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

La calce è necessaria per eliminare la durezza temporanea e sostituire quella magnesiaca secondo le reazioni seguenti: Calcoli Calce La calce va aggiunta, quindi, in quantità equivalente alla durezza temporanea, metà delle moli di ione bicarbonato, e in quantità equivalente alla durezza magnesiaca, pari allo stesso numero di moli dello ione magnesio: In massa per ogni litro di acqua: m = 4,31 mmol/L ⋅ 74,1 mg/mmol = 319,6 mg/L Ca(OH)2 E per una portata di 10 m /h: 3 m = 319,6 mg/L ⋅ 10 m /h = 319,6 g/m ⋅ 10 m /h = 3196 g/h = 3,2 kg/h Ca(OH)2 3 3 3 Per il costo relativo alla calce: costo = 3,2 kg/h ⋅ 30 €/Ton = 3,2 ⋅ 10 Ton/h ⋅ 30 €/Ton = 0,096 €/h Ca(OH)2 –3 La soda elimina la durezza permanente secondo la reazione seguente: Calcoli Soda Na CO + Ca -> CaCO +2 Na 2 3 2+ 3 + Andrà aggiunta in quantità uguale alla durezza permanente di 35,3°F, ovvero 3,53 mmol/L di Ca equivalente al CaCO . 2+ 3 [Na CO ] = 3,53 mmol/L 2 3 In massa per ogni litro di acqua: m = 3,53 mmol/L ⋅ 106,0 mg/mmol = 374,5 mg/L Na2CO3 E per una portata di 10 m3/h: m = 374,5 mg/L ⋅ 10 m /h = 374,5 g/m ⋅ 10 m /h = 3745 g/h = 3,7 kg/h Na2CO3 3 3 3 Per il costo relativo alla soda: cos to = 3,7 kg/h ⋅ 300 €/Ton = 3,7 ⋅ 10 Ton/h ⋅ 300 €/Ton = 1,1 €/h Na2CO3 -–3 esercizio 10 Considerando per la calce e la soda i prezzi dell’esercizio precedente, determinare i costi per un giorno lavorativo di 8 ore, per addolcire, con il metodo calce-soda, 50 m /h di acqua dalle seguenti caratteristiche: Durezza totale 80 °F; Durezza calcica 30 °F; Durezza permanente 35 °F. (Risposta: calce = 8,4 E/giorno; soda = 44,5 E/giorno) 3

“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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