Verdunstung und Verdampfer
Prinzipien Verdunstung
Verdampfung ist die Umwandlung einer flüssigen Substanz in ein Gas oder einen Dampf. Grundsätzlich gibt es keinen Unterschied zwischen den Begriffen Gas und Dampf, aber Gas wird üblicherweise verwendet, um eine Substanz zu beschreiben, die unter Standardbedingungen von Druck und Temperatur im gasförmigen Zustand auftritt, und Dampf, um den gasförmigen Zustand einer Substanz zu beschreiben, die normalerweise als a erscheint flüssig oder fest.Wenn einer Flüssigkeit an ihrem Siedepunkt Wärme zugeführt wird, wobei der Druck konstant gehalten wird, erhalten die Moleküle der Flüssigkeit genug Energie, um die intermolekularen Kräfte zu überwinden, die sie im flüssigen Zustand zusammenbinden, und entweichen als einzelne Dampfmoleküle bis zum Die Verdampfung ist abgeschlossen. Die Temperatur einer kochenden Flüssigkeit bleibt konstant, bis die gesamte Flüssigkeit in ein Gas umgewandelt wurde.
Für jeden Stoff muss eine bestimmte Wärmemenge zugeführt werden, um eine bestimmte Menge des Stoffes zu verdampfen. Diese Wärmemenge ist als latente Verdampfungswärme der Substanz bekannt. Die Wärmemenge, die für jedes Gramm (oder jedes Molekül) angewendet wird, das der Zustandsänderung unterzogen wird, hängt von der Substanz selbst ab. Beispielsweise beträgt die Wärmemenge, die erforderlich ist, um ein Gramm Wasser an seinem Siedepunkt bei einer Druckatmosphäre in Dampf umzuwandeln, d. H. Die Verdampfungswärme von Wasser, ungefähr 540 Kalorien.
Verdunstung
Flüssigkeiten können sich auch bei Temperaturen unterhalb ihres Siedepunkts in Gase verwandeln. Das Verdampfen einer Flüssigkeit unterhalb ihres Siedepunkts wird als Verdampfung bezeichnet, die bei jeder Temperatur auftritt, wenn die Oberfläche einer Flüssigkeit in einem nicht begrenzten Raum ausgesetzt ist. Wenn jedoch die Oberfläche auf engstem Raum freigelegt wird und die Flüssigkeit über der zur Sättigung des Raums mit Dampf erforderlichen Menge liegt, wird schnell ein Gleichgewicht zwischen der Anzahl der Moleküle der Substanz, die von der Oberfläche abgehen, und denen, zu denen sie zurückkehren, erreicht es. Eine Änderung der Temperatur stört dieses Gleichgewicht; Ein Temperaturanstieg erhöht beispielsweise die Aktivität der Moleküle an der Oberfläche und folglich die Geschwindigkeit, mit der sie abfliegen.
Die thermische Bewegung eines Moleküls überwindet die Oberflächenspannung der Flüssigkeit und verdampft, dh seine kinetische Energie übersteigt die Austrittsarbeit der Kohäsion an der Oberfläche.
Wenn die Temperatur für kurze Zeit am neuen Punkt gehalten wird, stellt sich bald ein neues Gleichgewicht ein.
Der Druck, den der Dampf einer Flüssigkeit auf engstem Raum ausübt, wird als Dampfdruck bezeichnet. Es unterscheidet sich für verschiedene Substanzen bei jeder gegebenen Temperatur, aber jede Substanz hat einen spezifischen Dampfdruck für jede gegebene Temperatur. Bei seinem Siedepunkt ist der Dampfdruck einer Flüssigkeit gleich dem atmosphärischen Druck. Beispielsweise beträgt der Dampfdruck von Wasser, gemessen als Höhe des Quecksilbers in einem Barometer, 4,58 mm bei 0 ° C und 760 mm bei 100 ° C (sein Siedepunkt).
Die thermische Bewegung eines Moleküls überwindet die Oberflächenspannung der Flüssigkeit und verdampft, dh seine kinetische Energie übersteigt die Austrittsarbeit der Kohäsion an der Oberfläche.
Wenn die Temperatur für kurze Zeit am neuen Punkt gehalten wird, stellt sich bald ein neues Gleichgewicht ein.
Der Druck, den der Dampf einer Flüssigkeit auf engstem Raum ausübt, wird als Dampfdruck bezeichnet. Es unterscheidet sich für verschiedene Substanzen bei jeder gegebenen Temperatur, aber jede Substanz hat einen spezifischen Dampfdruck für jede gegebene Temperatur. Bei seinem Siedepunkt ist der Dampfdruck einer Flüssigkeit gleich dem atmosphärischen Druck. Beispielsweise beträgt der Dampfdruck von Wasser, gemessen als Höhe des Quecksilbers in einem Barometer, 4,58 mm bei 0 ° C und 760 mm bei 100 ° C (sein Siedepunkt).
Die Faktoren, die die Verdunstung beeinflussen, sind:
- Konzentration der in der Luft verdampfenden Substanz. Wenn die Luft bereits eine hohe Konzentration der verdampfenden Substanz aufweist, verdampft die gegebene Substanz langsamer.
- Konzentration anderer Substanzen in der Luft. Wenn die Luft bereits mit anderen Substanzen gesättigt ist, kann sie eine geringere Kapazität für die verdampfende Substanz haben.
- Temperatur des Stoffes. Wenn die Substanz heißer ist, ist die Verdunstung schneller.
- Luftdurchsatz. Dies hängt teilweise mit den obigen Konzentrationspunkten zusammen. Wenn sich ständig Frischluft über die Substanz bewegt, steigt die Konzentration der Substanz in der Luft mit der Zeit weniger wahrscheinlich an, wodurch eine schnellere Verdunstung gefördert wird. Darüber hinaus haben bewegte Moleküle mehr Energie als ruhende. Je stärker der Luftstrom ist, desto größer ist die Verdampfungskraft der Luftmoleküle.
- Intermolekularen Kräfte. Je stärker die Kräfte sind, die die Moleküle in der Flüssigkeit des festen Zustands zusammenhalten, desto mehr Energie muss eingegeben werden, um sie zu verdampfen.li>
Verdampfer
Verdampfungseinheiten (oder Verdampfer) verwenden das Verdampfungsprinzip zur Behandlung von Prozesswasser, Abwasser und wasserbasierten Abfällen. Die behandelte typische Flüssigkeit ist ein wässriger Abfall mit organischen und anorganischen Schadstoffen mit einer Konzentration von nicht mehr als 100 g / l.Verschiedene Arten von Verdampfern können bei unterschiedlichen Leistungen unterschiedlichen Wasseraufbereitungsproblemen ausgesetzt sein.
Die Produktionskapazität variiert zwischen 0,15 und 60 Tonnen / Tag, und alle Modelle können das Abwasser als pumpbare Flüssigkeit konzentrieren, wobei ein Konzentrat mit 30% TDS bei geringem Stromverbrauch leicht erreicht wird.
Verdampfer können auch vorkonzentrierte oder schuppende Flüssigkeiten oder konzentrierte Säuren und extrem ätzende Flüssigkeiten behandeln. Sie verwenden eine Wärmepumpe, heißes Wasser oder Dampf oder eine mechanische Dampfrekompression (MVR) mit natürlicher oder erzwungener Zirkulation.
Einige Beispiele für Verdampferanwendungen betreffen die Trennung von Wasser von:
- verdünnte galvanische Bäder zur Rückgewinnung von Substanzen und Wirkstoffen
- Ölemulsionen zur Gewinnung von Öl
- Entfettungsbäder, die reich an Seife und Reinigungsmitteln sind
- konzentrierte Säurebäder oder stark ätzende Lösungen
- fotografische Entwicklungsbäder
- konzentrierte Salzlösungen
- Deponiesickerwasser und Tropfen aus der Lagerung und Entsorgung von Abfällen
- Bilgenwasser
- Spülwasser mit erschöpften Tinten
- Synthesezwischenprodukte und Abwässer der chemischen, kosmetischen und pharmazeutischen Industrie
Anwendungsbeispiele
Keine Entladung bei der Herstellung von Aluminiumpolychlorid
Motiviert durch Umweltbehörden und höhere Entsorgungskosten entwickelte ein spanisches Unternehmen in einem Industriegebiet unweit von Barcelona im Jahr 2001 eine Anlage (siehe Abb. 1) zur Behandlung der sauren Eluate der Harze, die zur Aufbereitung des Abwassers von verwendet werden ihre Produktionslinie.Der Zweck der Anlage war die Rückgewinnung des im Abwasser gelösten Aluminiums, das von Offsetplatten-Druckplatten stammt.
Der mitgelieferte Verdampfer war ein Wärmepumpen-Vakuumverdampfer mit Zwischenflüssigkeit: Das Material, das mit dem konzentrierten Abfall und Kondensat in Kontakt kommt, ist PTFE-beschichteter Stahl, und der Wärmeaustausch wird in zwei PVDF- und Siliziumkarbid-Austauschern erreicht.
Ein Jahr nach dem Start bestätigten die Analyseergebnisse die anfänglichen Erwartungen an das Endprodukt - eine Lösung mit konstanter Dichte, wie sie vom Markt für Chemikalien zur Wasseraufbereitung gefordert wird. Das Destillatrecycling zur Herstellung der Regenerationsbäder erlaubte eine lokale Genehmigung für die Ausweitung der Produktion, da eine Nullentladung erhalten wurde.
In der Vergangenheit hat das Unternehmen Abfälle entsorgt, die aus einer Lösung von HCl und AlCl3 mit hohen jährlichen Kosten und erheblichen Lagerungsproblemen bestehen.
Derzeit wurde dieser Kostenposten eliminiert und zusammen mit den begrenzten Kosten für die Betriebsführung kann das konzentrierte Produkt stabil verkauft werden, wodurch ein jährliches Einkommen garantiert wird.
Behandlung durch Vakuumverdampfung von Abwasser aus dem Gravurprozess
Beim Tiefdruckverfahren werden die Druckelemente in Rillenform auf einen Zylinder eingraviert. Dann wird der Zylinder in die Tinte eingetaucht, die die gravierte Zeichnung ausfüllt, um die Zeichnung später direkt auf das Papier zu übertragen.Der Zylinder hat normalerweise einen Eisenkern und ist vor der Gravur vernickelt, elektrolitisch verkupfert und gleichgerichtet. Dann wird der Zylinder der Gravur und der Verchromung unterzogen, bevor er auf die Rotationspresse gesetzt wird. Die Gravur erfolgt, indem die Zylinderoberfläche, auf der eine lichtempfindliche Gelatine ausgebreitet wurde, einem Laserstrahl ausgesetzt wird. Der Laser verbrennt die Gelatine und erzeugt eine Rille, die dann der korrosiven Wirkung einer Eisenperchloridlösung ausgesetzt wird.
Es ist die wichtigste Phase des Prozesses. Sobald es vorbei ist, wird der Zylinder gewaschen, um die Spuren von Eisenperchlorid und der überschüssigen Gelatine zu entfernen, getrocknet und verchromt.
Die dabei entstehenden Abwässer werden in vier Ströme aufgeteilt: Spülwasser aus der Vernickelung, aus der Kupferbeschichtung, aus der Gravur und aus der Verchromung. Alle diese Abwässer sind wässrige Lösungen mit einem sauren pH-Wert, einem CSB von mehr als 8000 ppm und einem hohen Gehalt an Schwermetallen (Nickel, Chrom, Kupfer und anderen chemischen Spezies wie Chloriden und Sulfaten).
Insbesondere haben die Gravurwässer einen CSB von mehr als 1500 ppm, einen sauren pH-Wert von weniger als 1,5, einen hohen Gehalt an Eisen und Chloriden und eine Leitfähigkeit von mehr als 80000 uS / cm, einen Index mit hohem Salzgehalt. Die Eisen- und Chloridkonzentration, die aus dem in der Gravur verwendeten Eisenperchlorid stammt, ist für diese Art von Abwasser kritisch.
Die hohe Konzentration an Schwermetallen und insbesondere der hohe Gehalt an Chloriden haben die traditionellen Anti-Verschmutzungs-Techniken nicht erfolgreich gemacht.
Während des Behandlungsprozesses werden die vier Ströme in einem Tank gespeichert, um sie zu homogenisieren.
Anschließend werden die Abwässer durch Zugabe von 30% iger Natronlauge einem pH-Wert unterzogen, um einen Teil der Säure zu neutralisieren und einen pH-Wert von 5,5 zu erreichen.
Die Verdampfung erfolgt mittels zweier Wärmepumpen-Vakuumverdampfer.
Diese Verdampfer erzeugen zwei Ströme: ein kontinuierlich hergestelltes Destillat und ein Konzentrat, das automatisch diskontinuierlich abgelassen wird.
Die Destillationsausbeute beträgt ca. 90%. Das Destillat wird dabei recycelt.
Das Konzentrat, das in einem geeigneten Tank gelagert wird, wird gemäß den geltenden Vorschriften entsorgt.
Die Anlage ist in der Lage, 4200 m3 / Jahr Abwasser zu behandeln.
Überprüfen Sie auch unsere infrared evaporator.
Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Lenntech evaporators.
Quellen: www.answers.com, www.wikipedia.com