirci peste un cationitapoi peste un anionitDemineralizarea apei se obine prin tratarea apei succesiv cu

a un schimbător de cationi de tip R ndash H icircn care ionii metalici sunt icircnlocuii cu ionide hidrogen iar sărurile neutre din apă sunt transformate icircn acizi liberi

b un schimbător de anioni (anionit ) de forma R ndash OH icircn care se rein anioniiacizilor eliberacircndu-se ioni hidroxil care cu protonii ( H3O ) formează apa

Instalaiile de demineralizare sunt alcătuite din mai multe coloane legate icircn serie Icircn acest fel se consumă mai puini reactivi de regenerare

Regenerarea anioniilor se realizează prin tratarea cu soluii diluate de hidroxid de sodiu(NaOH 4 )

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4151

41

apă HCl 7 NaOH 4brută

cation dedegazare

R -COOH

apă deionizată demineralizată

R ndashSO3H

Figura nr11 Schema unei instalaii de demineralizare totală a apei

unde

1 coloană cu cationit - cationit slab acid ndash slab acid elimină dt 2 coloană cu cationit puternic acid ndash cationit puternic acid3 coloană cu anionit slab bazic ndash anionit slab bazic - elimină acizi tari ( HCl H2SO4 )4 coloană de degazare ndash cationit de degazare ndash se elimină CO2 prin insuflare de aer5 coloană cu anionit puternic bazic ndash anionit puternic bazic ndash elimină acidul silicic şi CO2

1 Icircn coloana 12R ndash H + ( Ca Mg ) (HCO3)2 R2( Ca Mg ) + 2H2CO3 H2CO3 H2O + CO2

2 Coloana 2 conine cationit puternic acid care elimină cationii legai de anioniiclorhidric sulfuric silicic

2R ndash H + ( Ca Mg )SO4 R2 ( Ca Mg ) + H2SO4 2R ndash H + ( Ca Mg ) Cl2 R2 ( Ca Mg ) + 2HCl

2R ndash H + MgSiO3 R2Mg + H2SiO3 3 Coloana 3 conine un anionit slab bazic care elimină acidul sulfuric şi clorhidricformat

2R ndash OH + H2 SO4 R2SO4 + 2H2OR ndash OH + HCl RCl + H2O

1 2 3 4 5

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4251

42

4 Apa trece apoi icircn coloana 4 de degazare unde are loc eliminarea CO2 prin insuflareade aer pacircnă la un coninut residual de cca 10 mg CO2 dm3 5 Coloana 5 conine anionit puternic bazic care elimină acidul silicic şi restul de CO2

2R ndash OH + H2SiO3 R2 ndash SiO3 + 2H2O2R ndash OH + H2CO3 R2 ndash CO3 + 2H2O

Prin alegerea optimă a treptelor de demineralizare şi a nivelului de regenerare se poateobine o apă cu duritatea reziduală 0

0d şi mineralizare m = 0 săruri reziduale

0005 divide 5 mg dm

3

Instalaia de demineralizare pote fi prin schimb ionic icircn suspensie icircn care regenerarea seface icircn contracurent

35 APE REZIDUALE

Este greu de crezut că pe planeta noastră acoperită icircn proporie de 70 de apă numai 1din totalul resurselor de apă este disponibil pentru folosină oamenilorDin toată apa care acoperă globul 975 este apă sărată rămacircnacircnd apă dulce numai25 iar din acestea peste jumătate sunt gheari şi calotă glaciară

Iată de ce apa este o continuă preocupare pe planeta noastră atacirct pentru cercetători darmai cu seamă pentru cei ce suferă din cauza lipsei de apă Deşi trăim icircn secolul 21 icircnlume 11 miliarde de oameni (reprezentacircnd 18 din populaia globului) duc lipsă de apă potabilă

Poluarea apelor reprezintă procesul de alterare a calit ă ilor fizice chimice şi biologice

ale acestora produsă direct sau indirect de activit ă i umane care fac ca apele să devină

improprii pentru folosirea normală care era posibilă icircnainte de alterare

Apele rezultate din activităile industriale agricole sau menajere rămacircn după utilizare cu

o icircncărcătură din substanele prelucrateEle sunt cunoscute sub denumirea de ape reziduale sau ape uzate Apele reziduale sunt apele că rora prin utilizare li s-au modificat calit ă ile chimice

biologice sau fizice apele din precipita ii sau alte surse care f ă r ă să fi f ă cut obiectul

unei folosiri s-au icircncă rcat cu substan e str ă ine provenite din activit ă ile sociale şi

economice Prevenirea şi combaterea fenomenului de poluare presupune cumoaşterea naturiipoluanilor şi a surselor care icirci generează Substanele poluante ajunse icircn emisar suferă

- procese fizice ( sedimentare evaporare etc )

- procese chimice (hidroliză şi oxidare )- procese biologice ndash care au loc icircn mod natural icircn timp printr-un proces complexnumit autoepurare

Depăşirea capacităii de autoepurare a emisarului pune icircn pericol flora fauna şiposibilităile de folosintă ulterioară a apei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4351

43

Substanele poluante odată ajunse icircn reeaua hidrologică pacircnza freatică lacuri racircuri mări oceane sunt practic imposibil de eliminat datorită diluării lor icircntr-un volum marede apă greu de prelucratDe aceea tratarea apelor reziduale icircn scopul eliminării poluanilor trebuie să se facă lasursa de poluarePoluanii din apă rezultă din numeroase activităi antropice industrie oraşe agriculturăPoluanii care provin din surse industriale pot curge din evile unor fabrici sau se pot

scurge din rezervoare de depozitare subterane Uneori icircntreprinderile elimină poluanii icircncanalizarea oraşelor crescacircnd varietatea poluanilor icircn zonele municipale Oraşele şi altecomunităi rezideniale contribuie icircn principal cu ape combinate cu chimicale folosite icircngospodărie Poluanii provenii din agricultură cum ar fi gospodării păşuni şi fermecontribuie cu dejecii animale icircngrăşăminte şi sedimente provenite din eroziune Apele naturale trebuie supuse unor procedee adaptate scopului pentru care urmează să fiefolosită apa respectivă Aceste tratamente sunt cu atacirct mai necesare cu cacirct se face apeldin ce icircn ce mai mult la apele de suprafa ă de obicei puternic impurificate Alimentărilecu apă constituie pentru centrele populate şi pentru industrie dotări indispensabile351 Epurarea apelor menajere

Uzina de tratare a apei cuprinde instalaiile aferente procedeelor de corectare aproprietăilor apei Avacircnd icircn vedere marea varietate a compoziiei apelor naturale ceea ceface să nu existe două ape identice nu există nici o tehnologie sau schemă şablon detratare a apelor ci de la caz la caz trebuie aplicate anumite operaiuni de tratare a apei acăror combinare icircntr-un proces tehnologic eficient rezultă dintr-un studiu experimentaltemeinic executat icircn prealabil icircn laborator şi eventual icircn instalaii pilotEpurarea apelor menajere se poate realize prin procedee Mecanice Chimice Biologice

De obicei se folosesc toate aceste tipuri de procedee ele completacircndu-se reciprocProcedee mecanice de epurare

Procedeele mecanice de epurare urmăresc icircnlăturarea din apă a corpurilor mari aimpurităilor care se depun şi a celor care plutescApele se trec prin grătare ( rare apoi grătare fine ) după care se trec prin deznisipatoareIcircn apă rămacircn suspensii fine care se separă icircn bazine de decantare icircn care apa curge foarte icircncetDepunerile (nămolul ) se colectează de cacircteva ori pe zi pentru a evita fermentareaoperaie executată cu racloare sau pompe specialeNămolul rezultat din procesele de epurare este colectat şi prelucrat pentru a avea un

volum redus şi a putea fi transportat şi utilizat ca icircngrăşămacircnt agricolTratarea nămolurilor se realizează prin fermentare sau deshidratareFermentarea nămolului se realizează icircn bazine speciale icircn absena aerului datorită activităii bacteriilor anaerobe care transformă substanele organice icircn substaneminerale cu producere de gaze icircn special metan care poate fi captat şi utilizatNămolurile nefermentabile se deshidratează pe cacircmpuri de uscare icircn iazuri prin filtrare icircn filtre presă filtre cu vid filtre centrifuge

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4451

44

Apă reziduală

Nămol

Spre valorificaresau depozitarefinală a nămolului

Ape de drenaj

R E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O RR E C E P T O R

Figura nr 12 Schema staiei de epurare mecanică

Grătare

Site

Deznisipatoare

Separatoarede grăsimi

Centralatermică

Platformede uscare

Decantoareprimare

orizontale

Ape decantate

Rezervoarede fermentarea nămolului

Rezervoarede gaze

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4551

45

Procedee chimice de epurareProcesele chimice de epurare sunt acelea icircn care poluanii sunt transformai icircn altesubstane mai uşor de separat (precipitate insolubile gaze care pot fi stripate) cunocivitate mai scăzută sau mai susceptibile de a fi icircndepărtate prin alte procese de epurare(de exemplu prin procese biologice)Prin procedeele chimice de epurare se urmăreşte neutralizarea apelor acide sau alcalinecu lapte de var sau CO2 precum şi separarea cu ajutorul coagulanilor a impurităilor şi a

coloizilorCoagulanii folosii sunt sulfatul feric Fe(SO4) şi sulfatul de aluminiuProcesele chimice folosite la epurarea apelor sunt Oxidarea Coagularea şi flocularea Schimbul ionic Neutralizarea - procesul prin care pH-ul unei ape uzate avacircnd valori icircn afara

intervalului favorabil dezvoltării florei şi faunei acvatice (aproximativ 65-85) estereglat prin adaos de acizi sau baze după caz Neutralizarea apei are ca efect şimicşorarea icircnsuşirilor corozive ale apei care pot determina degradarea materialelor

cu care vine icircn contact (conducte construcii şi instalaii de transport sau deepurare) Apele acide se pot neutraliza prin tratare cu lapte de var Ca(OH)2 sodă caustică sau carbonai cu caracter bazic iar apele alcaline se pot neutraliza cusubstane ce conin acizi sau oxizi acizi (CO2 de exemplu)

Staiile de epurare mecano ndash chimică conin construcii pentru coagularea suspensiilorcoloidale din apă amplasate icircnaintea decantoarelorDatorită proceselor de coagulare se realizează o decantarea mai rapidă a suspensiilor

Procedee biologice de epurareSubstanele organice pot fi icircndepărtate din apă de către microorganismele care le

utilizează ca hrană respectiv drept sursă de carbon O parte din materiile organiceutilizate de către microorganisme servesc la producerea energiei necesare pentru mişcaresau pentru desf ăşurarea altor reacii consumatoare de energie legate de sinteza de materievie respectiv de reproducerea microorganismelor Epurarea realizată cu ajutorulmicroorganismelor este numită biologică Ea se desf ăşoară prin reacii de descompunereşi de sinteză mijlocite de enzime catalizatori biologici generai de către celulele viiEpurarea biologică este precedată de epurarea mecanică şi de cea chimicăSe realizează icircn două categorii de construcii şi instalaii cacircmpuri de irigaie cicircmpuri de infiltraie iazuri biologice ndashicircn care se realizează

epurarea biologică naturală folosindu-se capacitatea naturală de autoepurare asolului şi a apelor

biofiltre bazine de aerare cu nămol activ icircn care are loc epurarea biologică artificială

Epurarea biologică artificială are ca scop oxidarea substanelor organice şi transformarealor icircn substane stabile de către microorganismele aerobeDupă epurarea biologică urmează decantarea apei apoi dezinfectarea cu clor sau clorură de var şi evacuarea icircn ape curgătoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4651

46

4 Tehnologia acidului sulfuric

Dintre acizii minerali produşi ai industriei chimice acidul sulfuric ocupă primul loc dinpunct de vedere al produciei şi al consumului Aceast fapt este datorat reactivităii mari aacidului sulfuric combinată cu costul scăzut al fabricaiei şi numeroasele utilizari ale acestuicompus Capacitatea de producie a unei linii tehnologice variază icircntre 600-2000 t H2SO4 zi

Procedee de fabricare a acidului sulfuricAcidul sulfuric se poate obine prin urmatoarele procedeebull procedeul cu nitroză icircn care oxidarea dioxidului de sulf se face sub aciunea

catalitică a oxizilor de azot superiori se obine acid sulfuric relativ diluat (maxim 76-78H2SO4)

bull procedeul prin contact icircn care dioxidul de sulf este oxidat la trioxid de sulf pecatalizatori soliziFazele principale ale procesului tehnologic sunt

bull pregătirea amteriilor primebull obinerea gazelor sulfuroasebull purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasebull oxidarea catalitică a dioxidului de sulf la trioxid de sulf

bull absorbia trioxidului de sulfbull valorificarea deşeurilor şi a gazelor reziduale

Materii prime pentru obinerea gazelor sulfuroasePrincipalele materii prime folosite la fabricarea acidului sulfuric sunt-sulful elementar-sulfuri pirita FeS2 calcopirita Cu Fe S2 sulfurile unor metale neferoase (ZnS PbS CuS)Alte materii prime ceva mai puin utilizate sunt

-sulfatul de calciu şi magneziu hidrogenul sulfurat gaze reziduale cu SO2 sulfatul feros etcIcircn ările europene piritele reprezintă 66 din materiile prime disponibile pentru fabricareaacidului sulfuric Prin valorificarea cenuşii de pirită costul acidului sulfuric devine cu otreime mai scăzut decacirct al celui pe bază de sulf Pe plan mondial sulful reprezintă 66 dintotalul materiilor prime utilizate icircn industria acidului sulfuric

Pră jirea piriteiProcesul depră jire a piritei decurge după o reacie icircn sistem ereogen la suparafaa de contactsolid-gaz Procesul decurge după o succesiune de reacii paralel ndashconsecutive Ş

4 FeS2 (s) rarr 4FeS (s) +4S (s) ∆ H=+49 64 kcal

4S (s) rarr 4S (g) ∆ H=+62 47kcal

4S (g) + O2 )g) rarr 4 SO2 (g) ∆ H= - 34639 kcal

4 FeS (s) + 7 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 4 SO2(g) ∆ H= - 58175 kcal

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4751

47

Reacia globală a procesului va fi

4 FeS2 (s) + 11 O2 (g) rarr 2Fe2O3 (s) + 8 SO2(g) ∆ H= - 816 03 kcal

Cantitatea mare de căldură degajată prin ardere (816034= 20401 kcalmol) asigură desf ăşurarea procesului icircn condiii autoterme

Industrial pentru pră jirea piritei se utilizează cuptoare mecanice cuptoare icircnsuspensie cuptoare ciclonice sau cuptoare cu strat fluidizat

Icircn fabricile moderne se utilizează cuptoare cu strat fluidizat care asigură productivităifoarte mari (30 t FeS2 m

2 zi recuperarea avansată a călurii de ardere coninut ridicat deSO2 reglarea automată şi posibilitatea utilizării de materii prime cu diferite granulaii

Purificarea şi uscarea gazelor sulfuroasePurificarea gazelor sulfuroase nu este necesară dacă acestea s-au obinut prin arderea

sulfului Aceste gaze nu conin practic impurităi cu numai vapori de apă Se face uscarea

lor prin contactare cu acid sulfuric concentrat la temperatură joasăDar gazele sulfuroase provenite de la arderea piritei şi a sulfurilor metalelor neferoase icircn cuptoare cu strat fluidizat conin cantităi variabile de impurităi sub formă de praf gaze(SO3 HF Si F4 ) şi vapori (As2O3 SeO2 Se H2O etc) icircn funcie de natura şi finea materieiprime supuse pră jirii Icircndepărtarea impurităilor din aceste gaze este necesară dinurmătoarele motive

bull impurifică acidul sulfuricbull praful obturează conductele sau duce la creşterea rezistenei hidraulice icircn aparate icircngreunează transferul termic prin depunere pe pereii conductelor blochează mecanicsau otrăveşte chimic catalizatorul

bull impurităile icircn aflate icircn stare de gaz otrăvesc catalizatorulbull dioxidul de seleniu nu acionează asupra catalizatorului dar se recuperează icircntru-cacircteste o materie primă preioasă pentru fabricarea semiconductorilor

Purificarea gazelor sulfuroase se realizează icircn două treptebull icircn prima treaptă are loc aşa numita purificare uscată prin care se reine praful astfel icircncacirct gazele să conină maxim 01-025 g prafNm3 de gaz purificarea uscată serealizează prin procedee mecanice (multicicloane) şi electrice ( filtre electrice uscate)

bull icircn a doua etapă se face o purificare umedă numită purificare specială prin care seelimină arsenul seleniul şi aerosolii de acid sulfuric formai prin reacia dintre vaporiide apă şi SO3 din gazele sulfuroase Purificarea specială urmăreşte eliminarea

aerosolilor de acid sulfuric (cu filtre electrice umede) şi a impuritălor de As2O3 şiseleniu (prin condensare icircntr-un răcitor cu serpentină)

Oxidarea catalitică a dioxidului de sulf Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid este un proces exoterm

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4851

48

SO2 + frac12 O2 SO3 ∆ H = -229 kcal

Reacia decurge cu degajare de căldură şi contracie de volum iar deplasareaechilibrului spre dreapta respectiv creşterea conversiei se realizează prin micşorareatemperaturii şi mărirea presiunii

Conversia reprezintă raportul dintre numărul de moli de SO2 oxidai la SO3 şi numărultotal de moli de SO2 şi icircn condiii de echilibru se defineşte prin raportul

23

3

SOSO

SO

e p p

p x

+=

icircn care

2SO p

3SO p sunt presiunile pariale la echilibru al SO3 respectiv SO2

Oxidarea dioxidului de sulf la trioxid de sulf necesită o energie de activare foarteridicată ( 5972 kcalmol) şi din acest motiv efectuarea ei la nivel industrial este posibilă numai cu ajutorul catalizatorilor Cel mai utilizat catalizator este pentoxidul de vanadiu cu

promotor de K2O pe suport de silice (SiO2) Coninutul de V2O5 al catalizatorului industrialeste de 4-11

Procesul de oxidare catalitică este condus icircn reactoare adiabatice cu strat fix decatalizator Majoritatea sunt prevăzute cu patru straturi de catalizator şi schimb de căldură icircnafara stratului catalitic

Absorbia trioxidului de sulf Ultima fază a procesului de fabricaie a acidului sulfuric este absorbia SO3 din gazele

catalizate şi transformarea lui icircn acid sulfuric Gazele evaculate din reactorul de oxidarecatalitică sunt dirijate icircn instalaia de absorbie a SO3 unde are loc absorbia trioxidului de

sulf icircn acid sulfuric concentrat (983) sau dacă se urmăreşte şi obinerea de oleum icircnoleum 20

Conform diagramei de echilibru lichid ndashgaz icircn sistemul H2O-H2SO4-SO3 absorbantuloptim este H2SO4 983 care corespunde compoziiei azeotropului

Sortimente de acid sulfuricIndustrial se fabrică următoarele sortimente d eacid sulfuric

bull monohidrat sau acid sulfuric 100bull Acid sulfuric de concentraie 98 96 92 respectiv 73

bull Acid sulfuric pentru acumulator de 98 92 respectiv 37

bull Oleum cu 20 SO3 liber

bull Oleum cu 65 SO3 liber

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 4951

49

Acidul sulfuric pentru analiză şi chimic pur se obin din trioxidul de sulf rezultat ladistilarea oleumului şi apă triplu distilată icircn aparatură de cuar

Utilizări ale acidului sulfuricAcidul sulfuric are numeroase utilizări datorită reactivităii mari şi a costului scăzut al

fabricaiei Acidul sulfuric este un bun oxidant deshidratant şi catalizator icircn sinteza organică (eterificare esterificarea alcoolilor adiia apei la etenă nitrarea compuşilor organicialchilarea şi polimerizarea alchenelor)

Acidul sulfuric este folosit la fabricarea de fertilizani (superfosfat fosfat de amoniusulfat de amoniu) de pigmeni (alb de titan) de acizi sulfai dicromai şi exploziviAcidul sulfuric este folosit la fabricarea metalelor neferoase şi rare ca agent de

decapare pentru oeluri şi metale icircnainte de vopsire sau de a fi acoperite cu staniu(cositorire) nichel sau crom

Alte utilizari ale acidului sulfuric suntbull Icircn industria acumulatoarelorbull Icircn procesele de fabricare a unor colorani vopsele lacuri medicamente

materiale plastice insecticide erbicide detergeni etanol esteri eteri etcbull Icircn industria alimentară la prepararea glucozei a zahărului a amidonului etc

bull Agent de uscare a gazelor

5 Fabricarea gazului de sinteză

Gazul de sinteză se obine prin oxidarea parială a hidrocarburilor uşoare icircn special ametanului Acest proces este numit bdquoconversierdquo şi se utilizează icircn special pentru obinereahidrogenului necesar sintezei amoniacului Agenii de oxidare care se pot folosi sunt apa(vapori) oxigenul sau dioxidul de carbon Icircn cazul conversiei metanului reaciile sunt

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= + 49 25 kcal

Aproximativ 80 din hidrogenul destinat fabricării amoniacului se obine dupa această metodă

Metanul se poate oxida şi cu oxigen ( oxidare parială la CO) reacia fiind exotermă

CH 4 + H 2O (g) CO + 3 H 2 ∆ H= - 85 kcal

Conversia cu dioxid de carbon se utilizează pentru obinerea gazului de sinteză dincare se va fabrica metanol sau cacircnd se dispune de dioxid de carbon

CH 4 + CO2 (g) 2 CO + 2 H 2 ∆ H= + 60 kcal

Oxidarea parială a omologilor metanului se desf ăşoară conform reaciei

C n H 2n+2 + n H 2O (g) n CO + (2n+1) H 2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5051

50

Icircn prezena vaporilor de apă monoxidul de carbon reacionează conform reaciei

CO + H 2O (g) CO2 + H 2 ∆ H= - 10 kcal

Această reacie are loc atacirct icircn procesul de conversie a hidrocarburilor gazoase cacirct şi ca fază separată icircn procesul tehnologic de obinere a gazului brut icircn vederea reducerii coninutului

de monoxid de carbon din gazul de sinteză care altfel necesită pentru purifcare procedeedificile şi costisitoare Prin conversia monoxidului de carbon cu vapori de apă crşteconinutul de hidrogen din gaze

Conversia metanului este o reacie catalitică Se utilizează catalizatori de Ni sau Co cuadaosuri de Al2O3 Mg O ZrO2 ThO2 şi ali activatori

Icircn practica industrială icircn funcie de condiiile locale s-au dezvoltat mai multeprocedee de obinere a gazului brut care se pot clasifica astfel

bull Procedee icircntr-o singură treaptă bull Procedee icircn două trepte

După presiunea de lucru se aplică

-procedee de conversie la presiune joasă-procedee de conversie la presiune ridicatăGazul de sinteză este apoi purificat prin icircndepărtarea prin diverse metode a dioxidului

de carbon şi a monoxidului de carbon

6 Tehnologia amoniacului

Amoniacul este principala materie primă pentru obinerea substanelor organice şianorganice cu azot inclusiv fertilizanii minerali Amoiacul se utilizează la fabricareamedicamentelor a coloranilor explozivilor a pilelor de combustie şi icircn industria

petrochimică a hacircrtiei şi frigotehnieiPosibilitatea obinerii amoniacului din elemente se cunoaşte de peste 100 de ani dar

condiiile de sinteză au fost stabilite abia la icircnceputul secolului al XX-lea pe baza legilortermodinamicii şi a cineticii chimice Sinteza amoniacului din elemente reprezintă cea maistrălucită aplicaie a unor principii de ştiină fundamentală icircn practica industrială

Materiile prime pentru sinteza amoniacului sunt hidrogenul şi azotul icircn raportulstoechiometric (31) Hidrogenul provine din metan prin conversia acestuia şi purificareagzului de sinteză brut iar azotul provine din aer prin arderea parială a hidrogenului procesprin care se consumă oxigenul

N 2 + 3 H 2 2 NH 3 ∆ H=-1105 kcalmol

Sinteza amoniacului are loc sub aciunea catalizatorilor Industrial se utilizează catalizatori pe bază de fier activat cu promotori de oxizi amfoteri sau acizi (Al2O3 TiO2SiO2 ) oxizi alcalin (Na2O K2O) sau alcalino-pămacircntoşi (MgO CaO)

Amoniacul se sintetizează la presiuni ridicate pentru a deplasa echilibrul spre dreaptaIndustrial procedeele de fabricare a amoniacului se clasifică icircn

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 5151

51

Procedee operate la presiune joasă (100-200atmosfere)Procedee operate la presiune medie (250-350 atmosfere)Procedee operate la presiune icircnaltă (450-1000 atmosfere)

Bibliografie1 Aurel Blaga şi col ndash Tehnologie chimică generală şi procese tip Ed Didactică şi Pedagogică Bucureşti 1983

2 Nicu Dulămiă Maria Stanca ndash Tehnologie chimică Vol I Ed Presa universitară clujeană Cluj-Napoca 1999

3 Carmen Teodosiu Tehnologia apei potabile si industriale Editura MATRIX ROM Bucuresti 2001

4 Nicu Dulămiă şi col ndash Lucrări practice la tehnologie chimică generală Vol I şi II Univ Babeş ndashBolyai Cluj-

Napoca 1994

5 Victor Părăuşanu Tehnologii chimice Ed Ştiinifică şi Enciclopedică Bucureşti 1982

6 Florica Manea Dalila Marsavina Ioan Ursoiu Principii metode si aplicaii in analiza apei Ed PolitehnicaTimişoara 2004

Page 10: Chime Tehnologica I

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1051

10

A

ab Dozator amestecător icircn raportul a b

B A+B

manometru

filtru pentru gaz

separator gaz lichid

siloz buncăr

rezervor pentru lichide

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1151

11

recipient vertical cu manta şi agitator

agitator elice

vas icircncălzit (răcit) cu serpentină

serpentină

agitator motor electicagitator ancoră

infin elice

ventilator pompă centrifugă

bandă transportoare

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1251

12

coloană cu stropire

sau coloană de stripare (scruber)

coloană cu umplutură

compresor icircn coloană de

3 trepte desorbie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1351

13

coloană de distilare

Reactor tubular continuu

Reactant Produs

Etapele elaborării proceselor tehnologicePentru a se eleabora un proces tehnologic nou şi instalaia tehnologică aferente separcurg următoarele etape

1-conceperea procesului tehnologic2-etapa dimensionării tehnologice a utilajelor3-etapa proiectării procesului tehnologic4-comanda şi montarea utilajului5-punerea icircn funciune şi rodajul instalaiei

Conceperea procesului tehnologic

Etapele proiectării sistemelor tehnologice sunt cercetarea preliminară cercetarea de laborator cercetarea de dezvoltare care cuprinde etapele

-cercetare pe micropilot-cercetare pe pilot-cercetare pe instalaie semiindustrială

proiectarea sistemelor de producie

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1451

14

3 Tehnologia tratării apeiConsideraii generale

Apa are un rol esenial icircn existena vieii f ără apă nu există viatăApa este constituentul major al corpurilor viiApa este o substana chimică deosebită

o

H 104o 5 H

- polaritate ridicată rarr este un foarte bun dizolvant pentru numeroase substane săruriacizi baze alcooli proteine

- mediu pentru foarte multe reacii- agent de spălare

-căldură specifică ridicată este un bun purtător de căldurăApa costitue mediul icircn care au loc reaciile biochimice caracteristice vieiiIcircn natură apa există icircn toate formele de agregare vapori lichidă şi solidă urmacircnd un

circuit de la o stare la altaDin evaporarea oceanelormărilorlacurilorracircurilor rezultă vapori de apă (mai uşori ca

aerul) care ridicacircndu-se icircn atmosferă se condensează ca nori sau ceaă şi cad iaraşi pepămacircnt sub forma de ploaiegrindină zăpadăApa meteorică ajunsă pe pămacircnt poate străbate prin straturi permeabile (sol nisip

pietriş si alte roci) pacircnă ajunge la o pătura impermeabila de argilă formacircnd deasupraacesteia o pacircnzacirc de apă subterana (freatică) care reapare la suprafaă prin izvoare puuri

sondeIcircn circuitul său icircn natură apa vine icircn contact cu substane gazoase lichide şi solide

impurificacircndu-se Vaporii de apă din atmosferă se condensează şi dizolvă gazele dinatmosferă icircn cantităi depinzacircnd de temperatură şi de presiunile pariale ale acestoraIcircn apele de precipitaii sunt dizolvate gaze in concentraii de aproximativ63 N2 35 O2 175 CO2 deşi concentraia acestor gaze in aer este de

aproximativ79 N2 209 O2 0003 CO2Ajunsă icircn sol apa continuă procesul de absorbie a CO2 ( existent icircn straturile superioare

ale solului datorită procesului de descompunere a substanelor organice) devenind foarte

bdquoagresivărdquo şi putacircnd aciona ( reaciona si solubiliza) asupra majorităii combinaiilor dinsol Apa dizolvă săruri icircntacirclnite icircn roci (cloruri alcaline clorura de magneziu )Icircn apa imbogăită icircn cloruri solubilitatea sulfailor şi a fosfailor de calciu este mai mareDizolvarea carbonailor depinde de concentraia de CO2 dizolvat icircn apă De fapt este osolubilizare icircnsoită de o reacie chimică deoarece carbonaii trec icircn bicarbonai

CaCO2 + CO2 +H2Orarr Ca(HCO3)2

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1551

15

Uneori unele izvoare dizolvă din rocile icircntacirclnite substane gazoase sau solide icircn cantităianormal de mari formacircnd ape minerale (acide alcaline carbonice sărate amaresulfuroase feruginoase iodurate radioactive etc) cu importante efecte curative

Clasificarea apelor naturale

Icircn natură apa se găseşte icircn hidrosferă icircn atmosferă şi icircn litosferăExistă următoarele categorii de ape

ape meteorice ape subterane ape de suprafaă -racircuri

-lacuri-mări şi oceane

31 APA POTABIL Ă Prin apă potabilă se icircnelege

o orice tip de apă icircn stare naturală sau după tratare folosită pentru băut gătit lapreparare hranei sau pentru alte scopuri casnice indiferent de originea ei şiindiferent dacă este furnizată prin reea de distribuie din rezervor sau este

comercializată icircn sticle sau alte recipienteo toate tipurile de apa folosită ca sursă icircn industria alimentară pentru fabricareaprocesarea conservarea sau comercializarea produselor sau substanelor destinatepentru consumul uman cu excepia cazului icircn care autorităile competente aprobă folosirea apei şi sunt convinse că apa nu afectează calitatea şi salubritateaprodusului alimentar icircn forma lui finită

Apa potabilă este destinată pentru consum menajer (băut preparat macircncare spălat ) cicirctşi cea necesară pentru tehnologia de fabricaie icircn industria alimentarăApa potabilă apa naturală subterană sau de suprafatăeste bună de băut Icircn acest scop eatrebuie sa icircndeplineasca următoarele conditii principale Sa aibă o temperatura icircntre 7 si

12

o

C să fie incoloră transparentă f ără miros f ără gust să nu contină suspensii mineralesau organice săruri solubile icircn cantitate mai mare decacirct un gram la litru substanteleotrăvitoare (compusi de cupru plumb arsen etc) şi nici microbi care pot provoca icircmbolnăvirea oamenilor sau a animalelorPotabilitatea apei depinde de proprietăile sale fizice şi chimice (culoare turbiditate miros coninut icircn diferite substane etc)Icircn apa potabilă trebuie să fie absente substanele toxice şi organismele patogeneCondiiile de calitate pentru apa potabilă sunt stabilite prin standarde şi reglementări Aceste condiii de calitate se referă la următoarele caracteristici ale apei

o organolepticeo fiziceo chimiceo radioactiveo biologice

Caracteristicile organoleptice sunt mirosul gustul turbiditatea şi culoarea mirosul şi gustul apei se datoresc prezenei icircn apă a unor săruri solubile gazesubstane minerale sau organice icircn descompunere a unor microorganisme vii a vegetaiei

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1651

16

acvatice Apa potabilă nu trebuie să aibă gust sau miros particular dar nici să fie lipsită de gustMirosul apei provine de la substanele volatile pe care le conine ca rezultat al icircncărcăriicu substane organice icircn descompunere al dezvoltării planctonului al poluării cusubstane chimice sau cu ape reziduale Determinarea mirosului apei trebuie să se facă latemperatura de 15-200C şi la 600C icircntr-o icircncăpere care să fie lipsită de miros Turbiditatea apei (tulbureala apei) se datorează prezenei substanelor icircn suspensie

( argilă nisip fin nămol substane organice plancton etc ) şi care nu sedimentează icircntimp Turbiditatea se exprimă icircn grade de turbiditate Un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg caolin (silice) icircntr-un litru

de apă distilat ă Se măsoară cu aparate numite turbidimetre

Culoarea apeiApa pură este incoloră Culoarea apei naturale este determinată de prezena compuşilorcoloidali ai fierului a substanelor humice sau a unor substane rezultate dindescompunerea plantelor acvatice

Culoarea este dată de originea materialelor transparente Ionii de Fe dau apei culoareagalbenă cei de Cu o colorează icircn albastru Prin reziduurile activităii antropice se poateschimba culoarea apelor Apele de culoare brună provin de la distileriile de cărbuneculoarea brună icircnchisă o au apele de la fabricile de celuloză Apele bogate icircn Fe de latăbăcării au culoarea verde icircnchis sau neagră

Coloraia apei se exprimă icircn grade de culoare Gradul de culoare este coloraia produsă de o soluie care conine 1mg platină la 1 l de apă sub formă de ion cloroplatinat

Temperatura

apei variază icircn funcie de provenienă şi de anotimpPentru apele sbuterane se icircncadrează icircntre 8-12oC iar pentru cele de suprafaă variază icircntre 0oC ndashiarna şi 27 oC - 30 oC vara Radioactivitatea -este proprietatea a

pei de a emite radiaii permanente alfa beta saugama

Conductibilitatea electrică şi conductivitateaConductivitatea apelor constituie unul dintre i

ndicatorii cei mai utilizai icircn apreciereagradului de mineralizare a apelor cel puin din următoarele considerente

- măsurătorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea coninutuluitotal de săruri dizolvate icircn apă

- au avantajul diferenierii dintre săruri anorganice şi organice pe baza mobilităilorionice specifice

- elimină erorile datorate transformării speciilor de carbonaibicarbonai prinevaporare la 105o C (conform metodologiei de determinare gravitaională a reziduului fix icircn cazul bicarbonailor pierderile sunt de circa 30)Din valoarea conductibilităii se pot face aprecieri asupra concentraiei electroliilor şiasupra variaiei gradului de mineralizare a apeiConductibilitatea se măsoară icircn -1cm-1 = Siemens S mS microS

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1751

17

32 Condiii de calitate pentru apa potabilă Calitatea a

pei se poate defini ca un ansamblu convenional de caracteristici fizicechimice biologice şi bacteriologice exprimate valoric care permit icircncadrarea probei icircntr-o anumită categorie ea căpătacircnd astfel icircnsuşirea de a servi unui anumit scop Pentrustabilirea calităii apei din multitudinea caracteristicilor fizice chimice şi biologice carepot fi stabilite prin analize de laborator se utilizează practic un număr limitat consideratemai semnificative

Fiecare ară sau regiune dintr-o ară are propriile norme de calitate Totuşi pe planmondial se tinde spre o bază comună rezultată din experiena şi necesităile tuturor Icircnacest sens Organizaia Mondială a Sănătăii a emis şi reeditează periodic Directivelepentru calitatea apei potabile iar organisme internaionale precum Uniunea Europeană promovează şi ele norme comune detaliat sau cel puin orientative cum sunt Directiva9883EC privind calitatea apei destinate consumului uman

Orice alterare fizică chimică sau bacteriologică a apei peste o limită admisibilă stabilită inclusiv depăşirea nivelului natural de radioactivitate produsă direct sau indirectcu activităi umane care o fac improprie pentru o folosire normală se numeşte poluare aapei

Apa element indispensabil vieii şi activităii omului se constituie icircntr-un importantindicator al aprecierii gradului de civilizaie şi al posibilităilor de dezvoltare pe care olocalitate le oferă locuitorilor săiPentru ca o apa să fie declarată potabilă ea trebuie să icircndeplinească mai multe condiiicele mai importante fiind Să fierdquo sigurărdquo din punct de vedere sanitar (legat de cerinele consumatorului) şi al

furnizorului de apă (să fie transportabilă) Să nu conină ageni patogeni sau microorganisme patogene să fie lipsită de risc de

contaminare (să nu existe viruşi bacterii protozoare spori chişti etc) Să fie incoloră şi cu gust plăcut

Concentraia substanelor indezirabile sau toxice să fie foarte scăzutăDin punct de vedere al furnizorului de apă nu trebuie să provoace deteriorări calitativeale conductelor icircn timpul transportului datorită depunerilor sau a agresivităii calciuluisau dezvoltării de bacterii şi să se poată transporta uşor

Icircn Romacircnia norma de calitate pentru apa potabilă icircn ultimul deceniu a fost STAS134291 APĂ POTABILĂ Acest standard de stat se referă la apa potabilă furnizată deinstalaiile centrale sau sursele locale de alimentare apă de rezervoarele de icircnmagazinaretransportabile precum şi la cea folosită pentru apă caldă menajeră (baie şi bucătărie) NUse referă la apele minerale Apa potabilă trebuie să corespundă standardului de calitatenr134291 respectiv să se icircncadreze icircn limitele impuse de 54 de indicatori (preluai larecomandările Organizaiei Mondiale a Sănătăii) şi anume organoleptici (2) fizici (4)chimici (35) radioactivi (2)Toate aceste cerine sunt transpuse icircn indicatori ( parametrii caracteristici) care reprezintă parametrii apei potabileSistemul mondial de supraveghere a mediului icircnconjurător prevede urmărirea calităiiapelor prin trei categorii de parametrii- parametri de bază temperatură pH conductivitate oxigen dizolvat colibacili

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1851

18

- parametri indicatori ai poluării persistente cadmiu mercur compuşi organo -halogenai şi uleiuri minerale - parametri opionali carbon organic total ( COT ) consum biochimic de oxigen( CBO) detergeni anionici metale grele arsen bor sodiu cianuri uleiuri totalestreptococi Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizează următoareaterminologie

- criterii de calitate a apei - totalitatea indicatorilor de calitate a apei care seutilizează pentru aprecierea acesteia icircn raport cu măsura icircn care satisface un anumitdomeniu de folosină sau pe baza cărora se poate elabora o decizie asupra gradului icircncare calitatea apei corespunde cu necesităile de protecie a mediului icircnconjurator - indicatori de calitate ai apei - reprezentai de caracteristici nominalizate pentru odeterminare precisă a calităii apelor - parametri de calitate a

i apei ndash sunt valori şi exprimări numerice ale indicatorilor decalitate a unei ape - valori standardizate ale calităii apei - reprezintă valori ale indicatorilor de calitatea apelor care limitează un domeniu convenional de valori acceptabile pentru o

anumitatilde folosină a apeParametri de calitate sunt microbiologici chimici şi indicatori Valorile concentraiilormaxime admise pentru parametrii de calitate ai apei potabile sunt cele prevăzute icircntabelele din ldquoLegea nr 458 din 8 iulie 2002 privind calitatea apei potabilerdquoAşa cum s-a arătat deja pentru caracterizarea calităii şi gradului de poluare a unei ape seutilizează

indicatorii de calitate Aceştia se pot clasifica după natura lor şi după natura şiefectele pe care le au asupra apei după cumClasificare după natura indicatorilor de calitate 1 Indicatori organoleptici (gust miros )2 Indicatori fizici ( pH conductivitate electrică culoare turbiditate ) 3 Indicatori chimici

o generali-se referă compoziia naturală a apeio toxici ndash se referă la prezena compuşilor poluani toxicia căror prezenă induce

un factor de risc pentru sănătatea consumatorilor-amine aromatice= Ar-NH2 C6H5-NH2 (fenilamina sau anilina)-As Cd2+ CN- NO3 Cr3 Hg N-pesticide-trihalometani

4Indicatori bacteriologici ndashprezena organismelor animale sau vegetale5Indicatori biologici-

6Indicatori de radioactivitate-Consumul de către om al alimentelelor si apei potabile cuun continut radioactiv crescut poate determina cresterea icircncărcăturii interne aorganismului ce conduce la cresterea dozelor efective rezultate prin ingestie si implicit ariscului aparitiei efectelor negative asupra sanatatiiClasificare după natura şi efectul pe care icircl au asupra apei

- indicatori fizico-chimici generali- temperatura

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 1951

19

- pH- indicatorii regimului de oxigen

- oxigen dizolvat (OD)- consumul biochimic de oxigen (CBO5)- consumul chimic de oxigen (CCO Cr şi CCO Mn)

- indicatorii gradului de mineralizare - reziduul fix

- cloruri sulfai- calciu magneziu sodiu etc- indicatori fizico - chimici selectivi

- carbon organic total (COT)- azot Kjeldhal şi azot total fosfai- duritate alcalinitate

- indicatori fizico - chimici specifici ( toxici)- cianuri- fenoli- hidrocarburi aromatice mono şi polinucleare

- detergeni- metale grele ( mercur cadmiu plumb zinc cobalt fier etc)- pesticide- arsen- uraniu natural

- trihalometani- indicatori radioactivi

- activitate globală α şi β - activitate specifică admisă a fiecărui radionuclid

-indicatori biologici care reflectă gradul de saprobitate a apei prin analiza speciilor de

organisme care populează mediul acvatic- indicatori bacteriologici care măsoară nivelul de poluare bacteriană icircn principal prindeterminarea numărului de bacterii coliforme totale şi de bacterii coliforme fecale

Icircn tabelul de mai jos sunt redate valorile admise şi excepional admise ale indicatorilor depotabilitate Organismele biologice indicatoare de poluare dăunătoare sănătăii precumchisturi de giardia protozoare intestinale patogene etc nu se admit

Tabel nr1 Indicatori de potabilitate si valorile maxim admise

Gust si miros 2 grade Amine aromatice 0 mgdm3

temperatura 7-15 grade C azotai 45mgdm3

pH 6-8 Cianuri libere 001 mgdm3

turbiditate 5-10 grade fluor 12 mgdm3

culoare 15-30 grade Mercur 0001mgdm3

conductivitate 1000-3000Scm Plumb 005 mgdm3

572018 Chime Tehnologica I - slidepdfcom

httpslidepdfcomreaderfullchime-tehnologica-i 2051

20

Duritatea apei 20-30 gradegermane

Total cloroform 05 mgdm3

Calciu 100-180 mgdm3 Pesticide 01 microgramedm3