Kimyo sanoatida suv, havo va eritmalar referat

Suvni yumshatish. Suvga qattiqlik beruvchi kalsiy va magniy birikmalaridan uni tozalash suvni yumshatish deb ataladi. Suvni yumshatishning eng samarador usullaridan biri ohakli-sodali usulni fosfali usul bilan uyg’unlashtirilishi hisoblanadi. Yumshatish jarayoni quyidagi reaksiyalarga asoslangandir:

1. 
   muvaqqat qattiqlikni bartaraf etish, temir ionlarini yo’qotish va CO₂ ni bog’lash uchun so’ndirilgan ohak bilan ishlov berish: Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ ↦ 2CaCO₃↓ + 2H₂O
   

Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ ↦ 2CaCO₃↓ + Mg(OH)₂↓ + 2H₂O
FeSO₄ + Ca(OH)₂ ↦ Fe(OH)₂↓ + CaSO₄↓
CO₂ + Ca(OH)₂ ↦ CaCO₃↓ + H₂O

2. 
   doimiy qattiqlikni bartaraf etish uchun kalsinirlangan soda bilan ishlov berish:
   
3. 
   
   
4. 
   Ca²⁺ va Mg²⁺ ionlarini to’la cho’ktirish uchun trinatriyfosfat bilan ishlov berish:
   

3Ca(HCO₃)₂ + 2Na₃PO₄ ↦ Ca₃(PO₄)₂↓ + 6NaHCO₃
3MgCl₂ + 2Na₃PO₄ ↦ Mg₃(PO₄)₂↓ + 6NaCl
Kalsiy va magniy fosfatlarining eruvchanligi juda ham kichik bo’lganligi fosfatli usulning yuqori samaradorligini ta’minlaydi.
Hozirgi vaqtda suvni yumshatish, tuzsizlantirish va kremniysizlantirish uchun ion almashinish usuli keng qo’llanilmoqda. Uning mohiyati shundan iboratki, qattiq jism – ionit – elektrolit eritmasidagi musbat yoki manfiy ionlarni ekvivalent miqdordagi xuddi shunday zaryadlangan boshqa ionlarni almashtirishi hisobiga yutadi. Almashinadigan ionlar zaryadlari turiga qarab ionitlar – kationitlar va anionitlarga bo’linadi.
Kationitlar – amalda suvda erimaydigan moddalar bo’lib, suvda erimaydigan anionli tuz yoki kislota tarzida bo’ladi; ionitdagi kationlar (natriy yoki vodorod) esa ma’lum sharoitda eritmalardagi kationlar bilan almashinish reaksiyasiga kirishadi. Shunga tegishli kationitlar – Nakationitlar va H-kationitlar deyiladi.
Anionitlar - qattiq suvda erimaydigan kationlarning asoslari yoki tuzlaridir. Anionitlar tarkibida harakatchan gidroksil guruhi bo’ladi (OHanionitlar).
Na-kationitlari sifatida alyumosilikatlar: glaukonit, seolit, permutit va boshqalar; H-kationitlar sifatida esa – sulfoko’mir, sintetik smolalar ishlatiladi. OH-anionitlarga murakkab tarkibli sintetik smolalar, masalan karbamidlar kiradi.
Eritma va ionit orasidagi ion almashinish geterogen kimyoviy reaksiya xarakteriga egadir. Shuni ham ta’kidlash joizki, ion almashinish usuli bilan suvdan yo’qotiladigan qo’shimchalar cho’kma hosil qilmaydi va bunday ishlov berishda komponentlarni muntazam qo’shib turish talab etilmaydi.
Ionitlarning muhim tavsifi almashinish sig’imi hisoblanib, u ionitning belgilangan sharoitda ma’lum miqdordagi ionlarni yutishini ko’rsatadi. Almashinish sig’imi ionitli filtrlar ishchi siklining davomiyligi bilan aniqlanadi. Ionitning almashinish sig’imi belgilangan chegaraga yetgach, uning tiklanish jarayoni amalga oshiriladi (teskari tartibdagi ion almashinish jarayonini amalga oshirish orqali).
Kationli yumshatish jarayonining asosida kationitlardagi natriy va vodorod ionlarining Ca²⁺ va Mg²⁺ ionlariga almashinish reaksiyasi yotadi. Natriy ionlarining almashinishi Na-kationirlanish, vodorod ionlarining almashinishi esa H-kationirlanish deyiladi:
2R/Na⁺ + Ca²⁺ ⇄ R₂/Ca²⁺ + Na⁺
2R/Na⁺ + Mg²⁺ ⇄ R₂/Mg²⁺ + Na⁺
bu yerda R – kompleks matritsalar va ion almashinish reaksiyasida ishtirok etmaydigan funksional guruhlar (uni bir valenli deb hisoblangan).
H-kationirlashda kation almashinish quyidagi reaksiya bo’yicha ketadi:
2R/H⁺ + Ca²⁺ ⇄ R₂/Ca²⁺ + H⁺
2R/H⁺ + Mg²⁺ ⇄ R₂/Mg²⁺ + H⁺
R/H⁺ + Na⁺ ⇄ R/Na⁺ + H⁺
Kationitlardagi almashinish sig’imi belgilangan chegaraga yetgach, ular NaCl yoki sulfat kislota H₂SO₄ eritmalari bilan yuvish orqali qayta tiklanadi.
Kationitni NaCl eritmasi bilan qayta tiklashda quyidagi reaksiyalar sodir bo’ladi:
R₂/Ca²⁺ + nNa⁺ ⇄ 2R/Na⁺ + Ca²⁺ + (n - 2)Na⁺
R₂/Mg²⁺ + nNa⁺ ⇄ 2R/Na⁺ + Mg²⁺ + (n - 2)Na⁺
bu yerda (n–2) – stexiometrik me’yorga nisbatan ortiqcha olingan NaCl.
H-kation filtrining qayta tiklanishi 1-1,5% li sulfat kislota eritmasi bilan amalga oshiriladi va quyidagi reaksiyalar sodir bo’ladi:
R₂/Ca²⁺ + nH⁺ ⇄ 2R/H⁺ + Ca²⁺ + (n-2)H⁺
R₂/Mg²⁺ + nH⁺ ⇄ 2R/H⁺ + Mg²⁺ + (n-2)H⁺
R/Na⁺ + nH⁺ ⇄ R/H⁺ + Na⁺ + (n-1)H⁺
Anionit qatlami orqali suvni filtrlashda quyidagi reaksiyaga muvofiq keladigan anionlarning sorbsiyasi sodir bo’ladi:
R/OH^- + Cl^- ⇄ R/Cl^- + OH^-
2R/OH^- + SO₄^2- ⇄ R₂/SO₄^2- + 2OH^-
Anionitli filtrlarning qayta tiklanishi, odatda, 4% li NaOH eritmasi bilan amalga oshiriladi, bunda quyidagi reaksiyalar sodir bo’ladi: R/Cl^- + nOH^- ⇄ R/OH^- + Cl^- + (n-1)OH^-
R₂/SO₄^2- + nOH^- ⇄ 2R/OH^- + SO₄^2- + (n-2)OH^-
Birin-ketin H-kationirlash va OH-anionirlash qo’llanilish bilan ishlaydigan suvni yumshatish uchun qurilma sxemasi 2.2-rasmda tasvirlangan. Suv kationit orqali o’tganda H-kationitli filtrda (1) u kalsiy va magniy ionlaridan tozalanadi, so’ngra anionitli filtrda (2) undan anionlar yo’qotiladi. So’ngra suv degazator (3) orqali o’tadi, u yerda kislorod va karbonat angidriddan tozalanadi va undan keyin yig’gich (4) orqali iste’molchiga yuboriladi. Filtrni (1) qayta tiklash uchun sulfat kislota eritmasi, filtrni (2) qayta tiklash uchun esa natriy gidroksid beriladi.

2.2-rasm. Suvni yumshatish uchun qurilma sxemasi:
1-kationitli filtr; 2-anionitli filtr; 3-degazator; 4-suv yig’gich.
Suvni tayyorlash kompleks texnologik jarayonining muhim qismi – erigan gazlarni suvdan yo’qotishdir. Suvda erigan gazlar – tabiiy suvlarda turli xil gazlarning sorbsiyalanishi va kimyoviy ta’sirlashuvi natijasida yoki tozalashning turli bosqichlarida erishi tufayli yuzaga keladi. Bu gazlar suv bilan kimyoviy ta’sirlashmaydigan (H₂, O₂, CH₄) va kimyoviy ta’sirlashadigan (NH₃, CO₂, Cl₂), shuningdek korrozion aktiv (O₂, CO₂, NH₃, Cl₂, H₂S) va inert (N₂, H₂, CH₄) turlarga bo’linadi. Suvdagi gazlarning konsentratsiyasi ko’pgina omillarga bog’liqdir: ulardan eng asosiylari – gazning fizik tabiati, to’yinish darajasi, sistemadagi bosim va suvning harorati hisoblanadi.
Erigan gazlarni suvdan yo’qotishning asosiy usuli – desorbsiya (termik deaeratsiya) hisoblanadi. Bu jarayon asosan deaeratorlar (vakuum, atmosfera va doimiy bosim) da amalga oshiriladi. Vakuumli aeratorlardagi ishchi bosim intervali 0,0075-0,05 MPa ni tashkil etadi.
Ko’pgina holatlarda kimyoviy usullar ishlatiladi. Masalan, kislorodni yo’qotish uchun suvga kuchli qaytaruvchilar (masalan, natriy sulfit) qo’shiladi; H₂S ni yo’qotish uchun esa suv xlorlanadi.
Kimyoviy toza reaktivlar va dorivor preparatlar ishlab chiqarishda, shuningdek laboratoriya amaliyotida turli xil analizlar o’tkazish uchun texnik tuzsizlantirilgan suv – distillangan suvlar ishlatiladi. Bu jarayon bug’latgichlarda qaynatish turiga asoslangandir. Bunda distillyat asosan oldindan ionitli filtrlarda yumshatilgan suvdan ishlab chiqariladi.
Suvda kasallik qo’zg’atuvchi mikroorganizmlar va viruslarning bo’lishi uning xo’jalik-ichimlik maqsadlari uchun yaroqsiz bo’lishiga olib keladi. Bunda suvlarni zararsizlantirish, asosan, uni suyuq yoki gaz holatdagi Cl₂, gipoxloritlar – NaClO, Ca(ClO)₂, ClO₂ bilan xlorlash orqali amalga oshiriladi. Suvlarni zararsizlantirish uchun, shuningdek ozon va ultrabinafsha nurlaridan ham foydalaniladi.