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

304 8   Separazione solido-liquido Un esempio di nastropressa è descritto nella Fig. 8.24. L alimentazione dal polmone di carico A viene introdotta nel miscelatore per l eventuale aggiunta di polielettroliti coadiuvanti della separazione. Quindi la bandella 2 distribuisce uniformemente i fanghi su tutto il nastro filtrante che entra subito nella zona a gravità 3 che realizza un primo drenaggio dell acqua. Nella zona successiva (punto 4) il panello viene ribaltato, con l eliminazione di altra acqua, ed entra in una zona a cuneo (zona 5) dove viene compresso tra due nastri la cui distanza diminuisce progressivamente sino all uscita. Nella successiva fase (punto 6) il nastro è ulteriormente compresso da due grandi rulli forati e quindi (punto 7) una serie di rulli la cui disposizione realizza una compressione crescente e uno scorrimento relativo dei due nastri che completa la disidratazione del fango, che viene scaricato con appositi raschietti (punto 8). Nel percorso di ritorno al punto iniziale i teli vengono lavati con acqua (punto 9 e 10). Trovano spesso applicazione nella disidratazione fanghi, ma anche in applicazioni diverse come la produzione di succhi di frutta. 1 2 3 5 4 10 A 6 9 7 8 Fig. 8.24 Nastropressa. Filtro Oliver Un altro filtro continuo molto utilizzato è il filtro Oliver che, contrariamente a quelli sin ora descritti, lavora sotto vuoto con un particolare sistema di aspirazione del liquido da filtrare. Il filtro è costituito da un tamburo che fa da supporto ad un telo filtrante, che è posto in rotazione ad una velocità compresa tra un minimo di 0,1 giri/min fino ad un massimo di 3 giri/min. Il tamburo è suddiviso in un certo numero di settori circolari che, grazie ad un particolare sistema di distribuzione, vengono posti in depressione o in pressione in base alla posizione in cui si vengono a trovare durante la rotazione. Riferendosi alla Fig. 8.25, i settori in posizione da 1 a 6, che si trovano immersi nella vasca di carico, vengono posti in depressione. In questo modo sono in condizione di aspirare la torbida in maniera che il telo filtrante trattenga i solidi facendo passare il liquido. Quando, per effetto della rotazione, i settori si trovano in posizione 8 e 9 il panello depositato viene lavato. Fino alle posizioni 11 e 12 i settori si trovano ancora in depressione in modo da aspirare anche l acqua di lavaggio. Infine, 08a CAPITOLO_275-311.indd 304 02/05/12 09.51 

305 8.6   La centrifugazione gg va Essiccame nto pan ell o io Zo na di l a in posizione 12, il settore viene posto in pressione in maniera da agevolare il distacco del panello ad opera di un raschietto. In molte applicazioni, specialmente quando le portate da trattare sono piccole, trovano applicazione filtri di piccole dimensioni contenuti in cartucce compatte (v. Fig. 8.26). Anche in questo caso si può realizzare una filtrazione di profondità o di superficie. Tra i materiali filtranti più impiegati si hanno carta, cellulosa, feltro, fibre arrotolate su un cilindro permeabile, fibre di metallo o fibre di vetro. 9 10 7 11 6 ri co Sca 8 12 1 5 4 3 2 F orm azi one panel l o Fig. 8.25 8.6 Filtro Oliver con sistema di distribuzione. Fig. 8.26 Filtri a cartuccia. La CenTriFuGazione Le centrifughe sono molto impiegate per le separazioni di miscugli eterogenei bifasici, sia liquido-solido che liquido-liquido, ma anche trifasici. Le centrifughe possono sfruttare i principi della sedimentazione o i principi della filtrazione. Nel primo caso è necessaria sempre una differenza di densità tra le due fasi da separare, mentre nel secondo è un elemento filtrante ad assicurare la separazione. 8.6.1 Centrifughe di sedimentazione Nel paragrafo 8.2.1 è stata dedotta l equazione di Stokes (8.10) che descrive la velocità limite di sedimentazione in regime laminare. Abbiamo visto come sia possibile, nel caso dei colloidi, aumentare le dimensioni delle particelle con l uso di coagulanti e flocculanti per ottenere maggiori velocità. 08a CAPITOLO_275-311.indd 305 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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