Mariano Calatozzolo

Silvestro Natoli

Le nuove indicazioni ministeriali dell’indirizzo “Chimica,&nbsp;Materiali e Biotecnologie”&nbsp;articolazione&nbsp;“Chimica e Materiali” mostrano una tendenza alla compressione dei contenuti ispirandosi ad una logica di “razionalizzazione” delle risorse umane ed economiche anziché alle esigenze della società ed agli obiettivi del processo formativo. In particolare, sono state sacrificate 4 ore settimanali di materie di indirizzo, rendendo necessaria la soppressione di “Chimica-Fisica” per evitare un’eccessiva frammentazione delle discipline chimiche in relazione alle ore a disposizione. La nuova edizione del manuale accoglie queste indicazioni, assicurando una stretta connessione con la scansione dei programmi ministeriali ma, allo stesso tempo, gli argomenti centrali della disciplina sono sviluppati in maniera da consentire al docente di scegliere le conoscenze da trasmettere, tra tutte quelle indicate nelle indicazioni ministeriali, in base agli obiettivi formativi fissati e di sviluppare gli opportuni approfondimenti. Le principali novità riguardano i contenuti di “Chimica-Fisica” direttamente correlate alla disciplina di Tecnologie Chimiche che sono state incluse nel piano dell’opera. In particolare: <ul><li>lo studio degli equilibri tra fasi diverse che sono collegati alla trattazione di tutte le operazioni unitarie basate sul raggiungimento di condizioni di equilibrio tra fasi diverse;</li><li>lo studio della termodinamica e della cinetica chimica, ovvero i cardini teorici che consentono la corretta rappresentazione dei bilanci di materia e di energia e la definizione delle migliori condizioni operative di una reazione, sia per quanto riguarda le rese che le velocità di reazione.</li></ul>

1. Operare con le grandezze fisiche: il Sistema Internazionale

1.1 Il sistema internazionale

1.2 Il calcolo dimensionale e il principio di omogeneità

1.3 La conversione tra unità di misura

Glossario

Esercizi

2. Materiali per le tecnologie chimiche

2.1 Le caratteristiche meccaniche dei materiali

2.2 Gli acciai e le ghise

2.3 Materiali metallici non ferrosi

2.4 Materiali polimerici

2.5 Altri materiali

2.6 Uno sguardo al futuro: i nanomateriali

2.7 I processi corrosivi e la degradazione dei materiali

2.8 Prevenzione della corrosione

3. Le basi chimico-fisiche delle operazioni unitarie: diagrammi di stato e materiali

3.1 Gli equilibri di fase e i diagrammi di stato

3.2 Diagrammi di stato per soluzioni solide parzialmente miscibili

3.3 Il diagramma di stato ferro-carbonio

4. Stoccaggio e movimentazione dei solidi

4.1 Proprietà caratteristiche dei solidi

4.2 Stoccaggio dei solidi

4.3 Movimentazione dei solidi

5. Statica e dinamica dei liquidi

5.1 Statica dei liquidi

5.2 I liquidi in movimento

5.3 Dinamica dei liquidi ideali

5.4 I liquidi reali e le dissipazioni

5.5 Misura delle portate

6. Il trasporto dei liquidi

6.1 La prevalenza

6.2 Classificazione e campi d’impiego delle pompe

6.3 Pompe centrifughe

6.4 Pompe volumetriche

6.5 Pompe per applicazioni particolari

7. Stoccaggio e linee di trasporto dei fluidi

7.1 Stoccaggio dei fluidi

7.2 Tubazioni, elementi di linea, valvole

7.3 La direttiva "ped"

8. Separazione solido-liquido

8.1 La separazione solido-liquido

8.2 Il moto relativo dei solidi in un liquido

8.3 Impiego di flocculanti e polielettroliti

8.4 I sedimentatori

8.5 La filtrazione

8.6 La centrifugazione

9. Trattamenti delle acque grezze

9.1 Fonti di approvvigionamento delle acque grezze

9.2 Caratteristiche delle acque grezze

9.3 Requisiti per l’impiego delle acque

9.4 trattamenti delle acque

9.5 Adsorbimento su carboni attivi

9.6 Osmosi inversa

9.7 L'eliminazione dei gas disciolti

9.8 Cicli di trattamento completi

esercizi

10. Le basi chimico-fisiche delle operazioni unitarie: la teoria cinetica dei gas

10.1 Le leggi empiriche dei gas ideali

10.2 Il comportamento dei gas ideali secondo la teoria cinetico-particellare

10.3 Il comportamento dei gas reali

10.4 I diagrammi di andrews

11. Separazioni gas-solido e gas-liquido

11.1 Principi operativi e ambiti applicativi

11.2 Depolveratori inerziali

11.3 Separatori a umido

11.4 Depolveratori elettrostatici

11.5 Depolveratori a tessuto

12. Misura e controllo nei processi chimici

12.1 Generalità sul controllo automatico

12.2 Definizioni principali

12.3 L'anello di regolazione in retroazione

12.4 I controllori ed il controllo on-off

12.5 Rappresentazione degli anelli di regolazione

12.6 Gli elementi di misura

Appendici

Dizionario tecnico

Indice analitico

Bibliografia

Riferimenti

288 8   Separazione solido-liquido Potenziale di Nernst e zeta Il potenziale elettrico dovuto alle cariche superficiali decresce con la distanza. Valori di riferimento sono il potenziale alla superficie, detto  potenziale di Nernst , ma soprattutto quello al doppio strato detto  potenziale zeta . Se alla sospensione vengono aggiunti sali, gli ioni positivi andranno a diffondere verso il doppio strato con l effetto di comprimerne lo spessore ed abbassare il potenziale zeta. In questo senso i sali di Al3+ e Fe3+ raggiungono i migliori risultati grazie alla carica elevata ed al raggio ionico piccolo. Doppio strato Strato diffuso Strato di Stern Strato di Stern Doppio strato Massa liquido Particella colloidale Particella colloidale Potenziale Potenziale di Nernst Potenziale zeta Potenziale Potenziale di Nernst Concentrazione ionica Potenziale elettrostatico in assenza di coagulanti Distanza Ioni positivi Potenziale zeta Concentrazione ionica Distanza Impiego di coagulanti 08a CAPITOLO_275-311.indd 288 Massa liquido Potenziale elettrostatico in presenza di coagulanti Distanza Ioni positivi Ioni negativi Ioni negativi Fig. 8.6 Strato diffuso Distanza Potenziale elettrico nell intorno di una particella colloidale. Nel caso di carica superficiale positiva i sali più efficaci sono quelli contenenti anioni polivalenti. In Tab. 8.2 si confronta il potere coagulante di alcuni elettroliti, misurato in relazione a quello del cloruro di sodio NaCl posto uguale a 1. Il dosaggio dipenderà dal tipo di colloide e dal tipo di elettrolita. In genere colloidi idrofili richiedono dosaggi mediamente più elevati. Molti coagulanti non si limitano alla destabilizzazione dei colloidi per riduzione del potenziale zeta, ma la loro azione è la risultante di diversi effetti combinati. In particolare gli ioni Al3+ e Fe3+ in acqua possono subire idrolisi producendo numerose specie che tendono a formare degli ioni polinucleari come Al6(OH)153+, Al7(OH)174+ e per il ferro Fe2(OH)24+, Fe3(OH)45+. Questi ioni vengono adsorbiti sulle superfici dei colloidi ed esercitano la stessa azione degli ioni singoli. 27/04/12 11.53 

289 8.3   Impiego di flocculanti e polielettroliti Per la formazione di fiocchi di grandi dimensioni una caratteristica molto importante degli ioni Al3+ e Fe3+ è data dalla tendenza a reagire con l alcalinità dell acqua per formare i relativi idrossidi insolubili Al(OH)3 e Fe(OH)3. Questi possono usare le particelle colloidali come centri di nucleazione e possono anche intrappolarle successivamente. Molto spesso i coagulanti si usano con Ca(OH)2, o talvolta con Na2CO3, proprio perché l alcalinità dell acqua potrebbe non essere sufficiente. Anche il pH è una variabile importante nella coagulazione: sali di alluminio sono efficaci in un intervallo di pH compreso tra 5 e 8, mentre per i sali di ferro il pH ottimale è compreso tra 4 e 9. POTERE COAGULANTE RELATIVO ELETTROLITI Tab. 8.2 COLLOIDI POSITIVI COLLOIDI NEGATIVI NaCl 1 1 Na2SO4 30 1 Na3PO4 1000 1 BaCl2 1 30 MgSO4 30 30 AlCl3 1 1000 Al2(SO4)3 30 > 1000 FeCl3 1 1000 Fe2 (SO4) 3 30 > 1000 Potere coagulante relativo di alcuni elettroliti. 8.3.3 Flocculazione Polielettroliti 08a CAPITOLO_275-311.indd 289 Una volta che i colloidi sono stati destabilizzati è necessario favorire la flocculazione, cioè la formazione di fiocchi di grandi dimensioni, che possano sedimentare facilmente. A questo proposito si usano i polielettroliti il cui impiego consente di abbassare il dosaggio dei coagulanti e raggiungere risultati di maggiore efficienza e migliore economia. I polielettroliti più utilizzati sono sostanze macromolecolari che presentano dei gruppi funzionali con cariche negative (polielettroliti anionici) o positive (polielettroliti cationici), periodicamente inseriti lungo una catena lineare (v. Fig. 8.7). In rare applicazioni, particolarmente per pH molto acidi o nell industria mineraria, possono trovare applicazione anche polielettroliti non ionici. Un altro agente molto impiegato è il policloruro di alluminio (PAC), un polimero dell idrossido di alluminio di formula (Aln(OH)mCl3n-m)x, che può essere impiegato come alternativa o come coadiuvante dei coagulanti. 27/04/12 11.53 

“Chimica, Materiali e Biotecnologie” con le nuove indicazioni ministeriali dell’indirizzo ispirandosi ad una logica di “razionalizzazione”

Volume 1

Tecnologie chimiche industriali, Vol. 1

Flowbooks è una piattaforma di distribuzione dedicata al mondo della scuola e dell'università.  Con questa piattaforma di distribuzione, il team di sviluppo Flowbooks  si impegna a soddisfare le esigenze degli utenti digitali, rendendo l'utilizzo accessibile e piacevole.  Entra nella tua area di interesse!

Edisco è una Casa editrice indipendente che opera prevalentemente nel settore educativo.

Edisco

Flowbooks è innovazione didattica a portata di click