Методика проведення факультативного курсу з хім - рефераты, скачать рефераты, бесплатно рефераты

Рефераты. Методика проведення факультативного курсу з хім

тмосферна вода - вода дощових і снігових опадів - характеризується невеликим вмістом домішок. У цій воді утримуються в основному розчинені гази і майже цілком відсутні розчинені солі [18].

Поверхневі води - води річкових, озерних і морських водойм - відрізняються різноманітним складом домішок - гази, солі, основи, кислоти. Найбільшим вмістом мінеральних домішок відрізняється морська вода (солевміст більш 10 г/кг).

Підземні води - води артезіанських шпар, колодязів, ключів, гейзерів - характеризуються різним складом розчинених солей, що залежить від складу і структури ґрунтів і гірських порід. У підземних водах звичайно відсутні домішки органічного походження.

Якість води визначається її фізичними і хімічними характеристиками, такими, як прозорість, колір, запах, температура, загальний солевміст, твердість, окислюваність і реакція води. Ці характеристики показують наявність або відсутність тих або інших домішок.

Загальний солевміст характеризує присутність у воді мінеральних і органічних домішок. Для більшості виробництв основним якісним показником служить твердість води, обумовлена присутністю у воді солей кальцію і магнію. Твердість виражається в мілімоль-еквівалентах іонів Са2+ або Mg2+ у 1 кг води, тобто за одиницю твердості приймають вміст 20,04 мг/кг іонів кальцію або 12,16 мг/кг іонів магнію. Розрізняють три види твердості: тимчасову, постійн і загальну.

Тимчасова (карбонатна, або переборна) твердість обумовлена присутністю у воді гідрокарбонатів кальцію і магнію, що при кип'ятінні води переходять у нерозчинні середні або основні солі і випадають у вигляді щільного осаду (шумовиння):

Са(НСО3)2 = СаСО3 + Н2О + СО2

2Mg(НСО3)2 = MgCO3*Mg (ОН)2 + 3СО2 + Н2О

Постійна (некарбонатна, або непереборна) твердість обумовлюється вмістом у воді всіх інших солей кальцію і магнію, що залишаються при кип'ятінні в розчиненому стані. Сума тимчасової і постійної твердості називається загальною твердістю. Прийнято наступну класифікацію природної води за значенням загальної твердості (hо мг-екв/кг): hо<1,5 - мала твердість, hо = 1,5-3,0 - середня, hо = 3,0:6,0 - підвищену, hо = 6,0-12,0 - висока, hо > 12,0 - дуже висока.

Окислюваність води характеризується наявністю у воді органічних домішок і виражається в міліграмах кисню, що витрачається на окислювання речовин, що міститься в 1 кг води.

Активна реакція води - її кислотність або лужність - характеризується концентрацією водневих іонів. Реакція природних вод близька до нейтрального; рН - водневий показник, коливається в межах 6,8-7,3.

Виробництва, в залежності від цільового призначення води, пред'являють строго визначені вимоги до її якості, до вмісту домішок в ній [18].

Шкідливість домішок залежить від їх хімічного стану або дисперсності, а також зв'язана зі специфікою виробництва, що використовує воду. Грубодисперсні, механічні суспензії засмічують трубопроводи й апарати, зменшуючи їх продуктивність, утворюють пробки, що можуть викликати аварію. Домішки, що знаходяться у вигляді колоїдних часток, засмічують діафрагми електролізерів, викликають піністисть води в апаратах, погіршують обробку тканин і т.п..

Величезну шкоду приносять розчинені у воді солі і гази, що викликають утворення шумовиння і поверхневе руйнування металів внаслідок корозії. У текстильній промисловості солі, розчинені у воді, приводять до великої перевитрати мила в процесах мийки і миловки внаслідок утворення кальцієвого і магнієвого мила, що не володіє миючою дією:

2R - COONa + Са (НСО3)2 = (R - СОО)2 Са + 2NaHCO3

При мийці і миловці у твердій воді втрати мила досягають 8%. Нерозчинні, клейкі кальцієве і магнієве мила закріплюються на волокні і міцно утримують адсорбовані частки забруднень, що різко погіршує фарбування (нерівномірність фарбування і тьмяний тон), знижує міцність.

Хімічні і дифузійні процеси багатьох виробництв тісно пов'язані з активною реакцією води. До них відносяться виробництво цукру, паперу, текстильне виробництво й ін. Особливо чуттєві до рН води всі біохімічні процеси, наприклад шумування, одержання антибіотиків [3].

Природна вода, що надходить у виробництво, піддається очищенню різними методами в залежності від характеру домішок і вимог, пропонованих до води даним виробництвом.

Основними завданнями хімії в розв'язанні сировинної проблеми є:

1. Комплексне використання сировини.

2. Повторне використання речовин:

а) регенерація -- відновлення попередніх властивостей технічних матеріалів (гуми, мастил, розчинників) після їх використання;

б) рециркуляція -- багаторазове використання різних видів сировини;

в) скрап -- вторинна металева сировина з металобрухту.

3. Застосування нових видів сировинних матеріалів, створення штучної сировини:

а) біометалургія;

б) виготовлення штучних алмазів.

4. Використання відходів як сировини.

З початку VI ст. з надр Землі видобуто 60 млрд. т вугілля, 3 млрд. т залізної руди, 30 млрд. т міді, 30 тис. т золота. Щорічно у світі видобувають 20 млрд. т нафти, 2 млрд. т газу.

Кожні 11 років потреби в матеріалах на нашій планеті подвоюються. Проте сучасні доступні нам способи розробки верхнього шару земної кори використовують лише на глибину 1 км, рідко 2 км. Земна кора має глибину 16 км, хоч і становить тільки 1/418 частину загального об'єму земної кулі. Майже 98,6 % кори складають 8 елементів: Оксиген, Силіцій, Алюміній, Ферум, Кальцій, Калій, Натрій і Магній. На долю всіх інших елементів припадає всього 1,4 % маси. Кольорові та рідкоземельні метали містяться в кількості 0,01--0,001 %. Слід наголосити, що виробництва пов'язані з розсіяними хімічними елементами є складнішими і коштовними.

З іншого боку, елементи, що є в природі, якби інтенсивно не використовувалися їх сполуки не зникають, а лише утворюють інші сполуки. Так запаси хімічних елементів на Землі залишаються постійними, і зменшуються швидкими темпами не природні ресурси взагалі, а тільки та їх частина, котра вводиться в економічний обіг на сучасному етапі розвитку.

У Японії розроблено новий папір, який можна використовувати, стерши написаний текст. Папір покритий шаром речовини, напис з якого змивається або водою, або водяною парою [7].

Американські та норвезькі фірми пропонують використовувати кремнезем, що відкладається у лушпинні рисових зерен для отримання чистого силіцію, який використовують для виготовлення напівпровідників. Лушпиння рису, який щорічно отримують у США, становить 2 % світового врожаю, а це може дати 100 тис т чистого силіцію.

У попелі бурого вугілля, на якому працюють ТЕС, міститься від 2 до 5 % Феруму. У Німеччині з 500 тис т попелу отримують 22 тис т концентрату, який містить 60 % заліза.

Отже, нині гостро постала проблема переробки вторинної сировини. Ось деякі факти:

* 120--130 т консервних банок дає змогу добути 1 т олова, для добування якого потрібно 400 т руди.

* Переробка 20 т макулатури зберігає від вирубування 1 г лісу.

* 31т побутових відходів можна добути: 50 л ацетону, горючі гази (СН4, Н2, CO), дьоготь, смолу, 160 л нафти, і ще 25 % побутових відходів використовують для виробництва добрив, 25 % для виробництва паперу.

* Світовий океан містить майже всі хімічні елементи періодичної системи. Хіміки ведуть пошук способів добування цінних елементів з морської води. Вважають, що їх понад 1 500 млрд. т, з них: натрію -- 4 млн. т; магнію -- 4 млн. т.; золота на одного мешканця планети -- 1,5 кг.

З огляду на те, що масштаб виробництв в останні десятиліття значно зріс, а саме виробництво як у нашій країні, так і за її межами розвивалося за екстенсивною схемою, виникла серйозна проблема виснаження, природних джерел сировини. Уразі збереження нинішніх темпів споживання, нафта, газ, уран-235, легкі кольорові метали (крім алюмінію) можуть бути вичерпані до середини наступного сторіччя.

1.1.3 Характеристика мінеральної сировини хімічного виробництва
Будь-яке хімічне виробництво починається із сировини (схема 1), що за походженням може бути як мінеральною, рослинною так і тваринною. У хімічній промисловості найчастіше використовується мінеральна сировина, тобто природні мінерали, що добуваються з земних надр. Мінеральна сировина поділяється на рудну, нерудну і паливну.

Рудна сировина, чи руда, служить для одержання металів. Наприклад, руди заліза, мангану, титану складаються головним чином із сульфідів і оксидів відповідних металів.

Нерудна мінеральна сировина -- це гірські мінерали чи породи, що є джерелом одержання неметалевих хімічних продуктів. Наприклад, апатит, фосфорит, гіпс, вапняк, лосняк (слюда), натрій хлорид тощо.

Паливна мінеральна сировина -- копалини, що можуть застосовуватись як паливо (кам'яне it буре вугілля, нафта, природний газ тощо). Цей вид сировини іноді називають органічним внаслідок органічного походження. В останні роки такі копалини щоразу частіше використовують не як паливо, а як сировину для хімічної промисловості [7].

Як основну особливість, що характеризує сировину, варто вказати на величезні масштаби її видобутку й переробки. У наш час у світі щорічно добувається і переробляється понад 100 млрд. т гірських порід. Але ж в якості сировини, що піддається хімічній переробці, використовуються не тільки гірські породи. Щоб уявити собі масштаб цього роду людської діяльності, досить найпростішого розрахунку: на кожну людину, включаючи дітей і старих, щодня припадає 100 кг добутих гірських порід.

Схема 1

Проблема сировини істотна тому, що самі природні копалини розподілені у світі дуже нерівномірно. Майже 95 % світових вугільних запасів зосереджені в надрах країн Північної півкулі, зокрема 63 % -- в Азії, 26 % -- у Північній Америці і близько 6 % -- у Європі. Аналогічна чи ще контрастніша нерівномірність розподілу в літосфері характерна родовищам нафти й газу, фосфатів і бокситів тощо. Значна частина світових запасів багатьох найважливіших видів мінеральної сировини зосереджена в надрах країн, що розвиваються: нафта майже 90 %, природний газ -- близько 70 %, боксити -- 74 %, оливо -- 87 %, кобальт -- 90 %. мідь -- понад 65 %, фосфорити -- 75 %, нікель, сурма та апатити -- 60 %.

Отже, в умовах щораз більшого дефіциту сировини необхідний пошук нових резервів. До них належать:

а) розробка нових джерел і методів добування сировини в літосфері, гідросфері та атмосфері;

б) розробка нових ефективних методів рециркуляції, тобто багаторазового використання металів та інших видів сировини;

в) розробка нових технологій, здатних працювати на сировині з меншими витратами ресурсів;

г) використання альтернативних матеріалів.

Невичерпними джерелами сировини є промислові й побутові відходи, так звана вторинна сировина. Досить сказати, що на відвалах і сховищах розміщується 1,6 * 1012 м3 гірських порід і відходів переробки корисних копалин, і на кожну людину на рік утворюється 400 кг побутових відходів. Метали як вторинну сировину (так званого скрапу) використовують уже тепер досить широко: біля половини світового виробництва сталі базується на скрапі. Він же покриває від 20 до 60 % потреб у найважливіших металах [18].

Інший шлях збільшення видобутку металевої сировини є гірничопромислові роботи під водою. З так званих розкиданих родовищ, що розташовані на глибині 130 м, можна добувати збагачені морські відкладення, у яких містяться коштовні важкі метали -- олово, золото, платина, залізо, вольфрам, хром та ін. У морських відкладеннях і мулах Червоного моря, у японських та індонезійських водах, у червоних глинах океанських глибин, що зберігають найбільші кількості алюмінію на нашій планеті, і, можливо, навіть у підводних скелях сховані значні запаси різної металевої сировини. Зразки підводного ґрунту, що підіймаються з дна океану величиною з квасолю чи ріпу (так звані залізні й манганові тихоокеанські конкреції) містять близько 25 % мангану й заліза, а також нікель, мідь, кобальт і титан у концентраціях від 1,5 до 3,5 %. Загальні запаси таких конкрецій мають становити понад 1 500 млрдт., причому щорічно додатково це дасть 10 млн. т металів. Існує думка, що в цих невеликих зразках морської землі нікелю, мангану й кобальту міститься більше, ніж у всіх разом узятих відомих родовищах цих металів на суші.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7