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

364 9   Trattamenti delle acque grezze Calcolo concentrazioni Nella tabella seguente sono riportati i dati utili, ed il calcolo delle rispettive concentrazioni. IONI CONC. (mg/L) MASSA MOLARE CONC. (mmol/L) Ca2+ 86,10 mg/L 40,078 g/mol 2,15 mmol/L Mg2+ 12,80 mg/L 24,3050 g/mol 0,53 mmol/L HCO3  286,70 mg/L 61,02 g/mol 4,70 mmol/L CaCO3 100,09 g/mol Tab. 9.14 Calcolo durezze CaCO3 equivalente a Ca2+ (rapporto molare 1:1) CCaCO3 = 2,15 mmol/L   100,09 mg/mmol = 215,0 mg/L CaCO3 equivalente a Mg2+ (rapporto molare 1:1) CCaCO3 = 0,53 mmol/L   100,09 mg/mmol = 52,7 mg/L CaCO3 equivalente a HCO 3 (rapporto molare 1:2) CCaCO3 = 0,5   4,70 mmol/L   100,09 mg/mmol = 235,1 mg/L I valori delle durezze sono riassunti nella tabella seguente. CaCO3 °F Durezza calcica 215,0 mg/L 21,5 Durezza magnesiaca 52,7 mg/L 5,3 Durezza totale 267,7 mg/L 26,8 Durezza temporanea 235,1 mg/L 23,5 Durezza permanente 32,6 mg/L 3,3 Tab. 9.15 esercizio 3 L acqua di un pozzo ha una durezza di 70°F. Supponendo uguali le concentrazioni di ioni Ca2+ e di ioni Mg2+, calcolare i grammi di questi due elementi presenti in 1 m3 di acqua. Durezza espressa in funzione delle concentrazioni di Ca2+ e Mg2+ CCaCO3eq = 70°F   10 mg/L = 700 mg/L °F CCaCO3eq =    Ca2 +      MmCaCO 3 +   Mg 2 +      MmCaCO 3 Calcolo mmoli di Ca2+ e Mg2+ in un litro Essendo uguali le concentrazioni di Ca2+ e Mg2 potremo scrivere: 2      Ca2 +      MmCaCO 3 = CCaCO3eq 09b CAPITOLO_363-370.indd 364 27/04/12 11.56 

365 Esercizi Da cui:    Ca2 +    = 700 mg/L = 3,5 mmol/L 2   100 mg/mmol   Mg 2 +    = 3,5 mmol/L Calcolo masse di Ca2+ e Mg2+ in 1m3 CCa2 + =    Ca2 +      Mm Ca2 + = 3,5 mmol/L   40,08 mg/mmol = 140, 3 mg/L = 140,3 g/m 3 CMg 2 + =   Mg 2 +      MmMg 2 + = 3,5 mmol/L   24, 3 mg/mmol = 85,0 mg/L = 85,0 g/m 3 esercizio 4 L analisi di un campione di acqua ha dato i seguenti risultati: CHCO 3 = 122 mg/L CMg2+ = 72 mg/L; CCa2+ = 40 mg/L; Determinare la durezza totale, temporanea e permanente. (Risposta: Dtot = 39,6°F; Dtemp = 10,0°F; Dperm = 29,6°F) esercizio 5 La determinazione della durezza di un campione di acqua indica una durezza totale di 36°F. La stessa determinazione effettuata dopo aver riscaldato l acqua indica una durezza di 24°F. Determinare la concentrazione di ioni bicarbonato. Il riscaldamento dell acqua elimina la durezza temporanea per precipitazione del CaCO3 secondo la reazione: CaCO3 + CO2(aq) + H2 O Ca(HCO3 )2 lasciando nell acqua la durezza permanente. I dati forniti consentono di ricavare la durezza temporanea e, quindi, di risalire alla quantità di ioni  HCO3     Calcolo CaCO3 relativo alla durezza temporanea Durezza temporanea = Durezza totale   Durezza permanente = = 36°F   24°F = 12°F CCaCO3 = 12°F   10 mg/L = 120 mg/L °F Calcolo concentrazione   HCO3     I bicarbonati stanno in rapporto molare 2:1 con il carbonato di calcio.   necessario passare attraverso le concentrazioni molari.    CaCO3    = CCaCO3 MmCaCO 3 = 120 mg/L = 1,20 mmol/L 100,09 mg/mmol   HCO3     = 2      CaCO3    = 2,4 mmol/L CHCO   =   HCO3       MmHCO   = 2,4 mmol/L   61,0 mg/mmol = 146,41 mg/L 3 09b CAPITOLO_363-370.indd 365 3 30/07/12 15.43 

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

Volume 1

Tecnologie chimiche industriali, Vol. 1

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