ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОСАДКА ШАХТНОЙ ВОДЫ ФИЛЬТРАЦИИ
Цель работы – изучить свойства осадка шахтной воды, в частности его способности к водоотдаче, что важно при обезвоживании осадков.
Теоретические основы работы
Удельное сопротивление осадка фильтрации характеризует его водоотдающую способность и используется при выборе метода обезвоживания. Для его определения разработано ряд методик, из которых наиболее простой и достаточно точной является методика определения сопротивления по объёму фильтрата, получаемого в процессе фильтрования осадка при постоянном перепаде давления (вакууме).
Для проведения опыта используется осадок, получаемый после двухчасового отстаивания исходной шахтной воды с применением реагентов. Для фильтрования осадков рекомендуется использовать бумажный фильтр (белая лента).
Опыты по фильтрованию осадков осуществляются на лабораторной установке (рис. 8), которая состоит из воронки Бюхнера 1, вставляемой в мерный цилиндр 2, соединяемый с помощью вакуумных шлангов 4, через колбы Бунзена 3 с вакуум-насосом 7. Величина создаваемого вакуума замеряется вакуумметром 6.
Подготовка к эксперименту заключается в сборке установки и в установлении периодичности отсчета. Количество образующегося фильтрата замеряется через каждые 10-120 с
Рис. 8. Установка для определения удельного сопротивления осадка фильтрованию
1- воронка Бюхнера; 2- мерный цилиндр на 500мл.; 3- сосуд Вульфа с поглотителем влаги; 4- вакуумный шланг; 5- запорный кран; 6- вакуумметр; 7- вакуумный насос Комовского
|
|
|
в зависимости от скорости фильтрования. Вначале отсчеты производят через более короткие промежутки времени, а при замедлении скорости фильтрования можно их увеличивать. Общее время проведения эксперимента зависит от скорости отдачи воды осадком. Нужно стремиться к получению возможно большего количества отсчетов, однако, время фильтрования для получения достаточного количества отсчета, как правило, не превышает 20 мин.
Материальное обеспечение работы.
1. Бумажные фильтры – 4 шт.,
2. Мерный цилиндр 200 мл – 1 шт.
Порядок выполнения работы
1. На дно воронки Бюхнера уложить слегка смоченный водой бумажный фильтр (белая лента).
2. При закрытом вентиле включить вакуум-насос и поднять вакуум до заданной величины (500 мм. рт. ст.).
3. В воронку Бюхнера налить 200-300 мл. предварительно перемешанного осадка и открыть кран. При этом происходит некоторое падение вакуума, который необходимо снова поднять до нужной величины.
4. По мерному цилиндру замерять объём фильтрата V0, полученного при повышении вакуума до заданной величины, и одновременно включить секундомер. Дальнейшее фильтрование должно производиться при постоянном вакууме.
|
|
|
5.Замерять объём образующего фильтрата Vi через каждые выбранные промежутки времени.
6. Полученные результаты занести в таблицу:
Результаты опыта по изучению водоотдачи осадка
| Время с начала опыта t, сек. | Объём фильтрата Vi, см3 | V=Vi -V0, см3 | t/V , с/см3 |
| 10 30 60 и т.д. |
7. По результатам опыта построить график зависимости t/V = f(V).
8. Графически определить параметр b, как тангенс угла наклона прямой на графике.
9. Определить содержание твердого вещества в исходном осадке C0 весовым методом по методике, изложенной в лабораторной работе №1.
10. Произвести расчёт удельного сопротивления осадка фильтрации по формуле:
r = 2PF2b/(ηC0), см/г,
где P - величина вакуума (разность давлений по обе стороны фильтра), Н/см2 (г/см2)
F – площадь фильтрующей поверхности, см2;
η – вязкость фильтрата, Н*с2/см2 (г/см);
C0 – концентрация твердого в исходном осадке, г/см3;
b – параметр из п. 7.
Список рекомендованной литературы
1. Унифицированные методы анализа вод. Под общ. ред. Ю.Ю.Лурье. – М.: Химия, 1973. – 376 с.
2. Расчеты и задачи по коллоидной химии. Под ред. В.И.Барановой. – М.: Высшая школа, 1989. – 288 с.
|
|
|
3. Руководство по химическому и технологическому анализу воды. – М.: Стройиздат, 1973. – 272 с.
4. СНиП 2.04.02 – 84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат, 1985. – 181 с.
5. СНиП 2.04.03 – 85. Канализация. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат, 1986. – 72 с.
6. Руководство по анализу шахтных вод. Пермь: ВНИИОСуголь, 1980. – 283 с.
7. Методические указания по подготовке исходных данных для проектирования очистных сооружений шахтных вод. М.: ВНИИОСуголь, 1979. – 41 с
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
УСТРОЙСТВО И РАБОТА КОЛОРИМЕТРА ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОНЦЕНТРАЦИОННОГО (КФК-2).
- Принцип действия.
Принцип измерения коэффициента пропускания состоит в том, что на фотоприемник направляются поочередно световые потоки полный F0 и прошедший через исследуемую среду F и определяется отношение этих потоков. Отношение потоков есть коэффициент пропускания l исследуемого раствора:
l 
(П.1)
На колориметре это отношение определяется следующим образом. Вначале в световой пучок помещают кювету с дистиллированной водой. Изменением чувствительности колориметра добиваются, чтобы отсчет по шкале коэффициентов пропускания колориметра n1 был равен 100. Таким образом, полный световой поток F0 условно принимается равным 100%. Затем, в световой пучок помещают кювету с исследуемым раствором. Полученный отсчет n2 по шкале коэффициентов пропускания колориметра будет соответствовать F. Следовательно, коэффициент пропускания исследуемого раствора в процентах будет равен n2.
|
|
|
Оптическая плотность определяется по формуле:
(П.2)
2.УСТРОЙСТВО И РАБОТА СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ КОЛОРИМЕТРА
В оптический блок входят:
1) Осветитель. Конструкция механизма осветителя обеспечивает перемещение лампы в трех взаимно перпендикулярных направлениях для ее правильной установки.
2) Оправа с оптикой. В нее встроены конденсор, диафрагма и объектив.
3) Светофильтры. Светофильтр в световой пучок вводится ручкой 3 (см. рис.П.1). Рабочее положение каждого светофильтра фиксируется.
4) Кюветодержатель. В кюветодержатель (находится внутри кюветного отделения) устанавливают кюветы с растворителем или контрольным раствором и помещают его в кюветное отделение. Переключение кювет в световом пучке производится поворотом ручки 4 до упора. При открытой крышке 7 кюветного отделения шторка закрывает окно перед фотоприемниками.
5) Фотометрическое устройство включает фотоэлемент, фотодиод, светоделительная пластинка и усилитель. Переключение фотоприемников осуществляется с помощью ручки 5. Усилитель выполнен на печатной плате и устанавливается в колориметр через разъем.
6). Регистрирующий прибор. В качестве регистрирующего прибора применен микроамперметр 1 со шкалой, оцифрованной в коэффициентах пропускания λ и оптической плотности D.
3. ПОДГОТОВКА КОЛОРИМЕТРА К РАБОТЕ.
3.1.Колориметр включить в сеть за 15 минут до начала измерений. Во время прогрева кюветное отделение должно быть открыто (при этом шторка перед фотоприемниками перекрывает световой пучок).
3.2.Ввести необходимый по роду измерений цветовой светофильтр.
3.3.Установить минимальную чувствительность колориметра. Для этого ручку «Чувствительность» установить в положение «1», ручку «Установка 100 грубо» – в крайнее левое положение.
3.4.Перед измерениями и при переключении фотоприемников проверить установку стрелки колориметра на «0» по шкале коэффициента пропускания λ при открытом кюветном отделении. При смещении стрелки от нулевого положения ее подводят к нулю с помощью потенциометра «Нуль», выведенного под шлиц.
Рис. П.1. Внешний вид КФК-2.
3.5.При переключениях светофильтров ручка 5 «Чувствительность» должна находиться в положении «1», а ручка 6 - «Установка 100 грубо» – в крайнем левом положении (минимальная чувствительность). Этим предохраняется от перегрузки регистрирующий прибор и предотвращается возможность его порчи.
3.6.Измерения на колориметре следует производить при температуре окружающего воздуха от 10 до 35 °С.
3.7.При измерении со светофильтрами 315, 364, 400, 440, 490, 540 нм, отмеченными на лицевой панели колориметра черным цветом, ручку «Чувствительность» устанавливать в одно из положений «1», «2» или «3», отмеченных на лицевой панели также черным цветом.
3.8.При измерении со светофильтрами 590, 670, 750, 870, 980 нм, отмеченными на лицевой панели колориметра красным цветом, ручку «Чувствительность» устанавливать в одно из положений «1», «2» или «3», отмеченных на лицевой панели также красным цветом.
3.9.Рабочие поверхности кювет должны перед каждым измерением тщательно протираться спирто-эфирной смесью. При установке кювет в кюветодержатели нельзя касаться пальцами рабочих участков поверхностей (ниже уровня жидкости в кювете). Наличие загрязнений или капель раствора на рабочих поверхностях кюветы приводит к получению неверных результатов измерений.
3.10. Наливают жидкость в кюветы до метки на боковой стенке кюветы. Не наклонять кювету с жидкостью при установке в кюветодержатель.
3.11. После смены светофильтра и при выдержке колориметра при открытой крышке кюветного отделения в течение длительного времени (более 5 минут) измерения начинать после пятиминутной засветки фотоприемника.
3.12. После завершения работ на колориметре до его выключения ручку «Чувствительность» устанавливать в положение «1», обозначенное красным цветом, а ручку «Установка 100 грубо» – в крайнее левое положение, и только после этого выключить тумблер «Сеть» колориметра.
4. ИЗМЕРЕНИЕ МУТНОСТИ ВОДЫ.
4.1.В световой пучок поместить кювету с дистиллированной водой, по отношению к которой производятся измерения.
4.2.Закрыть крышку кюветного отделения.
4.3.Ручками «Чувствительность» и «Установка 100 грубо» и «Точно» установить отсчет 100 по шкале колориметра. Ручка «Чувствительность» может находиться в одном из трех положений: «1», «2» или «3».
4.4.Затем, поворотом ручки 4, кювету с растворителем или контрольным раствором заменить кюветой с исследуемым раствором.
4.5.Снять отсчет по шкале колориметра, соответствующий коэффициенту пропускания λ исследуемого раствора в процентах или по шкале D в единицах оптической плотности.
4.6.По градуировочной кривой (рис. П.2) найти мутность воды, соответствующую измеренному значению оптической плотности.
 |
Рис. П.2. Градуировочная кривая для перевода оптической плотности раствора в мутность.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ НА ПРИБОРЕ ФАВ-1
ФАВ-I конструкции ВНИИОСугольпредназначен для оперативного определения содержания взвешенных веществ в шахтных водах при пусконаладочных работах на очистных сооружениях и проведения периодического контроля за санитарным состоянием водоёмов в полевых условиях.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИБОРА
1. Пределы измерения концентрации взвешенных частиц, мг/л
I диапазон 0-100
II диапазон 100-800
2. Предел допускаемой основной приведенной погрешности, % ± 5.
3. Толщина слоя исследуемой воды, мм 10
4. Максимальная глубина погружения датчика, м 0,8
5. pH измеряемой воды 6,0-8,5
6. Диапазон рабочих температур
воздуха от –100С до +35 0С
воды от +20С до 300С
7. Источники питания:
элемент “373”( 6шт.)
сеть переменного тока напряжением 220В ± 10%, частотой 50 Гц
УСТРОЙСТВО ПРИБОРА
Конструктивно анализатор ФАВ-1 выполнен в виде прибора переносного типа (рис.П.3).Он состоит из двух основных узлов: погруженнного датчика (1) и измерительного блока (2).
На переднюю панель измерительного блока выведены стрелочный прибор и все ручки управления (см.рис.П.3).
Рис. П.3. Общий вид прибора ФАВ-1
I – погружной датчик, II – измерительный блок, 1 – стрелочный прибор, 2 – тумблер включения питания, 3 – переключатель диапазонов измерений, 4 и 5 – ручки балансировки измерительного моста «Грубо» и «Плавно», 6 и 7 – ручки установки уровней «Iп» и «Iк», 8 – переключатель настройки и измерений.
Рис.П.4. Оптическая схема датчика прибора
1 – источник излучения, 2, 8 – линзы, 3, 4 – защитные стекла, 5 – объектив, 6 – приемный фотодиод, 7 – зеркало, 9 – контрольный фотодиод.
ПРИНЦИП РАБОТЫ
В основу данного метода положен фотоэлектрический эффект интенсивности светового потока, прошедшего через контролируемую среду. Определение содержания взвешенных веществ осуществляется на основании зависимости между оптической плотностью испытуемой среды и количеством нерастворимых в ней частиц.
Оптическая схема датчика прибора приведена на рис. П.4.
Рис.П.5. Калибровочная кривая для ФАВ-1
Луч света от источника 1 формируется линзой 2 и проходит через слой исследуемой среды, ограниченной защитными стеклами 3, 4. С помощью объектива 5 световой поток концентрируется на светочувствительном слое приемного фотодиода 6. Элементы 7,8,9 составляют в приборе оптический канал, служащий для поддержания постоянного уровня интенсивности исходного светового потока.
Часть светового потока от излучателя 1 направляется зеркалом 7 на линзу 8, которая концентрирует поток на светочувствительном слое фотодиода 9. Определение искомой концентрации взвешенных веществ в воде в зависимости от диапазона осуществляется по градуировочным графикам, характеризующим зависимость показаний прибора в микроамперах и концентрацией взвесей в исследуемой воде, мг/л.
ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
 |
1. Установить прибор вертикально на рабочем месте, вынув датчик из корпуса и закрепив на нем ручку.
2. Установить ручки управления в следующие положения (рис. П.3):
- ручки 4, 5 и 6 - в среднее положение;
- тумблер 3 в положение 1;
- переключатель 8 в положение 1к.
3. Залить в приданную прибору емкость (1 л) дистиллированной водой на ¾ ее объема.
4. Залить исследуемую воду в цилиндрическую колбу с непрозрачными стенками.
5. Протереть стекла датчика мягкой салфеткой и погрузить датчик вертикально в сосуд с дистиллированной водой до полного заполнения его оптического окна.
6. Установить тумблер питания 2 в положение «БАТ» (при работе прибора от источников питания) или в положение «ВП» (при работе с блоком ВП).
7. При работе прибора с ВП прогреть прибор в течение 15 мин.
8. Переключатель 8 перевести в положение «1п». Ручкой уровня 6 установить стрелку микроамперметра на отметку 60 мкА.
9. Переключатель 8 перевести в положение «1к» и ручкой уровня 7 установить стрелку микроамперметра на 60 мкА.
10. Переключатель 8 перевести в положение «Пл» и ручкой 5 установить стрелку прибора на нулевую отметку шкалы.
11. Переключатель 8 перевести в положение «В».
12. Вынуть датчик из дистиллированной воды и опустить в исследуемую жидкость.
13. Перевести переключатель 8 последовательно в одно из положений «Х1», «Х2», «Х5», «Х10» и произвести отсчет по шкале прибора, умножив затем полученное значение на соответствующий положению переключателя коэффициент.
14. Если в положении переключателя 8 «Х10» стрелка прибора зашкаливает, то необходимо вернуть переключатель в положение «В», тумблер 3 установить в положение II и повторить настройку прибора по пунктам 1 –14.
По окончании работы перевести тумблер питания 2 в положение ВП. При работе с блоком ВП выключить прибор.
Определить искомую концентрацию взвешенных веществ в воде по калибровочному графику (рис. П.5).
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1440; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!