C02F9 / 04 - по крайней мере один щабель є хімічною обробкою
C02F1 / 58 - Обробка води, промислових і побутових стічних вод або відстою стічних вод (поділ взагалі B01D; спеціальні пристрої на судах для обробки води, промислових і побутових стічних вод, наприклад для отримання питної води B63J; додавання до води речовин для запобігання корозії C23F ; обробка рідин, забруднених радіоактивними речовинами G21F 9/04)
C02F1 / 28 - Обробка води, промислових і побутових стічних вод або відстою стічних вод (поділ взагалі B01D; спеціальні пристрої на судах для обробки води, промислових і побутових стічних вод, наприклад для отримання питної води B63J; додавання до води речовин для запобігання корозії C23F ; обробка рідин, забруднених радіоактивними речовинами G21F 9/04)
C02F1 / 24 - Обробка води, промислових і побутових стічних вод або відстою стічних вод (поділ взагалі B01D; спеціальні пристрої на судах для обробки води, промислових і побутових стічних вод, наприклад для отримання питної води B63J; додавання до води речовин для запобігання корозії C23F ; обробка рідин, забруднених радіоактивними речовинами G21F 9/04)
Власники патенту RU 2468997:
Мазитов Леонід Асхатович (RU)
Винахід відноситься до технологій очистки стічних вод. Спосіб включає обробку води фосфатом натрію в присутності фібрильованої целюлозних волокон з розрахунку 100 мас.ч. на 100-900 мас.ч. утворюється фосфату алюмінію. Попередньо можна провести обробку води розчином гідроксиду натрію в присутності згаданих волокон. Відділення продукту обробки ведуть напірної флотацією. Винахід забезпечує підвищену ефективність очищення. 1 з.п. ф-ли, 1 мул. 3 пр.
Винахід відноситься до технологій очистки стічних вод від розчинених сполук алюмінію і може бути використано в різних галузях промисловості.
Відомий спосіб осадження алюмінію з водних розчинів шляхом їх обробки розчином натрієвої солі карбоксиметилцелюлози в еквімолярних кількості по відношенню до концентрації іонів алюмінію (а.с. 808 377, МПК C02F 1/58, опубл. 28.02.1981 р). В результаті обробки випадає осад, який відфільтровують, прожарюють і отримують окис алюмінію.
Недоліками способу є його складність, а також необхідність використання дорогого реагенту.
Відомий спосіб очищення стічних вод від алюмінію, в якому в воду спочатку подають рідке скло, потім її подщелачивают вапняним молоком до pH 10-11 і продувають діоксидом вуглецю (а.с. 789 416, МПК C02F 1/58, опубл. 23.12.1980 р .). Що виділився осад містить Al (OH) 3. CaCO3. Al2 (SiO3) 3. CaSiO3. Осад висушують, обпалюють і отримують технічний алюмінат кальцію.
Недоліком способу є його висока складність.
Недоліком способу є можливість його використання лише при низьких концентраціях алюмінію в стічній воді. При обробці води з більш високою концентрацією алюмінію, наприклад 100 мг / л, і, відповідно, пропорційно більшій кількості виділяється осадженням фосфату алюмінію осад утворює погано фільтруються або не піддається обробці гидрозолей.
Новим позитивним результатом від використання пропонованого винаходу є забезпечення можливості очищати стічні води з будь-зустрічається на практиці концентрацією розчинних сполук алюмінію, а також отримання містять алюміній нерозчинних продуктів очищення із заданими характеристиками.
Зазначені результати досягаються тим, що в способі очищення стічної води від іонів алюмінію, що включає стадію обробки води фосфатом натрію і стадію відділення утвореного осаду, що містить фосфат алюмінію, відповідно до винаходу, обробку води фосфатом натрію здійснюють в присутності фібрильованої волокон целюлози, взятих у кількості 100 мас .ч. на 100-900 мас.ч. фосфату алюмінію, причому не менше 94 мас.% використовуваних волокон мають довжину не більше 1,23 мм і не менше 54 мас.% волокон мають довжину не більше 0,6 мм, при цьому утримання води згаданими волокнами становить не більше 4 мл / г , а відділення утвореного осаду здійснюють напірної флотацією. Можна також проводити попередню обробку стічної води шляхом часткового осадження іонів алюмінію розчином гідроксиду натрію в присутності фібрильованої волокон целюлози з відділенням утвореного осаду напірної флотацією, причому згадану попередню обробку здійснювати в один або два послідовних прийому.
При збільшенні довжини ФЦВ їх сорбційна ємність знижується, при зменшенні розмірів волокон і відповідному підвищенні водоутримання виникають ускладнення в процесах переробки флотошлама. Такі ж ускладнення виникають при кількості сорбованих на ФЦВ частинок більше 900 мас.ч. на 100 мас.ч. волокон. При очищенні води в дві або більше щаблів на останньому щаблі переважно використовувати в якості реагенту фосфат натрію, оскільки випадковий невеликий надлишок цієї солі не призведе до підвищення лужності води.
Для виконання способу, наприклад, з двома ступенями очищення, використовують установку, блок-схема якої зображена на фіг.1, де 1 і 5 - змішувачі, 2 і 6 - реактори, 3 і 7 - сатуратори, 4 і 8 - флотатори.
Дисперсію далі подають в сатуратор 3, де її під тиском, наприклад, в 2 атм, насичують повітрям і сатурірованних дисперсію направляють в водораспределітель (на схемі не показаний), встановлений в камері флотатора. Його конструкція забезпечує скидання тиску до нормального і рівномірний розподіл води по всьому об'єму флотокамери. Виділяються з води при нормальному тиску бульбашки повітря флотіруют до поверхні води флоккули і швидко формуються пластівці. Накопичення шар флотошлама відбирають і направляють на переробку.
Використовувані в способі фібрильованої целюлозні волокна і утворюється в процесі флотошлам володіють унікальними для флотаційного технології властивостями. Утворені при реагентної обробки води в межволоконних зазорах і порах пучків фібрил нерозчинні частки сполук металів надають розклинюючий вплив на ці пучки. Тому кількість фібрил, здатних швидко формувати флоккули і потім пластівці, в дисперсії збільшується, швидкість освіти флоккуламі, розміри пластівців, а також сумарна ємність сорбенту також значно збільшуються.
Флоккули, пластівці, флотошлам при своєму утворенні та рух до поверхні води захоплюють ультрамелкие частки різного походження як утворилися в процесі обробки води, так і з самого початку присутні в ній, наприклад, частинки солюбілізірованних діоксиду кремнію, тобто працюють як збирачі твердих компонентів.
Структура і фізичні властивості згаданих утворень з волокон сприяють утриманню в них пухирців повітря, тобто фібрильованої целюлозні волокна в системі працюють ще й як флотоагент.
При видаленні флотошлама з поверхні води черпаками частина пластівців руйнується. У звичайних технологіях з використанням в якості коагулянту, наприклад, поліакриламіду або сульфату алюмінію, частинки зруйнованих пластівців знову їх утворити не здатні і виносяться з потоком води. Флотошлам, отриманий за пропонованою технологією, розбавлений і перемішаний при високій швидкості, перетворюється в однорідну дисперсію без будь-яких ознак наявності флоккуламі. Однак за 15-40 сек в системі знову утворюються добре флотируемого флоккули і пластівці.
Ще один важливий фактор. Тверді речовини флотошлама - це композиційний матеріал, що складається з целюлозних фібріллірованнних волокон і міцно пов'язаних з ними нанорозмірних частинок Al (OH) 3 або AlPO4. Дрібні волокна і частки окремо - зміцнюючі компоненти в багатьох композиційних матеріалах, в тому числі на основі різних полімерів. Разом вони здебільшого дають синергетичний ефект, наприклад, целюлозні волокна, модифіковані мінеральними частинками - це ефективна добавка в паперову масу при отриманні зольних видів паперу.
З урахуванням цього фактора на щаблях очищення води можна отримувати композиційний матеріал з Al (OH) 3 або AlPO4 або з різними співвідношеннями кількостей волокно / мінеральний компонент для різних областей їх застосування.
Обов'язкові стадії переробки флотошлама - це його згущення і промивка від утворюються в процесі обробки води солей натрію - сульфату або хлориду. Згущення можна проводити шляхом віджиму на центрифузі або фільтрпресі. Промивання згущеного шламу доцільно проводити шляхом його розбавлення і виділення з розведеною дисперсії методом флотації. Знову отриманий флотошлам можна без його додаткової переробки використовувати у виробництві зольной паперу. Цей же флотошлам можна також висушити, подрібнити і отримати ущільнюючий наповнювач. В результаті випалення композиційного матеріалу з Al (OH) 3 отримують Al2 O3. Обробка композиційного матеріалу з AlPO4 оцтовою кислотою дає ацетат алюмінію, який використовується в якості протрави при фарбуванні тканин або в медицині в якості примочок.
Наступні приклади ілюструють можливості запропонованого способу очищення води від іонів алюмінію.
Для виконання прикладів готують модельні розчини сульфату і хлориду алюмінію, алюмокалієвих квасцов, гідроксиду і фосфату натрію, дисперсію ФЦВ. Визначають максимальну ємність при сорбції Al (OH) 3 і AlPO4. а також «технічну» ємність, перевищення якої призводить до появи ускладнень при зневодненні флотошлама. Максимальна ємність відносно Al (OH) 3 - не менш як 1500 мас.ч. на 100 мас.ч. ФЦВ, щодо AlPO4 - щонайменше 1200 мас.ч. Прийнятна для процесів флотації і зневоднення флотошлама ємність по цих речовин - до 1000 мас.ч. на 100 мас.ч. ФЦВ.
Приклад 1. Обробці піддають воду з Al2 (SO4) 3 при вмісті Al 5 мг / л. У змішувач 1 подають воду і дисперсію ФЦВ в кількості 50 мг / л в розрахунку на сухі волокна. Дисперсію з змішувача направляють в реактор 2, куди подають як реагент Na3 PO4 в кількості, стехіометрично рівному змістом у воді Al. Далі вода надходить в сатуратор 3, де її насичують повітрям при тиску 2 атм. Воду з сатуратора подають у флотатор 4. Утворений в ньому флотошлам накопичується на поверхні води у вигляді флотослоя. При певній масі цього шару його з камери виводять переливом або ж його відбирають черпаками. На початку процесу весь флотошлам подають в змішувач 1 (на фіг. Це показано штрихпунктирной лінією), при цьому подачу свіжих ФЦВ припиняють. При досягненні (за розрахунком) заздалегідь обраного співвідношення ФЦВ / AlPO4. рівного, наприклад, 100: 100-150 (в мас.ч.), частина флотошлама починають відбирати на переробку, а в змішувач 1 починають подавати в такій же кількості свіжі ФЦВ. Це робочий режим роботи системи. У виведеної з флотатора з самого початку процесу очищеній воді Al відсутня. Флотошлам зневоднюють, промивають від сульфату натрію, знову зневоднюють, сушать, подрібнюють і отримують наповнювач для полімерних композиційних матеріалів.
Приклад 2. Очищають воду, що містить 250 мг / л алюмінію у вигляді AlCl3. У змішувач 1 подають цю воду і дисперсію ФЦВ в кількості 80 мг / л в розрахунку на суху волокно. У реакторі 2 в дисперсію додають NaOH в кількості, стехіометрично дорівнює 150 мг Al. У сатураторі воду насичують повітрям і подають у флотатор. Флотошлам виводять з камери флотатора і подають на переробку. Його сухі речовини містять в розрахунку на 100 мас.ч. ФЦВ, 540 мас.ч. Al (OH) 3. Осветленную воду подають в змішувач 5 і додають в неї ФЦВ в кількості, в розрахунку на суху волокно, 50 мг / л. У реакторі 6 в воду додають Na3 PO4 в кількості, стехіометрично рівному 100 мг Al. Флотошлам з флотатора 8 містить, в розрахунку на 100 мг ФЦВ, 900 мг AlPO4. Обидві порції флотошлама зневоднюють, промивають від хлористого натрію, знову зневоднюють. Першу порцію флотошлама прокаливают і отримують Al2 O3. з другої порції шляхом її обробки оцтовою кислотою отримують ацетат алюмінію.
У обробленої води алюміній відсутня.
Приклад 3. Очищають воду, що містить 400 мг / л алюмінію у вигляді KAl (SO4) 2. при цьому використовують три ступені очищення, і установка, відповідно, додатково містить змішувач, реактор, сатуратор і флотатор. У змішувач 1 подають воду і дисперсію ФЦВ в кількості 80 мг на 1 л води. У реакторі 2 в воду додають NaOH в кількості, стехіометрично дорівнює 150 мг Al. У сатураторі 3 воду насичують повітрям і подають у флотатор 4. Флотошлам з нього виводять і направляють на переробку. Його сухі речовини містять, в розрахунку на 100 мас.ч. ФЦВ, 540 мас.ч. Al (OH) 3. Осветленную воду подають в змішувач 5 і додають в неї ФЦВ в кількості 80 мг / л. У реакторі в воду додають NaOH в кількості, стехіометрично дорівнює 150 мг Al. Суміш направляють в сатуратор 7 і потім у флотатор 8. Флотошлам на цьому ступені містить, в розрахунку на 100 мас.ч. ФЦВ, 540 мас.ч. Al (OH) 3. Осветленную у флотаторе воду направляють в змішувач наступної секції (на Фіг. Не показаний), в якому в воду додають 50 мг / л ФЦВ. У наступному реакторі в воду додають Na3 PO4 в кількості, стехіометрично рівному 100 мг Al. Суміш направляють в сатуратор, далі у флотатор. Флотошлам на цьому ступені містить, в розрахунку на 100 мг ФЦВ, 900 мг AlPO4. В очищеній воді алюміній відсутня.
1. Спосіб очищення стічної води від іонів алюмінію, що включає стадію обробки води фосфатом натрію і стадію відділення осаду, що містить фосфат алюмінію, що відрізняється тим, що обробку води фосфатом натрію здійснюють в присутності фібрильованої волокон целюлози, взятих кількості 100 мас.ч. на 100-900 мас.ч. фосфату алюмінію, причому не менше 94 мас.% використовуваних волокон мають довжину не більше 1,23 мм і не менше 54 мас.% волокон мають довжину не більше 0,6 мм, при цьому утримання води згаданими волокнами становить не більше 4 мл / г , а відділення утвореного осаду здійснюють напірної флотацією.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що виробляють попередню обробку стічної води шляхом часткового осадження іонів алюмінію розчином гідроксиду натрію в присутності фібрильованої волокон целюлози з відділенням утвореного осаду напірної флотацією, причому згадану попередню обробку здійснюють в один або два послідовних прийому.