lebattajan prosessi blogi

torstai 21. tammikuuta 2016

OPINPOLKU 5.

Aspiriinin valmistaminen ja analysointi

Tässä opinpolussa harjoiteltiin yksikköprosesseja esteröinti, liuotus, kiteytys ja suodatus.

https://fi.wikipedia.org/wiki/Ester%C3%B6inti

Esteröinti on kemiallinen reaktio, jossa tuotteena muodostuu esteri. Tyypillisiä esteröintireaktioita ovat muun muassa Fischer-esteröinti, vaihtoesteröinti ja karboksyylihappojen alkylointi.

Sisällysluettelo

[piilota]

Karboksyylihappojen, happoanhydridien ja happokloridien esteröinti

Yksi yleisimpiä esteröintireaktioita on niin kutsuttu Fischer-esteröinti, joka kuuluu kondensaatioreaktioihin. Siinä karboksyylihappo reagoi alkoholin tai fenolin kanssa muodostaen esterin. Katalyyttinä käytetään usein happoja, kuten rikkihappoa, p-tolueenisulfonihappoa, happamia ioninvaihtohartseja tai Lewis-happoja. Katalyytteinä voidaan käyttää myös dehydraavia yhdisteitä, kuten disykloheksyylikarbodi-imidiä. Reaktion reaktiomekanisminensimmäisessä vaiheessa happokatalyytti protonoi karboksyyliryhmän karbonyylihapen, mikä tekee siitä elektrofiilisemman. Nukleofiilinen alkoholi reagoi karbonyyliryhmän kanssa nukleofiilisella additiolla ja muodostuu tetraedrimäinen välivaihe. Tämä välivaihe muuntuu molekyylinsisäisten protoninsiirtojen seurauksena toiseksi tetraedrimäiseksivälivaiheeksi, jonka hydroksyyliryhmävastaanottaa protonin. Tällöin hydroksyyliryhmästä tulee parempi lähtevä ryhmä ja se irtoaa vetenä ja muodostuu esteri.Fischer-esteröinnin ongelmana on se, että se on tasapainoreaktio, minkä vuoksi hyvien saantojen saavuttamiseksi tulee käyttää toista lähtöainetta ylimäärin tai poistaa tuotteena muodostuvaa esteriä tislaamalla tai poistaa vettä atseotrooppisella tislauksella. Veden poistoon voidaan käyttää myös molekyyliseuloja.[1][2][3][4][5] Fischer-esteröinti on usein hidas reaktio, jota voidaan nopeuttaa käyttämällä mikroaaltoasäteilytystä lämmitysmenetelmänä.[6]

Alkoholit reagoivat myös happoanhydridien ja happokloridien kanssa muodostaen estereitä. Anhydridit ja happokloridit ovat karboksyylihappoja reaktiivisempia ja tällöin reaktio on usein nopeampi verrattuna Fischer-esteröintiin. Happokloridit ja happoanhydridit ovat tärkeitä erityisesti, jos karboksyylihappo on muuten liian vaikeasti reagoiva, ja niitä käytetään erityisesti steroidien esteröinnissä. Näissä reaktioissa käytetään nukleofiilisena katalyyttinä usein joko pyridiiniä tai 4-dimetyyliaminopyridiiniä eli DMAP:ia.[1][2][4][5]

Vaihtoesteröinti[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vaihtoesteröinnissä eli transesteröinnissä esterit reagoivat kuumennettaessa alkoholien kanssa muodostaen uuden esterin ja alkoholin. Tätä reaktiota katalysoivat niin hapot, emäkset kuin siirtymämetallitkin. Käytettyjä katalyyttejä ovat muun muassa rikkihappo, ioninvaihtohartsit ja DBU eli 1,8-diatsabisyklo[5.4.0]undek-7-eeni. Mekanismiltaan vaihtoesteröinti muistuttaa esterihydrolyysin mekanismia.[3][4][5]

Karboksyylihappojen alkylointi

Kolmas tapa valmistaa esteröinti on karboksyylihappojen alkylointi käyttäen alkyylihalogenidia tai jotain muuta alkyloivaa yhdistettä, kuten dimetyylikarbonaattia. Reaktio vaattii emäskatalyytin ja usein katalyyttinä käytetään DBU:ta tai natriumvetykarbonaattia tetra-alkyyliammoniumsuolan läsnäollessa. Tetra-ammoniumsuola toimii tässä tapauksessa faasinsiirtokatalyyttinä.[4]

Liuottimeksi sanotaan ainetta, johon joko kiinteä aine, neste tai kaasu liukenee. Jos liuottimeen liuennut kiinteä aine halutaan erottaa, voidaan käyttää tislausta tai vain haihduttaa liuotin kuumentamalla, ellei sitä haluta ottaa talteen.

Puhdas vesi on yksi maailmankaikkeuden monipuolisimpia sekä yleisimmin esiintyviä liuottimia. Se pystyy liuottamaan esimerkiksi mineraaleja kalkkikivestä ja muodostamaan luoliin tippukiviä.

Kemiassa liuotin-sanaa käytetään yleensä lähinnä tapahtumaympäristönä, ei reagoivana aineena. Esimerkiksi suolan liukeneminen veteen tuottaa suolaliuoksen, mutta kuparin liukeneminen typpihappoon ei tarkalleen ottaen tuota "kupariliuosta", vaan kuparisuolaa liuottimessa. Monet kuparisuolat liukenisivat aivan yhtä hyvin veteen, joten liuotin sattuu vain olemaan happo. Kaikki korroosiota aiheuttavat aineet eivät välttämättä liuota syöpyvää ainetta. Esimerkiksi happipitoinen vesitippa ei liuota rautaa, mutta ruostuttaa sen kyllä. Siksi on eroteltava se prosessi, kun aine korrodoituu, ja se prosessi, kun se liukenee.

Liuotin pystyy murtamaan aineen sisäiset sidokset, jolloin itse liuotinmolekyylit menevät liuotettavan aineen molekyylien väliin. Vastaavasti liuottimen omien sisäisten sidosten täytyy olla niin heikkoja, että liuotettava aine pystyy särkemään ne ja menemään väliin. Jos tämä ei onnistu, aine ei liukene. Esimerkiksi sokeri ei liukene bensiiniin, koska sokerin sisäiset voimat ovat "vetisiä" vetysidoksia, joita bensiinin sisäiset van der Waalsin voimat eivät pysty särkemään. Vastaavasti PE-muovi ei liukene veteen, koska veden sisäiset sidokset ovat niin voimakkaita, etteivät muovin heikot van der Waalsin voimat pysty rikkomaan niitä.

Liuottimien jaottelu

Liuottimet voidaan jakaa

vedellisiin ja vedettömiin
poolisiin ja poolittomiin
proottisiin ja aproottisiin

Proottisissa liuottimissa on ionisoituva vety, aproottisissa ei ole.

Puhdas vesi on yksi maailmankaikkeuden monipuolisimpia sekä yleisimmin esiintyviä liuottimia. Se pystyy liuottamaan esimerkiksi mineraaleja kalkkikivestä ja muodostamaan luoliin tippukiviä.

Liuottimien jaottelu

Liuottimet voidaan jakaa

vedellisiin ja vedettömiin
poolisiin ja poolittomiin
proottisiin ja aproottisiin

Proottisissa liuottimissa on ionisoituva vety, aproottisissa ei ole.

https://fi.wikipedia.org/wiki/Kiteytt%C3%A4minen

iteyttämisellä tai kiteytyksellä (joskus myös kristallisoinnilla) tarkoitetaan jonkin aineen saattamista kiteiseen muotoon. Kiteisellä muodolla tarkoitetaan tässä yhteydessä usein vielä yksittäiskidettä, jossa kappaleen kaikki atomit tai molekyylit kuuluvat yhteen ainoaan kidehilaan. Kiteytetyn aineen rakennetta voidaan tutkia korkealla resoluutiolla (usein atomitasolla) kristallografian (erityisesti röntgenkristallografian) menetelmin.

Kiteyttämisellä saadaan epäpuhtaudet jäämään liuottimeen. Aine liuotetaan sopivaan liuottimeen tai niiden seokseen. Liuosta jäähdytetään, jolloin aineen liukoisuus pienenee ja voidaan myös lisätä pieni kide ainetta, jonka halutaan kiteytyvän. Sitten odotetaan. Liuoksessa alkaa vähän kerrassaan muodostua kiteitä, jotka lopuksi suodatetaan liuoksesta erilleen. Jos halutaan erittäin puhdasta ainetta, on kiteyttäminen tehtävä muutamia kertoja uudestaan.

https://fi.wikipedia.org/wiki/Suodatus

Suodatusta käytetään kemiassa erottamaan liuoksesta epäpuhtauksia tai erottamaan aineet toisistaan.

Suodatus voidaan suorittaa käyttämällä Büchnersuppiloa. Büchner-suppiloon laitetaan sopiva suodatinpaperi, liuos suodatetaan sen läpi imussa.

Myös tavallinen suppilo soveltuu suodatukseen. Siihen voidaan laittaa suodatinpaperi, jonka läpi nesteen annetaan valua. Suodatinpaperin asemasta voidaan käyttää myös pumpulia.

Mikäli kiinteä aine ei liukene nesteeseen, muodostuu heterogeeninen seos, josta liukenematon aine voidaan erottaa suodattamalla.

Suodatuksessa hyödynnetään hiukkasten kokoeroja.

Reaktio on seuraava:

salisyylihappo asetanhydridi asetosalisyylihappo etikkahappo

Salisyylihappo on fenolihappo, joka sisältää bentseenirenkaaseen kiinnittyneen karboksyyliryhmän ja fenoleille tunnusomaisen hydroksidiryhmän. Salisyylihappo esteröityy tässä reaktiossa asetanhydridin eli etaanihappoanhydridin avulla. Katalyyttinä käytetään rikkihappoa. Reaktio ei onnistu vesiliuoksessa, joten lähtöaineiden on oltava kuivia.

vesihaude

Ensimmäinen suodatus

Lämmitys keittolevyllä ensimmäisen suodatuksen jälkeen

Taas jouduttiin tiskihommiin porukkaa ei ole kotona opetettu tiskaamaan astioita puhtaaksi tai sitte tykkäävät käyttää paskasia astioita.

Liuos kiteytyy

Suodatus 2

Aspiriini kuivumassa 7 pv.

Kuivunut aspiriini

100 ml ja 250 ml mittapulloja meni ainakin 11

Teollinen aspiriini murskattiin näytettä varten tällä kertaa huhmaretta käytettiin miesten lailla ja tulokset olivat huomattavasti paremmat.

Näytteitä on paljon teippiä meni merkatessa pulloja

Spektrofotometrin tuloksia sippiä otettu jostain syystä alkoi janottaan!!

Tuloksia

Sulamispisteen mittauslaite "aspiriini" eng melting point apparatus :D

Aspiriini näyte laitettiin kapillaarin käytön jälkeen, turvallisuushommia

maanantai 11. tammikuuta 2016

OPINPOLKU 3. Malmikiven murskaus, seulonta ja jauhatus ja malmin rautapitoisuuden määritys

8.1.2016

OPINPOLKU 3.

Malmikiven murskaus, seulonta ja jauhatus ja malmin rautapitoisuuden määritys

Raportti

Murskaus:

Murskaus on karkean louhitun malmin tai muun karkean aineksen hienontamista yhdessä tai useammassa peräkkäisessä käsittelyvaiheessa puristusta tai iskua käyttäen tuotteeksi,

joka sopii raekooltaan tavanomaisiin jauhatuslaitteisiin syötettäväksi.

Tavanomainen murskaus suoritetaan käytännössä yhdessä, kahdessa tai kolmessa peräkkäisessä käsittelyvaiheessa. Tällöin puhutaan karkea-, väli- ja hienomurskauksesta.
Murskaamossa on useita peräkkäisiä tuotantovaiheita, joissa murskattava aines
murskataan yhä hienommaksi. Kussakin vaiheessa voidaan käyttää erilaisia tekniikoita.
Murskauksen ensimmäistä vaihetta, jossa räjäyttämällä tai muulla tavalla saatua kiviainesta murskataan, kutsutaan esimurskaukseksi. Esimurskauksessa tulevat kivet murskataan tavallisesti
toisessa ja sitä seuraavissa murskausvaiheissa. Kun aines on murskattu riittävän pieneksi, sitä voidaan hienontaa edelleen jauhamalla.
Murskauslaitteet voidaan jakaa neljään tyyppiin:
- Leukamurskain
- Kartiomurskain
-Valssimurskain
-Iskumurskain

jauhatus:

Murskatun aineksen kokoa on usein tarpeen pienentää edelleen.
Tämä saadaan tavallisesti aikaan loppuvaiheen jauhatuksessa. Jauhinlaitteet koostuvat
pääasiassa jauhinmyllyistä ja telapuristimista.
Jauhatus on materiaalin hienonnustekniikkaan kuuluva käsittelyvaihe, jossa murskattu vielä verraten karkea aines hienonnetaan jauhamalla.
Jauhatus suoritetaan harvoja poikkeuksia lukuunottamaata rumpumaisissa myllyissä irtainten jauhinkaappaleiden avulla. Rummun pyöriessä halutulla nopeudella nämä saatetaan jauhatukseen sopivaan liiketilaan. jauhautuminen perustuu tällöin iskuihin, puristuksiin ja hiertoon.

-Tankomylly
-Kuulamylly
-Autogeeniset myllyt
-Ylitemylly

Seulonta:

Hienonnustekniikassa seulonnan tehtävä on säännöstellä murskattavan tai murskatun tuotteen karkeutta. Seulonnan liittyminen murskaukseen on selvitetty jo murskauksen yhteydessä.

Murskauksen ohella seulontaa käytetään erotettaessa karkeusasteeltaan erilaisia tuotteita murskeista, jauheista tai esimerkiksi puuhakkeesta.

Seulonnan kapasiteetti ilmoittaa sen määrää, joka läpäisee seulan tunnissa. kapasiteetti riippuu raekoon jakaumasta syötteessä, syötteen kosteudesta, seulan rakenteesta, seulapinnan ominaisuuksista sekä mm. Seula-aukon koosta ja muodosta.
- säleikkö
- epäkeskotäryseula
- magneettiset täryseulat

Liuotus:

Liukeneminen on tapahtuma, jossa liukeneva aine sekoittuu liuottimeen siten, että syntyy liuos.

Kun kiinteä aine liukenee nesteeseen, sen kiderakenne hajoaa erillisisiksi ioneiksi, atomeiksi tai molekyyleiksi. Jos liukeneva aine on neste taikaasu, liuos muodostuu, jos sen molekyylit sopivat yhteen liottimen molekyylien kanssa. Liukenemisen lopputulos, liuenneen aineen määrätasapainon vallitessa eli aineen liukoisuus, riippuu ilmiöön liittyvistä termodynaamisista energioista kuten liukenemislämmöstä sekä entropianmuutoksesta liukenemisessa, mutta liukeneminen itsessään on kineettinen prosessi. Ylipäänsä liuoksen vapaan energian on oltava negatiivinen, jotta liukenemista nettomääräisesti tapahtuisi. Nämä energiat taas riippuvat siitä, millä tavoin erilaiset liukenevassa aineessa ja liuottimessa esiintyvät kemialliset sidostyypit vuorovaikuttavat toistensa kanssa.

Kiinteitä liuoksia ovat muun muassa metalliseokset, ja niiden muodostuminen riippuu siihen liittyvästä faasidiagrammista.

Liukenemisilmiöllä on keskeinen merkitys monien maapallolla luonnossa esiintyvissä ilmiöissä, ja sillä on myös runsaasti käytännön sovelluksia. Liukenemiskokeita tehdään paljon esimerkiksi lääketeollisuudessa tuotteiden laadun tarkkailemiseksi.

https://fi.wikipedia.org/wiki/Liukeneminen

Saostus:

Mitä on saostuminen?

Kun kahta eri liuosta sekoitetaan keskenään, voi joskus muodostua liukenematonta tuotetta. Syntynyt kiinteä aine näkyy liuoksessa saostumana tai samennuksena. Saostuma muodostuu jos ionitulo on suurempi kuin liukoisuustulo. Kun ionitulo on yhtä suuri kuin liukoisuustulo, on kyseessä kylläinen liuos. Jos taas ionitulo on pienempi kuin liukoisuustulo, saostumaa ei muodostu. http://www.helsinki.fi/kemia/opettaja/aineistot/koboltti/saostus.html

Suodatus:

Suodattamiseksi nimitetään menetelmää, jonka avulla nesteistä tai kaasuista erotetaan niihin sekoittuneet kiinteät osaset. Suodatus on yleinen työmenetelmä sekä laboratorioissa että teollisuudessa. Suodatuksen tarkoituksena on joko nesteiden tai kaasujen puhdistus, kiinteiden aineiden talteenotto tai molemmat. Kun nesteessä on kiinteitä osasia vähän, puhutaan kirkastamisest, selkeyttämisestä tai puhdistamisest. Jos poistettavia kiinteitä aineita on paljon, puhutaan varsinaisesta suodatuksesta. Suodatustapahtumaan vaikuttavat lähinnä seuraavat tekijät:

- suodatuksessa käytettävä paine, ali tai ylipaine

- syntyvän kakun paksuus ja sen ominaisuudet

- suodatettavan lietteen viskositeetti ja lämpötila

- lietteen kiintoainepitoisuus

- suotoväliaine

Välineet:

- painovoimasuodattimet (hiekkasuodatin) (allassuodatin)

- painesuodattimet (suotopuristin)

- imusuodattimet (rumpusuodatin)

Alku murskaus tehtiin lihasvoimin.

Kita aukon säätö

OPINPOLKU 6. Jäteveden puhdistus

3.1.2016

OPINPOLKU 6.

Jäteveden puhdistus

Raportti:

Suodatus

Suodatus 2

Suodatettu kanaali moska

Ph säätö

Anioninvaihto hartsinavulla

Titraus

Titraus 2

Kloridi mittaus

Tavaraa kertyy

Flokkaus on erotusprosessin toinen vaihe, jossa veden sisältämät epäpuhtaudet kootaan suuremmiksi hiutaleiksi flokkausaineen avulla. Vedenkäsittelyssä käytettävät flokkausaineet ovat yleensä sähköisesti varattuja polymeerejä, joilla on erittäin suuri molekyylipaino. Flokkauksessa käytettävä polymeeri sitoo saostetut hiukkaset toisiinsa, jolloin muodostuu vieläkin suurempia hiutaleita. Suuret hiutaleet poistetaan vedestä sopivalla prosessilla, kuten, selkeytyksellä, flotaatiolla tai suodatuksella. Katso myös ”Saostusaine”.

Ioninvaihto on prosessi, jossa liuoksessa olevat ionit, kationit tai anionit, vaihdetaan kiinteän matriisin sisältämiin anioneihin tai kationeihin. Ioninvaihdolla on sovellutuksia veden käsittelyssä, analyyttisessä kemiassa ja biotekniikassa.

Kationinvaihdossa liuoksen kationit vaihtuvat kiinteän matriisin sisältämiin protoneihin tai muihin metallikationeihin, tyypillisimminnatriumioneihin. Vaihdettaessa muita metalli-ioneja natriumioneiksi liuoksen pH ei muutu, mutta metallikationin vaihtaminen protoneiksi laskee liuoksen pH-arvoa. Kationinvaihto voidaan kuvata seuraavalla reaktioyhtälöllä:[1]

R-H+ + M+ → R-M+ + H+

Anioninvaihtajat ovat positiivisesti varautuneita ja vaihtavat liuoksen anioneja tyypillisesti hydroksidi- tai kloridi-ioneiksi. Tätä menetelmää käytetään esimerkiksi humushappojen poistamiseen vesistä. Anioninvaihdon toimintaa voidaan kuvata reaktioyhtälöllä:[1]

R+OH- + A- → R+A- + OH-

Vedenkäsittelyssä ioninvaihtoa käytetään erityisesti veden pehmentämiseen ja deionisointiin. Veden pehmentämisessä veden kovuutta lisäävät kalsium- ja magnesiumionit sitoutuvat kationinvaihtomatriisiin ja vapauttavat liuokseen natriumioneja, mikä pehmentää veden. Vedenpehmennyksen yhteydessä poistuu vedestä magnesiumin ja kalsiumin lisäksi usein myös rauta- ja mangaani-ioneja. Deionisaatiossa puhdistettava vesi ohjataan sekä anioninvaihtimen että kationinvaihtimen läpi. Kationinvaihtohartsi on vahvasti hapan, jolloin kationit vaihtuvat protoneiksi, ja anioninvaihtohartsina käytetään usein heikosti emäksistä hartsia, joka vaihtaa anionit hydroksidi-ioneiksi. Hydroksidi-ionit ja protonit reagoivat keskenään muodostaen vettä

https://fi.wikipedia.org/wiki/Ioninvaihto

Suurin osa veden sisältämien suolojen poistosta teollisuudessa tehdään joko ioninvaihdolla tai käänteisosmoosilla. Kaksiosaisessa artikkelissa käydään läpi keskeisiä ennakkohuollon piiriin kuuluvia prosessinosia ja toimenpiteitä, joilla näiden teknologioiden käyttövarmuutta ja käsitellyn veden laatua voidaan parantaa.

IONINVAIHTO ON monen muun käyttösovelluksen lisäksi vedenkäsittelytekniikka, jolla valmistetaan suurin osa teollisuuden käyttämästä suolattomasta ja pehmennetystä vedestä. Teknologia perustuu ioninvaihtohartsiin, jolla on kyky oman kemiansa kautta. Siinä vaihdetaan käsiteltävässä vedessä olevat kationit ja anionit hartsiin regeneroinnissa ladattuun ioniin. Ajojakson aikana regeneroinnissa hapolla ja emäksellä elvytetyt hartsit vaihtavat kapasiteettinsa verran ioneja ja tekevät prosessin mitoituksen mukaisen määrän suolatonta vettä seuraavien pääreaktioiden mukaisesti:

kationinvaihtohartsi (R-) R-H+ + Na+ + Cl- ➔ R-Na+ + H+ + Cl- anioninvaihtohartsi (R+) R+OH- + H+ + Cl- ➔ R+Cl- + H2O

Ioninvaihtoprosessin erittäin tärkeä ominaisuus on sen jaksollisuus. Ajojaksot ja regeneroinnit seuraavat toisiaan. Kyseessä on panosprosessi, jossa käytössä pidettävyys on toiminnan perusedellytys.

Tästä tuotantoon kuuluvasta normaalista toiminnasta voidaan ja pitää erottaa määräajoin tehtävät kunnossapitotoimet tai paremminkin ennakkohuoltotoimet, joissa pätevät samat lainalaisuudet kuin missä tahansa muussa kokonaisuudessa: kriittiset kohteet tulee olla luokiteltu, huollon suunnittelua tehdään lyhyellä, mutta myös pidemmällä aikavälillä ja toimenpiteiden sekä huomioiden kirjaaminen tehdään sovittujen käytäntöjen mukaisesti.

Hartsien kunnosta on pidettävä huolta

Hartseilla on tärkein osa ioninvaihtoon perustuvassa suolanpoistossa. Niiden kunnosta huolehtiminen ja kunnonmuutoksen ennakointi on prosessin toiminnan kannalta keskeistä. Ioninvaihtohartsit ovat kulutustavaraa, ja niiden käyttöikä vaihtelee hartsityypistä sekä käsiteltävästä vedenlaadusta toiseen. Käyttöiän ja tuotetun vedenlaadun kannalta erityisen haastavia ovat kationihartseille vedet, joissa on suuret kiintoaine-, rauta-, alumiini- ja kovuussuolapitoisuudet. Lisäksi rasvat ja öljyt ovat myrkkyä hartsien kinetiikalla.

Vähitellen tapahtuva ilmiö likaa vähitellen anionihartsin. Ratkaisuna on määräajoin tehtävä erityispesu suolalla ja natriumhydroksidilla.

Anioninvaihdin sijoitetaan prosessissa kationinvaihtimen jälkeen. Näin se on suojassa mekaanisesti ja kemiallisesti kationinvaihdinta likaavilta komponenteilta. Anionihartsin käyttöikää ja toimintaa vaarantaa käsiteltävän veden suuret orgaanisten aineiden pitoisuudet, jotka lähes poikkeuksetta ovat luonteeltaan anionisia ja suurimolekyylisiä. Orgaaninen likaantuminen on tapahtuma, jossa hartsin ajojakson aikana vedestä poistama aines ei regeneroinnissa ehdi poistua hartsista vaan jää sinne. Jaksottaisesti toistuva ilmiö likaa vähitellen anionihartsin. Ratkaisuna on määräajoin tehtävä erityispesu suolalla ja natriumhydroksidilla (kuva 1). Käsiteltävän veden korkea silikaattipitoisuus saattaa myös liata anionihartsin. Silikaatin taipumus polymeroitua hartsin sisään on estettävissä oikein toteutetulla regeneroinnilla.

Ioninvaihtohartseista tulee pitää huolta jatkuvasti. Muutokset niiden kunnossa havaitaan vertaamalla ajojaksossa läpi ajettua vesimäärää ja laatua. Tästä käytössäpidettävyydestä erotettavalla ennakkohuollolla tarkoitetaan hartsien kohdalla tyypillisesti vuosittain tehtäviä erityispesuja, tuplaelvytyksiä ja rikkoutuneen hartsin poistoa.

Erityispesuilla tarkoitetaan jo aiemmin mainitun suolapesun kaltaisia toimia. Kationihartseille tehtäviä erityispesuja

ovat raudan ja alumiinin poistamiseen tarkoitettu suolahappopesu, kovuuden aiheuttaman likaantumisen pesu suolahapolla sekä typpihapolla tai tehokkaimmillaan kompleksinmuodostajilla.

Öljylikaantuneen hartsin kunnon voi palauttaa ainakin osittain ionisoitumattomalla pinta-aktiivisella pesuaineella.

Hartsivalmistajat ovat kehittäneet tähän käyttötarkoitukseen erityistuotteita. Tuplaelvytyksessä normaali regenerointiohjelma ajetaan läpi siten, että kemikaalimäärä tuplataan pidentämällä

kemikaalisyötön aikaa. Hartsin ja elvytyskemikaalin kontaktiaikaa pidentämällä tehostettu regenerointi on tehtävä aina, kun hartsi poistetaan vaihtimesta tai sille on tehty jokin muu kuin elvyttävä erityispesu.

Ioninvaihtoprosessista on olemassa muutama toisistaan poikkeava sovellus. Yhteistä kaikille on, että ne tavoittelevat parempaa kemikaalitaloutta, hyvää käsitellyn veden laatua sekä mahdollisimman pientä jätevesimäärää.

Käytännössä merkittävimmät erot prosesseissa ovat seuraavat:

• Ajetaanko käsiteltävä vesi vaihtimeen alhaalta vai ylhäältä?

• Ajetaanko elvytyskemikaalit samasta suunnasta (myötävirtaprosessi) vai eri suunnasta (vastavirtaprosessi) kuin käsiteltävä vesi?

• Tarvitaanko prosessiin minimikiertopumppua?

• Onko vastavirtahuuhtelu vaihtimissa mahdollista?

Hartsien kannalta suurin merkitys on siinä, saadaanko käytön aikana pienemmiksi partikkeleiksi hajonnut hartsi poistettua normaalien regenerointien yhteydessä tapahtuvilla vastavirtahuuhteluilla. Erillistä pesusäiliötä voi suositella kaikille prosesseille, mutta ehdottoman tärkeää se on prosesseille, joissa vastavirtahuuhtelu ei ole mahdollista. Hajonnut hartsi, kuten muukin kiintoaine, aiheuttaa painehäviön kasvua ja kanavoitumista vaihtimessa heikentäen prosessin toimintaa. Pesusäiliössä tehty paineilmalla tehostettu vastavirtahuuhtelu mahdollistaa hajonneen hartsin poiston.

Mittalaitteiden toiminta on varmistettava

Vedenkäsittelyä ei voi hallita ilman mittalaitteita. Ioninvaihtoprosessia valvotaan ja ohjataan virtausmittauksien, painemittauksien, lämpötilamittauksien ja veden puhtautta mittaavien mittalaitteiden sekä analysaattoreiden avulla.

Hartseihin saadaan pieni väriero esimerkiksi suolahappopesulla, jolloin alhaalla oleva kationihartsi tulee H+ muotoon ja anionihartsi vaalenee.

Painetta ja erityisesti painehäviötä vaihtimien yli mitataan hartsipatjan ja itse vaihtimen fysikaalisen kunnon seuraamiseksi. Lämpötilan mittauksella on erityinen rooli anioninvaihtimen regeneroinnissa, sillä siinä natriumhydroksidiliuoksen (NaOH) lämpötila nostetaan 40 asteeseen silikaatin liukoisuuden lisäämiseksi. Lämpötilamittauksessa oleva 20 – 25 prosentin virhe johtaisi joko heikkoon regenerointitulokseen tai virheen ollessa alaspäin hartsin eliniän lyhenemiseen noin 10 – 8 vuodesta 6 vuoteen.

Virtausmittauksen rooli korostuu prosesseissa, joissa hartsi pakataan vaihtimen yläosaan ajojakson aikana. Hartsipatjan pudotessa tai pyörähtäessä vedenlaatu heikkenee välittömästi. Minimivirtausta pidetään tarvittaessa yllä kiertopumpulla. Pumppu saa ohjaustietonsa virtausmittauksesta, joka vaikuttaa suoraan prosessin toimintaan.

Edellä esitellyille mittalaitteille määräajoin tehtävä puhdistaminen riittää ennakkohuolloksi, mutta veden puhtautta mittaavien analysaattoreiden ennakkohuolto on perinteisesti erittäin suunnitelmallista ja määrävälein tapahtuvaa toimintaa. Ioninvaihdosta mitataan jatkuvatoimisesti veden sähkönjohtokykyä sekä silikaatti- ja natriumpitoisuutta. Silikaatti- ja

Tarkastettavia kohteita ovat yhteet, materiaalipaksuudet ja kosteuden tai huurujen poistoon käytetyt laitteet.

natriumanalysaattorihuollot voidaan ulkoistaa laitetoimittajalle, mutta prosessin tärkeimpänä mittauksena toimiva sähkönjohtokyky jää yleensä vaille huomioita.

Veden sähkönjohtokyky kuvaa vedessä olevien liuenneiden aineiden kokonaispitoisuutta ja kertoo suoraan ioninvaihdon toiminnan. Sähkönjohtokyky on luotettava mittaus. Mittaustulos riippuu lämpötilasta ja vaikka mittareissa onkin sisäänrakennettu lämpötilakompensointi, lämpötila-anturi on se, jonka toiminta tulee säännöllisesti tarkistaa. Anturien puhdistaminen tulee kuulua ennakkohuolto-ohjelmaan. Mikäli regeneroinnissa käytetään johtokykymittausta oikeiden elvytysliuosten pitoisuusprosenttien varmistamiseksi, nämä mittarit tulee kalibroida vuosittain.

Yhteenveto prosessin toiminnasta

Kuten muissakin vedenkäsittelyprosessissa, ioninvaihtoprosessissa on venttiileitä, pumppuja ja toimilaitteita, jotka varmistavat prosessin toiminnan. Erityishuomio ioninvaihtoprosessissa tulee kohdentaa mahdolliseen esisuodattimeen, minimikiertopumppuun, vaihtimien sisäpuoliseen kuntoon, hartsinpidättimiin sekä välipohjiin ja suuttimiin.

Aina kun vaihdin on tyhjä, sinne kannattaa kurkata. Tarkastettavia ja huollettavia kohtia ovat mahdollinen pinnoitus, näkölasit ja jakotukit. Jakotukkien kunnon voi todentaa ajamalla vettä niistä läpi ja kumioidun vaihtimen pinnoitusta voi ohentuneista kohdista tarkistaa magneetilla. Vaihtimen sisältä käsin tulee tarkistaa myös välipohjien kannakoinnit sekä suuttimet ts. ”tatit”. Erityyppisissä prosesseissa suuttimien rakenteet vaihtelevat jonkin verran toisistaan.

Yhteistä näille kaikille on se, että mikäli ne on kiinnitetty kierteillä itse välipohjaan tai vastakappaleeseen, ne tulevat löystymään jollain aikavälillä. Tattien kiristys takaa sen, että hartsia ei karkaa pois vaihtimesta. Hartsinpidätin on erityinen putkeen asennettava suodatinverkko, joka estää karanneen hartsin kulkeutumisen eteenpäin prosessissa toiseen vaihtimeen tai käsiteltyyn veteen. Hartsinpidättimet tulee huoltaa vuosittain. Puhdistus ja silmäkoon tarkistus tulee kuulua perustoimenpiteisiin.

Sekavaihdin on erityinen osa ioninvaihdon suolanpoistoprosessissa. Tässä vaihtimessa kationi- ja anionihartsi sijoitetaan samaan vaihtimeen. Ajojakson aikana hartsit ovat sekoitettuna optimaalisen käsittelytuloksen aikaansaamiseksi, mutta regenerointia varten hartsit tulee erottaa toisistaan. Hartsit erotetaan toisistaan oikein mitoitetun vastavirtahuuhtelun avulla. Erotuksen tuloksena kationihartsi jää vaihtimen alaosaan ja anionihartsi kerrostuu yläosaan.

Oikein mitoitetussa sekavaihtimessa hartsien rajapinta asettuu elvytyskemikaalien keräilytukin kohdalle. Käsitellyn veden laatu heikkenee samassa suhteessa, missä hartsit ylittävät keräilytukin. Perinteisesti sekavaihtimeen tarkoitetut hartsit erotetaan toisistaan hartseihin lisättävän värikomponentin ansioista. Tällöin rajapinta on helppo tarkistaa vaikka jokaisen elvytyksen yhteydessä. Erityisiä toimenpiteitä tarvitaan, jos haluaa lähes samanväristen hartsien rajapinnan näkyviin. Tällaisessa tapauksessa hartseihin saadaan pieni väriero esimerkiksi suolahappopesulla, jolloin alhaalla oleva kationihartsi tulee H+ muotoon ja anionihartsi vaalenee, kun OH- ryhmät poistuvat siitä.

Elvytyskeskuksessa on muistettava kemikaaliturvallisuus

Kemikaaliturvallisuuden korostuminen on lisännyt huomiota kemikaalienkäsittelyyn liittyvissä toimenpiteissä sekä prosessien käytössä ja huollossa. Ioninvaihtoprosessin toiminnan kannalta regenerointi tai kotoisasti elvytys on vaihe, jossa prosessin toiminta lähes aina ratkaistaan. Usein ioninvaihtoon liittyvät toimintaongelmat liittyvät ongelmiin elvytyksessä.

Elvytyskeskus koostuu useimmiten kemikaalien varastosäiliöistä, sulkuventtiileistä, annostelupumpuista, virtausmittauksista, laimennusveden putkistosta venttiileineen ja toimilaitteineen sekä sekoittimesta. Virtausmittauksista ja laimennusveden eli elvytysliuoksen lämmittämisestä on mainittu jo aikaisemmin. Muita erityishuomion arvoisia ja siten ennakkohuolto-ohjelmaan mukaan otettavia kohteita ovat annostelupumput, varastosäiliöt ja sulkuventtiilit.

Annostelupumput saavat harvoin sen huomion, minkä ne ansaitsisivat. Isompien siirto-, paineenkorotus- tai syöttöpumppujen tavoin niille tulee rakentaa huolto-ohjelma, jossa annostelupäät ja mahdolliset kalvot tai männät tarkistetaan. Varastosäiliöiden kuntoa valvotaan yleensä riittävästi kemikaaliturvallisuusohjelmien puitteissa. Tarkastettavia kohteita ovat yhteet, materiaalipaksuudet ja kosteuden tai huurujen poistoon käytetyt laitteet. Sulkuventtiilien vuodot ovat erityisen vahingollisia elvytyskemikaalilinjoissa. Käytännössä kemikaalit ovat aina kahden venttiilin takana itse vedenkäsittelyprosessista. On kuitenkin hyvä muistaa, että jo pienikin kemikaalivuoto saattaa sekoittaa ioninvaihdon ajojakson toiminnan.

http://www.promaintlehti.fi/Kunnonvalvonta-ja-kayttovarmuus/IONINVAIHTO-Pidetaan-suolanpoisto-kunnossa

Vedenkäsittely on raakavetenä käytetyn pinta- tai pohjaveden puhdistamista haitallisista aineista ja mikrobeista juomakelpoiseksi ja valmistamista käyttöön soveltuvaksi. Vedenkäsittely tapahtuu vesilaitoksella ennen vesijohtoverkostoa. Teollisuuslaitoksissa voi olla tarpeen tehostaa vedenkäsittelyä ennen tuotantoprosesseja. Myös kuluttajan oman kaivon vedelle voi olla asennettuna pienimuotoinen vedenkäsittelylaite ennen vesihanaa.

Vedenkäsittelymenetelmään vaikuttaa raakaveden laatu ja tarvittava määrä. Pintavesi vaatii yleensä enemmän käsittelyä kuin pohjavesi. Raakaveden mukaan vesilaitokset jaetaan pohjavesilaitoksiin, pintavesilaitoksiin tai tekopohjavesilaitoksiin. Pohjavesi kelpaisi usein sellaisenaan talousvedeksi, kun veden laatua verrataan talousvedelle asetettuihin laatuvaatimuksiin ja –suosituksiin. Pohjavesikin vaatii kuitenkin yleensä käsittelyä, sillä pohjavesi on usein hapanta aiheuttaen verkostoon syövyttävyyttä ja raakaveteen voi kulkeutua esimerkiksi rankkasateiden seurauksena haitallisia mikrobeja. Pintavesiin päätyy lika-aineita ja haitallisia mikrobeja ympäristöstä sadevesien, valumavesien ja ilman mukana sekä ihmisen toiminnan seurauksena, joten pintavesi vaatii aina tehokkaan käsittelyn.[1][2]

Vedenhankinnassa on jo 1900-luvun vaihteesta lähtien käyty keskustelua pohjavesien ja pintavesien hyödyntämisestä ja tekopohjaveden valmistamisesta. Suurimmat kaupungit päätyivät silloin käyttämään pintavettä raakavetenään. Sittemmin on siirrytty pohja- ja tekopohjaveden käyttöön.[3]

Vuonna 2012 suomalaisen vesilaitoksen toimittamasta vedestä on 46 % pohjavettä, 19 % tekopohjavettä ja 35 % pintavettä.[4]

Selkeytyksessä erotetaan hiutaleet vedestä laskeuttamalla altaan pohjalle tai nostamalla ilmakuplilla veden pinnalle (flotaatio). Suomessa flotaatio on tavallisin lietteenerotustapa.[1] Se sopii erityisen hyvin kevyen humusta ja levää sisältävien lietteiden erotukseen. Jonkin verran pienempään allaskokoon päästään lamelliselkeytyksellä.

Selkeytynyt vesi suodatetaan hiekkakerroksen läpi, jolloin poistuu selkeytysvaiheesta jääneet kiintoainejäämät. Ennen hiekkasuodatusta voi olla välialkalointi hiekkasuodatuksen tehostamiseksi. Tässä vaiheessa voi olla myös esimerkiksi mangaanin hapetus (kaliumpermanganaatin, klooridioksidin annostelu).

https://fi.wikipedia.org/wiki/Vedenk%C3%A4sittely

Ilmastuksessa hajonneista orgaanisista aineista muodostuneet yhdisteet, kuollut bakteerimassa sekä jätevedestä saostetut fosfaatit muodostavat lietettä, joka erottuu puhdistetusta vedestä selkeytysaltaissa. Liete laskeutuu altaiden pohjalle ja puhdistettu vesi johdetaan typpeä poistavaan jälkikäsittelyyn, hiekkasuodatukseen. Selkeytysaltaita on yhteensä 12 kpl.

Pohjalle laskeutunut liete pumpataan takaisin sekoitusaltaaseen, jossa se sekoittuu tulevan jäteveden kanssa. Sen jälkeen se palautetaan ilmastusaltaisiin. Pintaliete pumpataan tulopumppaamoon jossa sekin sekoittuu tulevaan jäteveteen. Lietettä palautetaan prosessiin bakteerien ravinnonsaannin turvaamiseksi, ja siten niiden puhdistustoiminnan varmistamiseksi. Osa lietteestä poistetaan laitokselta lietteenkuivauksen kautta.

http://www.vaasanvesi.fi/selkeytys

Esi ja jälkiselkeytysaltaiden varusteet

Esiselkeytysaltaaseen tuore jätevesi virtaa hiekanerotusaltaasta. Esiselkeytyksessä orgaaninen aines ja mineraalinen kiintoaine laskeutuu altaan pohjalle ja poistetaan etuselkeytyslietteenä. Jälkiselkeytyksessä tulisi poistaa mahdollisimman paljon biologista lietettä, aktiivilietettä tai biosuodatin lietettä jätevedestä.

Jotta saavutettaisiin kirkas poistovirtaus, jonka laatu vastaa kaikkia vaatimuksia, Pitää käytännöllisesti katsoen kaikki kelluva

ja laskeutuva aines poistaa poistovedestä ja pitää selkeytysaltaassa. Huippukuormat sateiden aikana ovat haasteita

selkeytysaltaiden suunnittelussa. Jos lietepinta nousee liian ylös saattaa lietettä karata poistovirtauksen mukana. Lietteen

ylivuoto pitää ehkäistä, jotta pystytään täyttämään lupaehdot.

Jälkiselkeytysaltaan toimintaan vaikuttaa vahvasti syöttövirtauksen hydraulinen kaava. Virtauksen huono jakautuminen

altaaseen voi johtaa suureen kiintoainemäärään poistovirtauksessa. Toinen määräävä tekijä jälkiselkeytysaltaan tehokkaan toiminnan kannalta on yhtenäinen selkeytetyn veden poisto koko altaan kehän alueelta. Tämä saavutetaan HUBER Uppoputkien avulla.

Yhtenäinen virtaus ylivuotoreunan yli poistokanavaan on ainoastaan mahdollinen jos ylivuotoreuna olisi ja pysyisi aivan

suorana ja vakatasossa ja ilman tuulen vaikutusta veteen. Tämä ei ole käytännössä mahdollista. Jos emme pysty vastaamaan

joihinkin näihin vaatimuksiin heikkenee koko altaan toiminta. Ääritapauksissa koko ylivuotovirtaus poistuu altaan toiselta

puolelta hyvin nopeasti. Jos tämä tapahtuu pyöreässä altaassa tulee virtausmalli muuttumaan niin huonoksi että ainoastaan

50% altaasta on käytössä ja tämä johtaa hydrauliseen ylikuormaan, huonoon selkeytykseen, lietteen ylivuotoon ja tällöin

ei täytetä lupaehtoja.

Klikkaa valikkoa vasemmalla niin voit lukea enemmän tuotteistamme!

http://www.huber.fi/Selkeytys-Jaelkiselkeytys.htm