Научные основы технологии комплексного реагента для очистки воды на базе системы Fe(II),(III), Al(III), Cl- - H2O - OH-

• Автор: Сорокина, Ирина Демьяновна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Основные виды коагулянтов и их химические свойства

1.2 Технологии получения реагентов для очистки воды

1.2.1 Хлорид и гидроксохлориды алюминия

1.2.2 Хлориды железа

1.2.3 Смешанные коагуляты

1.3 Физикохимические свойства оксо, гидроксосоединений алюминия и железа

1.4 Постановка задач исследова ия

ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Получение реагента на основе железа и алюминия для очистки воды
2.2 Методика кинетических исследований
2.3 Электрохимические исследования
2.4 Потенциометрические исследования
2.5 Протонномагнитная релаксация
2.6 Тсрмоаналитичсскис исследования
2.7 Рентгенофлуоресцентный фазовый анализ
2.8 Методика проведения пробной коагуляции
2.9 Методика контроля качества воды
2. Обработка результатов измерений
ГЛАВА III. ДИНАМИКА ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗО
АЛЮМИНИЕВОГО КОАГУЛЯНТА
3.1 Влияние температуры, тепловой режим и термодинамика процесса кинетики восстановления ионов железа
3.2 Электрохимические характеристики процесса получения железо алюминиевого коагулянта
3.3 Влияние концентрации ионов железа и на кинетику восстановления ионов железа
3.4 Формальная кинетика редокспроцесса
ГЛАВА IV. ХИМИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ
КАТИОНОВ РеП, РеШ, А1Ш
4.1 Математическое моделирование равновесий в в системах на основе РсП, РсШ, А1Ш, воД СГ Н ОН, КИ
4.2 Исследование процессов дегидратации железоалюминиевых гидроксидов
4.3 Изучение элементного состава железоалюминиевых систем
4.4 Исследование железоалюминиевых систем методом протонно 4 магнитной релаксации
ГЛАВА V. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ ПО
КОАГУЛЯНТА И ЕГО НЕКОТОРЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ 1ЮКАЗАТЕЛИ
5.1 Физикохимические свойства синтезированного железо
алюминиевого коагулянта
5.2 Технологическая схема получения синтезированного железо
алюминиевого коагулянта с заданными характеристиками из промышленных железосодержащих отходов
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧШКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ОХД оксихлорид алюминия
IЩА циклическая вольтамперометрия
4 первичные частицы
ПГК полиядерные гидроксокомплсксы
ГГ термогравиметрия
ДТА дифференциальный термический анализ
ДТГ дифференциальная термогравиметрия
ТГА термофавимстричсский анализ
ДСК дифференциальная сканирующая калориметрия
ТФО теоретические функции образования
ЭФО экспериментальные функции образования
ПМР протонная магнитная релаксация
КРЭ коэффициент релаксационной эффективности
ч.д.а. чистый для анализа х.ч. химически чистый н.у. нормальные условия а степень превращения
время, с
у относительная селекгивность к, константа скорости, с1 плотность тока, мАсм2
V.. объем выделившегося водорода приведенный к нормальным условиям, см3г
диаметр части, мкм
АН изменение энтальпии
изменение свободной энергии
изменение энтропии
А тепловой эффект реакции.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Помимо водоочистки сернокислый алюминий применяется в больших количествах в целлюлозно-бумажной промышленности для проклейки бумаги и других целей; его используют в текстильной промышленности в качестве протравы при крашении хлопчатобумажных, шерстяных и шелковых тканей, при дублении кож, для консервирования дерева, в промышленности искусственных волокон [2]. Коагулирующие свойства А(8(). В процессе коагуляции А1(ОН)3 коллоидные частицы примесей, находящиеся в воде, захватываются и выделяются вместе с гидроксидом алюминия в виде студенистых хлопьев. А1(ОН)з имеет повышенную чувствительность к р и температуре обрабатываемой воды. Область в окрестностях изоэлектричсской точки для гидроксида алюминия, где у него наименьшая растворимость, соответствует pH 6,5-7,5. При более низких значениях pH образуются частично растворимые основные соли, при более высоких - гидроксокомплексы алюминия. При температуре исходной воды ниже 4°С в результате возрастания гидратации гидроксида алюминия замедляются процессы коагулирования ее примесей и декантации хлопьев, быстро засоряются фильтры, осадок гидроксида алюминия отлагается в чрубах, остаточный алюминий попадает в фильтрат, а хлопья гидроксида образуются в воде уже после подачи потребителям. В холодное время года при обработке воды с повышенным содержанием природных органических веществ используется оксихлорид алюминия (ОХА) [4]. ОХА известен иод различными наименованиями: полиалюмипий гидрохлорид, хлоргидроксид алюминия, основной хлорид алюминия и др. А1(ОН)1ПС1зп_т. При обработке воды указанные соединения могут образов! Неорганический катионный коагулянт ОХА обладает способностью образовывать комплексные соединения с широким спектром органических и неорганических веществ в воде. Принципиально отличается от обычных солей алюминия тем, что имеет гак называемую поверхностную кислотную оболочку, что обеспечивает максимально высокую лффсктпвность очистки воды от взвешенных веществ и металлов. Алюминат натрия 1аАЮ2 представляет собой твердые куски белого цвета с перламутровым блеском на изломе, получаемые растворением гидроксида или оксида алюминия в растворе гидроксида алюминия [2]. Сухой товарный продукт содержит % Л, % Ма и до 5% свободной щелочи №ОН. Растворимость ЫаАЮ2 - 0 г/л (при °С). Насыпная масса 1,2-1,8 т/м3. Хлористый алюминий AICI3 ~ белый кристаллический порошок плотностью 2, г/см3, с температурой плавления 2,4°С [2]. Растворимость хлорида алюминия в 0 г воды при °С составляет г, в горячей воде соединение разлагается. Из водных растворов кристаллизуется Л1С1з*6Н с плотностью 2,4 г/см3, расплывающийся на воздухе. При нагревании отщепляет воду и 1IC1 с образованием AI2O3. Хлористый алюминий применяется, главным образом, в качестве катализатора при крекинге нефтепродуктов, а также для ряда органических синтезов. Однако, в ряде случаев, используется как коагулянт. При низких температурах воды в паводковый период в качестве коагулята возможно использование гидроксида алюминия [2]. В подообрабогке применяют также железосодержащие коагулянты: хлорное железо, сульфаты железа(И) и железа(ТН), хлорированный железный купорос. Хлорное железо FeCl3-6H2() (ГОСТ 9-) представляет собой темные с металлическим блеском кристаллы, очень гигроскопичные, поэтому транспортируют его в железных герметичных бочках [. Получают безводное хлорное железо хлорированием стальной стружки при температуре 0°С, а также как побочный продут- при производстве хлоридов металлов горячим хлорированием руд. Содержит в товарном продукте не менее % FcCI3. Сульфат закиси железа FeS*7H (железный купорос по ГОСТ -) представляет собой прозрачные зеленовато-голубые кристаллы, легко буреющие на воздухе в результате окисления железа(П) [3]. Товарный продукт выпускается двух марок (А и В), содержащих соответственно не мснсс % и % FeSO. H2SO4 и не более 0,4-1% нерастворимою осадка. Плотность реагента - 1,5 г/см3. П), содержащий до 2% свободной серной кислоты. Транспортируют его в гуммированной таре [3]. Окисление гидроксида железа(Н), образующегося при гидролизе железного купороса при pH воды менее 8, протекает медленно, что приводит к неполному его осаждению и неудовлетворительному коагулированию [4J. Поэтому перед вводом железного купороса в воду добавляют известь или хлор, либо оба реагента вместе.