Алюмокремниевые флокулянты-коагулянты в процессах водоподготовки и водоочистки

• Автор: Шебеши, Алемайеху Кефлу
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : 5 ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ,

1. Литературный обзор
1.1. Теоретические основы процессов коагуляции и флокуляции
в системах с участием сульфата алюминия и кремниевой кислоты
1.2. Получение сульфата алюминия и активной кремниевой кислоты
1.3. Алюмосиликаты - сырье для получения алюмокремниевых флокулянтов-коагулянтов (АКФК)
1.3.1. Нефелинсодержащее сырье
1.3.2. Бокситы и каолины в производстве коагулянтов
1.3.3. Производство коагулянтов из промышленных отходов
1.3.4. Синтез флокулянтов-коагулянтов
1.4. Коагулянты и флокулянты в очистке сточных вод пищевой промышленности
2. Экспериментальная часть
2.1. Методы анализа
2.2. Статистическая обработка полученных результатов
2.3. Приготовление растворов АКФК
3. Эффективность растворов АКФК при осветлении, обезжелезивании и обесцвечивании воды
4. Очистка сточных вод пищевых производств
4.1. Очистка сточных вод молочных производств
4.2. Очистка сточных вод пивоваренного производства
5. Математическое моделирование кислородного баланса
реки Мегеч
6. Оценка экономической эффективности использования АКФК
для очистки сточных вод пивоваренного завода
Выводы
Список литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Проблемы водоподготовки и водоочистки являются одними из актуальнейших в современном мире. Они усугубляются постоянным ростом во-допотребления и повышением требований к качеству воды. И хотя разработано большое число методов очистки воды, в промышленных масштабах используются только некоторые из них. К ним, прежде всего, следует отнести реагентные методы, основанные на использование коагулянтов неорганической или органической природы. До настоящего времени традиционно наиболее широко используется сульфат (СА), и гидроксохлорид (ГОХ) алюминия, полиакриламид и его производные [1,2,3]. Коагулянты применяются для очистки сточных и природных вод от истинно растворенных и коллоидно-дисперсных веществ. При этом одновременно снижаются цветность, бактериальная загрязненность, а в отдельных случаях запахи и привкусы воды. Очищенные сточные воды используют преимущественно в оборотном водоснабжении промышленных предприятий и в меньшей мере в сельском хозяйстве для орошения. Требования к качеству воды для производственно - технических целей отличаются большим разнообразием, они зависят от специфики производства и особенностей технологического процесса.
Образовавшиеся в процессе гидролиза коллоидные золи соединений алюминия коагулируют с образованием агрегатов и, в конечном счете, более или менее крупных хлопьев. Последние вместе с загрязняющими воду веществами осаждаются. Гидролиз коагулянтов является одним из наиболее важных процессов коагуляции, и полнота его протекания влияет как на качество эффективность очистки, так и на расход коагулянта. Процесс хлопьеобразо-вания и последующей седиментации хлопьев может быть интенсифицирован добавлением флокулянтов различного состава. Выпускаемые в промышленном масштабе коагулянты и флокулянты достаточно дороги, а потому поиск новых дешевых, доступных и эффективных коагулянтов и флокулянтов остается весьма важной задачей. Перспективным направлением поиска таких реа-

должен сказываться на процессе их взаимной коагуляции. Вероятно, и тот и другой механизм взаимосвязаны, а не взаимоисключающи.
Учитывая, что в присутствии АК прочность и плотность хлопьев увеличиваются, заслуживает внимания выдвинутая Гэем [127, 52] теория «протогеля», согласно которой частицы гидроксидов, увеличиваясь в размерах и взаимодействуя друг с другом, включают в свою структуру достаточно большое количество воды, по мере уплотнения структур происходит процеживание воды через капилляры микрохлопьев со все возрастающим сопротивлением, что может привести к механическому разрушению структуры хлопьев. Внедрение в эти структуры АК приводит к утяжелению и повышению прочности агрегатов, их быстрой седиментации без разрушения.
Согласно [37], флокулирующая способность отрицательно заряженных золей АК определяется их склонностью к агрегации и образованию полимерных структур, способных взаимодействовать по адсорбционному или адгезионному механизму с положительно заряженными (или даже нейтральными) частицами и их агрегатами.
Проведенные Айлером [37] опыты показали, что повышение pH 0,1%-ного по 8КА золя от 5 до 10 не оказывает заметного влияния на его флокули-рующие свойства, чего не должно быть в случае гетерокоагуляции, т.к. поверхностный заряд частиц АК при этом значительно увеличивается (рис. 1.11). Напротив, электронномикроскопические исследования [37] продемонстрировали, что золь АК, разбавленный сразу после приготовления, состоит из шарообразных частиц и обладает незначительными флокулирую-щими свойствами, в то время как вызревший золь, содержащий разветвленные структуры, является эффективным флокулянтом.
Согласно [167], при введении АК до или вместе с коагулянтом активные участки кремниевой кислоты экранируются ионами и гидроксокомплек-сами алюминия или железа, уменьшая адсорбционные и адгезионные свойства АК. Если же ввести АК после гидролиза коагулянтов, полимерные мости-