Фев 12 2002

О ПРИМЕНЕНИИ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ

О ПРИМЕНЕНИИ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ

МАРКИ SILCARBON K 835 И К 814 ДЛЯ СНАРЯЖЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ВОДООЧИСТНЫХ УСТАНОВОК

Б.М. Кац1, А.А. Шавров2, В.Н. Шевченко1

1Научно – исследовательский институт физики

Одесского национального университета им. И.И. Мечникова

2Представительство фирмы Silcarbon Aktivkohle GmbH

в Украине, г. Киев

Эффективность очистки водопроводной воды от токсичных химических веществ с помощью локальных водоочистных установок (ЛВУ) определяется главным образом адсорбционными свойствами активного угля, который используется для снаряжения адсорбционного фильтра данной ЛВУ. Кроме того, указанные свойства определяют регулярность замены отработанного активного угля, которая является весомой статьёй затрат при эксплуатации ЛВУ.

Сравнению поглотительной способности активных углей различных марок посвящено значительное количество работ, в которых были приведены результаты исследования адсорбционных свойств активных углей зарубежного, в том числе российского, и отечественного производства. Поскольку в Украине на сегодняшний день отсутствует устойчиво работающее собственное производство активных углей, в практике отечественных ЛВУ обычно используют гранулированный активный уголь Filtrasorb 300 производства фирмы Chemviron Carbon, который отличается высокими адсорбционными и механическими свойствами. Относительно высокая стоимость этого активного угля не препятствует его широкому использованию для снаряжения многих отечественных ЛВУ, объём адсорбционного фильтра которых, как правило, не превышает 100-150 литров [1], однако задача расширения ассортимента активных углей, пригодных для снаряжения отечественных ЛВУ, является достаточно актуальной.

В данной работе приведены предварительные результаты исследования возможности применения активных углей марки Silcarbon K835 и К814 для снаряжения адсорбционных фильтров ЛВУ.

Silcarbon K835 и Silcarbon К814 – это высоко активные гранулированные угли, которые производятся из отобранной скорлупы кокосового ореха и при особых условиях активируются водяным паром. Эти угли отличаются особой чистотой конечного продукта, высокой плотностью и сорбционной активностью, благодаря чему они успешно используются для подготовки питьевой воды.

Особенно успешно Silcarbon K835 и Silcarbon К814 используются для дехлорирования и деозонирования питьевой воды:

1. Гипохлорит натрия (NaOCl) – свободный хлор, образующийся при разложении этого соединения, эффективно поглощается указанными активными углями.

2. Гипохлорит кальция (Ca(OCl)2) – эффективно удаляется при обработке воды указанными активными углями.

3. Диоксид хлора (ClO2) – удаляется при обработке воды указанными активными углями.

4. Хлориты (ClO2-) – указанные активные угли обладают некоторой ёмкостью при удалении этих соединений.

5. Хлораты (ClO3-) – указанные активные угли практически не обладают никакой ёмкостью при удалении этих соединений.

6. Хлорамины (NH2Cl) – указанные активные угли обладают некоторой ёмкостью при удалении этих соединений.

7. Озон (O3) – этот дезинфекант эффективно удаляется при обработке воды указанными активными углями.

Таблица 1. Основные характеристики гранулированных активных углей марки Silcarbon K835 и К814 [2]

Характеристика

Silcarbon K835

Silcarbon K814

Размер гранул, мм

0.6-2.4

1.4-2.5

Насыпная плотность, кг/м3

500±25

450±25

Влажность, %, максимум

5

5

Зольность, %, максимум

5

5

Йодное число, мг/г, минимум

1050

1050

Удельная поверхность по БЭТ, м2/г, минимум

1100

1100

Из табл. 1 видно, что основные характеристики обоих указанных образцов активного угля практически совпадают за одним исключением: в то время как у Silcarbon K835 размер гранул колеблется от 0.6 до 2.5мм, гранулы Silcarbon K814 имеют размер 1.4-2.5 мм. Отсюда следует, что если при использовании угля потеря давления потока в установке лимитирована, то следует применять Silcarbon K814, хотя адсорбционная активность Silcarbon K835 несколько выше.

Как известно [3], рациональное применение адсорбционной технологии для очистки водных растворов зависит, прежде всего, от того, насколько хорошо адсорбируются вещества, подлежащие удалению, и, как следствие этого, от того, насколько велик удельный расход (доза) адсорбента на единицу объёма очищаемой воды.

Равновесную дозу активного угля m можно рассчитать по экспериментальной изотерме адсорбции [3]. Для этого при помощи уравнения адсорбции устанавливают связь между величинами удельной адсорбции растворённого вещества и равновесной остаточной концентрации раствора. Значение удельной адсорбции, а можно определить как отношение  где М – масса адсорбента в единице объёма, г/л (или кг/м3). Тогда, определив по изотерме адсорбции величину а, равновесную с заданной остаточной концентрацией раствора (с концентрацией вещества в воде после адсорбционной очистки), можно вычислить удельный расход адсорбента для извлечения этого вещества из раствора с начальной концентрацией СО по следующей формуле:

m=(CO-C)/a                                                                                      (1)

Если из раствора адсорбируется бинарная смесь веществ, то удельный расход адсорбента можно оценить по рассчитанной парциальной изотерме адсорбции менее адсорбируемого компонента. Поскольку в исходной воде всегда присутствует очень большое количество органических веществ, в том числе и неизвестного состава, их сумму принято выражать интегральным показателем – значением ХПК, однако на практике для расчёта дозы адсорбента необходимо исходить из данных по адсорбции наиболее плохо адсорбируемого вещества, например, какого-либо синтетического поверхностно активного вещества или хлороформа. Связь между параметрами, характеризующими суммарную адсорбцию многокомпонентной смеси, и индивидуальными адсорбционными характеристиками компонентов проанализирована в работе [4] с помощью метода «условного» компонента, который в дальнейшем был успешно использован в практике проектирования адсорбционных установок для очистки водных растворов многокомпонентных смесей органических веществ.

Учитывая изложенное, нами в равновесных условиях при 293 К по известной методике [5] была исследована адсорбция ряда поверхностно активных веществ (ПАВ) на активных углях марки Silcarbon K835 и К814. Для исследования использовали растворы анионных (0.2 М уксусная кислота; 0.3 М изопентиловый спирт; 0.6 М бутиловый спирт) и катионных (0.001 М лаурат калия; 0.0001 М бромид цетилпиридиния) ПАВ в дистиллированной воде. Полученные данные использовали при вычислении удельного расхода адсорбента для извлечения данного вещества из раствора с начальной концентрацией СО с помощью формулы (1).

Результаты проведенных расчётов показали, что исследованные активные угли обладают достаточно высокой сорбционной ёмкостью по отношению к использованным поверхностно активным веществам. С учётом высокой механической прочности и относительно невысокой стоимости, это позволяет рекомендовать активные угли марки Silcarbon K835 и К814 для проведения натурных испытаний в составе отечественных ЛВУ.

В заключение авторы выражают благодарность г-ну Клаусу Бартлу (Kirchhundem-Silberg, Germany) за предоставление образцов активного угля и рекламных проспектов фирмы Silcarbon Aktivkohle GmbH и Вице-президенту Всеукраинской Ассоциации производителей водоочистной техники и питьевой воды г-ну С.А. Малышко (г. Киев, Украина) за полезное обсуждение данной работы.

Литература

1. Кац Б.М., Длубовский Р.М., Иоргов А.И. Особенности конструкции и опыт использования локальных водоочистных установок // Вода і водоочисні технології. – 2002. - № 1. – С. 37-45.

2. Das Reklamprospekt der Firma Silcarbon Aktivkohle GmbH, Deutschland, 2001, 6 S.

3. Когановский А.М., Левченко Т.М., Рода И.Г., Марутовский Р.М. Адсорбционная технология очистки сточных вод. – Киев: Техніка, 1981. – 175 с.

4. Когановский А.М., Клименко Н.А., Левченко Т.М., Рода И.Г. Адсорбция органических веществ из воды. - Л.: Химия, 1990.- 256 с.

5. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии. Под редакцией Ю.Г. Фролова и А.С. Городецкого. – М.: Химия, 1986. – 216 с.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.