Вымораживание включает две стадии: собственно вымораживание и разделение жидкой и твердой фаз. Однако следует учесть, что получение искусственного холода сравнительно дорого. Впрочем, надо еще учитывать и другой факт. Нужен в общем не лед, а очищенная вода, полученная после его расплавления. Иными словами, можно максимально регенерировать холод.[ ...]
При вымораживании растворенных солей пользуются тем, что при замерзании концентрированных растворов первые порции льда состоят из чистого растворителя с малыми включениями растворимых солей, которые при повышении температуры плавятся первыми.[ ...]
Главной проблемой при вымораживании примесей является наличие влаги в воздухе, которая «забивает» ловушку. Для ее удаления используют предварительную осушку аспирируемого воздуха в патронах с различного рода осушителями (перхлорат магния, карбонат калия, цеолит ЗА и др.). Однако большинство осушителей помимо влаги могут поглощать анализируемые вещества.[ ...]
Другой вариант метода вымораживания [74] применен для получения пресной воды из соленых вод (солесодержание — 3,5—7%)- Поскольку процесс опреснения соленых вод методом вымораживания является одновременно и процессом их очистки, то метод вымораживания можно рассматривать как один из методов очистки природных вод (морских, океанских, озерных, подземных и др.) с высоким содержанием солей.[ ...]
Не менее важным является вымораживание (криогенная метамор-физация) подземных вод в районах многолетнемерзлых пород. Вымораживание, так же как и испарительное концентрирование, ведущее к удалению молекул Н2 О (в данном случае в твердую, фазу льда), приводит к увеличению минерализации подземных вод и метаморфизации их химического состава по указанным принципиальным схемам. Имеются две основные причины такой метаморфизации.[ ...]
Третий вариант основан на вымораживании в глубоком вакууме. При этом сама вода является холодильным агентом. При глубоком вакууме вода закипает, поглощает тепло, за счет чего из нее вымерзает лед. Суспензия льда выводится в специальную сепа-рационную колонку. В ней лед всплывает, промывается и подается в плавитель.[ ...]
Концентрирование примесей вымораживанием основано на, том, что при замерзании части водного раствора растворенные компоненты остаются в жидкой фазе. Этот метод пригоден для концен трирования веществ, обладающих Достаточной растворимостью в воде при низких температурах, и в особенности гидрофильных веществ, трудно извлекаемых из воды другими методами. К преиму ществам этого метода еще относятся незначительные потери лету чих соединений, отсутствие загрязнения применяемыми реактивами, значительно меньшая опасность изменения компонентного состава исследуемой смеси вследствие протекания каких-либо превращений определяемых веществ.[ ...]
Первый из них заключается в вымораживании паров НТО при пропускании потока воздуха через холодильную камеру, в которой снижение температуры достигается либо за счет использования холодильного агрегата, либо за счет применения различных охлаждающих смесей. Недостаток этого метода заключается в том, что продолжительность отбора ограничена, так как по мере нарастания толщины льда, имеющего низкую теплопроводность, снижается выход конденсата.[ ...]
В новом варианте метода Бейкера вымораживание сочетается с экстракцией. Пробу воды доводят до температуры, близкой к температуре замерзания, и при интенсивном перемешивании по каплям вводят жидкий «-бутан, охлажденный до —20 °С. Процесс ведут до тех пор, пока не замерзнет вся вода, а органические вещества не перейдут из водного раствора в «-бутан. Затем н-бутан испаряют при 0°С. Этот вариант особенно удобен для концентрирования легколетучих примесей.[ ...]
В установке концентрирования растворов вымораживанием под вакуумом (рис. 1-2) лед образуется в кристаллизаторе при подаче в него предварительно охлажденного раствора. Кристаллы льда затем выделяются из суспензии в промывной колонне. Далее они плавятся в конденсаторе-плавителе. Для сжатия водяного пара от давления, соответствующего его равновесию с соленым раствором, до давления, отвечающего насыщению чистой воды при температуре ее замораживания, используется компрессор. Ввиду наличия термодинамических потерь необходима вс холодильная система. Для охлаждения раствора, поступающего в кристаллизатор, применяется поверхностный или контактный теплообменник.[ ...]
Обладая всеми достоинствами прямоконтактного вымораживания, га-зогидратный выгодно отличается от него более высокой температурой проведения процесса, что позволяет сократить потери холода в окружающую среду. При использовании газогидратного ликвидируется один из основных недостатков опреснения вымораживанием — опасность замерзания промывной воды в слое кристаллов льда.[ ...]
✓ Роль неметаллов.
Неметаллы-органогены (О, С, Н, N, P, S) и галогены образуют главные биогеохимические циклы природы. Простые неорганические соединения этих неметаллов (H2O, CO, CO2, NH3, NO2, SO2, H2SO4, Н3РО4 и др.) являются продуктами жизнедеятельности живых организмов. Для них характерны соединения элементов, которые могут образовывать достаточно прочные и лабильные связи. Таким образом углерод является органогеном №1.
• Углерод входит в состав белков, нуклеиновых кислот, углеводов – веществ, без которых невозможна жизнь.Углерод является биогенным элементом, соединения которого играют особую роль в жизнедеятельности растительных и живых организмов.
Водород и кислород – гораздо менее лабильные атомы.
• Водород содержится в виде соединений. Самым важным является вода, образующая гидросферу. Водород образует органические вещества и жизненно важные белки,жиры и углеводы.
• Кислород – это элемент, обеспечивающий жизнь на Земле. Главным фактором, для поддержания постоянства содержания кислорода в атмосфере Земли, является фотосинтез, причем главный вклад вносят не наземные зеленые растения, а планктон и водоросли мирового океана. При содержании кислорода менее 13% аэробные существа погибают. Только немногие растения и простейшие животные могут обходиться без кислорода и поэтому носят название анаэробных.
• Азот присутствует в живых организмах в виде разнообразных органических соединений: аминокислот, пептидов, пуриновых оснований, в виде свободного N2, поступающего с вдыхаемым воздухом. Таким образом, все основные части клеток тканей организмов построены из белковых молекул, в состав которых входит азот.
• В растениях и животных фосфор входит в состав белков. Фосфорные соединения аккумулируют энергию, регулируют жизнеобеспечение организма.
• Растения синтезировать S-содержащие аминокислоты, а животные – нет. Животные вынуждены поглощать S-содержащие белки, запасенные в растениях.
✓ Роль металлов.
К биогенным металлам относят: Na, K, Mg, Ca, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mo.
• В растительном мире Mg входит в состав ферментов, управляющих фотосинтезом, который состоит в превращении Н2О и СО2 в углеводы и О2 под действием световой энергии.
• В животном мире комплексы кальция участвуют в сигнальных системах, регулируют сокращение мышечных волокон, активируют многие ферменты, определяют процесс свертывания крови.
• Железо необходимо почти для всех форм жизнедеятельности, но, во-первых, оно плохо усваивается из окружающей среды, а во-вторых, избыток железа в организме вызывает «токсический риск». Железо участвует в переносе кислорода в дыхательном цикле в виде белков гемоглобина и миоглобина, содержащих комплекс железа с порфирином.
• Соединения марганца применяются в качестве микроудобрений (чаще всего MnSО4 ∙ 5Н2О). Недостаток марганца в организмах животных приводит к ухудшению роста костей и понижению репродуктивной функции.
• Медьсодержащие белки и ферменты усиливают процесс связывания молекулярного азота атмосферы, а в результате усвоение азота почвы и удобрений. Поэтому в сельском хозяйстве применяют микроудобрения, содержащие соединения меди (медный купорос). При повышении содержания меди в верхнем слое почвы, она становится токсичной для растений.
• Цинк — важный микроэлемент для всех микроорганизмов, растений и животных. Цинк необходим для полового созревания.