CUPRINSARGUMENT............................................................................................................4 1. APA N NATUR................................................................................................6 2. PROPRIETILE APEI ......................................................................................82.1. Proprieti organoleptice ......................................................................................................8 2.2. Proprietile fizice.................................................................................................................8 2.3. Proprietile chimice.............................................................................................................9

3. PURIFICAREA APEI POTABILE.....................................................................103.1. Sedimentarea natural ........................................................................................................10 3.2. Limpezirea cu coagulani. ..................................................................................................11 3.3. Filtrarea ..............................................................................................................................11 3.4. Dezinfectarea apei...............................................................................................................12

4. APA INDUSTRIAL.........................................................................................164.1. Duritatea apei......................................................................................................................17 4.2. Dedurizarea apei.................................................................................................................18 4.3. Demineralizarea apei..........................................................................................................22

5. APELE REZIDUALE.........................................................................................255.1. Procedee de epurare a apelor reziduale menajere...............................................................26 5.2. Procedee de epurare a apelor reziduale industriale.............................................................27

6. APA - IMPORTANA I UTILIZRILE.........................................................29 .............................................................................................................33 BIBLIOGRAFIE.....................................................................................................34

3

ARGUMENTApa industrial este necesar unui numr foarte mare de procese tehnologice din diferite ramuri industriale. n industria chimic are foarte multe utilizri fie ca dizolvant pentru gaze sau diferite substane fie ca reactant n numeroase reacii, fie ca agent purttor de cldur, utilizat pentru rcire sau nclzire. Apa natural, folosit n scopuri industriale nu satisface toate condiiile impuse de fiecare ramur industrial din cauza diferitelor substane dizolvate pe care le conine. Este necesar deci o pregtire a apei prin diferite metode alese att dup natura apei ct i dup necesitile impuse de folosirea acesteia. Apele calcaroase au un coninut mare de sruri de calci, apele selenitoase au un coninut preponderent de sulfat de calci i magneziu. Apele feruginoase au un coninut de bicarbonat feros i hidroxid feros. Apele magneziene conin sruri de magneziu, apele alcaline conin bicarbonat acizi alcalini i alcalino-pmntoi. Apa dur are un coninut ridicat de sruri de calciu i magneziu. Apa are ntrebuinri dintre cele mai diverse: este necesar n sectoarele de activitate ale omului i este factor de baz n amplasarea obiectelor social economice. Dei acoper mai mult de dou treimi din suprafaa globului, n lume exist zone n care apa dulce lipsete cu desvrire iar apa mrilor i oceanelor conine mult prea mult sare pentru a putea fi folosit ca atare. O cantitate considerat de ap este folosit n agricultur transport i industrie. Apa industrial are multiple ntrebuinri ca materie prim n industria farmaceutic, alimentar i ca produs n industria chimic. Ca materie auxiliar este folosit n procesele de fabricaie a celulozei i hrtiei, secii de finisaj, lemn i unele materiale de construcii. Apa este folosit ca materie prim fiind important purttor de energie n hidroenergetic i termoenergetic. Apa n agricultur este utilizat n piscicultur, zootehnie dar i pentru irigaii. Agricultura deine 80% din consumul mondial de ap cu o restituie de 10-20% fiind rspunztoare deci pentru cea mai mare risip. Apa mineral reprezint un caz particular al apelor subterane, apa mineral este o ap din surs natural a crei utilizare produce modificri asupra organismului uman i acre poate fi exploatat favorabil. Gradul de mineralizare nu este factor determinant al efectului terapeutic. n ara noastr se gsesc numeroase localiti cu staiuni balneoclimaterice cu surse de ap mineral natural, de exemplu: Buzia are ape carbogazoase i feruginoase. Climneti, Cciulata i Govora au ape sulfuroase i saline, Slnic Prahova, Ocna Sibiului i Doftana au ape cu un coninut mare de sare. Apele geotermale sunt ape subterane cu o temperatur de peste 40oC. n contextul crizei energetice valorificarea acestor ape ca surs de energie capt o4

deosebit importan i amploare. Pe plan mondial se cunosc realizri n domeniul utilizrii apei geotermale pentru producerea energiei electrice. Tema lucrrii de atestat este: Apa, materie prim n industria chimic. n primul capitol am expus apa n natur i cele trei tipuri de ape: meteorice (atmosferice) apa de la suprafaa oceanelor, mrilor i lacurilor i chiar i de la suprafaa solului sub influena cldurii solare se evapor n cantiti mari formnd astfel circuitul apei n natur. Apele freatice se formeaz n urma infiltrrii apei atmosferice prin straturile permeabile ale solului i acumulrii sale n bazine subterane. Apele de suprafa sunt reprezentate de apele rurilor, lacurilor, mrilor i oceanelor. Prin ruri apa atmosferic ajunge din nou n mri i oceane nchiznd astfel circuitul apei n natur. Al doilea capitol explic proprietile apei; cele organoleptice care sunt reprezentate de gust i miros. Proprietile fizice care se refer la turbiditate, culoare, temperatur i la conductivitatea electric. n capitolul trei am dezvoltat ideile de limpezire i limpezire cu coagulani. Am descris filtrele lente i cele rapide, am explicat care sunt cele mai eficiente procedee de dezinfectare: procedeul biologic i dezinfectarea apei cu clor care este i cea mai des ntlnit. n capitolul ape industriale am clasificat apele n funcie de compoziia chimic. Am clasificat tipurile de duritate i anume cea permanent i cea temporar. Procedeele cele mai des ntlnite de dedurizarea a apei sunt: procedeul termic, chimic i procedeul cu schimbare de ioni. Procedeele cele mai uzuale de demineralizare sunt procedeele fizice care constau in evaporarea apei n vaporizatoare i condensarea vaporilor. Procedeul chimic se realizeaz prin schimb ionic utiliznd rini schimbtoare de ioni. Capitulul ape reziduale explic noiunile de ape reziduale menajere i ape reziduale industriale. Apele reziduale menajere sunt cele provenite din activiti gospodreti iar poluanii lor sunt n general resturi alimentare, dejecii, spun i detergeni. Apele reziduale industriale sunt cele provenite din activitatea ramurilor industriale, n tehnologii de obinere a materiilor prime, intermediare i produse finite. Deversarea apelor reziduale n ruri constituie un pericol pentru vieuitoarele care triesc n ape naturale dar i pentru sntatea oamenilor i viaa animalelor

5

1. APA N NATUR

Apa este cea mai rspndit substan n natur, gsindu-se ntr-o continu transformare, trecnd dintr-o stare de agregare n alta, n procesul nentrerupt numit circuitul apei n natur. n funcie de condiiile de formare i de acumulare se disting trei feluri de ap n natur. - ape meteorice - ape freatice - ape de suprafa Ape meteorice(atmosferice). Apa de la suprafaa oceanelor mrilor, lacurilor i chiar a solului, sub influena cldurii solare se evapor n cantiti mari. Cnd vaporii de ap ajung n atmosfer, la mari nlimi, se rcesc, condenseaz i formeaz nori, din care apa ajunge napoi pe pmnt sub form de ploi i zpad. Apa atmosferic este pur n momentul formrii, dar n drumul su ctre suprafaa pmntului dizolv componenii aerului (O2, N2, CO2) i reine praful atmosferic sub form se suspensie. Ca rezultat al descrcrilor electrice din atmosfer, aceste ape mai conin dizolvate i diferite cantiti de ozon i azotat de amoniu. n vecintatea regiunilor industriale, se gsesc i gaze, cum ar fi: oxizi de azot, oxizi de sulf, hidrogen sulfurat, clor, acid clorhidric, amoniac etc. n apropierea lacurilor i mrilor, apele de ploaie pot s conin i cantiti variabile de clorur de sodiu, sulfat de sodium. Datorit faptului c apa de ploaie conine oxigen i dioxid de carbon din atmosfer, ea este foarte coroziv. Cantitatea gazelor dizolvate depinde de coeficientul de solubilitate al gazului respective. Coeficientul de solubilitate al unui gaz reprezint volumul de gaz dizolvat ntr-un litru de ap la temperatura de O Celsius i presiunea de 760mmHg. Coeficientul de solubilitate scade cu creterea temperaturii i cu coninutul de substane minerale ale apei. Deoarece gazele industriale au un coeficient de solubilitate foarte mare in comparaie cu cel al gazelor care intr n compoziia aerului rezult c apele de ploaie din regiunile industriale, avnd n vedere proprietile gazelor dizolvate, prezint un pericol pentru vegetaie i pentru construciile metalice (coroziunea). Ajunse la suprafaa solului apele meteorice se mbogesc cu microorganisme i substane organice provenite din procesul de descompunere al plantelor si organismelor animale, cptnd coloraie i miros neplcut. Apele freatice, se formeaz n urma infiltrrii apei atmosferice prin straturile permeabile ale solului i acumulrii sale n bazine subterane. Compoziia6

apelor freatice este foarte diferit, ea depinde de compoziia straturilor de sol prin care a trecut. Dioxidul de carbon i oxigenul dizolvat n apa atmosferic reacioneaz cu multe minerale pe care le ntlnesc n cale. Carbonaii neutrii de calciu, magneziu i fier, sub aciunea dioxidului de carbon din ap trec n sruri acide (bicarbonai) uor solubile n ap. Datorit acestui fapt pe msur ce trece prin straturile de pmnt, apa se mbogete n sruri solubile. Apele freatice conin de asemenea cloruri i sulfai ai metalelor alcalino-pmntoase, combinaii ale fierului i siliciului. Strbtnd straturile permeabile ale solului, apa de infiltraie ncrcat cu microorganisme i substane n suspensie se filtreaz devenind limpede i steril. Apele freatice ies la suprafaa pmntului sub form de izvoare, fntni arteziene sau se scot cu ajutorul pompelor, pentru a fi folosit n diverse scopuri. Dac aceste ape conin cantiti apreciabile de sruri i gaze dizolvate, se numesc ape minerale i sunt folosite n scopuri terapeutice. Apele de suprafa sunt reprezentate prin apele rurilor, lacurilor, mrilor i oceanelor. Prin ruri apa atmosferic ajunge din nou n mri i oceane nchiznd astfel circuitul apei n natur. Compoziia apelor de suprafa este foarte variat. Ea depinde de natura rocilor regiunilor prin care trece. Dup cantitatea de sare pe care o conin se deosebesc: ape dulci i ape srate. n general se numesc ape dulci cele care au un coninut mic de sruri, sub 0.2%. coninutul de sruri al apelor mrilor i oceanelor este mult mai ridicat, de exemplu: apa Mrii Negre conine 1.5% sruri, apa Oceanului Atlantic are un coninut de 3.8% sruri. n apele srate se gsesc cantiti mari de clorur de sodiu alturi de alte sruri.. apele mrilor conin aproape toate elementele cunoscute. Apa mrilor poate fi folosit ca ap potabil sau ca ap industrial. Ea este pregtit n funcie de folosina pe care urmeaz s o aib, pentru asigurarea indicatorilor de calitate impui de aceasta.

7

2. PROPRIETILE APEI2.1. Proprieti organolepticeAcestea sunt gustul i mirosul. Acestea se datoreaz prezenei n ap a unor substane minerale sau organice n descompunere a unor microorganisme vii, vegetaiei acvatice etc. Apa potabil nu trebuie s aib nici un miros sau vreun gust particular, dar nici s fie lipsit de gust, nu trebuie s depeasc gradaia 2. Mirosul i gustul se determin de persoane experimentate i se apreciaz conform unei scri de comparaie ca i n urmtorul tabel: Miros i gust Caracterizare Gradaie

Inexistent Inodor, insipid 1 Perceptibil numai de un Foarte slab degusttor experimentat. 2 Perceptibil de ctre Slab consumatorul prevenit 3 Uor perceptibil i putnd Perceptibil provoca preri nefavorabile 4 asupra apei Puternic, atrgnd atenie i Pronunat fcnd s se renune la butul 5 apei Foarte puternic, fcnd apa Foarte pronunat improprie pentru but 6 Scara de gradaie pentru proprietile organoleptice ale apei potabile.

2.2. Proprietile fiziceSe refer n deosebi la turbiditate, culoare, temperatur i conductivitate electric. Turbiditatea (tulbureala) se datoreaz prezenei substanelor n suspensie (argil, nisip fin, nmol, substane organice, diverse microorganisme) i se exprim n grade de turbiditate. Un grad de turbiditate reprezint tulbureala produs de 1mg de caolin intr-un litru de ap distilat. Culoarea apei, apa pur este incolor. Culoarea glbuie pn la brun a apelor este determinat de prezena unor compui coloidali ai fierului sau a unor substane rezultate din descompunerea plantelor.

8

Temperatura apei naturale depinde de proveniena ei - apa de suprafa sau subteran de anotimp, de poziia geografic. Apa din puurile de adncime se caracterizeaz printr-o temperatur constant. Apa este considerat bun de but cnd are temperatura de 7 15 C. Conductivitatea electric este determinat de coninutul de substane minerale existente n ap. Apa pur nu conduce curentul electric, fiind foarte puin ionizat.

2.3. Proprietile chimiceApa potabil nu este i nici nu trebuie s fie o ap pur. Ea conine n mod obinuit gaze i o serie de substane minerale i organice care i confer caracterul de potabilitate Concentraia ionilor de hidrogen (pH) este o caracteristic important a apei. Apa potabil nu trebuie s fie nici acid nici alcalin, trebuie s aib reacie neutr. pH-ul apelor variaz puin fa de pH-ul neutru datorit prezenei CO2 bicarbonilor i carbonailor. Apele dure au pH-ul mai ridicat comparativ cu apele moi. pH-ul apelor reziduale poate fi acid sau alcalin i constituie o cauz a perturbrii echilibrului biologic al bazinului receptor, npiedind desfurarea normal a procesului de autopurificare. Pentru determinarea pH-ului apei se folosesc metode colorimetrice i electrometrice Metoda colorimetric n proba de ap se introduce un indicator i se compar cu o scar de etalonare sau cu discuri colorate ce corespund la difertite valori ale pH-ului. Metoda colorimetric folosind comparatorul Hellige

9

3. PURIFICAREA APEI POTABILEApele de suprafa conin materiale n suspensie, de aceea se urmrete n primul rnd limpezirea lor, iar datorit coninutului mare de bacterii se supun unui proces de sterilizare (dezinfectare) Limpezirea apei n funcie de dimensiunile impuritilor din ap, limpezirea se poate efectua prin sedimentare, coagulare i filtrare.

3.1. Sedimentarea naturalSedimentarea naturala a particulelor cu diametru mai mare de 0,1 mm se realizeaz n bazine special amenajate, numite denisipatoare, care servesc la depunerea nisipului aflat n suspensie i la ndeprtarea lui. Viteza de trecere a apei brute prin denisipator depinde de mrimea particulelor aflate n suspensie i variaz ntre 0,10 i 0,50 m/h. La viteze de trecere mai mari nu se poate realiza practic depunerea nisipului. Timpul de edere al apei n denisipator este de5-10 h i se depun circa 90% din suspensii.

10

Denisipatoarele pot fi orizontale sau verticale, n funcie de direcia de curgere a apei. (fig. 1 i fig. 2). Deoarece prin sedimentarea natural nu se nltur i substanele fine aflate n suspensie sau n stare coloidal, este necesar ndeprtarea lor, cu ajutorul reactivilor chimici numii coagulani.

3.2. Limpezirea cu coagulani.Coagulanii produc precipitate voluminoase care antreneaz, n cderea lor, particulele aflate n suspensie. Cei mai ntrebuinai coagulani sunt: sulfatul de aluminiu, sulfatul feric i clorura feric. n prezena bicarbonailor de calciu i magneziu, din ap (mediu alcalin) aceste sruri precipit sub form de precipitate floconoase de Al(OH)2 i Fe(OH)3, conform reaciilor: Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 = Al2(CO3)3 + 3 Ca SO4 +3 CO2 + 3 H2O (1) Al2 (CO3)3 + 3 H2O = 2 Al(OH)3 + 3 CO2 (2) (3)

2 FeCl3 + 3 Ca(HCO3)2 = 2 Fe(OH)3 + 3 CaCl2 + 6 CO2

Dac apa nu este suficient de alcalin ca s poat avea loc reaciile menionate, se adaug lapte de var sau Na2CO3. Tratamentul cu coagulani se realizeaz n instalaii speciale prevzute cu aparate pentru prepararea i dozarea coagulanilor, camere de reacie cu agitatoare, unde are lor precipitarea coagulanilor, urmate de decantoare, n care se depun precipitatele. Apa limpezit cu ajutorul coagulanilor mai conine suspensii foarte fine, care sunt nlturate prin filtrare.

3.3. FiltrareaSe realizeaz prin trecerea apei prin straturi de materiale poroase granulare, de obicei, din nisip i piatr sfrmat. La trecerea prin nisip, apa ncrcat cu suspensii se limpezete datorit adsorbiei (particulele n suspensie fixndu-se pe suprafaa granulelor de nisip) i reinerii particulelor n spaiile dintre granulele materialului filtrant. Nisipul i piatra sfrmat se aeaz n straturi, dup dimensiune, n bazine de capacitate mare numite filtre. Dup viteza de curgere a apei prin filtre acestea se clasific n filtre lente i filtre rapide. Filtrele lente (fig. 3) sunt bazine de beton umplute cu pietri i nisip. Pe fund se aeaz plci poroase sau tuburi gurite care colecteaz apa filtrat, i peste acestea straturi de nisip din ce n ce mai mrunt. Grosimea stratului filtrant este de 1,0-1,25 m. Apa strbate filtrul cu o vitez mic, de 10 cm/h, eliberndu-se aproape total de suspensii.11

La suprafaa materialului filtrant se rein microorganismele vii, formnd o membran gelatinoas numit membrana biologic. Aceasta are un rol important n eficacitatea filtrului, deoarece reine cele mai fine suspensii, i n special, microorganismele. De aceea apa filtrat prin filtrele lente este i ap steril i poate fi trimis pentru consum. Dup un anumit timp de funcionare, filtrele se mbcsesc, de aceea este necesar ca la anumite intervale de timp s se fac curirea lor. Curirea se face nlocuind masa filtrant cu nisip proaspt pe o distan de 10-12 cm, sau splndu-se cu ap sub presiune, de jos n sus. Productivitatea filtrelor lente este redus din cauza vitezei mici de trecere a apei. Filtrele rapide (fig. 4) sunt recipiente metalice umplute cu nisip, n care apa se introduce sub presiune. n aceste filtre, apa circul cu o vitez ce variaz ntre 5 i 10 m/h. Apa, trecnd cu vitez mare prin filtru, mpiedic formarea membranei biologice i purificarea bacteriologic nu se poate realiza, de aceea apa filtrat prin filtre rapide trebuie dezinfectat. Dup 12 sau 48 de ore de funcionare, filtrele rapide trebuie curate de impuritile depuse pe nisip. Curirea se realizeaz prin splare cu ap sub presiune de jos n sus i se evacueaz pe la partea superioar.

3.4. Dezinfectarea apeiDezinfectarea apei este operaia prin care se urmrete ndeprtarea germenilor patogeni i reducerea numrului de germeni saprofii. Aceast operaie este necesar att pentru apa potabil ct i pentru apa industrial, deoarece s-a constatat c diferite procese tehnologice sunt deranjate de prezena microorganismelor din ap care se depun pe conducte, provocnd coroziunea acestora. Dezinfectarea apei se realizeaz la scar industrial prin procedee biologice, fizice i chimice.12

3.1. Procedeele biologice folosesc aciunea membranei biologice care se formeaz n filtrele lente de nisip i care reine toate microorganismele. 3.2. Procedeele fizice folosesc aciunea unor ageni fizici care distrug microorganismele din ap: cldura, radiaiile ultraviolete, radiaiile ionizante etc. Prin fierbere se distrug total microorganismele din ap, dar procedeul este scump i se aplic n cazuri speciale pentru cantiti mici de ap. Dezinfectarea apei cu radiaii ultraviolete se bazeaz pe proprietile bactericide foarte puternice ale acestora. Datorit acestui fapt, apele curgtoare se autosterilizeaz. Radiaiile ultraviolete se obin cu ajutorul unor lmpi speciale, n care se realizeaz descrcri electrice n vapori de mercur. Lmpile se aeaz n conductele prin care circul apa (fig. 5) Efectul bactericid se realizeaz pe o raz de 25 cm de la lamp, dac apa este limpede.

Fig. 5 dezinfectarea apei cu raze ultraviolete 1 conduct prin care circul apa. 2 lamp cu vapori de mercur 3 manon de cuar pentru evitarea nclzirii apei O lamp dezinfecteaz circa 500 m3 ap n 24 de ore. Dezinfectarea apei cu raze ultraviolete se aplic pe scar redus deoarece este costisitoare. Radiaiile ionizante sunt radiaii electromagnetice obinute cu ajutorul izotopilor radioactivi, care se caracterizeaz printr-o mare putere de penetraie. Aciunea radiaiilor pentru dezinfectarea apelor a fost folosit experimental pentru apele reziduale. 3.3. Procedeele chimice de dezinfectare a apei folosesc aciunea antiseptic a diferiilor reactivi (ozon, clor, substane clorigene, permanganat de potasiu) sau aciunea bactericid a unor elemente (cupru, argint etc.). Dezinfectarea apei cu reactivi chimici prezint avantajul unor instalaii simple, investiii reduse, productivitate mrit fa de procedeele fizice. Cu toate acestea, unele dintre aceste procedee prezint dezavantajul c modific caracteristicile organoleptice ale apei. Astfel, clorul d apei gust i miros specific.

13

Cele mai rspndite procedee de dezinfectare a apei cu ageni chimici sunt: cu ozon, cu clor i cu substane clorigene. Dezinfectarea apei cu aer ozonizat. Ozonul, O3 este socotit cel mai eficace dintre oxidani, datorit uurinei cu care se elimin oxigenul atomic: O3 = O2 + O (4)

Ozonul se obine ntr-o instalaie special (fig. 6) din aer uscat sau oxigen. Aerul purificat i uscat este trecut printr-o baterie de ionizare, n care sub aciunea unui cmp de descrcri electrice de nalt tensiune se formeaz ozonul. O2 + 118,2 kcal = 2 O (5) 2 O + 2 O2 = 2 O3 + 49,2 kcal (6) 3 O2 + 69,0 kcal = 2 O3 (7)

Schema instalaiei de dezinfectare cu ozon: 1 filtru 2 usctor 3 suflant de aer 4 baterie de ionozare 5 transportor de curent electric 6 coloan de dezinfectare a apei 7 desaturator pentru eliminarea excesului de ozon 8 rezervor cu ap dezinfectat Aerul ozonizat este apoi introdus n contracurent cu apa de dezinfectat ntr-o coloan de absorbie. Pentru dezinfectarea unui litru de ap se consum 0,5- 2 mg O3.

14

Dezinfectarea apei cu clor. Procedeul de dezinfectare a apei cu clor este cel mai rspndit, utilizeaz aparatur relativ simpl, se poate aplica pentru debite mici i debite foarte mari de ap, iar costul este redus. Operaia poart denumirea de clorinarea apei. Pentru dezinfectarea apei se utilizeaz fie clor gazos, fie substane clorigene, ca hipocloritul de calciu, clorura de var, dioxidul de clor, cloramina etc. Dezinfectarea apei cu clor este explicat prin oxidarea substanelor organice, inclusiv a substanelor care genereaz celulele bacteriilor da ctre oxigenul n stare nscnd, rezultat din reaciile: Cl2 + H2O = HCl + HOCl HOCl = HCl + O (9) (8)

Aciunea bactericid a clorului este influenat de concentraia ionilor de hidrogen din ap, de temperatur, de prezena substanelor organice sau anorganice. Prezena substanelor organice, ca i a ionilor Fe2+ i Mn2+ influeneaz negativ aciunea clorului, deoarece mresc consumul de clor i dau produi de reacie care confer apei miros i gust neplcut. Necesarul de clor pentru dezinfectarea apei se determin experimental, n laborator i reprezint clorul consumat de substanele organice i reductoare din ap, precum i clorul rezidual (clorul liber gsit n ap dup cel puin 30 minute de la tratarea apei). Conform STAS 1342-91 pentru apa potabil, clorul rezidual trebuie s fie de 0,1- 0,25 mg/l, pentru meninerea unui potenial sterilizant al apei. Dup tratarea apei cu clor sau substane clorigene, trebuie nlturat excesul de clor care este foarte periculos, deoarece confer apei corozivitate. Apa corosiv atac evile de plumb, formndu-se clorur de plumb care provoac boala plumbului (saturnismul). Excesul de clor se poate ndeprta cu amoniac, care fixeaz clorul sub form de cloramine sau prin adsorbie pe crbune activ.

15

4. APA INDUSTRIALApa industrial este apa necesar realizrii unui numr mare de procese tehnologice din diferite ramuri industriale i alimentrii cazanelor cu abur. n industria chimic, apa are foarte multe utilizri, fie ca dizolvant pentru gaze sau diferite substane, fie ca reactant n numeroase reacii, fie ca agent purttor de cldur, utilizat pentru nclzire i rcire. Calitatea apei necesar industriei chimice variaz n funcie de operaia n care este utilizat. Sunt instalaii care impun utilizarea unei ape demineralizate, adic lipsit complet de anioni i cationi. Apa folosit ca reactant trebuie s fie fr culoare, limpede, s nu conin sruri de fier i mangan i nici compui organici. Apa natural, folosit n scopuri industriale, nu satisface toate condiiile impuse de fiecare ramur industrial din cauza diferitelor substane dizolvate pe care le conine. Este necesar deci o pregtire a apei prin diferite metode, alese att dup natura apei, ct i dup necesitile impuse de folosirea ei. Dup compoziia chimic a srurilor care predomin, apele pot fi: - ape calcaroase, care au un coninut mare de sruri de calciu; - ape selenitoase, care conin preponderent sulfat de calciu i magneziu; - ape feruginoase, care conin bicarbonat feros i hidroxid feros; - ape magneziene, care conin sruri de magneziu; - ape dure, care au un coninut ridicat de sruri de calciu i magneziu; - ape alcaline, care conin carbonai acizi alcalini i alcalino-pmntoi. n afara acestor sruri, apele naturale mai pot conine siliciu sub form coloidal ca acid metasilicic (H2SiO3) sau ca metasilicat de magneziu sau potasiu (MgSiO3, K2SiO3) i de asemenea pot conine dizolvate gaze ca CO2 i O2. Toate aceste substane care se gsesc dizolvate n ap aduc prejudicii n folosirea ei. Astfel, sulfatul de calciu, bicarbonatul de calciu i magneziu i silicea din apa utilizat la alimentarea generatorilor de abur se depun pe pereii cazanelor i conductelor, formnd o crust aderent care micoreaz coeficientul de transmitere a cldurii i care poate provoca chiar explozii datorit supranclzirilor locale a tablei cazanului. Prezena CO2 i O2 duce la rugunirea instalaiilor. 2 Fe + O2 + 4 CO2 + 2 H2O = 2 Fe(HCO3)2 2 Fe(HCO3)2 + O2 + H2O = 2 Fe(OH)3 + 4 CO2 (10) (11)

Dioxidul de carbon rezultat din reacia (11) i continu aciunea coroziv dup reacia (10), att timp ct exist oxigen n ap. Apele cu coninut mare de sruri de calciu i magneziu prezint inconveniente i la folosirea apei n spltorii, deoarece consum inutil spun prin formarea de spunuri de Ca, Mg, Fe, insolubile. Consumul inutil de spun este n funcie de coninutul de sruri, dup cum rezult din tabelul urmtor:16

Consumul de spun n funcie de coninutul de sruri de calciu i de magneziu din apa dur Coninutul de sruri de calciu 5 n 100 l ap (g) Din 500 g spun se transform 75 n sruri insolubile 10 150 15 225 20 300 25 375

Se constat c din 500g spun adugat la 100 l ap, o cantitate mai mic sau mai mare de spun se transform n sruri insolubile, care se pierd fr a contribui la splare. Pentru a nltura inconvenientele prezentate, apele naturale necesare n diferite domenii industriale sunt supuse unor tratamente de purificare i corectare a calitilor, care comport urmtoarele etape: limpezire, dezinfectare, degazare, demenganizare, deferizare, desiliciere, dedurizare i demineralizare. Operaiile de limpezire i dezinfectare se realizeaz ca i la apa potabil. Degazarea se realizeaz prin insuflare de vapori de ap. Cele mai importante operaii de purificare a apelor industriale sunt dedurizarea i demineralizarea.

4.1. Duritatea apeiSrurile de calciu i magneziu dizolvate n ap i confer duritate. Duritatea apei poate fi: - duritate temporar, Dt, determinat de prezena n ap a carbonailor de calciu i de magneziu. Prin fierberea apei, bicarbonaii se descompun, dup reaciile: Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O Mg(HCO3)2 = MgCO3 + CO2 + H2O (12) (13)

Carbonaii se depun sub form de precipitate. - duritatea permanent, Dp, determinat de prezena n ap a clorurilor i sulfailor de calciu i magneziu. Aceste sruri rmn dizolvate n ap chiar i dup fierbere. Suma duritilor temporar i permanent formeaz duritatea total a apei DT: DT = Dt + Dp. Duritatea apei se exprim n grade germane. Un grad german corespunde la 10mg CaO/l (totalitatea srurilor de calciu i magneziu este socotit n echivaleni de CaO).

17

Dup valoarea duritii, apele industriale se clasific n: - ape foarte moi 1 5o Ge; - ape moi 5 10o Ge; - ape mijlocii 10 20o Ge; - ape dure 20 30o Ge; - ape foarte dure peste 30o Ge.

4.2. Dedurizarea apeiPrin dedurizarea apei se neleg operaiile de ndeprtare a ionilor de calciu i de magneziu. n prezent se cunosc multe procedee de dedurizare a apei i se aplic, n practic, n funcie de natura duritii apei, ct i de gradul de dedurizare cerut de diversele folosine ale apei. Procedeul termic. Pentru apele cu duritate temporar mare, aceasta se nltur prin nclzirea apei aproape de fierbere. Bicarbonaii se descompun i precipitatele se depun ca nmol: to C Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O (14) Procedee chimice. Tratndu-se apa cu diferii reactivi chimici, se poate nltura aproape total duritatea apei. n tehnologiile moderne se aplic procedeul cu var i sod i procedeul cu schimbtori de ioni. Procedeul cu var i sod. Aceast metod se bazeaz pe faptul c hidroxidul de calciu precipit carbonaii acizi care alctuiesc duritatea temporar i neutralizeaz dioxidul de carbon, iar carbonatul de sodiu precipit srurile care formeaz duritatea permanent. Ionii de calciu se ndeprteaz sub form de carbonat, iar cei de magneziu sub form de hidroxid, Ca(OH)2 i MgCO3 fiind parial solubili. n prima etap, la tratarea apei cu lapte de var au loc urmtoarele reacii: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaCO3 + 2 H2O (15) Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = MgCO3 + CaCO3 + 2H2O (16) CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O (17) Prin tratarea ulterioar cu sod, clorurile i sulfaii precipit tot sub form de carbonai: CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2 NaCl (18) MgCl2 + Na2CO3 = MgCO3 + 2 NaCl (19) MgSO4 + Na2CO3 = MgCO3 + Na2SO4 (20) CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4 (21)18

Carbonatul de magneziu, fiind parial solubil, se va gsi parial n soluie. Precipitarea total a lui se va realiza cu un exces de lapte de var sau cu hidroxidul de sodiu rezultat din reacia de caustificare a carbonatului de sodiu: MgCO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + Mg(OH)2 (22) Ca(OH)2 + Na2CO3 = 2 NaOH + CaCO3 (23) MgCO3 + 2 NaOH = Mg(OH)2 + Na2CO3 (24) Se cunosc dou variante ale acestui procedeu: cu var rece i cu var cald. Procedeul cu var cald se ntrebuineaz mai ales pentru purificarea apei folosite la alimentarea cazanelor de abur. Desfurarea procesului are loc la temperatura de 40- 60oC, fapt care accelereaz reaciile, ajut la decantarea nmolului i la descompunerea parial a carbonailor acizi. Cantitile de reactivi se stabilesc printr-un calcul stoechiometric, n funcie de duritatea apei. Operaia de dedurizare se realizeaz ntr-o instalaie fig. 7 alctuit din dou reactoare, un dispozitiv pentru prepararea laptelui de var, ventile i pompe pentru evacuarea precipitatelor, filtru pentru reinerea suspensiilor fine.

Instalaia de epurare a apei prin procedeul cu var i sod: 1 reactor pentru tratare cu lapte de var. 2 reactor pentru tratare cu sod 3,4 filtre n interiorul reactoarelor 5 filtru 6 dispozitiv pentru preparearea laptelui de var Laptele de var se prepar n dispozitivul 6 i trece cu apa brut n reactorul 1, unde au loc reaciile (15 - 17). Apa eliberat de duritatea temporar trece prin filtrul 3 n reactorul 2, unde se adaug soluia de carbonat de sodiu. Aici au loc reaciile (18-24). Apa dedurizat trece prin filtrele 4 i 5 la consumator. Precipitatele se evacueaz din reactoarele 1 i 2 cu ajutorul pompelor.

19

Procedeul cu schimbtori de ioni. n industriile moderne dedurizarea apei se realizeaz cu ajutorul schimbtorilor de ioni. Schimbtorii de ioni sunt substane naturale (zeolii, crbuni tineri) sau artificiale (permutii, rini) insolubile n ap, acizi sau baze i care n structura lor complex au un cation sau anion slab legat pe care pot s-l schimbe uor cu un alt cation sau anion dintr-o soluie cu care vin n contact. Substanele care pot schimba cationii se numesc cationii sau schimbtori de cationi, iar cele care pot schimba anionii se numesc anionii sau schimbtori de anioni. Primele substane utilizate la dedurizarea apei au fost zeoliii. Zeoliii sunt aluminosilicai naturali cu formula general Al2O3 n SiO2 Na2O, avnd structura rigid format din atomi de aluminiu, siliciu i oxigen, asemntoare cu un fagure de miere, n ale crui goluri sunt aezai ionii de sodiu ce se pot mica cu uurin. Cnd apa trece prin zeolii, ionii de sodiu ies din aceste goluri i trec n soluie, locul lor fiind luat de ionii de calciu i de magneziu. Dup nlocuirea aproape total a ionilor de sodiu din zeolit, acesta se regenereaz, prin reacie invers, trecnd o soluie de clorur de sodiu prin zeolit. Mai trziu s-au sintetizat schimbtorii de ioni asemntori cu zeoliii, numii permutii, care au capacitate i vitez de schimb mai mare dect zeoliii. Ionul de schimb n structura permutitului este tot sodiul. Permutitul de sodiu este reprezentat prin simbolul Na2P. Trecnd apa printr-un strat de permutit au loc reaciile: Na2P + Ca(HCO3)2 = 2 NaHCO3 (25) Na2P + Mg(HCO3)2 = MgP + 2 NaHCO3 Na2P + CaCl2 = CaP + 2 NaCl (27) Na2P + MgSO4 = MgP + Na2SO4 (28) (26)

Schimbul ionic fiind cantitativ, se poate obine o ap dedurizat complet, dar care va avea o reacie bazic cu att mai mare, cu ct duritatea temporar a apei brute a fost mai mare. De aceea n practic se trateaz mai nti apa cu lapte de var pentru nlturarea duritii temporare i apoi se trece prin coloana cu permutit de sodiu. Cnd toi ionii de sodiu din permutit au fost nlocuii cu ioni de calciu i magneziu, permutitul devine inactiv, i se impune regenerarea lui. Regenerarea se realizeaz prin tratarea permutitului cu o soluie de NaCl 1015%: CaP + 2 NaCl = Na2P + CaCl2 (29) MgP + 2 NaCl = Na2P + MgCl2 (30) n operaiile de dedurizare i regenerare, permutitul se frmieaz din cauza variaiilor de volum ale cationilor, care se schimb (Na+ cu Ca2+ i Mg2+) i care au volume ionice diferite. Aceasta a dus la cutarea altor schimbtori de ioni cu20

caliti superioare: schimbtorii de ioni de natur organic, fie naturali (crbuni tineri), fie artificiali (rini ionice). Rinile ionice pot avea n structura lor ca ion de schimb H+ sau Na+ (se noteaz HR sau NaR). Pentru dedurizarea apei se utilizeaz rini ionice n forma NaR i au loc aceleai reacii ca n cazul folosirii permutitului de sodiu: 2 NaR + Ca(HCO3)2 = CaR2 + 2 NaHCO3 2 NaR + MgSO4 = MgR2 + Na2SO4 (32) (31)

n industrie dedurizarea apei cu schimbtori de ioni se realizeaz n filtre cilindrice verticale construite din tabl de oel antiacid, umplute cu un strat de rin cationic, avnd ca suport un strat de pietri (fig. 8). Operaia de dedurizare cuprinde urmtoarele etape: afnarea cationitului, regenerarea, splarea i dedurizarea.

Schema instalaiei pentru dedurizarea apei cu schimbtori de ioni. 1 coloan cu cationit 2 start de nisip

21

Afnarea urmrete ndeprtarea impuritilor de pe rin i se realizeaz prin splarea cu ap a rinii circa 20 min. Pn cnd apa de splare nu mai este tulbure. Regenerarea cationului este operaia prin care ccationitul i recapt capacitatea de schimb. Regenerarea se realizeaz cu soluie de NaCl 10-15%, cnd se urmrete ca ionul de schimb s fie Na+, sau cu H2SO4 sau HCl 1-4%, cnd ionul de schimb trebuie s fie H+. Reaciile care au loc sunt: CaR2 + 2 NaCl = 2 NaR + CaCl2 (33) MgR2 + 2 NaCl = 2 NaR + MgCl2 (34) Splarea care are ca scop ndeprtarea urmelor agenilor de regenerare i a produilor rezultai n procesul de regenerare, se efectueaz cu ap demineralizat timp de 30 min. Dedurizarea apei se realizeaz prin trecerea apei dure prin filtrul cu cationit cu o vitez reglat n funcie de gradul de ncrcare al filtrului. Din practic s-a constatat c dedurizarea este mai eficient cnd sensul de circulaie al apei dure prin filtru este invers sensului de circulaie al soluiei de regenerare i al apei de splare. Se consider c schimbtorul de ioni din filtru s-a saturat cu ioni de calciu i magneziu i trebuie regenerat cnd apa dedurizat are duritatea 0,2 grade germane.

4.3. Demineralizarea apeiPrin demineralizare se nelege operaia de ndeprtare complet a anionilor i cationilor dizolvai n ap. Demineralizarea apei se poate realiza prin procedee fizice i chimice. Procedee fizice: cel mai simplu procedeu de demineralizare const n evaporarea apei in vaporizatoare i condensarea vaporilor. Procedeul este cunoscut sub denumirea de distilare a apei fr transformarea fazei, utiliznd membrane semipermeabile din acetat de celuloz modificat sau fibre poliamidice, aezate n instalaii de diferite concepii. n membranele semipermeabile se concentreaz srurile, rezultnd apa pur. Procedee chimice: Demineralizarea total a apei se poate realiza prin schimb ionic utiliznd rini schimbtoare de ioni. Operaia de demineralizare se poate realiza intr-o instalaie alctuit din dou filtre, unul cu cation puternic acid i cellalt cu anionit puternic bazic sau dintr-un filtru cu strat mixt, format dintr-un cationit puternic acid amestecat cu un anionit puternic bazic. Demineralizarea apei se realizeaz trecnd apa brut printr-un filtru cu cationit unde are loc schimbul cationit (fig.9)22

Schema instalaiei pentru demineralizarea apei cu schimbtori de ioni: 1 filtru cu cationit (RH) 2 filtru de anionit (ROH) 3 degazor Rina cedeaz ionii de hidrogen i reine n schimb ali cationi din ap, conform reaciilor: 2HR + Ca(HCO3)2 = CaR2 + 2 CO2 + 2H2O (35) 2HR + MgSO4 = MgR2 + H2SO4 (36) 2HR + CaCl2 = MgR2 + 2HCl (37) Apa care iese din filtru cu cationit este acid; ea conine acizi minerali formai n urma schimbului ionic i CO2 provenit din duritatea temporar. Dioxidul de carbon se nltur trecnd apa printr-un degazor n care dioxidul de carbon este eliminat prin nclzire cu aburi. Apa acid trece prin cel de-al doilea filtru cu anionit puternic bazic, unde se rein toi anionii, inclusiv acidul silicic, realizndu-se astfel i desilicierea apei. 2ROH + H2SO4 = R2SO4 + 2H2O (38) ROH + HCl = RCl + H2O (39) 2ROH + H2SiO3 = R2SiO3 + 2H2O (40) Apa trecut prin filtrele cu schimbtori de cationi i anioni este demineralizat total i neutr (pH=7). Regenerarea rinilor se realizeaz prin splarea filtrului cationic cu o soluie H2SO4 4%. CaR2 + H2SO4 = 2HR + CaSO4 (41) MgR2 + H2 SO4 = 2HR + MgSO4 (42) i a celui anionic su o soluie de NaOH sau Na2CO3 5% R2SO4 + 2 NaOH = 2 ROH + Na2SO4 (43) RCl + NaOH = ROH + NaCl (44) n tehnica modern demineralizarea apei se realizeaz n cea mai mare parte cu schimbtori de ioni. n unele cazuri apa brut are un grad mare de mineralizare23

se aplic mai nti un tratament: cu var i sod pentru micorarea duritii apoi se trece la demineralizarea cu schimbtori de ioni reducndu-se astfel preul de cost al apei demineralizate. Instalaiile industriale sunt alctuite din trei, patru perechi de filtre: unele realizeaz demineralizarea, altele se regenereaz, altele se spal. Astfel procesul de demineralizare este continuu.

24

5. APELE REZIDUALEDup ce au fost folosite, apele capt denumirea de ape reziduale. Ele pot fi ape reziduale menajere i ape reziduale industriale. Apele reziduale menajere sunt provenite din activitatea gospodreasc n locuine i n uniti de folosin social: restaurante, cree, cmine, instituii etc. Poluanii acestor ape sunt constituii, n general, din resturi alimentare, dejecii, spun, detergeni, microorganisme, ou de parazii etc. Apele reziduale industriale: sunt provenite din activitatea ramurilor industriale, n tehnologiile de obinere a materialelor prime, intermediare i produse finite. Apele reziduale industriale pot fi mprite la rndul lor n trei grupe: - ape de rcire, la care principalul agent de poluare este cldura. - ape de splare i transport, provenite din seciile de condiionare a materiilor prime i de la operaiile de splare a instalaiilor chimice. Poluanii acestor ape sunt impuritile materiilor prime i substane parial dizolvate din acestea. - ape provenite din seciile de producie unde au fost utilizate direct n procesul de fabricaie ca mediu de dizolvare sau reacie; ele conin cantiti importante de substane provenite din materiile prime, intermediare i finite i din aceste motive formeaz apele reziduale cu efect poluant major. Deversarea apelor reziduale n ruri constituie un pericol pentru vieuitoarele din apele naturale, dar i pentru sntatea oamenilor i viaa animalelor. Aceasta se datoreaz fie aciunii toxice a substanelor pe care le conin: fenoli, amoniac, hidrogen sulfurat,sruri ale metalelor grele etc., fie absorbiei oxigenului liber din ap. O parte din substanele organice aflate n apele reziduale se oxideaz uor cu oxigenul dizolvat n ap. Apa devine moart din punct de vedere biologic (nu ntreine viaa). Datorit lipsei de oxigen, scad brusc proprietile de autoepurare ale apei. Pentru ca apele reziduale s poat fi evacuate din ruri, se impun urmtoarele condiii: - s conin sub 30 mg suspensii la litru - s consume cel mult 20 mg oxigen la litru n cinci zile - debitul de ap receptor s fie de opt ori mai mare dect debitul apelor reziduale - apele s nu fie colorate intr-o grosime de 0,5 mm - aciditatea s fie sub 2 g HCl/l , alcalinitatea sub 1 g NaOH/l - s nu conin mai mult de 10 mg clor liber/l - s nu conin mai mult de 20 mg/l metale (n afar de Na, K, Ca, Mg) i mai mult de 0,5 mg As/l i 10 mg sulf/l Dac apele reziduale nu ndeplinesc aceste condiii, trebuie s fie epurate nainte de deversare n apele curgtoare. Protecia calitii apelor de pe teritoriul rii noastre este o problem major a economiei naionale i se nscrie n ansamblul de msuri pentru protecia25

mediului nconjurtor. Legislaia n vigoare din ara noastr prevede obligaia dotrii cu staii de epurare a tuturor obiectivelor noi, industrii sau canalizri oreneti, pentru a mpiedica creterea gradului de impurificare a apelor. Aciunea de nlturare a strii de impurificare a apelor s-a organizat n sensul celor mai potrivite metode de epurare a apelor reziduale i a reducerii volumului i nocivitii acestora. Pentru realizarea acestor msuri, n unele industrii se studiaz trecerea la procedee noi care permit reducerea volumului de ape reziduale, precum i posibilitatea recirculrii apelor reziduale n procesul de producie, dup o epurare prealabil. Pentru reducerea nocivitii apelor reziduale s-au elaborat procedee de valorificare a unor deeuri i sunt n curs de elaborare noi cercetri pentru valorificarea tuturor deeurilor. Dup epuizarea tuturor mijloacelor de reducere a volumului i nocivitii apelor reziduale evacuate prin canalizarea oraelor i industriilor se trece la epurarea lor n staii de epurare nainte de a le evacua n ape curgtoare.

5.1. Procedee de epurare a apelor reziduale menajerePrin epurarea apelor reziduale se neleg ansamblul de msuri i procedee folosite n scopul reducerii impuritilor de natur mineral, organic, chimic sau bacteriologic din apele uzate, pn la anumite limite, la care acestea pot fii evacuate n apele curgtoare, fr a periclita folosirea ulterioar a acestora. Epurarea apelor reziduale menajere se poate realiza prin procedee mecanice, chimice i biologice: de obicei, se folosesc toate aceste procedee, ele completnduse reciproc. Procedee mecanice de epurare urmresc nlturarea din ap a corpurilor mari, a impuritilor care se depun i a celor care plutesc, pentru a se obine ape limpezi. Apele sunt trecute prin grtare rare i apoi prin grtare fine, cu scopul de a reine materialele i corpurile plutitoare, dup aceea trec prin denisipatoare pentru depunerea nisipului purtat n suspensie. Apele ce ies din denisipatoare trec prin separatoare de grsimi pentru nlturarea produselor petroliere, a uleiurilor i a grsimilor. Acestea sunt bazine de form dreptunghiular n care apa circul cu vitez mic, grsimile se adun la suprafa i se nltur manual, iar apa iese prin sifonare. n ap rmn suspensii fine n cea mai mare parte de natur organic, care prezint pericolul de infectare datorit putrefaciilor. Separarea lor se realizeaz n bazine de decantare n care scop curge foarte ncet. Depunerile se colecteaz i se evacueaz de cteva ori pe zi, pentru a evita fermentarea lor.

26

Procedeele chimice de epurare. Epurarea chimic a apelor reziduale urmrete neutralizarea apelor acide sau alcaline, precum i precipitarea cu ajutorul coagulanilor a impuritilor nedizolvate i a coloizilor. Pentru neutralizarea apelor acide se utilizeaz lapte de var, reactiv ieftin i eficace, iar drept coagulani sulfatul feric i sulfatul de aluminiu. Procedee biologice de epurare: urmresc ca prin activitatea unor specii de microorganisme aerobe, care transform materiile organice n substane minerale s asigure o epurare avansat a pelor reziduale. n acest scop apa rezidual se amestec cu nmol activ care conine microorganisme capabile s distrug substanele coninute n ap. Epurarea are loc n bazine cu fundul alctuit din plci poroase prin care se sufl aer necesar s asigure condiii optime de viat microorganismelor.

5.2. Procedee de epurare a apelor reziduale industrialeApele industriale reziduale au o compoziie foarte variat, n funcie de caracterul industriei din care provin. Epurarea lor este precedat de msuri tehnologice de reducere a volumului i a nocivitii apelor reziduale industriale i anume: - alegerea de procese tehnologice cere folosesc materii prime i reactivi nenocivi. - recuperare produilor valorificabili din ap. - recircularea intensiv a apelor reziduale. Procedeele de epurare (mecanice, chimice, biologice) a apelor reziduale industriale sunt aceleai ca i pentru apele reziduale menajere, dar realizarea lor este specific fiecrei industrii. Apele reziduale din industria chimic anorganic dup ce au fost debarasate de suspensii prin decantare, sunt purificate cu ajutorul schimbtorilor de ioni, apoi recirculate. Cnd nu este rentabil aceast operaie apele se neutralizeaz apoi se evacueaz n ruri. Srurile toxice se nltur prin precipitare. n fabricile productoare de acizi rezult ape reziduale acide care nainte de evacuare la canal trebuie neutralizate. Sunt considerate ape reziduale duntoare, apele care au un pH mai mic de 4 sau mai mare de 11. Neutralizarea se efectueaz, n general, cu lapte de var n decantoare special construite n acest scop. Apele reziduale de la cocserii conin substane toxice cum sunt: acid cianhidric, fenol, hidrogen sulfurat, amoniac. Apele fenolice se colecteaz separat i se utilizeaz fie la stingerea cocsului, fie se epureaz pe cale biologic cu nmol activ. Celelalte ape se trateaz cu ape de var, apoi cu coagulani care precipit i antreneaz toate suspensiile i n acelai timp anuleaz mirosul dat de amoniac i hidrogenul sulfurat. Apa se filtreaz, se aereaz i se utilizeaz din nou pentru stingerea cocsului.

27

Pentru alegerea celui mai potrivit procedeu de epurare a apei reziduale este necesar s se cunoasc caracterul ei. Prin analiza chimic i bacteriologic se poate preciza att caracterul apei ct i eficacitatea procedeului de epurare. Se consider c apa este epurat satisfctor atunci cnd apa curgtoare n care se vars are aceiai compoziie chimic i bacteriologic la cteva sute de metri de punctul de vrsare, att n amonte ct i n aval.

28

6. APA - IMPORTANA I UTILIZRILE

Apa are o importan covritoare pentru existena vieii. Fiind necesar in toate sectoarele de activitate ale omului,sursa de ap constituie un factor de decizie a amplasrii obiectelor social-economice. Dei apa acoper mai mult din dou treimi din suprafaa globului pmntesc n lume se semnaleaz lipsa apei dulci pentru om i pentru necesitile agriculturii i industriei, apa mrilor i oceanelor conine prea multe sruri pentru a fi folosita ca atare. Datorit proprietilor fizice i chimice, apa are numeroase utilizri: Apa se combin cu muli oxizi ai metalelor i nemetalelor, formnd baze i acizi. Apa reacioneaz energetic cu metalele active i cu unele nemetale punnd hidrogenul n libertate. Apa prin electroliz se obine oxigenul i hidrogenul, de mare puritate. Apa particip la numeroase reacii chimice importante, ca reaciile de hidroliz, este indispensabil pentru priza cimentului n construcii. Cea mai important proprietate a apei ns este aceea de a dizolva diferite substane. Datorit polaritii sale mari, apa este considerat cel mai important dizolvant (dizolv: baze, acizi, sruri i numeroase substane organice) i este un mediu ideal pentru diferite reacii, datorit puterii sale mari de dizolvare, apa este un agent important de splare. Avnd cldur specific mai mare dect a altor substane, apa este un foarte bun purttor de cldur, fiind utilizat pentru rcirea sau nclzirea aparatelor i utilajelor. Pentru alimentarea cazanelor de abur, precum i pentru realizarea numeroaselor procese tehnologice din diferite ramuri industriale se consum cantiti foarte mari de apa. De asemenea, n cantiti mari, apa se consum ca apa potabil n consumul menajer i n industria alimentar. Apa necesar satisfacerii oricrei necesiti este luat din natur. Apa are un rol important n viaa omului i pe lng ntrebuinarea ei n gospodrie o mare cantitate de apa se folosete n agricultur, transport i industrie. n industria chimic este folosit n cele mai variabile scopuri: mari cantiti de ap se ntrebuineaz sub form de abur la nclzirea instalaiilor, fabricarea gazului de apa din care se obine hidrogenul necesar sintezei amoniacului, metanolului i a altor produse chimice. Apa industrial: n industrie apa are multiple utilizri, ca: materie prim (industria alimentar, farmaceutic unele produse din industria chimic). Materia auxiliar: n cele mai multe procese de fabricaie (celuloz i hrtie, secii de finisaj, lemn i materiale de construcii, metalurgie). Mijloc de transport al materiilor prime: purttor de energie (hidroenergetic i termoenergetic). n cadrul folosinelor industriale ponderea cea mai mare o are utilizarea apei ca29

element de rcire ajungnd uneori la 60-80% din totalul apei prelevate n industrie. Mari consumatoare de apa sunt de asemenea industria chimic de rafinare a ieiului, de celuloz i hrtie , industria alimentar. Apa n agricultur este utilizat n scopuri diverse: pentru piscicultur, zootehnie dar mai ales pentru irigaii, unde cerinele sunt tot mai mari, n special n rile cu clim cald i cu deficit mare de ap (din precipitaii) n sezonul de vegetaie. Agricultura deine 80% din consumul mondial de ap cu o restituie de 10-20% fiind rspunztoare deci de cea mai mare risip. Apa mineral reprezint un caz particular al celor subterane. Ele sunt de obicei de origine juvenil i nu rezult n circuitul natural al apei. Termenul mineral este impropriu i dup Bardet apa mineral este o ap din surs natural, a crei utilizare produce modificri asupra organismului uman, care poate fi exploatat favorabil. Gradul de mineralizare nu este un factor determinant al efectului terapeutic. n ara noastr se gsesc numeroase localiti balneoclimaterice cu surse de ap mineral. De exemplu: Buzia (ape carbogazoase i feruginoase), Climneti, Cciulata, Govora (ape sulfuroase, saline), Slnic Prahova, Ocna Sibiului, Doftana (ape saline). Apele geotermale sunt ape subterane cu o temperatur peste 40oC. Prezena acestor ape n scoara terestr presupune existena anomaliilor geotermice, determinate de condiiile fizico-geologice specifice fiecrui segment de scoar. n contextul crizei energetice, valorificarea acestor ape ca surs de energie capt o deosebit importan i amploare. n prezent se disting urmtoarele utilizri ale apei geotermale: n balneo-terapie i agrement, n sisteme termice pentru nclzire (sere, locuine, ap menajer), n topiri de in i cnep. n perspectiv, gama utilizrii acestor surse naturale se va extinde la sisteme de pompe termice i generatoare de energie electric. Alturi de folosinele legate de valorificarea potenialului termic, se preconizeaz posibiliti de extragere din aceste ape a unor substane utile. O gospodrire judicioas a resurselor hidrogeotermale implic valorificarea complet a energiei termice i a substanelor utile, prin utilizarea lor n trepte succesive. Apa potabil Din consumul total de ap, apa utilizat de populaie, apa potabil ocup o pondere mic, dar de importan major. Livrrile i consumul de ap potabil au crescut odat cu dezvoltarea urbanizrii i creterea nivelului de trai al populaiei. Multe uniti urbane de gospodrire comunal livreaz apa potabil i pentru uniti industriale, economico-sociale etc. Apa potabil trebuie s satisfac cerine de calitate superioar privind indicatorii fizico-chimici, biologici i bacteriologici.

30

Apele uzate Una din problemele cele mai dificile n domeniul gospodririi apei a devenit protecia calitii acestora, prevenirea i combaterea polurilor. n condiiile societii moderne industrializate, n urma utilizrii extrem de diversificat a apei, aceasta se ncarc n mod inevitabil cu o mare diversitate de substane, cu o activitate mai mult sau mai puin nociv. Odat cu creterea cantitii de ap utilizat n economie a sporit i volumul de ape uzate, restituite surselor naturale, provocnd deteriorarea calitii acestora i agravarea concomitent a balanei cantitative.

31

Proba practic Determinarea alcalinitii fa de fenolftalein i a alcalinitii fa de metiloranj. Reactivi:- acid clorhidric 0,1n sau acid sulfuric 0,1n - fenolftalein - indicator mixt - metiloranj Determinarea alcalinitii fa de fenolftalein.

Modul de lucru:ntr-un pahar Erlenmeyer de 300 cm3 se introduc 100 cm3 prob de ap sau abur i se adaug dou sau trei picturi de soluie de fenolftalein. n cazul existenei alcalinitii fa de fenolftalein, proba se coloreaz n rou i atunci se titreaz cu acid clorhidric sau sulfuric pn la decolorare, apoi se mai adaug o pictur de soluie de fenolftalein i se titreaz pn la decolorare , care corespunde pH-ului de circa 8,3. Calcul: n cazul n care se lucreaz cu 100 cm3 prob, valoarea alcalinitii se calculeaz, lund n consideraie: 1cm3 acid 0,1n = 1 mval aciditate/dm3 n cazul n care se lucreaz cu volume de probe diferite de 100 cm3 , alcalinitatea fa de fenolftalein exprimat in mval/dm3 se calculeaz cu formula:

1 A lc a lin itaa= V1 0,V1 0 0 0 te

Unde: V1 = volumul de acid 0,1 folosit la titrare, n cm3 V = volumul probei luate n lucru, n cm3 0,1= normalitatea acidului folosit la titrare. Precizia metodei este de + 0,05 mval/ dm3

32

Determinarea alcalinitii fa de metiloranj:

Modul de lucru:ntr-un pahar Erlenmeyer de 300 cm3 se introduc 100 cm3 prob de ap sau abur i se adaug dou sau trei picturi de soluie demetiloranj sau soluie de indicator mixt. Se titreaz cu acid clorhidric sau sulfuric, pn la virajul culorii de la galben la portocaliu, n cazul indicatorului metiloranj sau la albastru la cenuiu, n cazul indicatorului mixt, ceea ce corespunde pH-ului=1,5. Alcalinitatea fa de metiloranj poate fi determinat n aceeai prob care a folosit la determinarea fa de fenolftalein. n acest caz n proba rmas dup efectuarea determinrii se adaug una sau dou picturi de soluie de metiloranj sau de indicator mixt i se titreaz n continuare cu acid clorhidric sau sulfuric. Volumul total de acid consumat, inclusiv volumul folosit la determinarea alcalinitii cu fenolftalein corespunde neutralizrii alcalinitii cu metiloranj.

Calucul:n cazul n care se lucreaz cu 100 cm3 prob, valoarea alcalinitii se calculeaz, lund n consideraie: 1cm3 acid 0,1n = 1 mval aciditate/dm3 n cazul n care se lucreaz cu volume de probe diferite de 100 cm3 , alcalinitatea fa de metiloranj exprimat in mval/dm3 se calculeaz cu formula:1 A lc a lin itaa= V1 0,V1 0 0 0 te

Unde: V1 = volumul de acid 0,1 folosit la titrare, n cm3 V = volumul probei luate n lucru, n cm3 0,1= normalitatea acidului folosit la titrare.

33

BIBLIOGRAFIE

1. Coordonator Elena Ceauescu, Enciclopedia de Chimie, Editura tiinific i enciclopedic Bucureti 1983 2. Costin Neniescu, Chimie General, Editura didactic i Pedagogic Bucureti 1972 3. Ing. Ileana Niculescu, dr. Ing. Tiberiu Rodeanu, Ing. Aurora Dulc, Ing. Aurelia Vidrascu, Tehnologia fabricrii i prelucrarii produselor chimice, Editura Didactic si Pedagogic Bucureti 1985. 4. Dr. Ing. Eugen Pincovschi, Dr. Ing. Maria Florea, Dr. Ing. Petru Balt, Tehnologie Chimic General, Editura Didactic i Pedagogic Bucureti 5. Ing.prof.gr.I. Mioara Teodorescu, Tehnologi fabricrii i prelucrrii produselor chimice, Editura Didactic i Pedagogic Bucureti

34