Разработка электрофлотационной технологии извлечения соединений кальция и магния из воды с высоким

На правах рукописи
Марченко Ольга Валерьевна
Разработка электрофлотационной
технологии извлечения соединений
кальция и магния из воды с высоким
содержанием солей жёсткости и
минеральных солей
05.17.03 – технология электрохимических процессов и защита от коррозии
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва  2010
Работа выполнена на кафедре технологии электрохимических производств
Российского химико-технологического университета
имени Д.И. Менделеева.
Научный руководитель –
доктор технических наук, профессор Колесников
Владимир Александрович
РХТУ имени Д.И. Менделеева
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор
Десятов Андрей Викторович
ФГУП «Центр Келдыша»
доктор химических наук,
Попов Андрей Николаевич
Ведущая организация:
ОАО «Импульс»
Защита состоится 25 марта 2010 г. В 10 часов в Конференц-зале на заседании
диссертационного совета Д 212.204.06 в Российском химикотехнологическом университете им. Д. И. Менделеева (125047 г. Москва,
Миусская пл., д. 9).
С диссертацией можно ознакомиться в Научно-библиотечном центре РХТУ
имени Д.И. Менделеева.
Автореферат диссертации разослан _______________ 2010 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
В.Т. Новиков
1
Общая характеристика работы
Актуальность работы. Во многих существующих производственных
процессах требуется вода, к которой предъявляются жёсткие требования по
содержанию солей кальция и магния.
Наибольшее распространение получил метод умягчения, использующий
ионообменные смолы, который позволяет практически полностью обессолить
воду. В тоже время ионообменная технология даёт много вторичных
загрязнений - хорошо растворимых солей, для утилизации которых нет
эффективных способов.
Естественные биологические процессы самоочищения водоёмов на
сегодня уже недостаточны, поэтому большое значение в охране водных
ресурсов и их рациональном использовании приобретают физико-химические
методы (мембранные, электрохимические и др.) улучшения качества воды и
обезвреживания
стоков,
позволяющие
повторно
использовать
воду
в
технологических процессах. Повторное использование воды в технологическом
процессе
позволяет:
сократить
забор
свежей
воды,
сократить
сброс
загрязненных вод, возвратить в производство ценные компоненты, ранее
терявшиеся со стоками. Одним из решений, обеспечивающим уменьшение
сброса солевых растворов, является:
- переход к предварительному извлечению труднорастворимых солей
кальция и магния перед стадией обессоливания воды;
- регенерация отработанных технологических растворов хлорида натрия
(элюатов ионного обмена) путём удаления из них ионов кальция и магния в
виде дисперсной фазы нерастворимых соединений.
Целью работы является разработка электрофлотационной технологии
извлечения соединений кальция и магния из природных вод и технологических
растворов (растворы NaCl, NaNO3, Na2SO4, Na2CO3) с высоким содержанием
солей жёсткости.
2
Научная
новизна.
Установлены
новые
закономерности
электрофлотационного извлечения ионов кальция и магния из растворов с
высоким содержанием солей жёсткости от 5,5 до 25 мг-экв/л, а также из
растворов с высоким содержанием минеральных солей (Na2SO4, NaCl, NaNO3,
Na2CO3) в интервале концентраций от 1 до 100 г/л.
Определены технологические приёмы интенсификации и повышения
эффективности электрофлотационного процесса извлечения дисперсной фазы
фосфатов кальция и магния.
Практическая значимость работы. Разработана электрофлотационная
технология извлечения кальция и магния из природных и промышленных вод с
высоким содержанием солей жёсткости и высоким содержанием минеральных
солей, включающим предварительный их перевод в труднорастворимые
соединения (фосфаты) и последующее электрофлотационное извлечение
дисперсной фазы. Определены оптимальные технологические параметры
режимов обработки природных вод и элюатов ионного обмена, содержащих
NaCl, CaCl2, MgCl2.
На защиту выносятся: - новые закономерности электрофлотационного
извлечения кальция и магния в виде труднорастворимых фосфатов из воды и
растворов солей натрия;
- технологические приёмы формирования и извлечения дисперсной фазы
фосфатов кальция и магния из водных растворов;
- электрофлотационная технология извлечения кальция и магния из природных
и промышленных вод с высоким содержанием солей натрия;
- электрофлотационная технология для регенерации растворов NaCl и
извлечение дисперсной фазы смешанных фосфатов кальция и магния.
Апробация работы. Технология электрофлотационного извлечения
соединений кальция и магния из воды с высоким содержанием солей жёсткости
и минеральных солей передана в ООО «Экотех» для внедрения на предприятии.
3
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 4
печатные работы, в том числе в ведущем научном журнале определённом ВАК.
Объём и структура работы. Диссертационная работа состоит из
введения, литературного обзора, описания методики эксперимента, раздела
экспериментальных результатов и
их обсуждения, раздела разработки
электрохимической технологии, выводов и списка литературы из 118
наименований. Работа изложена на 165 страницах машинописного текста,
который содержит 39 рисунков, 31 таблицу.
Содержание работы
1. Введение. Обоснована актуальность темы диссертационной работы,
сформулирована цель, и подходы к решению поставленной задачи.
2. Литературный обзор. Проведён анализ различных методов умягчения
природных и промышленных сточных вод. Выбор метода снижения жёсткости
определяется качеством исходной воды, составом солей, необходимой
глубиной умягчения и технико-экономическими показателями. Рассмотрены
современные физико-химические методы.
Процесс перевода ионов жёсткости в труднорастворимые соединения и
состав дисперсной фазы зависит от величины исходной жёсткости и её вида
(кальциевая, магниевая), рН, количества введённых реагентов, содержания
органических веществ, электролитов, флокулянтов.
Имеются данные по электрофлотационному извлечению ионов кальция
и магния в виде труднорастворимых соединений (в первую очередь
гидроксидов) из модельных систем с малыми значениями концентраций
кальция и магния – от 0,4 до 2 мг-экв/л в растворах растворимых солей до 1 г/л.
3. Методика эксперимента. Объектом исследования являлись растворы,
содержащие хлорид кальция или сульфат магния в концентрациях от 5 до 25
мг-экв/л. Для моделирования технологических вод в раствор дополнительно
вводились минеральные соли NaCl, Na2SO4, NaNO3, Na2CO3 в концентрациях
от 1 до 100 г/л.
4
Исследования
проводились
по
извлечению
кальция
и
магния
индивидуально, а также при совместном их присутствии. В качестве осадителя
использовались фосфат-ионы, которые вводились в мольном соотношении к
ионам кальция и магния (2(РО4)3- : 3Me2+) от 0,4 до 1,0.
Электрофлотационное извлечение дисперсной фазы проводилось в
непроточном аппарате цилиндрической формы, изготовленном из стекла.
Объём раствора в аппарате 0,5 дм3. В качестве катода использовалась сетка из
нержавеющей стали, в качестве анода – ОРТА. Процесс проводился при
объёмной
плотности
тока
0,1
–
1,0
А/л,
длительность
процесса
электрофлотационного извлечения до 30 минут. Для интенсификации процесса
использовались флокулянты: superfloc А-100, praestol 2540, ferrocryl 8737.
Комплексонометрическим методом определялась величина общей
жёсткости Ж (мг-экв/л), из которой рассчитывалась степень извлечения α %.
α = (Ж (нач) – Ж (ост)) / Ж (нач), где
Ж (нач) – жёсткость начального раствора, мг-экв/л;
Ж
(ост)
–
жёсткость
раствора
после
проведения
процесса
электрофлотации, мг-экв/л.
4. Экспериментальные результаты и их обсуждение
4.1 Распределение частиц дисперсной фазы
соединений кальция и
магния по размерам.
В работе проведён анализ распределения частиц дисперсной фазы по
размерам. В присутствии фосфат ионов ионы кальция и магния образуют
мелкодисперсные осадки. Средний размер частиц Ca(OH)2 составляет 10 мкм, в
то время как Ca3(PO4)2 – 6 мкм, размер частиц Mg(OH)2 - 6 мкм, а размер частиц
Mg3(PO4)2 – 4 мкм. При добавлении к фосфатам кальция и магния хлорид
ионов размер частиц практически не изменяется. Добавление в систему
флокулянта существенно увеличивает размер частиц дисперсной фазы (рис.1).
5
распределение частиц
0,2
0,15
1
0,1
2
4
0,05
3
0
0
20
30
40
Размер частиц, мкм
Рис. 1. Распределение частиц дисперсной фазы магния по размерам:
1 – Mg(OH)2; 2 – Mg3(PO4)2; 3 – Mg3(PO4)2 + NaCl (10 г/л);
4 – Mg3(PO4)2 + NaCl (10 г/л) + флокулянт (praestol 2540 = 2 мг/л)
пробы 2, 3, 4 с примесью Mg(OH)2;
Ж(нач) =8 мг-экв/л; 2(PO4)3-:3Mg2+= 1:1; рН = 10
4.2
Исследование
10
электрофлотационного
процесса
извлечения
соединений кальция и магния из воды с высоким содержанием солей
жёсткости.
Изучено влияние природы флокулянта (анионный, катионный) на
эффективность электрофлотационного извлечения кальция и магния. Процесс
протекает эффективно при использовании анионного флокулянта (superfloc А100).
В данном разделе изучено влияние объёмной плотности тока в
интервале от 0,1 до 1,0 А/л на степень извлечения кальция в виде фосфатов из
водных растворов. Степень извлечения практически не зависит от плотности
тока. При iv>1,0 А/л наблюдается значительное перемешивание, степень
извлечения снижается. При значении общей жёсткости исходного раствора
выше 10 мг-экв/л предпочтительным значением iv является 0,2 А/л.
Эффективность процесса увеличивается при использовании флокулянта.
Наиболее эффективно влияние флокулянта анионного типа (superfloc А-100).
6
Флокулянты
катионного
и
неионогенного
типа
обладают
меньшей
эффективностью.
Рассмотрено влияние рН раствора в интервале 7-11
на степень
извлечения солей жёсткости. Из полученных результатов следует, что
оптимальным значением рН для осаждения и последующего удаления кальция
и магния из водных растворов в виде труднорастворимых соединений
образующихся при добавлении фосфатов соответствует рН=10.
Выявлено,
что
степень
извлечения
ионов
кальция
и
магния
увеличивается при увеличении содержания фосфат-ионов. Это объясняется
более полным связыванием ионов жёсткости в труднорастворимые фосфаты.
Однако извлечения в данных условиях осложнено, вероятно, вследствие низкой
эффективности захвата частичек газовыми пузырьками. При извлечении ионов
кальция из водных растворов, содержащих фосфат-ионы максимальная степень
извлечения
достигает 91%,
остаточная
жёсткость 1,2 мг-экв/л
при
соотношении 2(PO4)3-:3Са2+= 1:1; при извлечении ионов магния - 81%,
Ж(ост) = 2,5 мг-экв/л при соотношении 2(PO4)3-:3Mg2+ = 0,8:1.
Исследована зависимость степени извлечения кальция и магния
от
общей жёсткости исходного раствора. При увеличении концентрации ионов
извлекаемых металлов увеличивается и количество образующейся дисперсной
фазы,
вместе
с
этим
увеличивается
и
степень
извлечения.
При
стехиометрическом соотношении фосфат-ионов к ионам кальция 1:1 и
значении общей жёсткости исходного раствора выше 13 мг-экв/л образуются
большие хлопья, которые частично осаждаются, в результате степень
извлечения несколько уменьшается. В случае извлечения магния данный
эффект проявляется при соотношении 2(PO4)3-:3Mg2+ = 0,8:1 и Ж(нач)>13 мг-экв/л,
а при соотношении 2(PO4)3-:3Mg2+ = 1:1 при Ж(нач) > 8 мг-экв/л.
Проведена апробация работы на реальном объекте – артезианской воде
шахты "Салдинская", Красноярский край. Подобраны условия для умягчения
7
воды с жёсткости 7,5 до 2 мг-экв/л: рН=8,5-9,0; 2(PO4)3- : 3Mе2+ = 1:1;
концентрация "superfloc A-100"=4 мг/л, iv=0,2 A/л, t=10 минут.
4.3
Исследование
электрофлотационного
процесса
извлечения
соединений кальция и магния из водных растворов с высоким содержанием
хлорида натрия.
В данном разделе представлено влияние рН раствора на степень
извлечения ионов кальция и магния из растворов с концентрацией хлорида
натрия 1-100 г/л.
Наиболее эффективно процесс электрофлотационного
извлечения кальция протекает при рН = 9, что несколько ниже, чем в водных
растворах сульфата натрия.
Для извлечения магния из растворов NaCl с концентрацией 1 г/л процесс
необходимо проводить при рН=9 и соотношении 2(PO4)3-:3Mg2+ = 1:1 или при
рН=10 и недостатке фосфат-ионов. В первом случае степень извлечения
составляет 54%, а во втором – 57%. При извлечении магния из растворов NaCl
с концентрацией более 10 г/л оптимальное значение рН= 9.
Изучена
кинетика
процесса
электрофлотации
труднорастворимых
соединений Са2+ из растворов NaCl (рис. 2). Процесс протекает достаточно
быстро, максимальная степень очистки достигается за 2-3 минуты, при
концентрации солей до 10 г/л; при увеличении концентрации NaCl
эффективность резко падает.
Изучено влияние содержания фосфат-ионов и ионов жёсткости на
процесс извлечения из растворов с высоким содержанием хлорида натрия.
При извлечении кальция в виде труднорастворимых
соединений в
присутствии NaCl в интервале концентраций от 1 до 100 г/л оптимальное
соотношение 2(PO4)3- : 3Ca2+ = 1:1 (рис.3).
В растворах NaCl с концентрацией 1 и 10 г/л при увеличении значения
общей
жёсткости
степень
извлечения
кальция
концентрации NaCl 100 г/л процесс сильно затруднён.
увеличивается.
При
8
степень извлечения,%
100
80
2
60
3
1
40
20
4
0
0
2
4
6
8
t, мин.
12
10
Рис. 2. Кинетика электрофлотационного извлечения фосфатов кальция при
концентрации NaCl: 1 – 0,1 г/л; 2 – 1 г/л; 3 – 10 г/л; 4 – 100 г/л
Ж(нач) =8 мг-экв/л; 2(PO4)3-:3Ca2+= 0,6:1; С (superfloc А-100)=4 мг/л;
рН = 9; iv=0,2 A/л
100
степень извлечения, %
1
80
2
60
40
3
20
Ж (нач),
мг-экв/л
0
0
5
10
15
20
Рис. 3. Влияние значения общей жёсткости на степень извлечения в растворах с
концентрацией NaCl: 1 – 1 г/л; 2 – 10 г/л; 3 – 100 г/л
2(PO4)3- :3Ca2+ = 1:1; рН=9; С(superfloc А-100)=4 мг/л; iv=0,2 A/л; =10 мин
9
При извлечении магния из растворов с концентрацией NaCl 1 г/л
оптимальное соотношение 2(PO4)3-:3Mg2+ = 1:1. При извлечении ионов магния
из раствора NaCl с концентрацией 10 г/л в присутствии флокулянта superfloc А100 процесс протекает эффективно при соотношении 2(PO4)3-:3Mg2+ = 0,6:1, при
дальнейшем увеличении содержания фосфат-ионов образуются очень мелкие
хлопья, которые плохо флотируются. При концентрации 100 г/л NaCl в
растворе
процесс
электрофлотационного извлечения
труднорастворимых
соединений магния затруднён.
Для
повышения
эффективности
процесса
электрофлотационного
извлечения из растворов с содержанием хлорида натрия 100 г/л был изучен
флокулянт praestol 2540. Максимальная степень извлечения ионов кальция и
магния
при этом составила 80% и 43% соответственно, что значительно
больше, чем при использовании флокулянта superfloc А-100 - 10 % и 0 %
соответственно.
Также была изучена кинетика процесса электрофлотации растворов,
содержащих 100 г/л хлорида натрия. Для эффективного извлечения кальция и
магния в виде труднорастворимых соединений достаточное время нахождения
обрабатываемого раствора в электрофлотаторе составляет 5 минут.
Выявлено, что степень извлечения практически не изменяется при
электрофлотации растворов содержащих от 60 до 100 г/л хлорида натрия. С
увеличением
соотношения
фосфат-ионов
к
ионам
жёсткости
степень
извлечения увеличивается, а остаточная жёсткость уменьшается. Также
отмечено, что при стехиометрическом соотношении фосфат ионов к ионам
жёсткости (2(PO4)3- : 3Me2+ = 1:1) образуются
большие хлопья, процесс
электрофлотации несколько затруднён.
Изучено влияние концентрации ионов жёсткости на эффективность
проведения процесса при соотношении 2(PO4)3- : 3Me2+ = 0,8:1 (таблица 1).
10
Таблица 1
Влияние концентрации ионов жёсткости на степень электрофлотационного
извлечения фосфатов кальция и магния
2(PO4)3- : 3Me2+ = 0,8:1; [Ca2+] = 70%; [Mg2+] = 30%;
C (NaCl) = 80 г/л; рН=10; С (praestol 2540)=2 мг/л; iv=0,2 A/л; =10 мин
Ж(нач),
Ж(ост),
мг-экв/л
мг-экв/л
13
4
69
18
5,1
72
22
5,9
71
25
19,8
21
Как видно из полученных данных процесс
α,%
электрофлотационного
извлечения дисперсной фазы эффективно протекает при Ж(нач) < 22 мг-экв/л.
5 Обобщение результатов изучения электрофлотационного процесса
извлечения соединений кальция и магния из растворов с высоким содержанием
солей натрия (NaCl, Na2SO4, Na2CO3, NaNO3).
Рассмотрено влияние рН на степень извлечения в интервале значений от 7
до 11. Установлено, что наиболее эффективно процесс извлечения протекает в
интервале значений рН от 9 до 10.
Выявлено, что природа соли оказывает влияние на размер частиц,
коллоидную устойчивость системы и природу дисперсной фазы.
При извлечении ионов кальция в виде труднорастворимых соединений из
электролитов с концентрацией 1 г/л максимальная степень извлечения при всех
равных условиях проведения процесса (таблица 2) достигается в растворе
карбоната натрия.
В растворах с концентрацией 10 г/л степень извлечения в присутствии
нитрата натрия выше, чем в присутствии хлорида натрия.
11
При увеличении концентрации сульфат-ионов и карбонат-ионов до 10 г/л
степень извлечения кальция и магния уменьшается. Низкая флотационная
активность фосфатов кальция и магния связана с малым размером частиц, их
высоким зарядом и высокой коллоидной устойчивостью системы
H2O – Me3(PO4)2 – Na2CO3 (Na2SO4).
Для данных растворов определяющее значение имеет флокулянт, который
используется для укрупнения дисперсной фазы. В присутствии флокулянта
praestol 2540 процесс электрофлотации идёт много лучше. В растворе сульфата
натрия с концентрацией 10 г/л степень извлечения кальция увеличилась с 77%
до 81%, а магния с 10% до 45%. В растворе карбоната натрия 10 г/л степень
извлечения увеличивается практически в 2 раза и составляет 85% для кальция и
23% для магния.
При концентрации электролита 100 г/л процесс эффективно протекает
только в присутствии NaCl и NaNO3. При концентрации карбоната и сульфата
натрия 100 г/л образуется мутный раствор.
При добавлении флокулянтов:
superfloc А-100; praestol 2540; ferrocryl 8737 хлопья не образуются.
Таблица 2
Зависимость степени извлечения ионов кальция (α, %) от присутствующего
электролита с концентрацией от 1 до 100 г/л
Ж(нач) = 13 мг-экв/л; 2(PO4)3- : 3Са2+ = 1:1;
С(superfloc А-100)=4 мг/л; рН = 9; iv=0,2 A/л; =10 мин
Соли
Концентрация, г/л
натрия
1
10
100
NaCl
88
80
141
Na2SO4
87
66
не извлекается
Na2CO3
92
20
не извлекается
NaNO3
89
86
212
1 – в присутствии praestol 2540
α = 80 %
2 - в присутствии praestol 2540
α = 79 %
12
При извлечении труднорастворимых соединений
магния степень
извлечения меньше, чем при извлечении труднорастворимых соединений
кальция. Результаты извлечения фосфатов магния в присутствии различных
солей натрия приведены в таблице 3.
Таблица 3
Зависимость степени извлечения ионов магния (α, %) от
присутствующего электролита с концентрацией от 1 до 100 г/л
Ж(нач) = 13 мг-экв/л; 2(PO4)3- : 3Mg2+ = 1:1;
С(superfloc А-100)=4 мг/л; рН = 9; iv=0,2 A/л; =10 мин
Соли
1
2
Концентрация, г/л
натрия
1
10
100
NaCl
42
5
не извлекается1
Na2SO4
15
9
не извлекается
Na2CO3
31
8
не извлекается
NaNO3
46
26
не извлекается2
– в присутствии praestol 2540 и при рН = 10 α = 43 %
- при рН = 10 α = 52 %
При концентрации электролита 100 г/л при рН равном 9 и в присутствии
флокулянта superfloc
А-100 ионы магния в виде труднорастворимых
соединений не извлекаются. В растворе, содержащем нитрат натрия в
концентрации 100 г/л при повышении рН до 10 можно достичь степени
извлечения 52%. В растворе хлорида натрия при добавлении флокулянта
praestol 2540 степень извлечения составляет 43%.
Эффективность
процесса
электрофлотационного
извлечения
сильно
зависит от используемого флокулянта. При извлечении ионов кальция из
растворов, содержащих 100 г/л нитрата натрия с увеличением концентрации
солей жёсткости в растворах без флокулянта процесс протекает не эффективно,
степень извлечения не превышает
5% (рис.4). В присутствии флокулянта
superfloc А-100 степень извлечения составляет 52%. Максимальная степень
извлечения (79 %) достигается при использовании флокулянта ferrocryl 8737.
13
степень извлечения,%
100
80
1
60
40
20
2
3
2+
0
0
4
8
12
16
20
Са ,
мг-экв/л
Рис. 4. Влияние начальной концентрации кальция на степень извлечения в
присутствии различных флокулянтов:
1 –ferrocryl 8737; 2 – superfloc А-100; 3 – без флокулянта
2(PO4)3- : 3Са2+ = 1:1; С (NaNO3) = 100 г/л; рН = 9; iv=0,2 A/л; =10 мин
6 Разработка электрофлотационной технологии извлечения кальция и
магния из природных вод и технологических растворов.
Предложен электрофлотационный способ снижения общей жёсткости
природных вод. Исходная жёсткость воды может достигать 18 мг-экв/л. После
умягчения, остаточная жёсткость составляет 1,5 - 7 мг-экв/л в зависимости от
значения начальной жёсткости и условий проведения процесса.
В зависимости от исходных условий и требований, электрофлотация
может использоваться как самостоятельный способ умягчения, так и в качестве
предочистки
перед
ионообменным
методом.
При
использовании
электрофлотации в качестве предочистки, значительно увеличивается ресурс
загрузки ионообменной колонки, снижается количество жидких отходов.
Предложен электрофлотационный способ регенерации элюатов ионного
обмена, содержащих высокие концентрации NaCl, CaCl2, MgCl2. При
реализации способа значительно сокращаются расходы на реагент (NaCl) и
снижается количество жидких отходов. На рис. 5 представлена технологическая
схема обработки раствора NaCl после регенерации.
– фильтр-пресс; 24 – источник постоянного тока.
9, 11, 13, 15 – бак; 10, 12, 14, 16 – дозаторы; 17, 19 – мешалка; 18, 20 – контроллер рН; 21 – сборник осадка; 23
1 – приёмный резервуар; 2, 6, 8, 22 – насосы; 3, 7 – реактора; 4 – электрофлотатор; 5 – промежуточная ёмкость;
ионообменных установок от ионов кальция и магния.
Рис. 5. Технологическая схема электрофлотационной очистки отработанного раствора регенерации
14
15
7. Выводы
1.
Определены
основные
закономерности
процесса
электрофлотационного извлечения кальция и магния из природных вод со
значениями общей жёсткости от 5,5 до 25 мг-экв/л, а также технологических
растворов содержащих фоновые соли – NaCl, Na2SO4, Na2CO3, NaNO3 в
концентрациях от 1 до 100 г/л.
2.
Установлено, что наиболее эффективно процесс извлечения ионов
фосфатов кальция и магния протекает в интервале значений рН 9 - 10. Степень
извлечения кальция из природных вод достигает 91%, а магния - 81%.
3.
Изучено
влияние
концентрации
фосфат-ионов
на
процесс
электрофлотационного извлечения кальция и магния наиболее эффективно
процесс извлечения протекает при мольном соотношении
2(PO4)3- : 3Ме2+ = (0,8 – 1) : 1.
4.
Исследовано влияние фоновых солей NaCl, Na2SO4, Na2CO3, NaNO3
на эффективность электрофлотационного извлечения фосфатов кальция и
магния. При концентрации солей до 1 г/л их присутствие не влияет на процесс
электрофлотации. При концентрации выше 10 г/л изученные фоновые соли
ухудшают эффективность электрофлотации. Причём сульфат и карбонат-ионы
сильнее уменьшают степень извлечения фосфатов кальция и магния, чем
хлорид и нитрат-ионы.
5.
Установлено, что в растворах с высокой концентрацией фоновых
солей (100 г/л) сильное влияние на эффективность извлечения фосфатов
кальция и магния оказывает природа аниона соли. В растворах хлоридов и
нитратов степень извлечения составляет 80% для кальция и 45% для магния. В
растворах сульфатов и карбонатов в присутствии флокулянтов superfloc А-100,
praestol 2540, ferrocryl 8737 хлопья не образуются процесс электрофлотации не
идёт.
6.
Подобраны флокулянты для увеличения степени извлечения
кальция и магния. Установлено, что флокулянт praestol 2540 интенсифицирует
16
процесс извлечения дисперсной фазы в растворах содержащих сульфаты и
карбонаты с концентрацией до 10 г/л повышая степень извлечения на ~30%, а в
растворах содержащих хлориды и нитраты
с концентрацией до 100 г/л
повышая степень извлечения на 40%. Флокулянт superfloc А-100 не обладает
высокой активность к данным объектам.
7.
Определены технологические параметры для процесса извлечения
кальция и магния из природных и технологических вод, в том числе с высокой
исходной жёсткостью.
8.
Разработана технология регенерации элюатов ионного обмена на
основе NaCl от ионов кальция и магния с целью повторного использования
данных растворов для регенерации ионообменных смол.
При проведении
регенерации растворов значительно сокращаются расходы на реагент (хлорид
натрия) и снижается количество жидких концентрированных отходов.
Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:
1.
Кисиленко П.Н., Баканач О.В. (Марченко О.В.), Колесников В.А.
Очистка природной воды и технологических растворов от ионов кальция и магния
электрофлотационным методом // Наукоёмкие химические технологии – 2004:
Тезисы докладов 10 международной научно-технической конференции, Волгоград,
7-10 сентября, 2004. Т.2.-Волгоград: Изд-во ВолгГТУ, 2004. – с.181-184.
2.
Колесников В.А., Марченко О.В., Кисиленко П.Н. Применение
электрофлотации для умягчения природных и технических вод // Химическая
промышленность сегодня, 2005. - №4. – с.22-25.
3.
Марченко О.В., Колесников В.А., Кисиленко П.Н. Регенерация
растворов NaCl, используемых в ионообменной технологии умягчения природных
и технических вод // Химическая промышленность сегодня, 2009. - №6. – с.17-20.
4.
Марченко О.В., Колесников В.А., Кисиленко П.Н. Влияние ионного
состава технических вод на процесс электрофлотационного извлечения ионов
кальция и магния // Химическая промышленность сегодня, 2009. - №8. – с.28-31.