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

302 8   Separazione solido-liquido L acqua filtrata si raccoglie al fondo dell apparecchiatura tramite un collettore di tubi forati. La differenza di pressione tra monte e valle del filtro aumenta durante il funzionamento fino a quando viene attivata la fase di lavaggio, che si effettua con le stesse modalità viste prime. Nel confronto con i filtri a gravità, i filtri in pressione presentano costi di installazione inferiori, ma efficienze di rimozione e di lavaggio filtro leggermente inferiori e difficoltà di intervento all interno della massa filtrante. Uscita aria controlavaggio Uscita acqua controlavaggio PI Entrata acqua da trattare FI Sabbia  ne Sabbia grossolana Ghiaia Entrata aria controlavaggio Fig. 8.21 Filtro in pressione. Entrata acqua controlavaggio Uscita acqua  ltrata PI 8.5.2 Filtri con formazione di panello Filtropressa Fig. 8.22 08a CAPITOLO_275-311.indd 302 Quando la concentrazione in solidi sospesi è relativamente alta le apparecchiature che realizzano la filtrazione superficiale e a panello sono più indicate. Queste condizioni si riscontrano in molte produzioni chimiche, alimentari e biotecnologiche, ma si presentano anche per il trattamento delle correnti ottenute dalle fasi di lavaggio prima descritte. Infatti, per lo smaltimento finale è necessario ridurre drasticamente il contenuto di acqua, per ridurre i volumi finali. Per questo tipo di operazioni si parla, più che di rimozione dei solidi, di disidratazione dei fanghi. Inoltre, spesso si usa condizionare i fanghi da disidratare, ovvero aggiungere flocculanti che facilitino la separazione dell acqua dagli agglomerati fioccosi. Per questi scopi una delle apparecchiature più impiegate è la filtropressa costituita da un certo numero di elementi filtranti di forma quadrata (v. Fig. 8.22). Filtropressa Verlicchi. 27/04/12 11.53 

303 8.5   La filtrazione Gli elementi filtranti impiegati possono essere del tipo a piastra concamerata o a piastra e telaio. Gli elementi a piastra concamerata (v. Fig. 8.23 a) presentano una cornice di spessore maggiore rispetto all interno ed un foro centrale di grandi dimensioni, presente anche nelle tele filtranti che ricoprono le piastre. Di conseguenza accostando più elementi si forma una camera tra una piastra e l altra, mentre i fori centrali formano un condotto che consente l alimentazione del fango ad una pressione che può arrivare a 20 bar. La tela trattiene i solidi che formano il panello, mentre il liquido la attraversa e viene scaricato nei canali di deflusso ricavati nelle piastre, da dove raggiunge un canale di raccolta posto al di sotto della filtropressa. Dopo poco tempo la pressione comincia a calare per il passaggio dell acqua attraverso la tela, il panello è sufficientemente essiccato e possono iniziare la fase di scarico e recupero del panello. Questa si effettua distaccando una per volta le piastre che compongono tutto il filtro, lasciando cadere il panello e raccogliendolo su un nastro trasportato che lo avvia ad ulteriori operazioni. Le piastre concamerate possono anche essere munite di membrane elastiche che insufflando aria compressa si deformano facilitando il distacco del panello. Gli elementi filtranti possono essere costituiti dall alternanza di piastre, sempre poste all interno della tela filtrante, e di telai vuoti, che formano la camera per il panello (v. Fig. 8.23 b). Se necessario le filtropresse possono essere munite di un sistema di lavaggio delle tele che periodicamente devono comunque essere sostituite. Piastra Acqua Tessuto Panello Ingresso torbida Telaio Piastra Acqua Tessuto Panello Ingresso torbida Scarico acqua a) Piastre concamerate Scarico acqua b) Piastra e telaio Fig. 8.23 Elementi filtranti nella filtropressa. Nastropressa Un altra apparecchiatura molto impiegata è la nastropressa, costituita da due bande di tela filtrante messe in moto da una serie di rulli ad una velocità compresa tra 1 cm/s e 10 cm/s. 08a CAPITOLO_275-311.indd 303 27/04/12 11.53 

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

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Tecnologie chimiche industriali, Vol. 1

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