Verdamping en verdampers
Principes Verdamping
Verdamping is de verandering van een vloeibare stof in een gas of een damp. Er is fundamenteel geen verschil tussen de termen gas en damp, maar gas wordt gewoonlijk gebruikt om een stof te beschrijven die in gasvormige toestand verschijnt onder standaardomstandigheden van druk en temperatuur, en damp om de gasvormige toestand te beschrijven van een stof die gewoonlijk verschijnt als een stof. vloeibaar of vast.Wanneer warmte wordt toegevoegd aan een vloeistof op het kookpunt, terwijl de druk constant wordt gehouden, krijgen de moleculen van de vloeistof voldoende energie om de intermoleculaire krachten te overwinnen die hen in vloeibare toestand aan elkaar binden, en ontsnappen ze als individuele dampmoleculen tot de verdamping is voltooid. De temperatuur van een kokende vloeistof blijft constant totdat alle vloeistof in gas is omgezet.
Voor elke stof moet een bepaalde hoeveelheid warmte worden geleverd om een bepaalde hoeveelheid van de stof te verdampen. Deze hoeveelheid warmte staat bekend als de latente verdampingswarmte van de stof. De hoeveelheid warmte die wordt toegepast voor elke gram (of elk molecuul) die de toestandverandering ondergaat, is afhankelijk van de stof zelf. De hoeveelheid warmte die nodig is om één gram water te veranderen in stoom bij het kookpunt bij één atmosfeer druk, d.w.z. de verdampingswarmte van water, is bijvoorbeeld ongeveer 540 calorieën.
Verdamping
Vloeistoffen kunnen ook veranderen in gassen bij temperaturen onder hun kookpunt. Verdamping van een vloeistof onder het kookpunt wordt verdamping genoemd, die optreedt bij elke temperatuur wanneer het oppervlak van een vloeistof wordt blootgesteld in een onbegrensde ruimte. Wanneer het oppervlak echter wordt blootgesteld in een besloten ruimte en de vloeistof meer is dan nodig is om de ruimte met damp te verzadigen, wordt snel een evenwicht bereikt tussen het aantal moleculen van de stof die van het oppervlak afstromen en die welke terugkeren naar het. Een verandering in temperatuur verstoort dit evenwicht; een temperatuurstijging verhoogt bijvoorbeeld de activiteit van de moleculen aan het oppervlak en dus ook de snelheid waarmee ze wegvliegen.
De thermische beweging van een molecuul overwint de oppervlaktespanning van de vloeistof en het verdampt, dat wil zeggen, de kinetische energie overtreft de werkfunctie van cohesie aan het oppervlak.
Als de temperatuur voor een korte tijd op het nieuwe punt wordt gehouden, wordt snel een nieuw evenwicht tot stand gebracht.
De druk die wordt uitgeoefend door de damp van een vloeistof in een besloten ruimte wordt de dampspanning genoemd. Het verschilt voor verschillende stoffen bij elke gegeven temperatuur, maar elke stof heeft een specifieke dampspanning voor elke gegeven temperatuur. Op het kookpunt is de dampspanning van een vloeistof gelijk aan de atmosferische druk. De dampspanning van water, gemeten in termen van de hoogte van kwik in een barometer, is bijvoorbeeld 4,58 mm bij 0 ° C en 760 mm bij 100 ° C (het kookpunt).
De thermische beweging van een molecuul overwint de oppervlaktespanning van de vloeistof en het verdampt, dat wil zeggen, de kinetische energie overtreft de werkfunctie van cohesie aan het oppervlak.
Als de temperatuur voor een korte tijd op het nieuwe punt wordt gehouden, wordt snel een nieuw evenwicht tot stand gebracht.
De druk die wordt uitgeoefend door de damp van een vloeistof in een besloten ruimte wordt de dampspanning genoemd. Het verschilt voor verschillende stoffen bij elke gegeven temperatuur, maar elke stof heeft een specifieke dampspanning voor elke gegeven temperatuur. Op het kookpunt is de dampspanning van een vloeistof gelijk aan de atmosferische druk. De dampspanning van water, gemeten in termen van de hoogte van kwik in een barometer, is bijvoorbeeld 4,58 mm bij 0 ° C en 760 mm bij 100 ° C (het kookpunt).
De factoren die de verdamping beïnvloeden zijn:
- Concentratie van de stof die in de lucht verdampt. Als de lucht al een hoge concentratie van de verdampende stof heeft, zal de gegeven stof langzamer verdampen.
- Concentratie van andere stoffen in de lucht. Als de lucht al verzadigd is met andere stoffen, kan deze een lagere capaciteit hebben om de stof te verdampen.
- Temperatuur van de stof. Als de stof heter is, zal de verdamping sneller zijn.
- Stroomsnelheid van lucht. Dit heeft deels te maken met de bovenstaande concentratiepunten. Als er voortdurend frisse lucht over de stof beweegt, zal de concentratie van de stof in de lucht met de tijd minder snel stijgen, waardoor een snellere verdamping wordt bevorderd. Bovendien hebben bewegende moleculen meer energie dan die in rust, en dus hoe sterker de luchtstroom, hoe groter het verdampingsvermogen van de luchtmoleculen.
- Intermoleculaire krachten. Hoe sterker de krachten die de moleculen bij elkaar houden in de vloeibare of vaste toestand, hoe meer energie er moet worden ingevoerd om ze te verdampen.
Verdampers
Verdampingsunits (of verdampers) gebruiken het verdampingsprincipe voor de behandeling van proceswater, afvalwater en afval op waterbasis. De typische behandelde vloeistof is een waterig afval met organische en anorganische verontreinigende stoffen met een concentratie van niet meer dan 100 g / l.Verschillende soorten verdampers kunnen met verschillende waterbehandelingsproblemen met verschillende prestaties worden geconfronteerd.
De productiecapaciteit varieert van 0,15 tot 60 ton / dag en alle modellen kunnen het afvalwater concentreren als een verpompbare vloeistof en gemakkelijk een concentraat bereiken met 30% TDS, met een laag stroomverbruik.
Verdampers kunnen ook voorgeconcentreerde of aanslagvloeistoffen behandelen, of geconcentreerde zuren en extreem corrosieve vloeistoffen. Ze gebruiken warmtepomp, heet water of stoom, of mechanische damprecompressie (MVR), met natuurlijke of geforceerde circulatie.
Enkele voorbeelden van verdampertoepassingen betreffen het scheiden van water uit:
- verdunde galvanische baden om stoffen en actieve ingrediënten terug te winnen
- olie-emulsies om olie terug te winnen
- Ontvettingsbaden rijk aan zeep en detergenten
- geconcentreerde zuurbaden of sterk corrosieve oplossingen
- fotografische ontwikkelbaden
- geconcentreerde zoutoplossingen
- percolaat en druipresten van stortplaatsen uit de opslag en verwijdering van afval
- bilge water
- spoelwater dat uitgeputte inkt bevat
- synthesetussenproducten en afvalwater van de chemische, cosmetische en farmaceutische industrie
Toepassingsvoorbeelden
Geen lozing bij de productie van aluminiumpolychloride
Gemotiveerd door milieuautoriteiten en door hogere verwijderingskosten, ontwikkelde een Spaans bedrijf, gevestigd in een industriegebied niet ver van Barcelona, in 2001 een fabriek (zie Afb. 1) om de zure eluaten te behandelen van de harsen die worden gebruikt om het afvalwater van hun productielijn.Het doel van de fabriek was om het aluminium dat is opgelost in het afvalwater van offsetplaten, drukplaten terug te winnen.
De geleverde verdamper was een warmtepompvacuümverdamper met tussenvloeistof: het materiaal dat in contact komt met het geconcentreerde afval en condensaat is PTFE-gecoat staal en de warmte-uitwisseling wordt bereikt in twee PVDF- en siliciumcarbide-wisselaars.
Een jaar na het opstarten bevestigden de analytische resultaten de aanvankelijke verwachtingen van het eindproduct - een oplossing met constante dichtheid zoals gevraagd door de markt voor chemicaliën voor waterbehandeling. De destillaatrecycling voor de productie van de regeneratiebaden gaf lokale toestemming voor uitbreiding van de productie aangezien een nullozing werd verkregen.
In het verleden verwijderde het bedrijf afval bestaande uit een oplossing van HCl en AlCl3 met hoge jaarlijkse kosten en aanzienlijke opslagproblemen.
Momenteel is deze kostenpost geëlimineerd en kan ze, samen met de beperkte kosten voor plantbeheer, het geconcentreerde product op een stabiele basis verkopen, wat een jaarlijks inkomen garandeert.
Behandeling door vacuümverdamping van afvalwater uit het graveerproces
Bij het diepdrukproces worden de drukelementen in een groefvorm op een cilinder gegraveerd. Vervolgens wordt de cilinder ondergedompeld in de inkt, die de gegraveerde tekening vult, om de tekening later rechtstreeks op het papier over te brengen.De cilinder heeft meestal een ijzeren kern en is vóór de gravure vernikkeld, elektrolitisch verkoperd en gerectificeerd. Vervolgens wordt de cilinder gegraveerd en verchroomd voordat hij op de rotatiepers wordt geplaatst. Het graveren gebeurt door het cilinderoppervlak, waarop een lichtgevoelige gelatine is uitgespreid, bloot te stellen aan een laserstraal. De laser verbrandt de gelatine en creëert een groef, die vervolgens onderhevig zal zijn aan de corrosieve werking van een ferri-perchloride-oplossing.
Het is de belangrijkste fase van het proces. Zodra het voorbij is, wordt de cilinder gewassen om de sporen van ijzerperchloride en de overtollige gelatine te verwijderen, gedroogd en verchroomd.
Het afvalwater dat tijdens dit proces wordt geproduceerd, wordt opgesplitst in vier stromen: spoelwater van het vernikkelen, het koperplateren, het graveren en het verchromen. Al deze afvalwaters zijn waterige oplossingen met een zure pH, een CZV hoger dan 8000 ppm en een hoog gehalte aan zware metalen (nikkel, chroom, koper en andere chemische soorten zoals chloriden en sulfaten).
Met name de graveerwaters hebben een CZV hoger dan 1500 ppm, een zure pH lager dan 1,5, een hoog gehalte aan ijzer en chloriden en een geleidbaarheid hoger dan 80000 µS / cm, index van een hoog zoutgehalte. De concentratie ijzer en chloriden, afkomstig van het ijzer (III) perchloride, dat bij het graveren wordt gebruikt, is van cruciaal belang voor dit soort afvalwater.
Door de hoge concentratie zware metalen en vooral de hoge gehalten aan chloriden zijn de traditionele anti-vervuilingstechnieken niet succesvol geweest.
Bij het zuiveringsproces worden de vier stromen in een tank opgeslagen om ze te homogeniseren.
Vervolgens wordt het afvalwater onderworpen aan een pH-aanpassing, door toevoeging van natronloog 30%, om een deel van de zuurgraad te neutraliseren en een pH van 5,5 te bereiken.
De verdamping vindt plaats door middel van twee warmtepomp-vacuümverdampers.
Deze verdampers produceren twee stromen: een continu geproduceerd destillaat en een concentraat dat automatisch discontinu wordt afgevoerd.
De opbrengst van de destillatie is ongeveer 90%. Daarbij wordt het destillaat gerecycled.
Het concentraat, dat wordt opgeslagen in een geschikte tank, wordt afgevoerd in overeenstemming met de geldende voorschriften.
De installatie kan 4200 m3 afvalwater per jaar behandelen.
Bekijk ook onze infrared evaporator.
Neem gerust contact op met Lenntech voor meer informatie over evaporators.
Bronnen: www.answers.com, www.wikipedia.com