Карбонизация

Карбонатация – химическая реакция , при которой гидроксид кальция реагирует с углекислым газом и образует нерастворимый карбонат кальция :

{\ce {Ca(OH)2{+}CO2->CaCO3{+}H_2O}}

Процесс образования карбоната иногда называют « карбонизацией », хотя этот термин обычно относится к процессу растворения углекислого газа в воде.

Конкретный

Карбонизация — это медленный процесс, который происходит в бетоне , где известь ( CaO или Ca(OH) ₂_{( водный )} ) в цементе реагирует с углекислым газом (CO ₂ ) из воздуха и образует карбонат кальция.

Вода в порах портландцементного бетона обычно щелочная с pH в диапазоне от 12,5 до 13,5. высокощелочной среде стальная арматура пассивируется В этой и защищается от коррозии. Согласно диаграмме Пурбе для железа, металл пассивен при pH выше 9,5. ^[1]

Углекислый газ в воздухе вступает в реакцию со щелочью в цементе и делает поровую воду более кислой, тем самым снижая pH. Углекислый газ начнет карбонатировать цемент в бетоне с момента изготовления объекта. Этот процесс карбонизации начинается на поверхности, а затем медленно продвигается все глубже и глубже в бетон. Скорость карбонизации зависит от относительной влажности бетона: оптимальной является относительная влажность 50%. Если объект треснут, углекислый газ из воздуха сможет лучше проникнуть в бетон.

В конечном итоге это может привести к коррозии арматуры и повреждению или отказу конструкции.

Рафинация сахара

Процесс карбонизации используется при производстве сахара из сахарной свеклы . Он включает в себя введение известковой воды (известковое молоко - суспензия гидроксида кальция ) и газа, обогащенного диоксидом углерода, в «сырой сок» (богатая сахаром жидкость, полученная на стадии диффузии процесса) для образования карбоната кальция и осаждения примесей, которые затем удаленный. Весь процесс происходит в «карбонизаторах», а время обработки варьируется от 20 минут до часа.

Карбонизация предполагает следующие эффекты:

Увеличение щелочности коагулирует белки в соке.
Карбонат кальция поглощает красители.
Щелочность разрушает некоторые моносахариды , в основном глюкозу и фруктозу.

Мишенью является крупная частица, которая естественным образом быстро оседает, оставляя прозрачный сок. Конечный сок содержит примерно 15 °Bx и 90% сахарозы . pH кальция получаемого жидкого сока представляет собой баланс между удалением максимального количества из раствора и ожидаемым падением pH при последующей обработке. Если сок становится кислым на стадии кристаллизации , сахароза быстро распадается на глюкозу и фруктозу; Глюкоза и фруктоза не только влияют на кристаллизацию, но и являются « молассагенными », перенося эквивалентные количества сахарозы на стадию патоки.

Газообразный углекислый газ, барботирующийся через смесь, образует карбонат кальция. Несахаристые твердые вещества включаются в частицы карбоната кальция и удаляются путем естественного (или вспомогательного) осаждения в резервуарах или отстойниках .

Существует несколько систем карбонизации, названных в честь компаний, которые их первыми разработали. Они различаются способом внесения извести, температурой и продолжительностью каждого этапа, а также отделением твердых веществ от жидкости.

Дорр (также Дорр-Оливер ) — непрерывный процесс с использованием двух емкостей с рециркуляцией («1-я карбонизация») для наращивания размера частиц для естественной флокуляции . Коэффициент переработки составляет примерно 7:1. Частицы отделяются под действием силы тяжести на стадии сгущения в отстойнике. Затем прозрачный сок дополнительно газируется в другом резервуаре («2-я карбонизация») и фильтруется. Концентрированный буровой раствор (нижний сток) из отстойника фильтруется и/или прессуется для извлечения большего количества жидкости. Процесс Дорра требует мало технического обслуживания и рабочей силы, но подвержен проблемам с фильтрацией при переработке свеклы, поврежденной морозом. Его предпочитают в Великобритании и США.
DDS ( Det Danske Sukkerfabrik — «Датский сахарный завод») — многоступенчатый процесс, включающий предварительное дефекание, при котором pH сока постепенно увеличивается, чтобы начать осаждение белков, с последующим добавлением дополнительной извести и газа CO ₂ . Частицы удаляются на каждой стадии фильтрованием.
RT ( Raffinerie Tirlemontoise — « Сахарный завод Тинен ») — еще один многостадийный процесс со стадией предварительного известкования. Частицы также удаляют фильтрацией.

заводы отдают предпочтение процессам DDS и RT Европейские . Система карбонизации обычно соответствует диффузионной схеме ; сок из диффузоров RT, обрабатываемый карбонизацией RT.

Прозрачный сок, полученный при газировании, обычно называют «жидким соком». он может подвергаться корректировке pH с помощью кальцинированной соды и добавления серы («сульфитация») перед следующим этапом, которым является концентрирование путем многократного испарения.

Умягчение воды

Реакция карбонизации происходит при умягчении известью (процесс Кларка) при умягчении воды .

См. также

Щелочно-кремнеземная реакция
Деградация бетона
Фосфотирование — аналогичный процесс, используемый при переработке сахарного тростника .

Ссылки

^ «Диаграмма железа Пурбе» . Corrosion-doctors.org . Проверено 14 октября 2009 г.

Внешние ссылки

[1] «Диаграмма железа Пурбе» . Corrosion-doctors.org . Проверено 14 октября 2009 г.

[1]