FACULTATEA DE CHIMIE APLICAT I TIINA MATERIALELOR

EPURAREA APELOR INDUSTRIALE UZATE- SEPARAREA UNOR SUBSTANE PRIN EXTRACIE -

STUDENT: Gheorghi PuaINDRUMTOR: Cristina Covaliu GRUPA: 1141 CEPA

2015

Cuprins

1. Introducere1.1. Resursele de apa si necesarul de apa la nivel mondial si national2. Domeniile de utilizare ale apei3. Caracteristicile apelor uzate4. Determinari specifice apelor uzate5. Calitatea apei5.1. Necesitatea protectiei calitatii apelor5.2. Poluarea apei5.3. Surse si agenti de poluare5.4. Urmarile poluarii apelor6. Separarea unor substante prin extractie7. Bibliografie

1. Introducere Este cunoscut, din vechime, c cei patru factori care stau la baza oricrei forme de via, de activitate, pe Pmnt, sunt apa, aerul, solul i focul. Se cunoate, din istorie, c primele aezri umane au aprut n apropierea cursurilor de ap; nici o activitate uman nu este posibil fr ap. n unele instituii care se ocup cu gospodrirea apelor se poate ntlni sintagma APA ESTE VIAA, care reprezint, sintetic, importana apei ca factor esenial pentru om, ca parte a regnului animal i vegetal. n actualul stagiu de dezvoltare economico-social, caracterizat printr-o dinamic fr precedent, pe de-o parte, i caracterul limitat al resurselor naturale, pe de alt parte, apa, una din cele mai importante resurse naturale, trebuie bine gospodrit, pentru a preveni criza apei, termen ce apare din ce n ce mai frecvent n prognozele unor organizaii internaionale. Avertismentul oamenilor de tiin despre o posibil criz a apei la nivel planetar, a determinat Organizaia Naiunilor Unite s stabileasc ziua de 22 Martie drept Ziua Mondial a Apei, scopul fiind un plan de aciune la nivel individual, naional, regional i internaional pentru utilizarea raional a apei.1.1 Resursele de apa si necesarul de apa la nivel mondial si national Dei suprafaa pmntului este acoperit n proporie de peste 78 % cu ap, doar 2,5 % din aceast ap poate fi considerat ca fiind surs pentru ap potabil. Desigur, acum exist tehnologii pentru desalinizarea apelor din mri i oceane, dar costurile operaiilor de desalinizare sunt ridicate i doar rile foarte bogate pot apela la aceast tehnologie. Conform unui raport al Comisiei pentru Dezvoltarea Durabil al Naiunilor Unite, numai 0,007% din resursele totale de ap proaspat ale Pmntului sunt accesibile pentru necesitile umane. Rezervele de ap potabil ale globului sunt localizate n: gheari - 24 mln km3; lacuri i ruri cu ap dulce- 230 mln km3; atmosfer, 14 mln km3. Din punct de vedere calitativ, din totalul hidrosferei, 97% este ap srat, iar diferena se gsete n gheari, lacuri i fluvii, ruri, ape subterane i n atmosfer. Consumul de ap d gradul de civilizaie al unei ri. El variaz ntre 3 litri/om/zi n zonele aride ale Africii i 1054 litri/om/zi la New York. Problema consumului de ap este foarte important: de exemplu dac fiecare om ar consuma n medie 200 litri zilnic, n cursul unui an ar trebui ca nlimea pnzei de ap s scad cu 0,64 mm. Din datele Organizaiei Mondiale a Sntii cantitatea minim de ap necesar organismului uman este de 5 litri/ 24 ore, din care aproximativ 1,5-2 litri o reprezint apa consumat ca atare. La aceast cantitate de ap, care acoper nevoile pur fiziologice ale omului, se adaug ns, cantiti mult mai mari de ap utilizat de om n diferite alte scopuri fie casnice, fie industriale. Astfel pentru nevoile individuale reprezentate de apa utilizat pentru curenia corporal, omul foloseste zilnic n medie 40 litri de ap, la care se adaug nevoile gospodresti de pregtire a alimentelor, de ntreinere a cureniei locuinei i a mbracminii, etc. La aceste utilizri se adaug acoperirea nevoilor industriale reprezentate de apa folosit ca materie prim, ca solvent sau ca separator pentru substane cu densiti diferite, la spalarea unor produse sau purificarea altora, la splarea i ntreinerea diverselor aparate i maini- unelte, la rcirea unor medii de lucru etc. De asemenea apa este folosit pentru alimentarea i ngrijirea animalelor, a adposturilor pentru animale, pentru irigaii, consumul fiind i n acest caz, semnificativ. Romnia este considerat o ar european cu resurse de ap limitate; n regim natural, pot fi utilizate numai 5 miliarde m3/an. Resursele de ap posibil de a fi potabilizate in Romania, sunt constituite din: ruri interioare; lacuri naturale sau artificiale; fluviul Dunarea (apele Mrii Negre nu sunt luate n considerare datorit dificultilor tehnice si economice ale proceselor de desalinizare); apele subterane.

Distribuia resurselor de ap n interiorul rii este inegal; n zona montan, reprezentnd 21% din suprafa furnizeaz 6% din volumul mediu anual de ap, n timp ce zona de cmpie, care reprezint cca.48% din suprafa, contribuie numai cu 10% la debitul apelor de suprafa. n acest fel se explic importana lacurilor de acumulare construite n zona superioar a bazinelor hidrografice, pentru o gospodrire ct mai raional a apelor. In figura 1 sunt prezentate consumurile de ap din Romnia n perioada 2006-2009, tocmai pentru a ne face o imagine privind aceast problem.

2. Domeniile de utilizare a apei In raport cu resursele de ap relativ limitate, cerinele de ap ale omenirii au cunoscut o cretere continu, de la 1,4 miliarde m3 n anul 1950 - la circa 20,40 miliarde m3 n anul 1989, din care: 11 % ap potabil pentru populaie i domeniul public; 44 % ap potabil i industrial pentru ageni economici ; 45% ap pentru irigaii, zootehnie i piscicultur.

Creterea de peste 155 de ori a cerinelor de ap reflect n mare parte dezvoltarea economico-social fr precedent a omenirii, dar n acelai timp ne atrage atenia asupra meninerii unor situaii de utilizare neraional, dar i a risipei de ap. Aceste situaii sunt generate att de perpetuarea unor tehnologii de fabricaie mari consumatoare de ap n industrie, n raport cu cele utilizate n alte ri, respectiv folosirea unor norme exagerate de ap la irigarea culturilor, de pierderi de ap n reelele de distribuie i de risip de ap, ct i de insuficienta dotare cu sisteme de msurare a cantitilor de ap prelevate i evacuate, ca i de lipsa unui sistem de parghii economice de constrangere n vederea economisirii apei.

3. Caracteristicile apelor uzate n vederea stabilirii tehnologiei i proiectrii instalaiei de epurare a apelor uzate este necesar s se cunoasc caracteristicile acestor ape. Ca atare, trebuie s se determine urmtoarele caracteristici: caracteristici fizice; caracteristici chimice; caracteristici bacteriologice; caracteristici biologice.

3.1. Caracteristici fizice ale apelor uzate

Caracteristicile fizice ale apelor uzate i de suprafa sunt : turbiditatea, culoarea, mirosul i temperatura, care influeneaz n mare msur procesele de epurare, mai ales procesele biologice.

Turbiditatea. Turbiditatea apelor uzate i a emisarilor indic numai n mod grosier coninutul de materii n suspensii al acesteia, deoarece nu exist o proporionalitate nemijlocit ntre turbiditate i coninutul de substane n suspensie. Turbiditatea se exprim n grade n scara silicei(respectiv 1 grad de turbiditate este echivalent cu prezena n ap a 1mg SiO2 / l de ap). Turbiditatea apelor uzate oreneti nencrcate puternic cu reziduuri industriale poate varia ntre 400 i 500 grade n scara silicei. n general, determinarea turbiditii este aplicat apelor potabile i mai puin apelor uzate.Culoarea. Culoarea apelor uzate proaspete este gri deschis, apele uzate n care fermentarea materiilor organice a nceput au culoarea gri nchis. n cazul n care, n apele uzate oreneti au fost deversate ape industriale, atunci apa poate avea diferite culori, funcie de natura compuilor deversai. De exemplu, dac apa are o culoare galben, nseamn c au fost deversate ape ce conin clor, dac apa are o culoare verzuie, atunci au fost deversate ape de la fabricile de conserve,etc. Mirosul. Apele uzate proaspete au un miros specific aproape insesizabil. Dac apa a intrat n descompunere atunci se va simi mirosul hidrogenului sulfurat (H2S). Mirosul specific al apei ne poate da indicii asupra compuilor organici din ap i atunci putem deduce sursa de poluare. Culoarea i mai ales mirosurile specifice unor substane chimice ne poate indica prezena acestor substane, care de regul provin din deversrile agenilor economici.Temperatura. Temperatura influeneaz modul de desfurare a multor reacii chimice, precum i procesul de sedimentare. De regul temperatura apelor uzate este mai ridicat cu cel puin 2 30C dect temperatura apei la intrare la agenii economici sau la consumatorii casnici. Este indicat s se msoare periodic temperatura apelor uzate, preferabil chiar permanent. Urmrind temperatura apei uzate din reea putem obine o serie de informaii utile. De exemplu: dac se constat o cretere continu a temperaturii a apei din reea fa de valorile anterioare ne duce la concluzia c avem o defeciune care conduce la ptrunderea apei fierbini n reeaua de canalizare, producnd astfel pierderi ale apei calde din reeaua de nclzire central sau din conductele de ap cald menajer. Dac asistm la o scdere accentuat a temperaturii apei uzate, atunci este posibil s avem o infiltrare de ap din pnzele freatice sau din apele de suprafa. Temperatura apei are o importan deosebit asupra vitezei de descompunere a substanelor organice. La temperaturi mai ridicate vom avea o vitez mare de descompunere a substanelor organice, n timp ce la temperaturi sczute viteza de descompunere este mult mai redus. Pe de alt parte la temperaturi mai ridicate solubilitatea oxigenului n ap este mai redus i faptul c viteza de descompunere a substanelor organice este mult mai mare, impune un consum mare de oxigen i deci se impune un aport substanial de oxigen pentru desfurarea n bune condiii a proceselor de oxidare a compuilor organici, n caz contrar procesul de descompunere a substanelor organice se va desfura foarte lent i nu se va putea asigura debitul de ap tratat. Pe de alt parte o temperatur mai ridicat a apei uzate asigur o scdere a solubilitii gazelor n ap, i ca urmare la finalul perioadei de epurare concentraia gazelor n apa epurat va fi mult mai redus. Din acest punct de vedere procesele de epurare a apelor variaz n funcie de anotimp, fiind mai lente pe timp de iarn.

3.2. Caracteristici chimice ale apelor uzate.

Caracteristicile chimice ale apelor uzate sunt elemente de baz n caracterizarea apelor uzate. Compoziia chimic a apelor uzate este influenat de consumul specific de ap pe cap de locuitor. Cu ct consumul de ap pe cap de locuitor este mai mare cu att apa uzat este mai diluat, pentru c, n general, cantitatea de materii deversate n apele uzate este relativ constant. Important pentru proiectarea staiilor de epurare este valoarea i starea materiilor coninute n ape, respectiv cantitatea materiilor organice solide aflate n suspensie i separabile prin decantare, materiale organice solide i dizolvate n ap, precum i alte materiale specifice apelor uzate, cum ar fi : azotul sub toate formele de combinaii chimice, cloruri, sulfuri, hidrogen sulfurat, etc. Aceste caracteristici trebuiesc determinate prin analize de detaliu. Trebuie menionat faptul c trebuie s se fac i analize privind starea apelor industriale deversate n reeaua de canalizare a oraului.

3.3. Caracteristicile bacteriologice

Stabilirea caracteristicilor bacteriologice ale apei au drept scop determinarea numrului, genului i condiiilor de dezvoltare a bacteriilor n apele din staiile de epurare, precum i n emisari. Numrul de bacterii este mai mare vara i mai mic iarna. Caracteristicile bacteriologice ale apei ne dau informaii numeroase n ceea ce privete evitarea propagrii, precum i controlul bolilor contagioase i de aceea acest control al compoziiei bacteriologice este de mare importan pentru sntatea populaiei. Se determin n mod speciali colibacilii care triesc n intestinul uman. Numrul de colibacili la 100 m3 de ap reprezint un etalon de msur pentru poluarea emisarilor n care se deverseaz apele uzate. Se determin, n general, aa numitul titrul coli , care reprezint volumul cel mai mic de ap uzat n care se mai pot cultiva colibacili. Dac spre exemplu, acest volum a fost de 0,1 cm3 , se spune c titrul coli n colibacili este de 0,1, ceea ce corespunde la aproximativ 10 colibacili / 1 cm3 ap.

Cele mai importante categorii de bacterii sunt : banale, care nu sunt duntoare organismului omenesc; coliforme, care n numr redus sunt inofensive; bacterii saprofite, prezente n apele uzate din reziduuri umane sau animale, relativ periculoase pentru om i animale; bacterii patogene, sunt foarte periculoase pentru om deoarece produc boli grave , cum sunt: febra tifoid, holera, dezinteria, etc.; bacteriofagi, ce pot fi prezeni n apele uzate.

3.4. Caracteristici biologice.

n apele uzate, dar i n emisari se ntlnesc diferite organisme, de la cele mai mici, dar vizibile cu ochiul liber i pn la cele microscopice. Cele mai mici sunt virusurile i fagii, urmate de bacterii. Identificarea acestora este foarte important i se face pe baza observaiei directe sau cu ajutorul microscopului, dar i prin studiul comportrii acestora n diferite culturi. Organismele care se pot observa cu ochiul liber sau cu ajutorul microscopului sunt ciupercile, algele, protozoarele, rotiferii, larvele de insecte, viermii, melcii, etc. Sub aspectul periculozitii asupra omului i a mediului nconjurtor, organismele pot fi vtmtoare, nevtmtoare sau chiar folositoare. Trebuie remarcat faptul c lipsa acestor organisme indic faptul c apa conine substane toxice. Dintre organismele care triesc n apele uzate, categoria saprobiilor, respectiv a microorganismelor care se hrnesc prin descompunerea substanelor organice sunt cele mai 16 importante pentru c se pot utiliza n procesul de epurare biologic.

4. Determinari specifice apelor uzate Asupra apelor uzate fie c sunt oreneti, fie c sunt industriale sau menajere se fac analize specifice, dintre cele mai importante sunt : materii solide totale; consumul biochimic de oxigen; consumul chimic de oxigen; oxigenul dizolvat; pH-ul, concentraia n ioni de hidrogen; putrescibilitatea, stabilitatea i stabilitatea relativ.

Aceste determinri sunt necesare att pentru faza de proiectare a instalaiei de epurare, ct i pentru buna funcionare a instalaiei existente.5. Calitatea apei Calitatea apei reprezint ansamblul caracteristicilor fizice, chimice, biologice i bacteriologice exprimate cuantificat, care permit ncadrarea probei ntr-o categorie cptnd astfel nsuirea de a servi unui anumit scop. Cunoaterea calitii apelor este activitatea specific ce se desfoar sistematic i periodic, la scar zonal i naional, n scopul obinerii elementelor fundamentale pentru aprecierea evoluiei calitii apelor i pentru elaborarea deciziilor n domeniul gospodririi apelor. Calitatea apei necesar fiecrui tip de folosin este o problem de mare actualitate i se poate spune c, la ora actual, este factorul care decide orientarea alimentrilor cu ap. n afara faptului c aceast calitate trebuie s corespund perfect cerinelor consumatorilor, ea este cea care stabilete i categoria de surs de ap care poate fi folosit, precum i tehnologia de tratare, necesar atingerii indicatorilor de calitate solicitai, factori determinani n alctuirea unui sistem de alimentare cu ap.

Planul mondial de supraveghere a mediului ncojurtor GEMS al Naiunilor Unite, prevede urmrirea calitii apelor prin 3 categorii de parametrii: Parametrii de baz: temperatura, pH-ul, conductivitatea, oxigenul dizolvat, coninut de colibacili; Parametrii indicatori ai polurii persistente: cadmiu, mercur, compui organo-halogeni i uleiuri minerale; Parametrii opionali: carbon organic total, consum biologic de oxigen, detergeni anionici, metale grele, arsenic, clor, sodiu, cianuri, uleiuri totale, streptococi.

5.1. Necesitatea protectiei calitatii apelor Protecia calitii apei reprezint pstrarea, respectiv mbuntirea caracteristicilor fizico-chimice ale apelor pentru gospodrirea ct mai eficient a acestora. Calitatea este principala dimensiune a apei. Protecia calitii apelor a aprut ca o necesitate a dezvoltrii economico-sociale n special n ultimele decade, datorit dificultilor aprute n procesul de ndeprtare a reziduurilor solide i lichide. Creterea nivelului de cunoatere i a severitii n domeniul igienei au demonstrat c poluarea apelor este un pericol pentru sntatea public. Cu timpul, mai multe ri i-au mbuntit legislaia prin prevederea interdiciei de a polua apele. n acest sens exist obligaia construirii unor de staii de epurare care au rolul de reinere a poluanilor, nainte de evacuarea apelor uzate n apele de suprafa. n Romnia s-a construit un numr important de staii de epurare a apelor uzate din orae, industrii i ferme agrozootehnice. Din totalul staiilor de epurare, numai cca. 45% realizeaz, parial, parametrii, iar cca. 30% nu au deloc eficien, din motive de depire a capacitii sau din lips de instruire a personalului de exploatare. Este necesar sa dam o definiie a polurii apei. Conform definiiei ONU, poluarea apelor reprezint modificarea direct sau indirect a compoziiei naturale datorit activitilor umane, n aa fel nct este afectat utilizarea apei pentru diverse folosine. Aceast definiie poate fi completat, dar reprezint, n general, ideea polurii. 5.3. Poluarea apei Poluarea apei poate fi clasificat dup mai multe criterii: Dup perioada de timp ct acioneaz agentul impurificator, poluarea poate fi: permanant sau sistematic, periodic, accidental. Dup concentraia i compoziia apei, poluarea poate fi: impurificare (reducerea capacitii de utilizare), murdrire (modificarea compoziei i aspectului fizic al apei), degradarea (poluare grav care face imposibil utiizarea apei), otrvire (poluarea grav cu substane toxice) Dup modul de producere al polurii: poluarea poate fi natural i artificial (poluarea urban, industrial, agricol, radioactiv i termic) Dup natura substanelor impurificatoare, poluarea poate fi:fizic (datorat apelor termice), chimic (cu reziduuri petroliere, fenoli, detergeni, pesticide, substane cancerigene, substane chimice specifice diverselor industrii), biologic (cu bacterii patogene, drojdii patogene, protozoare patogene, viermi, parazii, enterovirusuri, organime coliforme, bacterii saprofite, fungii, alge, crustecei, etc), radioactiv. Fenomenele de poluare a apei pot avea loc la suprafa (poluare cu produse petroliere) i n volum (apare la agenii poluani miscibili sau n suspensie).5.4. Surse si agenti de poluareSurselor de poluare a apei se clasific n funcie de: 1. Aciunea poluanilor n timp. Dup acest criteriu distingem urmtoarele surse: continue (canalizarea unui ora, canalizarea instalaiilor industriale), discontinue temporare sau temporar mobile (canalizri ale unor instalaii i obiective care funcioneaz sezonier, nave, locuine, autovehicule, colonii sezoniere, etc) i accidentale (avarierea instalaiilor, rezervoarelor, conductelor, etc) 2. Proveniena poluanilor. Acest criteriu mparte sursele de poluare a apei n surse de poluare organizate (surse de poluare cu ape reziduale i cu ape industriale) i surse de poluare neorganizate (apele meteorice, centrele populate amplasate n apropierea cursurilor de ap ce pot deversa reziduuri de diferite proveniene i deeuri rezultate dintr-o utilizare necorespunztoare). Multitudinea de surse de poluare a condus la ncercarea de mprire a poluanilor dup mai multe criterii. Dup tipul lor, poluanii pot fi: a. Substane organice: hidrocarburi, peticide, detergeni. b. Substane anorganice: metale grele, fosfor, azot. c. Suspensii: material steril din mine sau din cariere, fibre de celuloz i lemn, diverse deeuri.

Dup natur poluanii pot fi: a. Poluani fizici: substane radioactive, ape termale. b. Poluani chimici: plumb, mercur, azot i fosfor, hidorcarburi, detergeni, pesticide. c. Poluani chimici: microorganisme.

Dup provenien i caracteristici comune, poluanii pot fi: a. Produse petroliere: hidrocarburi din rafinrii, foraj-extracie, combinate petrochimice, transportul auto, naval i prin conducte. b. Substane radioactive: substane din atmosfer, scpri de la reactoarele nucleare, izotopi radioactivi din laboratoarele de cercetare. c. Ape termale: apa cald din industrie, apa cald din centralele termoelectrice. d. Microoganisme patogene: din spitale, cresctorii de animale, tranduri i locuine.

Dup modificrile proprietilor apei, poluanii pot fi: Dup modificarea proprietilor chimice i /sau biologice ale apei: a. Compui toxici anorganici: plumb, cupru, mercur, zinc, crom, cianuri, etc. b. Compui organici greu degradabili: pesticide, detergeni. c. Sruri fertilizatoare: azot, fosfor. d. Sruri organice: substane organice din mine i din exploatrile petroliere e. Microorganisme: bacterii, virui, parazii, etc Dup modificarea proprietilor fizice i/sau organoleptice ale apei: a. Uleiuri, colorani, substane degradabile: hidrocarburi, compui organici. b. Substane solide: suspensii.

5.5. Urmarile poluarii apelorCa urmare a polurii apei pot fi perturbate urmtoarele procese: alimentarea cu ap potabil a centrelor urbane (impurificarea apei cu reziduuri menajere i industriale, cu germeni patogeni, substane toxice etc.); alimentarea cu ap a unitilor industriale (apa tehnologic poate fi impurificat cu anumii poluani indezirabili n anumite procese tehnologice); alimentarea cu ap a cresctorilor de animale (concepii mici de substane toxice pot afecta sntatea animalelor; concentraii de sare peste 1,5 % s-au dovedit mortale pentru animalele de ferm); irigaiile (plantele pot fi afectate de prezena n apa de irigat a metalelor grele, borului, sodiului); piscicultura (deversarea n emisar a unor ape reziduale cu substane toxice: cianura de sodiu, cuprul, zincul, fenolul, amoniacul, etc); entralele hidroelectrice (creterea corozivitii apei rurilor i fluviilor aferente centralelor pot avea un impact negativ asupra funcionrii normale a utilajelor centralei); sportul de agrement i turismul (poluarea lacurilor i rurilor de agrement cu alge, de exemplu, poate conduce la mirosuri ofensive i aspecte inestetice care scad interesul turistic); navigaia (poluarea apelor fluviale i marine conduce la creterea aciditii i corozivitii acestor ape, cu efecte negative asupra prii metalice a navelor; depozitarea cantitativ a unor substane n suspensie poate perturba circulaia navelor).

Prevenirea i combaterea polurii apei

Problema purificrii apelor reziduale are att un aspect economic (recuperarea produselor petroliere antrenate i refolosirea apei recirculate), ct i un aspect sanitar, pentru a evita o impurificare a apelor primitoare (emisar). Asigurarea calitii apei ce urmeaz a fi utilizat intr-un anumit scop se realizeaz i se menine prin: a. reducerea cantitii i concentraiei poluanilor prin folosirea unor tehnologii de fabricaie care s reduc cantitatea de ap implicat, reutilizarea apei n circuitul nchis dup epurri pariale sau totale, renunarea la fabricarea unor produse toxice (DDT, detergeni nebiodegradabili, etc), majorarea suprafeelor irigate cu ap uzat etc; b. mrirea capacitii de autoepurare a cursurilor naturale prin mrirea diluiei la deversarea efluenilor n cursurile naturale, mrirea capacitii de oxigenare natural a rurilor prin crearea de praguri, cascade etc., reaerarea artificial a cursurilor naturale cu echipamente mecanice plutitoare, amenajarea complex a cursurilor naturale cu acumulri, derivri, turbinri, etc; c. epurarea apelor uzate realizat prin procedee avansate n staii specializate care folosesc tehnologii i echipamente moderne, fiabile, eficiente, etc.

6. SEPARAREA UNOR SUBSTANE PRIN EXTRACIE

Extracia este un procedeu de separare a unor substane dintr-un lichid pe baza diferenei de solubilitate a componenilor aflai ntr-un amestec de dou sau mai multe componente, n raport cu un anumit solvent sau mai muli solveni. Procedeul se aplic la epurarea apelor industriale uzate mai ales atunci cnd componentul care trebuie separat poate fi valorificat. Este, de exemplu, cazul recuperrii fenolului din apele reziduale de la cocserii. De asemenea sunt cazuri n care, scopul este acela de a extrage anumite substane toxice din apele uzate n vederea distrugerii lor i, astfel se reduce riscul polurii mediului prin deversarea apei uzate n emisar. Principiul extraciei lichid lichid poate fi explicat n felul urmtor: dac notm cu A componenta majoritar, respectiv apa, cu B componentul ce trebuie extras, cu S solventul utilizat la extracie i cu litere mici cantitile acestor componeni, dar n procent mic, aflate n diferitele faze ale procesului, atunci putem prezenta schema de principiu al extraciei astfel:(A+B) + S = [(A a ) + b + s] + [a + (B b) + (S - s)] amestec rafinat extract Amestecul omogen de ap uzat din care dorim s extragem componentul B este pus n contact cu solventul selectiv S, n care apa, respectiv componentul A are o solubilitate mic n comparaie cu componentul ce dorim s-l extragem B, care are o mare solubilitate. Dup amestecarea solventului cu apa uzat se las timp pentru sedimentare i se formeaz dou straturi i anume: Rafinatul, care conine aproape ntreaga cantitate din componentul A, respectiv ap, precum i mici cantiti din componentul b si din solventul s; Extractul, care conine mici cantiti de apa, respectiv componentul a, cea mai mare parte din componentul B i cea mai mare parte din solventul S.

Dup separarea celor dou lichide prin diverse procedee se trece la recuperarea solventului, de regul prin distilare, obinndu-se separat solventul S i substana separat B. Se ajunge astfel la urmtoarea rezultat final:(A + B) = [(A a) + b]+[a + (B b)] amestec iniial fraciune bogat n A(ap) fraciune bogata n B Aprecierea eficacitii procesului de extracie se face utiliznd coeficientul de selectivitate i constanta de distribuie. Constanta de distribuie K este raportul dintre concentraiile unuia dintre componeni n extract fa de aceea a concentraiei din rafinat, atunci cnd acestea sunt n contact, n condiii de echilibru. Concentraiile se exprima de regula n mg/l, moli/l sau chiar n procente de mas sau fracie molar. De regul, notaiile se fac cu x pentru substana din rafinat i cu y din extract. De exemplu pentru componentul B din apa uzat, constanta de distribuie se calculeaz cu relaia:

Constanta de distribuie nu depinde de concentraia soluiei doar dac soluiile sunt diluate, solvenii sunt nemiscibili, compusul B nu se disociaz, nu se asociaz, nu d reacii chimice n soluia n care se gsete. In figura 3 este prezentat, schematic, principiul de lucru al extraciei simple. In practic se utilizeaz o diagrama, numit diagrama x y, care se realizeaz de regul pe baza unor experimente sau teoretic pe baza constantelor fizico chimice ale substanelor. In diagram figureaz curba de echilibru, precum i o linie de operaie, care corespunde condiiilor reale n care decurge procesul de extracie, ntruct n practic nu se poate dect foarte greu s se stabileasc condiiile de echilibru.

Fig.3. Principiul de lucrul al extractiei simple Procesul de separaie prin extracie este puternic influenat de temperatur, pentru c sunt cazuri n care dou lichide nemiscibile la temperaturi sczute, devin miscibile la temperaturi mai ridicate. Pentru a se vedea cum se comport aceste lichide la diferite temperaturi trebuie realizate experimente care s duc la stabilirea temperaturii optime al procesului de extracie. O alt problem important este alegerea solventului. Criteriile de alegere a solventului sunt urmtoarele: s aib o solubilitate redus n ap; s aib o constant de distribuie ridicat fa de impuritatea care trebuie extras; s aib o densitate ct mai diferit faa de cea a apei; s nu formeze emulsii cu apa; s nu hidrolizeze sub aciunea apei, a acizilor sau bazelor; s aib o temperatur de fierbere mult diferit de a apei; s fie stabil la variaii ale temperaturii; s fie ct mai ieftin. Dintre cei mai uzuali solveni amintim: benzenul, clorbenzenul, eter etilic, alcoolul butilic, acetatul de etil, eter izopropilic, fenosolvanul etc. n practic s-au dezvoltat o serie de procedee de extracie mai complexe, care s asigure un randament ridicat i costuri ct mai reduse. Dintre procedeele cele mai ntlnite amintim: extracia simpl cu un singur contact; extracia simpla cu contact multiplu; extracia cu contact multiplu n contracurent.

Extracia simpl cu un singur contact, const practic n agitarea intens a apei uzate n care s-a introdus un solvent specific pentru substana care trebuie extras, urmat de o decantare, pentru ca cele doua lichide s se separe n dou straturi distincte. Extractul este separat din apa uzat, iar prin distilare solventul este recuperat i este din nou folosit pentru extracia compusului din apa uzat. Extracia simpl cu contact multiplu este practic o extracie simpl cu un singur contact care se repet de mai multe ori. La fiecare repetare a procesului se adaug solvent proaspt. Cu ct operaia se repet de mai multe ori se consuma mai mult solvent, dar se realizeaz o mai intens purificare a apei uzate. Procedeul poate funciona n regim continuu sau n arje periodice. Extracia cu contact multiplu n contracurent permite o mai raional folosire a solventului, fapt ce reduce substanial consumul de solvent. Principiul de funcionare este urmtorul: apa uzat este introdus n prima unitate de extracie, iar solventul proaspt n ultima unitate. Apa parial epurat i extractele pariale circul n sensuri contrare. Calitatea procedeului depinde n cea mai mare msur de nemiscibilitatea solventului n apa uzat, n sensul c, cu ct solventul este mai nemiscibil, cu att procesul de separare este mai performant.

Fig.4. Extractia simpla cu contact multiplu

n timp s-au perfecionat procedeele de extracie, n dorina de a scdea costurile procesului i a crete calitatea extracie. Un astfel de procedeu este extracia difereniala n contracurent, care n principiu funcioneaz, nu ca un sistem distinct de uniti de extracie, ci ca un sistem n care att apa uzat, ct i solventul circul n contracurent pe baza diferenei de densitate. Transferul impuritilor din apa uzat n solvent se face n mod continuu, diferena de concentraie este elementul motor care determina transferul poluantului din apa uzat n solvent.

Fig.5. Extractia cu contact multiplu in contracurent

7. Bibliografie

1. Rusu Tiberiu- Tehnologii i echipamente pentru tratarea i epurarea apelor, vol. I, U.T.Press, Cluj-Napoca, 2008; 2. Rusu Tiberiu- Procedee i echipamente pentru tratarea i epurarea apelor, suport de curs;U.T.Cluj; 3. Fundamente de chimia mediului- Alfa Xenia Lupea si colab., Editura Didactica si Pedagogica, R.A.,2008; 4. Stoianovici erban, Robescu Dan : ,,Procedee i echipamente pentru tratarea i epurarea apei, Ed. Tehnic, Bucureti, 1982