Файл: Методические указания для проведения лабораторных и практических работ по предмету "Технология и оборудование по переработке твердых бытовых и промышленных отходов".doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.04.2024
Просмотров: 57
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
– масса бюкса с навеской угля после сушки, г; g2 – масса бюкса с навеской угля после поглощения бензола, г;
ρ (C6H6) = 0,879 — плотность бензола при 200С, г/см3.
Представление результатов эксперимента
Результаты проведенных экспериментов и расчетов соответствующих характеристик представляют в виде следующих таблиц (табл.2 -7).
Таблица 2
Результаты определения влажности сырья, полупродукта и
готового продукта
Таблица 3
Результаты определения зольности сырья, полупродукта и
готового продукта
Таблица 4
Характеристика процесса карбонизации исходного сырья
Таблица 5
Характеристика процесса активации полупродукта
Таблица 6
Результаты определения общей обменной емкости угля-сырца и
активного угля
* В графе отмечают характер возможного окрашивания раствора.
Таблица 7
Результаты приближенного определения суммарного объема микро- и мезопор угля-сырца и активного угля по адсорбции бензола
Контрольные вопросы
1. Отходы каких производств используются для получения активных углей?
2. Как происходит активация угля-сырца?
3. Как определяется влажность угля?
4. Как определяется зольность угля?
5. Что такое статическая обменная емкость?
6. Как определяется суммарный объем микро- и мезопор?
7. Как определяется осветляющая способность активных углей?
8. Какие виды активных углей Вы знаете?
9. В каких отраслях промышленности используются активные угли?
10. Перечислить основные стадии производства активных углей. Нарисовать технологическую схему их получения.
Лабораторная работа № 2
Цель работы: изучить основные методы переработки отходов сернокислотного производства с получением пигментов.
Оборудование и материалы: пиритные огарки, муфельная печь, сушильный шкаф, фильтры, ступка с пестиком, шаровая мельница.
Теоретическое обоснование
По происхождению различают природные и синтетические неорганические пигменты, по назначению - декоративные, декоративно-защитные, противокоррозионные и целевого назначения, к которым относят полиграфические, художественные, сигнальные (светящиеся), светотехнические, термоиндикаторные, бактерицидные, термостойкие и др. Природные неорганические пигменты (напр., железный сурик, мумия, охры, умбра) получают из минералов, а также их можно получить из техногенных отходов. В производстве синтетических неорганических пигментов используют следующие способы: химическое осаждение из водных растворов и суспензий (например, литопон, кроны, железная лазурь); прокаливание смесей твердых веществ (например, ультрамарин - из каолина и серы, Сг2О3 - из хромпика, ТiO2 - из гидратированного диоксида титана TiO(OH)2); реакциями в паровой или газовой фазе с последующей конденсацией продуктов реакций (ZnO - из Zn, ТiO2 - из ТiCl4, технический углерод - из природного газа).
Для придания пигментных свойств продукты синтеза и природные пигменты подвергают различным обработкам (например, промывке, фильтрации, водному размолу, сушке, измельчению, микронизации, модифицированию и др.). Модифицированные неорганические пигменты кроме основного красящего веществ содержат разнообразные добавки ПАВ и неорганических веществ (например, зародышей, модификаторов и стабилизаторов кристаллической структуры).
Так, разные марки пигментного ТiO2 содержат до 4,5% SiO2, 7,5% Аl2О3, 3% ZnO, снижающих фотоактивность, коагуляцию и флокуляцию, а также органические модификаторы. В так называемых оболочковых, или керновых (от нем. Kern - ядро) неорганических пигментах пигментные вещества образуют внешнюю оболочку частиц (10-30% общей массы), полученную осаждением на наполнитель (ядро), например, на тальк, каолин, белую сажу, пример оболочкового пигмента - силико-хромат Рb.
Модифицированием сначала неорганическими веществами, а затем ПАВ и микронизацией получают легкодиспергируемые пигменты. Максимальное практическое использование оптических свойств белых пигментов достигнуто созданием микрокапсулированных в органической полимерной оболочке (размер 0,4-0,6 мкм) частиц ТiO2 (0,2-0,3 мкм) совместно с пузырьком воздуха. В этом случае повышается укрывистость пигмента и снижается их расход на 30% в водоразбавляемых красках.
Мировое производство неорганических пигментов (без технического углерода) составило 4,3-4,5 млн. т (1985); из них 2,3-2,6 млн. т ТiO2, 0,57 млн. т синтетических железооксидных пигментов. В настоящее время мировое ежегодное потребление природного и синтетического железо-окисного пигмента — составляет 800 тыс. т. К 2010 г. его потребление превысит 1 млн. т, причем в Западной Европе его потребление составит более 30 процентов от этой цифры, в Северной Америке — чуть менее 30 процентов, еще чуть меньше — в Азиатско-Тихоокеанском регионе.
Токсичные неорганические пигменты, содержащие Pb, Cr, Cd, заменяют экологически безвредными ферритами, титанатами, алюминатами. В Европе вступил в силу новый гармонизированный стандарт на пигменты для окрашивания строительных материалов на основе цементных и известковых связующих EN 12878, где содержатся правила проведения испытаний пигментов для установления их соответствия требованиям стандарта с привлечением независимой испытательной лаборатории.
Рассмотрим, основные технологические стадии получения минеральных пигментов из пиритных огарков и пыли сухих электрофильтров.
Железный сурик представляет собой оксид железа с примесью небольших количеств глинистых веществ и кварца. Содержание Fe2O3 в сурике составляет 75-87%. По цвету железные сурики делятся на темные и ярко-красные. Они обладают высокой укрывистостью (10-20 г/м2) и интенсивностью, свето-, атмосферо- и коррозионной стойкостью, а также стойки к действию щелочей и слабых кислот. В концентрированной соляной кислоте растворяются только при кипячении Железный сурик применяют очень широко для всех видов окрасочных работ (как покрывных, так и грунтовочных) и со всеми связующими – водными, масляными, нитролаками и для окраски цемента и асбоцемента. Размер частиц железного сурика составляет 0,2-30,0 мкм, средний размер 2-4 мкм.
Мумии делят на светлые и темные. Светлые мумии содержат 20-35% Fe
ρ (C6H6) = 0,879 — плотность бензола при 200С, г/см3.
Представление результатов эксперимента
Результаты проведенных экспериментов и расчетов соответствующих характеристик представляют в виде следующих таблиц (табл.2 -7).
Таблица 2
Результаты определения влажности сырья, полупродукта и
готового продукта
| Исследуемый образец | Номер параллельного испытания | Начальная масса образца m, г | Масса образцов в абсолютно сухом состоянии m0, г | Влагосодержание образца Wа, % |
| Древесные опилки | 1 2 среднее | | | |
| Уголь-сырец | 1 2 среднее | | | |
| Активный уголь | 1 2 среднее | | | |
Таблица 3
Результаты определения зольности сырья, полупродукта и
готового продукта
| Исследуемый образец | Номер параллельного испытания | Начальная масса образца m, г | Масса прокаленного образца mo, г | Зольность образца, % | ||
| Аа | Ас | Ар | ||||
| Уголь-сырец | 1 | | | | | |
| 2 | | | | | | |
| среднее | | | | | | |
| Активный уголь | 1 | | | | | |
| 2 | | | | | | |
| среднее | | | | | | |
Таблица 4
Характеристика процесса карбонизации исходного сырья
| № опыта | Масса сырья, г | Время от начала опыта, мин (числит.) и температура, 0С (знамен.) | Масса, г (числит.) и выход, % (знаменат.) продуктов пиролиза | |
| начало процесса | окончание процесса | |||
| 1 | | | | |
| | | | | |
| 2 | | | | |
| | | | | |
Таблица 5
Характеристика процесса активации полупродукта
| Масса полупродукта в реакторе, г | Температура, 0С | Длительность процесса, мин | Масса, г (числит.) и выход, % (знам.) активного угля | |
| начала процесса | окончания процесса | |||
| | | | | |
Таблица 6
Результаты определения общей обменной емкости угля-сырца и
активного угля
-
Образец
Статическая катионообменная емкость,
мг-экв/г
Статическая анионообменная емкость,
мг-экв/г
Примечание*
Уголь-
сырец
Активный
уголь
* В графе отмечают характер возможного окрашивания раствора.
Таблица 7
Результаты приближенного определения суммарного объема микро- и мезопор угля-сырца и активного угля по адсорбции бензола
| Образец | Масса пустого бюкса, go, г | Масса бюкса с образцом после сушки g1, г | Масса бюкса с образцом после поглощения g2, г | Емкость образца по парам бензола V, см3/г |
| Уголь-сырец | | | | |
| Активный уголь | | | | |
Контрольные вопросы
1. Отходы каких производств используются для получения активных углей?
2. Как происходит активация угля-сырца?
3. Как определяется влажность угля?
4. Как определяется зольность угля?
5. Что такое статическая обменная емкость?
6. Как определяется суммарный объем микро- и мезопор?
7. Как определяется осветляющая способность активных углей?
8. Какие виды активных углей Вы знаете?
9. В каких отраслях промышленности используются активные угли?
10. Перечислить основные стадии производства активных углей. Нарисовать технологическую схему их получения.
Лабораторная работа № 2
Переработка пиритных огарков с получением
цветных пигментов.
Цель работы: изучить основные методы переработки отходов сернокислотного производства с получением пигментов.
Оборудование и материалы: пиритные огарки, муфельная печь, сушильный шкаф, фильтры, ступка с пестиком, шаровая мельница.
Теоретическое обоснование
По происхождению различают природные и синтетические неорганические пигменты, по назначению - декоративные, декоративно-защитные, противокоррозионные и целевого назначения, к которым относят полиграфические, художественные, сигнальные (светящиеся), светотехнические, термоиндикаторные, бактерицидные, термостойкие и др. Природные неорганические пигменты (напр., железный сурик, мумия, охры, умбра) получают из минералов, а также их можно получить из техногенных отходов. В производстве синтетических неорганических пигментов используют следующие способы: химическое осаждение из водных растворов и суспензий (например, литопон, кроны, железная лазурь); прокаливание смесей твердых веществ (например, ультрамарин - из каолина и серы, Сг2О3 - из хромпика, ТiO2 - из гидратированного диоксида титана TiO(OH)2); реакциями в паровой или газовой фазе с последующей конденсацией продуктов реакций (ZnO - из Zn, ТiO2 - из ТiCl4, технический углерод - из природного газа).
Для придания пигментных свойств продукты синтеза и природные пигменты подвергают различным обработкам (например, промывке, фильтрации, водному размолу, сушке, измельчению, микронизации, модифицированию и др.). Модифицированные неорганические пигменты кроме основного красящего веществ содержат разнообразные добавки ПАВ и неорганических веществ (например, зародышей, модификаторов и стабилизаторов кристаллической структуры).
Так, разные марки пигментного ТiO2 содержат до 4,5% SiO2, 7,5% Аl2О3, 3% ZnO, снижающих фотоактивность, коагуляцию и флокуляцию, а также органические модификаторы. В так называемых оболочковых, или керновых (от нем. Kern - ядро) неорганических пигментах пигментные вещества образуют внешнюю оболочку частиц (10-30% общей массы), полученную осаждением на наполнитель (ядро), например, на тальк, каолин, белую сажу, пример оболочкового пигмента - силико-хромат Рb.
Модифицированием сначала неорганическими веществами, а затем ПАВ и микронизацией получают легкодиспергируемые пигменты. Максимальное практическое использование оптических свойств белых пигментов достигнуто созданием микрокапсулированных в органической полимерной оболочке (размер 0,4-0,6 мкм) частиц ТiO2 (0,2-0,3 мкм) совместно с пузырьком воздуха. В этом случае повышается укрывистость пигмента и снижается их расход на 30% в водоразбавляемых красках.
Мировое производство неорганических пигментов (без технического углерода) составило 4,3-4,5 млн. т (1985); из них 2,3-2,6 млн. т ТiO2, 0,57 млн. т синтетических железооксидных пигментов. В настоящее время мировое ежегодное потребление природного и синтетического железо-окисного пигмента — составляет 800 тыс. т. К 2010 г. его потребление превысит 1 млн. т, причем в Западной Европе его потребление составит более 30 процентов от этой цифры, в Северной Америке — чуть менее 30 процентов, еще чуть меньше — в Азиатско-Тихоокеанском регионе.
Токсичные неорганические пигменты, содержащие Pb, Cr, Cd, заменяют экологически безвредными ферритами, титанатами, алюминатами. В Европе вступил в силу новый гармонизированный стандарт на пигменты для окрашивания строительных материалов на основе цементных и известковых связующих EN 12878, где содержатся правила проведения испытаний пигментов для установления их соответствия требованиям стандарта с привлечением независимой испытательной лаборатории.
Рассмотрим, основные технологические стадии получения минеральных пигментов из пиритных огарков и пыли сухих электрофильтров.
Железный сурик представляет собой оксид железа с примесью небольших количеств глинистых веществ и кварца. Содержание Fe2O3 в сурике составляет 75-87%. По цвету железные сурики делятся на темные и ярко-красные. Они обладают высокой укрывистостью (10-20 г/м2) и интенсивностью, свето-, атмосферо- и коррозионной стойкостью, а также стойки к действию щелочей и слабых кислот. В концентрированной соляной кислоте растворяются только при кипячении Железный сурик применяют очень широко для всех видов окрасочных работ (как покрывных, так и грунтовочных) и со всеми связующими – водными, масляными, нитролаками и для окраски цемента и асбоцемента. Размер частиц железного сурика составляет 0,2-30,0 мкм, средний размер 2-4 мкм.
Мумии делят на светлые и темные. Светлые мумии содержат 20-35% Fe