Vật liệu bằng sắt thép cần được tẩy gỉ trước khi mạ. Phương pháp tẩy gỉ hóa học là sử dụng dung dịch axit (HCl). Gỉ ở trên bề mặt vật liệu (Fe2O3) phản ứng với (HCl) tạo thành muối clorua sắt 3 (FeCl3). Phản ứng được coi như phản ứng hoàn toàn, sau khi tẩy, vật liệu được rửa sạch bằng nước trong bể rửa. Trong bể tẩy và bể rửa, một phần dung dịch sẽ bay hơi. Khi nhấc vật liệu ra khỏi bể tẩy và bể rửa, một phần dung dịch sẽ bám theo vật liệu. Cuối cùng vật liệu được làm khô tự nhiên.

BE1

Vật liệu khô

BE2

P + dg

 

Bể rửa

Vật liệu+ gỉ(Fe₂O₃)

Dung dịch HCl

Dòng tuần hoàn

Nước sạch

Bể tẩy

                                    FeCl₃                                              Nước thải

 Biết:  Lượng vật liệu đưa vào tẩy gỉ là 10000 kg/h, trong đó có 100 kg/h gỉ (Fe2O3).

-  Lượng dung dịch bay hơi trong bể tẩy (BE1) = 30 kg/h và trong bể rửa (BE2)- = 10 kg/h. Nồng độ axit của dung dịch bay hơi chính bằng nồng độ trong các bể.

  Dung dịch bám trên bề mặt vật liệu khi nhấc ra khỏi bể là (dg) = 20 kg/h.

- Nồng độ axit của dung dịch bám trên bề mặt vật liệu bằng nồng độ trong các bể.

 Dung dịch axit ban đầu chứa 80% axit (HCl) và 20% nước.

- Lượng sử dụng = 190 kg/h.

    Nồng độ axit trong bể tẩy là C1 = 100 g/l, khối lượng riêng của dung dịch- tạm coi bằng khối lượng riêng của nước và bằng 1 kg/l.

Nồng độ axit trong bể rửa là C2 = 10 g/l.

 Một phần nước rửa được tuần hoàn về bể tẩy, phần còn lại qua hệ thống xử lý- nước thải.

  Bùn tạo thành trong bể tẩy với thành phần FeCl3 = 66.6%, dung dịch = 33.3%- được tách khỏi bể tẩy. 

Nguyên tử lượng của các chất: Fe = 56, Cl = 35.5, H = 1, O = 16

.- Yêu cầu

: a) Viết chương trình phản ứng trong bể tẩy.

 b) Thông qua cân bằng vật chất tính:  Lượng bùn tạo thành.-  Lượng nước thải.-  Lượng tuần hoàn.-

c) Cân bằng axit để tính lượng axit tiêu thụ và trong các dòng thải.

Bài Làm

A,

Phương trình phản ứng trong bể tẩy:

             6 HCl   +   Fe₂O₃                               2FeCl₃      +    3H₂O

B,

Ta có:

   2n_Fe2O3= n_FeCl3= 100/160    *   2=1,25

_ð    m_FeCl3 = 1,25*(56+35,5*3)=203,125

m_FeCl3 =66% m_bùn

ð m_bùn= 304,99(kg)

ð m_ddHClthai = 304,99* 33%=101,56(kg)

Áp dụng cân bằng vật chất ở bể tẩy ta có

m_nuoctuanhoan+ m_{vật liệu}+ m_{HCl cho vào}= m_BE1  + m_bùn  + P + dg

ð m_nuoctuanhoan= (30+304,99+9900+20) – (10000 + 190) = 64;99(l)

Áp dụng cân bằng vật chat trong bể rửa ta có:

Dg*C₁= BE2*C₂ + dg*C₂ + Q_nuocthai*C₂ + m_H2O*C₂

ð Q_nuocthai* 10 = 20*100 – 20*10 – 10*10 – 64,99*10

                    =1050,1

ð Q_nuocthai= 105.01(l)

C,

Ad cân bằng vật chất cho axit ta có:

m_{dd HCl tiêu thụ}= m_{dd HCl thải} + BE1  + dg

                   =101.56 +30 +20 = 151.56(kg)