Минерализация опресненной воды с применением материалов, содержащих CaCO3

• Автор: Ерохин, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

1. Литературный обзор. II

1.1. Требования к качеству питьевой воды

1.1.1. Требования к составу воды

1.1.2. Требования к стабильности воды по СаС

1.2. Опресненная вода и необходимость ее минерализации

1.3. Растворимость СаСОз в воде при равновесных условиях

1.3.1. Система вода углекислый газ

1.3.2. Система СаС Н С с ничтожно малым участием газовой

1.3.3. Система СаСОз Н С открытая в отношении С.

1.3.4. Система СаС Н С первоначально открытая в

отношении С, а перед добавлением СаС закрытая.

1.4. Растворимость сульфата кальция в воде
1.5. Изучение кинетики растворения СаС в воде, содержащей
угольную кислоту
1.5.1. Изучение растворения кальцита в угольной кислоте в диапазоне
температур 5 С и РСо2 0.0 1.0 атм.
1.5.1.1. Скорость растворения СаСОз в воде содержащей угольную
кислоту.
1.5.1.2. Механизм растворения кальцита в воде, содержащей угольную
кислоту.
1.6. Технология минерализации воды методом углекислотного
растворения карбонатнокальциевых материалов.
1.7. Цель и задачи работы.
2. Описание процесса минерализации воды в равновесных
условиях
2.1. Минерализация воды методом растворения солей.
2.1.1. Программа рН1аЬ.
2.2. Минерализация воды методом растворения материалов
содержащих СаСОз.
2.2.1. Программа I.
2.2.1.1. Расчет процесса минерализации для режима открытой системы.
2.2.1.2. Расчет процесса минерализации для режима закрытой системы.
2.2.1.3. Расчет состава и смешанного потока.
2.2.1.4. Температурные зависимости констант равновесия.
2.2.2. Обсуждение результатов расчета и их сравнение с известными
моделями.
2.3. Выбор начального значения раствора серной кислоты
2.4. Оценка параметров и показателей процесса минерализации для
равновесных условий
3. Исследование кинетики растворения СаС в растворе серной
кислоты
3.1. Аналитические особенности исследования растворения
материалов, содержащих СаС.
3.1.1. Разработка методики определения концентрации кальция по
значению раствора.
3.1.1.1. Исходные вещества и объект исследования.
3.1.1.2. Методика эксперимента.
3.1.1.3. Результаты исследований и их обсуждение.
3.1.2. Определение карбонатных форм в растворе.
3.1.2.1. Методики определения форм карбонатов в растворе.
3.1.2.2. Экспериментальное сравнение аналитических методик
определения форм карбонатов в растворе.
3.1.3. Определение количества выделяющегося С
3.1.3.1. Методика эксперимента.
3.1.3.2. Результаты эксперимента.
3.2. Определение области протекания процесса инвариантным
методом
Методика эксперимента
Результаты эксперимента
Определение области окончания первой стадии процесса.
Определение области протекания первой стадии процесса
инвариантным методом.
Методика эксперимента
Результаты эксперимента
Определение влияния на скорость первой стадии гидродинамики
процесса.
Методика эксперимента
Результаты эксперимента
Определение удельной скорости первой стадии процесса.
Изучение особенностей протекания второй стадии процесса
Растворение мела в растворе серной кислоты в условиях
закрытой системы.
Методика эксперимента
Результаты эксперимента
Определение области протекания второй стадии процесса
Изучение растворения карбонатнокальциевых материалов в
аппарате колонного типа
Характеристики карбонатнокальцисвых материалов.
Определение вещественного состава рентгенофазовым
анализом.
Характеристики слоя карбонатного песка и известняка
Методика эксперимента
Результаты экспериментов по растворению
карбонатнокальциевых материалов
Скорость растворения карбонатнокальциевых материалов.
Исследование динамики растворения СаС в растворе серной кислоты
4.1. Экспериментальные результаты исследования динамики
растворения
4.2. Определение параметров проведения процесса минерализации в
аппарате колонного типа
4.3. Определение времени контакта раствора серной кислоты с
карбонатнокал ьциевой загрузкой
4.4 Расчет высоты загрузки карбонатного песка в промышленном
аппарате колонного типа
5. Рекомендации по промышленному ведению процесса
минерализации
6. Выводы.
7. Литература.
8. Приложения.
Приложение 1. Таблицы материальных балансов
Приложение 2. Акт о внедрении комплекса программ для
расчета процессов минерализации опресненной воды.
Введение


Несмотря на эксплуатационную простоту, этот метод имеет ряд недостатков. Так, используемая привозная баллонная сжиженная углекислота достаточно дорога. Получение же диоксида углерода другими способами, например, сжиганием нефти, является сложным как в конструктивном, так и в эксплуатационном отношении. Кроме того, в таком газе возможно появление токсичных и канцерогенных компонентов. Также необходимо отметить, что углекислотный способ не позволяет получить воду с выше 7. Поэтому для увеличения значения воды добавляют щелочные агенты, что может привести к локальному выпадению осадка СаСОз 1,2. В том же Актау в настоящее время реализована технология обратноосмотического опреснения воды Каспийского моря. Вода, получаемая обратноосмотическим опреснением пермеат, для использования в качестве питьевой также нуждается в минерализации. По своим параметрам она отличается от дистиллята имеет более низкое солссодержание и значение выше 9. Вследствие этого минерализация пермеата с помощью углекислотного растворения карбонатнокальциевых материалов будет характеризоваться худшими экономическими показателями по сравнению с дистиллятом, а солесодержание получаемой воды будет меньше. В свете изложенного для минерализации пермеата представляется актуальным рассмотрение использования для растворения карбонатнокальциевых материалов вместо диоксида углерода растворов минеральных кислот серная, соляная. Такой способ минерализации позволит получать диоксид углерода непосредственно в процессе растворения, дополнительно обеспечивая наличие в воде сульфатных или хлоридных ионов для достижения более высокого значения воды можно использовать исходный пермеат 1,2. Однако параметры и показатели нового процесса не описаны в литературе, в частности, не ясна кинетика и динамика растворения. Требуется нахождение оптимальных условий всех стадий процесса, в частности, таких, как подкислсние пермсата раствором кислоты, растворение карбонатнокальциевых материалов в разбавленных кислотах, смешение потока после реакции с исходным пермсатом. Необходимы детальные исследования всех указанных стадий, что и стало главными задачами настоящей диссертации, целью которой явилась разработка процесса минерализации опресненной воды методом кислотного растворения карбонатнокальциевых материалов. Работа выполнена при финансовой поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научнотехнической сфере программа УМНИК, гос. Питьевая вода вода, по своему качеству в естественном состоянии или после обработки очистки, обеззараживания, консервации, добавления недостающих веществ и др. Качество питьевой воды регламентируется нормативными требованиями, устанавливаемыми международными и государственными стандартами. Нормативы качества питьевой воды представляют совокупность установленных научноисследовательскими методами и регламентированных санитарными правилами показателей химического, радионуклидного и микробиологического состава и органолептических свойств, гарантирующих е безопасность и безвредность для здоровья человека. Основными международными документами, рекомендации и требования которых принимаются в качестве базовых при разработке документов в большинстве стран мира, являются Руководство ВОЗ 8 и Директива по питьевой воде Европейского Союза 8ЕС. В России в области нормирования качества питьевой воды действуют нормативные документы 9 . Ниже в таблице 1 приведены требования к питьевой воде по СанПиН 2. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества и СанПиН 2. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды расфасованной в емкости. Контроль качества. Предусмотренные ими нормативы регламентируют главным образом максимально допустимые значения концентраций. Вместе с тем в них не оговаривается минимальное и оптимальное значение тех или иных компонентов, хотя известно, что для нормальной жизнедеятельности человека и животных требуется присутствие почти всех элементов в тех или иных количествах.