мая 02 2003

нОВЫЙ МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ КОАГУЛЯНТОв

Опубликовано в 09:36 в категории Чистота воды и здоровье

нОВЫЙ МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ КОАГУЛЯНТОв

Н. Д. Гомеля, Т. В. Крысенко,  Т. А. Шаблий

Национальный технический университет Украины

 «Киевский политехнический институт»,

 г. Киев

Сульфат алюминия на сегодня является основным коагулянтом, который выпускается на Украине и широко используется в процессах  очистки воды. Однако его применение не всегда достаточно эффективно. Поэтому проблема разработки технологии получения оксихлоридов алюминия для Украины является актуальной. Оксихлориды алюминия имеют рад преимуществ по сравнению с сульфатом алюминия  [1]. На Украине их производство ограничивается дефицитом сырья, несовершенством, сложностью процессов их получения.

          Наибольшее распространение при получении оксихлоридов алюминия получили два подхода: растворение металлического алюминия в соляной кислоте до нужной основности и нейтрализация растворов хлорида алюминия основными реагентами [2, 3]. Металлический алюминий и хлорид алюминия являются дорогим сырьем для получения коагулянтов. При получении гидроксохлоридов из сульфата и хлорсульфата алюминия  образуются   значительные   объемы   осадков    сульфата  кальция,  которые необходимо выделять из  растворов гидроксохлоридов алюминия, а сами растворы загрязнены остатками сульфатов [4, 5].

          Поэтому целью данной работы было исследование процессов взаимодействия гидроокиси алюминия с соляной кислотой, превращения

полученных продуктов в высокоосновные соли алюминия, изучение эффективности полученных коагулянтов при очистке природной воды.

          В данной работе мы использовали аморфный технический гидроксид алюминия. При его нагревании с соляной кислотой при перемешивании  при температуре 95 – 100 оС в течение 4– 5 часов растворяется до 70 – 80 % гидроксида алюминия. Избыток соляной кислоты в полученном растворе достигает 10 –20 %. Основным продуктом реакции, вероятно, является хлорид алюминия, хотя возможно  образование и гидроксохлоридов, коллоидные растворы которых стабилизированы в соляной кислоте. Такие кислые растворы не целесообразно использовать как коагулянты. Для повышения выхода в данной реакции целесообразно повысить температуру, а для повышения основности полученной соли алюминия необходимо использовать избыток гидроксида алюминия. Лучшие результаты были получены при проведении процесса под небольшим избыточным давлением (0,05 МПа) при температуре 160 – 180 оС. Соотношение реагентов выбрали так, что процесс протекает с образованием 1/3 гидроксохлорида алюминия (соединение І), а масса не растворившегося гидроксида алюминия достигает 10 – 25 от массы исходного реагента. Проведенный анализ раствора на содержание алюминия  и хлорида подтверждает полученный результат. Следует отметить, что остаток не прореагировавшего гидроксида алюминия можно выделять сразу после завершения процесса на пористом стеклянном или керамическом фильтре, а можно отделять отстаиванием после разведения раствора перед его применением. Во втором случае отделение осадка из разбавленных растворов происходит значительно легче. Для повышения основности полученного гидроксохлорида, а также для выделения твердых продуктов полученные растворы упаривали в вакууме. Остаточное давление  -  10 – 15 мм. рт. ст., температура в бане роторного испарителя – 80 – 140 оС. При этом, при различных температурах при упаривании растворов получили твердые гидроксохлориды разной основности. При температуре до 80 оС получили в основном 1/3 гидроксохлорид алюминия (І), при температуре 100 – 120 оС получили 2/3 гидроксохлорид алюминия (ІІ а), при температуре 120 – 140 оС – 5/6 гидроксохлорид алюминия (ІІІ а). Состав полученных продуктов подтвердили анализом на хлорид и алюминий. Вероятно, при упаривании воды и избытка соляной кислоты происходит гидролиз солей алюминия и с повышением температуры глубина процесса возрастает. Удаление в вакууме хлористого водорода сдвигает равновесие процесса в сторону гидролиза.

          Подобные результаты получены и при упаривании в вакууме реакционной смеси, полученной при нагревании гидроокиси алюминия и соляной кислоты при 95 – 100 оС при атмосферном давлении.

          Более простым методом повышения основности гидроксохлоридов алюминия является обработка исходного 1/3 гидроксохлорида основными реагентами, такими как оксиды кальция и магния, карбонат кальция.

          Эти процессы невозможно осуществить используя насыщенные растворы 1/3 гидроксохлорида алюминия или хлорида алюминия.

          При взаимодействии 1/3 гидроксохлорида алюминия с MgO получены 2/3 и 5/6 гидроксохлориды алюминия (ІІ б, ІІІ б), с CaO – 2/3 гидроксохлорид (ІІ в), с CaCO3 – 2/3 и 5/6 гидроксохлориды алюминия (ІІ г и ІІІ в).

          Полученные коагулянты мы исследовали при осветлении днепровской воды, которая имела следующие показатели: жесткость 4,1 мг-экв/л, щелочность 2,95 мг-экв/л, цветность 96 град. хроматно-кобальтовой шкалы, мутность 18 мг/л по SiO2, pH = 7,6, концентрация сульфатов 160 мг/л. Дозы коагулянта 2 – 10 мг/л. После внесения коагулянта воду интенсивно перемешивали 2 мин, затем плавно перемешивали 15 мин, после чего отстаивали 2 часа и проверяли остаточную мутность и цветность. Результаты приведены в таблице. Для сравнения, кроме полученных   коагулянтов,  использовали  сульфат алюминия. В  целом,  все

Таблица. Эффективность коагулянтов при осветлении днепровской воды.

Коагулянт

Доза, мг/л (по Al2O3)

рН

Остаточная мутность, мг/л (SiO2)

Остаточная цветность, град

Содержание алюминия, мг/л

-

-

7.6

18.0

96.0

-

Al2(SO4)3

2

5

10

7.6

7.5

7.3

17.5

15.5

8.5

53.0

51.0

40.0

0.00

0.15

1.52

Al(OH)Cl2 (I)

2

5

10

7.6

7.6

7.4

7.0

5.5

4.5

36.0

32.5

20.0

0.00

0.10

0.96

Al(OH)2Cl (II a)

2

5

10

7.6

7.4

7.5

5.3

5.5

5.2

57.0

43.0

31.5

0.00

0.06

1.10

Al(OH)2Cl (II б)

2

5

10

7.6

7.5

7.4

6.0

3.0

2.0

44.5

41.5

30.0

0.01

0.12

0.98

Al(OH)2Cl (II в)

2

5

10

7.5

7.5

7.5

8.0

5.8

4.9

45.3

36.0

30.5

0.00

0.00

0.52

Al(OH)2Cl (II г)

2

5

10

7.6

7.5

7.4

10.0

7.3

6.2

43.0

36.0

27.0

0.00

0.25

0.75

Al2(OH)5Cl (III а)

2

5

10

7.6

7.6

7.6

5.3

5.1

2.3

25.5

18.3

12.5

0.00

0.00

0.00

Al2(OH)5Cl (III б)

2

5

10

7.6

7.5

7.6

6.5

5.0

3.7

34.5

28.5

14.5

0.00

0.02

0.00

 Al2(OH)5Cl (III в)

2

5

10

7.6

7.6

7.6

7.3

5.2

4.2

32.1

22.3

16.8

0.00

0.00

0.05

полученные коагулянты эффективнее сульфата алюминия. При переходе от 2/3 к 5/6 гидроксохлоридам алюминия наблюдается повышение эффективности осветления. Однако 1/3 гидроксохлорид алюминия практически мало отличается по показателям осветления и обесцвечивания воды от 2/3 гидроксохлоридов алюминия и незначительно уступает 5/6 гидроксохлоридам алюминия.

Таким образом, в результате проведенных исследований разработан метод получения гидроксохлоридов алюминия из гидроксида алюминия, изучена эффективность полученных коагулянтов.

Список литературы

1. В. А. Потанина, И. Н. Мясникова, Л. М. Сурова. Физико-механическая очистка сточных вод оксихлоридом алюминия / Водоснабжение и санитарная техника. – 1988. - № 10. – С. 22 – 24.

2. А. П. Шутько, В. П. Басов. Использование алюминийсодержащих отходов промышленных производств. – К: Техника, 1989. – 112 с.

3. А. К. Запольский, А. А. Баран. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды: Свойства. Получение. – Л.: 1987. – 207 с.

4. А. с. № 386843, СССР, МКИ С 01 F 7/56. Способ получения основного хлорида алюминия / Б. М. Щепачев, Э. А. Левицкий. Опубл. 21.05.73. – Бюлл. № 27.

5. М. Д. Гомеля. Отримання основних солей алюмінію – високоефективних коагулянтів для очищення води // Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 1999. - № 2. – С. 150 – 154.

6. М. Д. Гомеля, А. В. Превер, В. М. Радовенчик. Вплив рН на ефективність механічної очистки стічних вод виробництва картону / Экотехнологии и ресурсосбережение. – 1988. - № 2. – С. 62 – 66.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.