No Image

Нейтрализация серной кислоты содой

125 просмотров
21 января 2020

  • Как нейтрализовать серную кислоту
  • Как смешивать кислоту и воду
  • Как понизить кислотность

Также серная кислота способна взаимодействовать с гидроксидом натрия. Концентрированная серная кислота разбавляется одной порцией NaOH:

Для разбавленной серной кислоты требуется та же щелочь в двойном размере:

В обоих случаях при нейтрализации образуются оксосоли. Na2SO4 – вещество белого цвета, поэтому при нейтрализации серной кислоты возможно выпадение белого осадка.

Кроме того, также серная кислота способна взаимодействовать с гидроксидом натрия. Концентрированная серная кислота разбавляется одной порцией NaOH:

Для разбавленной серной кислоты требуется та же щелочь в двойном размере:

В обоих случаях при нейтрализации образуются оксосоли. Na2SO4 – вещество белого цвета, поэтому при нейтрализации серной кислоты возможно выпадение белого осадка.

Помимо этого, серная кислота при определенных условиях нейтрализуется оксидами некоторых металлов. Так, например, разбавленная серная кислота, соединяясь с оксидом бария, образует соль – сульфат бария и воду:

Некоторые металлы, например цинк, хорошо реагируют с разбавленной кислотой, в результате чего образуется соль, а водород выделяется наружу:

Утилизация сливаемого электролита Нейтрализация электролита

Практически все предприятия в развитых странах перерабатывают аккумуляторы, заполненные электролитом. Это диктуется жестким экологическим законодательством. Создание промышленных технологий и оборудования по утилизации электролита, сливаемого из старых аккумуляторов, имеет важное значение как с экологической, так и с экономической точек зрения. Отсутствие таких технологий приводит к неорганизованному сливу электролита в водоемы, грунтовые почвы, канализацию, что наносит существенный вред окружающей среде.

Существуют два принципиальных пути утилизации сернокислотного электролита: нейтрализация с последующим сбросом в стоки и регенерация с получением серной кислоты, как товарного продукта. Технологическая схема утилизации сернокислотного электролита представлена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 Технологическая схема утилизации сернокислотного электролита

Нейтрализация сернокислотного электролита основана на реакциях взаимодействия H2S03 с нейтрализующими агентами. В качестве последних наибольшее применение нашли кальцинированная сода Na2C03, каустичеcкая сода NaOH, известь СаСОз, гидроксид кальция Са(ОН)2. Реакции с участием указанных реагентов протекают следующим образом:

Примечание: гидроксид кальция может быть использован из отходов ацетиленового производства.

В результате реакций (5.9—5.10) образуется растворимый сульфат натрия, а реакций (5.11—5.12)- нерастворимый сульфат кальция (гипс).

При разработке технологии нейтрализации H2S04 с помощью кальцинированной соды важно знать величину растворимости Na2C03 в воде в зависимости от температуры. Соответствующие данные приведены в таблице 5.8

Как видно из приведенных данных, максимальная растворимость кальцинированной соды имеет место при 40°С. Дальнейшее повышение температуры приводит к некоторому снижению этой величины.

Приведем пример расчета количества кальцинированной соды на нейтрализацию H2S04. Примем объем сливаемого электролита, равный 100л плотностью 1,200г/см3, приведенной к 30°С. В одном литре электролита плотностью 1,200г/ содержится 346г моногидрида серной кислоты, следовательно, в 100л — 34,6кг H2S04. Согласно реакции (5.9) на нейтрализацию 1г-моля H2S04 расходуется 1,081г-моля Na2C03. Следовательно, для нейтрализации 34,6 кг H2S04 потребуется 38,2кг кальцинированной соды.

Таким же образом может быть рассчитан расход каустической соды и извести. Согласно реакциям (5.10 и 5.11) на нейтрализацию г-моля H2S04 расходуется 0,408 и 1,222г-моля NaOH и СаС03 соответственно.

Читайте также:  Не крутит стартер хонда цивик 4д

Как видно, наименьший расход на нейтрализацию серной кислоты обеспечивает использование каустической соды. Однако для практического выбора нейтрализующего агента необходимо учитывать его доступность и стоимость.

Согласно приведенной на рисунке 5.1 схеме слив электролита из аккумуляторов осуществляется в приемные емкости, объем которых зависит от количества перерабатываемых аккумуляторов. Приемные емкости могут быть выполнены из любого кислотостойкого пластика (винипласта, стеклопластика и др.) или футерованы рольным свинцом. После заполнения приемной емкости электролит с помощью насоса перекачивается в емкость для отстоя (осветления). Отстой электролита производится с целью осаждения частиц шлама, состоящего в основном из диоксида свинца, то есть частиц положительной активной массы аккумуляторов. Отстой ориентировочно продолжается в течение суток.

В зависимости от объема нейтрализуемого электролита и организации производства могут быть использованы попеременно наполняемые две или три приемные емкости, в которых может осуществляться также и его отстой. При приготовлении раствора реагента в емкость первоначально заливается вода, а затем небольшими порциями вводится расчетное количество нейтрализующего агента. Раствор агента вводится при периодическом перемешивании деревянной или пластиковой мешалкой.

Процесс нейтрализации контролируется с помощью универсальной индикаторной бумаги по величине водородного показателя.

Сливную емкость (отстойник) и нейтрализатор по мере накопления шламов очищают от осадков. Осадки направляются на металлургическую переработку. Следует учесть, что процесс нейтрализации сернокислотного раствора происходит с большим выделением тепла. Поэтому выбор объема нейтрализующего раствора должен осуществляться с учетом его разогрева. Нейтрализованный электролит направляется в стоки.

Содержание компонентов в нейтрализованном растворе не должно превышать следующих показателей: соединения свинца — 0,1мг/л; взвешенные частицы — до 50мг/л. РН раствора должен быть равным 6, 5÷8, 0.

Для перекачки сернокислотного электролита из одной емкости в другую могут использоваться центробежные насосы серии «КМХ», производимые АО «НИИ ТЭМ» (г. Чайковский Пермской обл.). Насосы пригодны для перекачки серной кислоты любой концентрации при температурах от 1 до 70°С.

Основные технические характеристики насосов приведены в таблице 5.9.

Если на промышленном предприятии имеются только кислые или щелочные воды или невозможно обеспечить их взаимную нейтрализацию применяется реагентный метод нейтрализации. Этот метод наиболее широко используется для нейтрализации кислых сточных вод. Выбор реагента зависит от вида кислот, их концентрации, растворимости солей, образующихся в результате химической реакции.

Для нейтрализации минеральных кислот применяется любой щелочной реагент, чаще всего известь-пушонка, известковое молоко, карбонаты кальция и магния в виде суспензии. Эти реагенты сравнительно дешевы и общедоступны, но имеют ряд недостатков: обязательно устройство усреднителей перед нейтрализационной установкой; затруднительно регулирование дозы реагента по рН нейтрализованной водой; сложное реагентное хозяйство.

Скорость реакции между раствором кислоты и твердыми частицами суспензии относительно невелика и зависит от размеров частицы и растворимости образующегося в результате реакции нейтрализации соединения. Поэтому окончательная активная реакция устанавливается не сразу, а по истечении некоторого времени – 10-15 мин. Сказанное выше относится к сточным водам, содержащим сильные кислоты (H2SO4, H2SO4), кальциевые соли которых труднорастворимы в воде.

При нейтрализации сточных вод, содержащих серную кислоту (H2SO4), реакция в зависимости от применяемого реагента протекает по уравнениям:

Читайте также:  Замена робота на автомат цивик 5д

H2SO4+Ca (OH)2 = CaSO4+2H2O,

Образующийся в результате нейтрализации сульфат кальция (гипс) кристаллизуется из разбавленных растворов в виде CaSO4·2H2O. Растворимость этой соли при температуре 0-40 0С колеблется от 1,76 до 2,11 г/л.

При более высокой концентрации сульфат кальция выпадает в осадок, поэтому при нейтрализации сильных кислот, кальциевые соли которых труднорастворимы в воде, необходимо устраивать отстойники-шламонакопители. Существенным недостатком метода нейтрализации серной кислоты известью является образование пресыщенного раствора гипса (коэффициент пресыщения может достигать 4-6), выделение которого из сточной воды может продолжаться несколько суток, что приводит к зарастанию трубопроводов и аппаратуры. Присутствие в сточных водах многих химических производств высокомолекулярных органических соединений усиливает устойчивость пресыщенных растворов гипса, поскольку эти соединения сорбируются на гранях кристаллов сульфата кальция и препятствуют их дальнейшему росту.

Для уменьшения коэффициента пресыщения используется метод рециркуляции образующегося в результате нейтрализации осадка сульфата кальция. Концентрация ионов кальция в сточной воде уменьшается при увеличении дозы рециркулирующего осадка: продолжительность перемешивания этой воды должна быть не менее 20-30 мин. Для уменьшения зарастания трубопроводов, по которым транспортируются нейтрализованные известью сернокислотные стоки, применяют методы промывки, увеличивают скорость транспортирования, а также заменяют металлические трубопроводы на пластмассовые.

Поскольку в кислых и щелочных сточных водах практически всегда присутствуют ионы тяжелых металлов, то дозу реагентов следует определять с учетом выделений в осадок тяжелых металлов.

Количество реагента, необходимого для нейтрализации сточных вод определяется по формуле

где k – коэффициент запаса расхода реагента по сравнению с теоретическим k = 1,1 – для известкового молока, k = 1,5 – для известкового теста и сухой извести; В – количество активной части в товарном продукте, %; Q – количество сточных вод подлежащих нейтрализации, м3; а – расход реагента для нейтрализации (табл. 1.7), г/кг

Расход реагентов для нейтрализации 100 % кислот и щелочей
Щелочь, кг Серная кислота Соляная кислота Азотная кислота Уксусная кислота
Известь:

гашеная

0,56/1,79

0,76/1,32

0,77/1,3

1,01/0,99

0,46/2,2

0,59/1,7

0,47/2,15

0,62/1,62

Сода:

каустическая

1,08/0,93

0,82/1,22

1,45/0,69

1,1/0,91

0,84/1,19

0,64/1,57

0,98/1,14

0,67/1,5

Аммиак 0,35/2,88 0,47/2,12 0,27/3,71 –

При нейтрализации кислых и щелочных сточных вод содержащих соли тяжелых металлов, количество реагента будет определяться по формуле

где С1, С2. Сn – концентрации металлов в сточных водах, кг/м; b1, b2. bn, – концентрации реагентов, требуемых для перевода металла из растворенного состояния в осадок (табл. 1.8), кг/кг.

Расход реагентов, требуемых для удаления металлов

Металл Реагент СаО Реагент Са(ОН)2 Реагент Na2CO3 Реагент NaOH
Цинк 0,85 1,13 1,6 1,22
Никель 0,95 1,26 1,8 1,36
Медь 0,88 1,16 1,66 1,26
Железо 1 1,32 1,9 1,43
Свинец 0,27 0,36 0,51 0,38

Например, при нейтрализации гашеной известью сточных вод, поступающих после травления черных металлов серной кислотой происходят следующие реакции:

На основании приведенных выше реакций или данных в табл. 1.7 и 1.8, а также по содержанию серной кислоты и железа в отработанных травильных растворах можно определить количество гашеной извести, необходимой для нейтрализации кислых сточных вод и осаждения железа

Читайте также:  Программа предупреждающая о камерах на дорогах

где А – содержание серной кислоты, кг/м3; С – содержание железа, кг/м3.

Количество сухого вещества, которое образуется при нейтрализации 1м3 сточной воды, содержащей свободную серную кислоту и соли тяжелых металлов, определяется по формуле

где М – масса сухого вещества, кг; В – содержание активного вещества в используемой извести, %; х1, х2 – количество активного вещества, необходимое соотвественно для осаждения металла и для нейтрализациии свободной серной кислоты, кг; х3 – количество образующихся гидроксидов металлов, кг; у1, у2 – количество сульфата кальция, образующиеся соответственно при осаждении металла и при нейтрализации свободной серной кислоты, кг.

Если значение третьего члена в приведенной формуле отрицательно, то он не учитывается.

Объем осадка, образующегося при нейтрализации сточной воды можно найти по уравнению

где Wвл – влажность осадка, %.

Для нейтрализации кислых вод могут быть использованы: NaOH, КОН, Na2CO3. NH4OH (аммиачная вода), СаСО3. доломит (СаСО3. MgСО3 ) цемент. Однако наиболее дешевым реагентом является гидроксид кальция (известковое молоко) с содержанием активной извести Са(ОН)2 5-10 %. Соду и гидроксид натрия следует использовать, если они являются отходами производства. Иногда для нейтрализации применяют различные отходы производства. Например, шлаки сталеплавильного, феррохромового и доменного производств используют для нейтрализации вод, содержащих серную кислоту.

Реагенты выбирают в зависимости от состава и концентрации кислой сточной воды. При этом учитывают, будет ли в процессе образовываться осадок или нет. Различают три вида кислотосодержащих сточных вод: 1) воды, содержащие слабые кислоты (Н2СО3, СН3СООН); 2) воды, содержащие сильные кислоты (НСl, HNO3). Для их нейтрализации может быть использован любой названный выше реагент. Соли этих кислот хорошо растворимы в воде; 3) воды, содержащие серную и сернистую кислоты. Кальциевые соли этих кислот плохо растворимы в воде и выпадают в осадок.

Известь для нейтрализации вводят в сточную воду в виде гидроксида кальция (известкового молока; «мокрое» дозирование) или в виде сухого порошка («сухое» дозирование). Схема установки для нейтрализации кислых вод известковым молоком показана на рис. 1.49.

Для гашения извести используют шаровые мельницы мокрого помола, в которых одновременно происходят тонкое измельчение и гашение. Для смешения сточных вод с известковым молоком применяют гидравлические смесители различных типов: дырчатые, перегородчатые, вихревые, с механическими мешалками или барботажные с расходом воздуха 5-10 м3/ч на 1 м2 свободной поверхности.

При нейтрализации сточных вод, содержащих серную кислоту, известковым молоком в осадок выпадает гипс CaSO4·2H:2O. Растворимость гипса мало меняется с температурой. При перемещении таких растворов происходит отложение гипса на стенках трубопроводов и их забивка. Для устранения забивки трубопровода необходимо промывать их чистой водой или добавлять в сточные воды специальные умягчители, например гексаметафосфат. Увеличение скорости движения нейтрализованных вод способствует уменьшению отложений гипса на стенках трубопровода.

Для нейтрализации щелочных сточных вод используют различные кислоты или кислые газы. Метод реагентной нейтрализации кислых и щелочных сточных вод широко используется на предприятиях химической промышленности.

Комментировать
125 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Автомобили
0 комментариев
No Image Автомобили
0 комментариев
No Image Автомобили
0 комментариев
Adblock detector