УДК 669.712.001

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОАГУЛЯНТЫ НА ОСНОВЕ ГИДРОКАРБОАЛЮМИНАТОВ КАЛЬЦИЯ

Сизякова Екатерина Викторовна
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
к.т.н., доцент

Аннотация
Статья посвящена вопросу возможного использования гидрокарбоалюминатов кальция в качестве активного ионообменника для очистки сточных вод металлургического производства.

Ключевые слова: водоочистка, гидрокарбоалюминат кальция, ионнобменник, коагулянт


MULTIFUNCTIONAL CJAGULANTS, BASED ON HIDROCARBOALUMINATES CALCIUM

Siziakova Ekaterina Viktorovna
National mineral resources university (university of mines)
Ph.D., Assistant Professor

Abstract
The article focuses on the possible use of hidrocarboaluminates calcium as an active ion exchanger for cleanup wastewater metallurgical production.

Keywords: coagulant, hidrocarboaluminates calcium, ion exchanger, water treatment


Рубрика: 02.00.00 ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Сизякова Е.В. Многофункциональные коагулянты на основе гидрокарбоалюминатов кальция // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 5. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/05/53354 (дата обращения: 03.06.2017).

В последнее время в технологии производства  различных строительных и композиционных материалов все большее значение приобретает использование новых материалов, в частности гидроалюмокарбонатов кальция и магния, наиболее перспективным является  гидрокарбоаолюминат кальция (ГКАК) 4CaO×Al2O3×mCO2×11H2O.

Профессором В.М Сизяковым впервые была доказана возможность и определены условия синтеза ГКАК в среде сильных электролитов в условиях глиноземного производства (вместо нескольких месяцев в водной среде).

ГКАК имеет слоистую структуру, которая строится из молекул гидроалюмината кальция, воды, ионов группы СО32- и активной OH- -группы, способной к обмену.

В процессе  превращения неустойчивой гексагональной решетки ГКАК в устойчи­вую кубическую решетку трехкальциевого гидроалюмината 3СаОхAl2O3х6H2O возникают удачные условия для активного захвата кремнезема из растворов глиноземного производства, при этом достигается сверхвысокая степень очитски, величина кремниевого модуля алюминатных растворов, обескремненных с помощью гидрокарбоалюмината кальция достигает 4000 ед. Этот  способ обескремнивания является основой технологии получения глинозема высших марок из низкокачественного отечественного сырья.

Под руководством профессора В.М. Сизякова с 90-х годов кафедрой металлургии Национального минерально-сырьевого университета «Горный» ведутся работы, направленные на расширение сферы применения гидрокарбоалюминатов кальция в различных областях, в частности в качестве активного ионообменника для очистки сточных вод металлургического производства.

Практически все переделы производства цветных металлов требуют значительного количества свежей воды. Загрязнения сточных вод предприятий цветной металлургии представляют  собой ионы металлов, грубодисперсные примеси, кислотами, ПАВ и  т.д., при всем их многообразии общими для них являются вредность, а часто значительная агрессивность и токсичность.

Очищающие реагенты, применяемые на подобных предприятиях должны сочетать максимальную эффективность с дешевизной и безопасностью использования. Наибольшее значение для очистки промстоков поликомпонентного состава имеют железосодержащие, алюминийсодержащие и смешанные коагулянты.

Исследование возможности использования «традиционного» ГКАК , полученного в объединении «Пикалевский глинозем» по способу Сизякова В.М., в качестве коагулянта при очистке природных и сточных вод начато в 1996  году в Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В. Плеханова совместно с Государственным унитарным предприятием (ГУП) Инженерным центром «ВОДОКАНАЛ».

Опыты по использованию гидрокарбоалюминат кальция в качестве ионообменника проводились совместно специалистами Горного университета  и ГУП «Инженерный центр ВОДОКАНАЛ» на ряде предприятий (ЦКБ МТ «РУБИН», электродепо «Дачное» Санкт-Петербургского метрополитена, Каменская бумажно-картонная фабрика, Карбюраторный завод, Завод им. Дегтярева).

Результаты проведенных испытаний показали  высокую активность  ГКАК. Гидрокарбоалюминат кальция, проявляя себя как многофункциональный коагулянт, эффективно очищает воду от ионов тяжелых металлов, ПАВ и органики.

Одной из причин загрязнения природных водных бассейнов в промышленных регионах является сброс необработанных сточных вод металлургических предприятий в природные водоемы. Нарушается баланс природных экосистем, вода становится непригодной для питья. Очистка воды для восстановления её качества требует значительных затрат.

Предприятия, расположенные в городской черте часто практикуют сброс сточных вод в городскую кана­лизацию, но применяемые городскими службами системы очистки рассчитаны на бытовые стоки и не могут перерабатывать тяжелые металлы.

Многолетние исследования доказали, что для очистки стоков гальванических производств наиболее эффективными неорганическими реагентами являются соли алюминия, при гидролизе которых образуется активный гидроксид. Главным препятствием их широкого использования является высокое содержание остаточного алюминия, и узкий интервал рН, в котором они проявляют наибольшую активность, а также уменьшение их активности при понижении температуры.

Применение в качестве ионообменника гидрокарбоалюмината кальция позволяет  суще­ственно расширить рабочий интервал рН.  Установлено, что остаточное содержание алюминия в воде в этом случае намного меньше предельно допустимого (0,5 мг/дм3). Гидрокарбоалюминат кальция  может быть применен для очистки стоков в диапазоне величин водородного показателя  от 6 до 12  без превышения содер­жания алюминия выше ПДК.

Предположительно карбоалюминат в процессе водоочистки работает одновременно  как ионообменник  (выделяет в раствор эквивалентное количество анионов ОН-); адсорбент ионов тяжелых металлов (за счет сильно развитой активной поверхности) и утяжелитель осадка, улучшающий его реологические свойства.

Полученный по способу В.М. Сизякова многофункциональный коагулянт на основе ГКАК применялся для очистки объединенных гальванических стоков завода им.Дегтярева (г. Ковров).

Были проведены лабораторные исследования и полупромышленные испытания, в ходе которых была принципиально определена возможность использования гидрокарбоалюмината в качестве эффективного ионообменника при очистке заводских стоков.

Данные по остаточному содержанию ионов прмесных металлов приведены в таблице.

Таблица 1 -  Остаточное содержание ионов примесных металлов в воде после очистки

Время,

мин.

Содержание элементов в воде, мг/л

Al

Cr

Fe

Ni

Pb

Zn

Cu

Sn

Исх.

р-р.

3,75

1,5

0,25

0,3

0,008

0,6

0,15

0,008

20

0,25

0,07

0,025

0,08

0,001

0,003

0,03

0,001

40

0,025

0,07

0,015

0,01

0,00

0,003

0,03

0,001

60

0,025

0,07

0,005

0,01

0,00

0,003

0,03

0,001

120

0,025

0,07

0,005

0,01

0,00

0,003

0,03

0,001

Результаты испытаний показали, что по сравнению с широко применяемым в качестве коагулянта  сульфатом алюминия карбоалюминат кальция имеет ряд преимуществ, а именно: более высокую эффективность очистки; более низкое остаточное содержание Al в очищаемой воде; короткий период очистки (около 20 минут).

Все компоненты предлагаемого  коагулянта разрешены к применению, для его внедрения в действующее производство не требуется реконструкция существующих очистных сооружений, отходы очистки могут быть использованы как минерализующие добавки в цементном производстве.


Библиографический список
  1. Сизяков В.М. Докторская диссертация, Л., ЛГИ им.Г.В.Плеханова, 1983.
  2. Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Л.: Химия, 1987. 204 с.
  3. Климентенок Г.Г. Кандидатская диссертация, СПб., СПГГИ (ТУ) им. Г.В.Плеханова, 2002.


Все статьи автора «Котелева Наталья Ивановна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: