CC BY
25
3. Переста, I. Я. Забезпечення вдосконалення профшактичних заходiв пiд час перевезення небезпечних вантажв [Текст] / I. Я. Переста, Л. О. Яришкша, Ю. В. Зеленько та ш. // Зб. наук. пр. Дншропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. - Д.: Вид. ДНУЗТ, 2011. - Вип. 1. - С. 82-88.
4. Сорока, М. Л., Структурно-логическая схема развития аварийных эмиссий углеводородов на железнодорожном транспорте и основные требования к сорбентам, применяемым для их ликвидации [Текст] / М. Л. Сорока, Л. А. Ярышкина // Вюник Дншропетр. нац. ун-ту зал1зн. транс. iм. акад. В. Лазаряна. - Вип. 37. - Д. : Вид-во Дншропетр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна, 2011. - С. 174-179.
5. Сорока, М. Л. Поглинальна здатшсть промислових вiдходiв по вщношенню до оргашчних розчинниюв, яю перевоз-яться зал1зничним транспортом [Текст] / М. Л. Сорока, Л. О. Яришкша, Л. В. Шевченко // Вюник дншропетровського утверситету. Серiя «Х1м1я» - 2012. - Вип. № 18. - С. 121-124.
6. Сорока, М. Л. Экологическая оценка сезонных муниципальных отходов на основе опалой листвы зон зеленых насаждений города Днепропетровск [Текст] / М. Л. Сорока, Л. А. Яришкина // Збiрник наукових праць НГУ. - Д.: Нацюнальний прничий ушверситет. - 2012. - № 38.- С. 183-192
Abstract
This paper focuses on problems of the implementation of oil spill clean-up technology. This type technology is о^п not effective because the sorbents are inaccessibly in the area of oil spill containment at the time. To solve the problem the authors propose the concept of using the waste of local industry as oil sorbent. The aim of this study is to highlight the possibility of using fallen leaves as a sorbent to clean-up the spill of oil and organic solvent. The laboratory experiments demonstrated that the sorbent based on fallen leaves showed good sorption properties and could be a viable alternative to traditional commercially synthetic sorbtion materials. Environment humidity is a limiting factor to the use efficiency of the fallen leaves. We concluded that the fallen leaves of trees should be used to create a local strategic sorbents reserve for the prompt organization of activities to clean-up oil spills.
Keywords: oil, sorbent, spill, clean-up, waste, fallen leaves of trees, sorption capacity, organic solvent
-□ □-
Приведено спосi б отримання
гiдроксохлоридiв алюмшю iз гiдроксиду алюмтю з соляною кислотою з подальшою гх обробкою для тдвищення основностi або у вакуум^ або з допомогою основних реагентiв. Вивчено ефективтсть освтлення стхчних вод даними коагулянтами
Ключовi слова: високоосновний алюмттвий коагулянт, освтлення води, ггдроксохлориди алюмтю, каламуттсть, вiдстоювання,
фшьтрування
□-□
Приведены способы получения гидроксох-лоридов алюминия из гидроксида алюминия с соляной кислотой с дальнейшей их обработкой для увеличения основности или в вакууме, или с помощью основных реагентов. Изучена эффективность осветления сточных вод данными коагулянтами
Ключевые слова: высокоосновный алюминиевый коагулянт, осветление воды, гидроксох-лориды алюминия, мутность, отстаивание,
фильтрование -□ □-
УДК 628.10(088.8)
РОЗРОБКА КОАГУЛЯН-Т1В ДЛЯ 1НТЕНСИФ1-КАЦП ОСВ1ТЛЕННЯ СТ1ЧНИХ ВОД КАРТОННО-ПАПЕРОВИХ ВИРОБНИЦТВ
Т. О. Ш аб л i й
Кандидат техшчних наук, доцент Кафедра екологи та технологи рослинних полiмерiв Нацюнальний техшчний уыверситет УкраТни «Кшвський пол^ехшчний шститут» пр. Перемоги, 37, корп. №4, м. КиТв, УкраТна, 03056 Контактний тел.: (044) 236-60-83 E-mail: [email protected]
1. Вступ
Картонно-паперова промисловкть е одним з най-крупшших водоспоживачiв в Укра!т Водоемтсть ви-робництва паперу та картону складае 40-100 м3/т, що обумовлюе утворення значних об'емiв спчних вод. Запобяти утворенню значних скидiв спчних вод мож-ливо при широкому застосуванн локальних систем водоочищення.
1нтенсифжацш процеав освилення оборотних вод паперових виробництв на локальних очисних спорудах е актуальною проблемою. Висока ефективтсть роботи цих споруд забезпечуе суттеве скорочення витрати свЬ жо! води на виробництво паперу та картону, призводить до значного зниження об'емш спчних вод на тону паперу та картону. Самим простим способом тдвищення ефек-тивносп освгглення води при И вщстоювант або флотаци е використання коагулянта [1]. При цьому в!дмчено, що
замша сульфату алюмшш на бшьш ефективний гдро-ксохлорид алюм1н1ю вир1шуе проблему. Сучаст реагенти в окремих випадках тдвищують ефективн1сть очищення води. Але багато проблем залишаються невир1шеними. При очищент оборотних вод, як1 використовуються в процесах отримання паперу та картону з макулатури, ви-никае проблема глибокого осв1тлення води при вщстою-ванн1. Зазвичай каламутн1сть цих вод тсля вщстшниюв залишаеться високою 1 використання реагент1в не за-вжди забезпечуе зниження каламутност1 до необхщного р1вня ~ 50 мг/дм3. Вир1шення проблеми ускладнюеться при знижент якост1 вихщно! макулатури 1 при широкому використант х1м1чних добавок та наповнювачш.
Тому виникае необхщшсть пошуку високоефективних реагент1в для штенсифжацп осв1т-лення ст1чних вод з високою каламутшстю. До таких реагенпв насамперед сл1д в1днести г1дроксохлориди алюмшш.
е дорогою сировиною для одержання коагулянпв. При одержанн1 г1дроксохлорид1в 1з сульфату 1 хлор-сульфату алюмшш утворюються значт об'еми осад1в сульфату кальцш, як1 необх1дно вид1ляти з розчитв г1дроксохлорид1в алюм 1н1ю, а сам 1 розчини забруднет за-лишками сульфат1в [5, 6]. Одержання св1жевисадженого г1дроксиду алюм1н1ю супроводжуеться утворенням великих об'ем1в рщких в1дход1в.
Для синтезу високоосновних алюм1н1евих коагулянпв використовували аморфний техн1чний г1дроксид алюмшш. При надлишковому тиску 0,05 МПа при температур! 160-180 0С при взаемодп г1дроксиду алюм1н1ю з концентрованою соляною кислотою в молекулярному стввщношенш 1:2 отримали 1/3 пдроксохлорид алюм1н1ю (ГОХА):
А1(0Н)3+2НСЬА1(0Н)С12+2Н20. (1)
1а
2. Простановка проблеми, мета роботи
Пдроксохлориди алюмшш знаходять широке засто-сування в розвинутих кра!нах. В Укра!т проблеми по-кращення якосп очистки води за рахунок використання пдроксохлоридш алюм1н1ю не вир1шуються, тому що т1 технологи отримання пдроксохлоридш, яю розроблен1 на сьогодн1шн1й день базуються або на застосуванш складного обладнання або на використанш металевого алюмшш, що робить вартють реагенту досить високою. До загальновщомих переваг идроксохлоридш [2] у поу р1внянт з 1ншими реагентами в1дносять:
• можлив1сть використання ГОХА при низьких температурах,
• менш1 дози реагент1в 1 низью залишков1 концентрацЦ алюм1н1ю,
• збшьшення ф1льтрациклу,
• покращення показника стабшьносп води,
• п1двищення знезаражуючо! дц за рахунок б1льш глибоко! коагуляцЦ дом1шок.
Проблема випуску високоефективних реагенпв - г1дроксохлорид1в алюм1н1ю для процемв водоочи-щення е досить актуальною. Тим бшьш актуальною е необхщшсть створення технолог1й синтезу високоосновних алюмтевих коагулянт1в з використанням доступно! сировини - нашвпродукпв промислового виробництва гдроксиду алюм1н1ю та з в1дход1в оброб-ки та переробки алюмшш.
Метою дано! роботи було створення нових метод1в синтезу високоосновних алюмтевих коагулянпв 1з г1дроксиду алюмшш та визначення !х ефективност1 при освилент ст1чних вод картонно-паперових виробництв.
3. Виконання дослщжень, аналiз отриманих результайв
Найбiльше поширення при одержант пдроксох-лоридiв алюмiнiю одержали два тдходи: розчинення металевого алюмшш в солянш кислотi до потрiбноí основносп i нейтралiзацiя розчинiв хлориду алюмшш основними реагентами [3]. Можливе також розчинення свiжевисадженого пдроксиду алюмшш в солянш кислоп [4]. Металевий алюмшш i хлорид алюмшш
При на^ванш у вакуумi (залишковий тиск 0,001МПа) за рахунок часткового гiдролiзу пдроксох-лориду (1а) при 100 0С останнiй перетворювався в 2/3 ГОХА, а при 140 0С в 5/6 ГОХА:
Al(OH)Cl2+H2O - 80-100 e^Al(OH )2Cl+HCl, (2)
IIa
2AI(OH)CI2+3H2O- 120-140 G^Ai(OH)5a+3Ha. (3)
IIIa
Крiм того, основнiсть 1/3 ГОХА п1двищували з до-помогою основних реагенпв:
2Al(OH)Cl2+MgO+H2O^2Al(OH)2Cl+MgCl2, (4)
1а 11б
2Al(OH)Cl2+CaO+H2O^2Al(OH)2Cl+CaCl2, (5) 1а 11в
2Al(OH)Cl2+CaCO3+H2O^2Al(OH)2Cl+CaCl2 +CO2, (6)
1а 11г
12Al(OH)Cl2+9MgO+9H2O^6Al2(OH)5Cl+9MgCl2, (7)
1а 111б
12Al(OH)Cl2+9CaCO3+9H2O^ 1а
-*6Al2(OH)5Cl+9CaCl2+9CO2. (8)
111в
Отриманi коагулянти використовували при освиленш стiчних вод. В якост реагента для порiвняння використовували сульфат алюмiнiю.
В якост спчно! води використовували воду Кшвського картонно-паперового комбiнату, що надхо-дить на локальт очиснi споруди, де вона освилюеться при обробцi коагулянтом. Вода характеризуеться високою концентращею змулених речовин (Сзм.р.). У данiй партп води ця концентрац1я сягала 1579 мг/дм3, рН=6,9, жорсткiсть Т=8,5 мг-екв/дм3, лужнiсть Л=3,5 мг-екв/дм3. Дози реагенпв складали 30100 мг/дм3 (по Al2O3). Пiсля в1дстоювання визначали залишкову концентрацiю змулених речовин i об'ем осаду. Результати приведено в табл. 1.
Як видно з таблищ, в даному випадку коагулян-ти ютотно шдвищують ефективнiсть освiтлення води. При цьому цдроксохлориди алюмшш бiльш ефективнi в поршнянт iз сульфатом алюмшш. У випадку дано! спчно! води 1/3 пдроксохлорид алюм1н1ю (1а) забезпечу-вав найбшьш ефективне освiтлення води. Очевидно, це обумовлено незначним пщкислюванням води при його використант, на вщмшу в1д високоосновних реагент1в [7].
Сл1д зазначити, що п1двищення ефективностi освгг-лення дано! спчно! води призводить до збшьшення об'ему осаду, що обумовлено переведенням в осад до-мшок високого ступеню дисперсностi.
Якщо порiвняти ефективнiсть коагулянтiв при очи-шеннi стiчних вод картонно-паперового виробництва, то можна сказати, що в даному випадку дощльно ви-користовувати 1/3 пдроксохлорид алюмшш (1а) без пщвищення його основностi.
Таблиця 1
Ефективжсть коагулянтiв при освiтленнi спчноТ води КиТвського картонно-паперового комбiнату (Сзм.р=1579 мг/дм3)
Коагулянт Доза, мг/дм3 (по Л1203) рн Об'ем осаду, см3/дм3 С мг/дм3 Стутнь осв1-тлення, %
- - 6,9 120 379,0 76,0
Л12^04)3 30 50 70 100 6,8 6,7 6,5 6,4 136 150 165 180 308,0 278,0 155,0 106,0 80,5 82,4 90.2 93.3
Л1(0Н)С12 (1а) 30 50 70 100 6,7 6,6 6,5 6,4 0 0 0 0 2582 2223 154,5 91,5 60,9 48,5 90,2 94,2 96,1 96,9
Л1(0Н)2С1 (11а) 30 50 70 6,8 6,8 6,7 190 220 240 233,3 123,5 101,3 85,2 91.5 93.6
Л1(0Н)2С1 (11б) 30 50 70 100 6,8 6,7 6,6 6,5 0 0 0 0 2222 218,1 150,2 108,5 91,0 86,2 90,5 93.1 94.2
Л1(0Н)2С1 (11в) 30 50 70 100 6,8 6,7 6,6 6,6 0 0 0 0 сосм^^ -^смсмсм 205,2 109,0 97,3 95,0 87,0 93,0 93.8 93.9
Л1(0Н)2С1 (Иг) 30 50 70 100 6,8 6,7 6,6 6,5 190 230 240 250 215,6 127,4 125,6 99,0 86,3 92,0 92,0 93,7
Л12(0Н)5С1 (Ша) 30 50 70 100 6,9 6,9 6,9 6,8 200 220 230 250 197,6 142,3 107,9 88,5 87,5 91,0 93,2 94,4
Л12(0Н)5С1 (Шб) 30 50 70 100 6,9 6,8 6,8 6,7 240 240 250 280 200,7 148,3 102,7 91,3 87,3 90,6 93,5 94,2
дала вiдповiдно 940-1700 мг/дм3. В той же час, залиш-ковi концентрацй завислих речовин в очищенш водi для гiдроксохлориду алюмшш (11г) склали при тих же дозах 150-400 мг/дм3, для 5/6 гдроксохлориду алюмЬ нiю (111б) - 130-250 мг/дм3, а для 1/3 пдроксохлориду алюмшш (1а) взагалi - 100-200 мг/дм3.
Таблиця 2
Залежжсть ефективносп освiтлення стiчноТ води вщ типу та дози коагулянту
Коагулянт Доза, мг/дм3 (по Л1203) рн С, мг/дм3 Стутнь освгтлення, %
... - 7,00 2400 25,0
30 6,40 1700 46,9
Л12^04)3 50 70 6,40 6,50 1250 1250 61,0 61,0
100 6,40 940 70,6
Л1(0Н)С12 (1а) 50 70 6,40 6,30 200 125 93,7 96,1
100 6,30 100 96,9
Л1(0Н)2С1 (Пг) 50 70 6,40 6,36 400 350 85,9 89,1
100 6,36 150 95,3
Л12(0Н)5С1 (Шб) 50 70 6,40 6,40 250 170 92,2 94,7
100 6,50 130 95,9
Враховуючи вплив коагулянпв на пiдвишення ефективносп очищення води фшьтруванням [2, 8], було проведено дослщження, в яких визначали ефективтсть коагулянтiв при освггленш оборотно! води, як в1дстоюванням, так i фiльтруванням. Досл1дження проводили як при освгглент звичайно! оборотно! води, так i попередньо вщстояно! води (табл. 3).
Таблиця 3
Вплив попереднього вщстоювання на ефективжсть осв^лення води вiдстоюванням i фшьтруванням при використанж коагулянтiв. (Сзм.р.1=2450 та Сзм.р..2=737,5 мг/дм3)
В цiлому, як видно з табл. 1, ефектившсть гiдроксохлоридiв алюмiнiю при очишеннi дано! партп спчно! води суттево вища, в порiвняннi iз сульфатом алюмшш. Ця рiзниця ще виразнiша при очищенш сильно забруднено! спчно! води, концентрация завислих речовин в якш сягае 3200 мг/дм3 (табл. 2).
Як видно з табл. 2, при використанш сульфату алюмшш залишкова каламутшсть освгглено! води при дозах коагулянту 30-100 мг/дм3 (по Л1203) скла-
Залишкова каламутшсть, мг/дм3 Стутнь освгтлення, Z,% Стутнь освй-лення тсля
Реагент Доза мг/дм3 С мг/дм3 Шсля Шсля Шсля Шсля
вщсто- фшьтру- вщсто- фшьтру- двух стадш, Z,%
ювання вання ювання вання
1 2 3 4 5 6 7 8
--- --- 2450 737,5 600 69,9 18,6 75,5
--- --- 737,5 687,5 550 6,8 20 25,4
30 2450 560 273 77,1 60,3 88,9
70 2450 238 86,3 90,3 87,4 96,5
О т 100 2450 133,5 28,5 94,5 95,8 98,8
30 737,5 455 215 38,3 68,7 70,8
< 70 737,5 220 45 70,2 93,5 93,9
100 737,5 110 20 85,1 97,1 97,3
30 2450 87,3 45,2 96,4 93,9 98,2
О 70 2450 50,9 20,1 98,0 97,3 99,2
100 2450 21,4 17,4 99,1 97,7 99,3
о 30 737,5 40 18,3 94,6 97,3 97,5
< 70 737,5 29,4 8,5 96,1 98,8 98,8
100 737,5 14,9 3,2 98,0 99,6 99,6
30 2450 90 47,5 96,3 93,6 98,1
70 2450 47,5 22,5 98,1 97,0 99,1
к о 100 2450 19,6 16,7 99,2 97,7 99,3
30 737,5 41 21,5 94,4 96,9 97,1
< 70 737,5 36,5 7 95,1 99,0 95,1
100 737,5 24 4 96,7 99,4 99,5
Як видно з табл. 3, 1/3 та 2/3 пдроксохлориди алюмшш значно ефектившш1 сульфату алюмшш при вщстоювант води, що в свою чергу забезпечуе бшьш ефективне очищення води при фшьтруванш. Кращ1 результати отримано при досить високих дозах коагулянпв 75-100 мг/дм3. Значно знизити витра-ту коагулянпв можна при двохстадшному осв1тленн1 води.
В даному випадку коагулянт вводиться на другш стадп. Як видно з табл. 3, при введенш коагулянту на другш стадп, тсля попереднього вщстоювання, можливо досягти суттево бшьш низьких залишкових значень каламутност води, шж при одностад1йному в1дстоюванн1 води (при змшуванш коагулянт1в з вих1дною водою).
1з приведених вище результат1в видно, що при очищент спчних вод промислових тдприемств, як1 характеризуються високою каламутшстю, методом вщстоювання з використанням алюмтевих коагулянпв ефективн1сть осв1тлення зростае з щцвищенням дози коагулянту та при переход! вщ сульфату алюмшш до
пдроксохлорид1в алюм1н1ю. Значно знизити витрату коагулянпв можна при двохстадшному освгтлент води.
4. Висновки
1. Запропоновано перспективний спос1б отримання пдроксохлорид1в алюм1н1ю i3 г1дроксиду алюмшш та соляноТ кислоти при використанш надлишкового тиску на першiй стадп процесу та вакууму на другш стадп процесу.
2. Встановлено умови перетворення 1/3 пдроксохлориду алюмшш у високоосновш солi при застосуванш основних реагенпв (CaO, MgO, CaCO3).
3. Визначено взаемний вплив дисперсшл фази та дисперсшного середовища на ефективтсть освiтлення сильно забруднених промислових вод. Показано, що найвищу ефективтсть забезпечуе 1/3 пдроксохлорид алюмшш.
Лиератра
1. Парсараси, Н. Исследование гидроксид алюминия (III) для применения в очистке сточных вод. Свойства полимера и оптимальные условия подготовки [Текст] / Н. Парсараси, Дж. Буффл // Water Research, том 19, выпуск 1, 1985, страницы 25-36.
2. ЭКВАТЭК - 2006: 7-й международный конгресс "Вода: экология и технология" Применение коагулянтов на российских водопроводах: тез. докл. конф. (30 мая - 2 июня, 2006) [Текст] / Гетманцев С.В. - Москва: 2006. - С. 166.
3. Шутько, А. П. Использование алюминийсодержащих отходов промышленных производств [Текст] / Шутько А. П., Басов В. П.;- К.: Тэхника, 1989. - 112 с.
4. Чистая вода России - 2001. Пути снижения стоимости коагулянтов: тез. докл. на VI Международном симпозиуме (2001) [Текст] / Гомеля Н. Д., Шабанов М. В., Крысенко Т. В. - Екатеринбург: 2001 - С. 109.
5. А.с. 386843 СССР, МКИ СО 1 F7/56. Способ получения основного хлорида алюминия [Текст] / Щепачев Б. М., Левицкий Э. А. - № 1326832; заявл. 10.03.71; опубл. 21.05.73, Бюл.№ 27.
6. Гомеля, М. Д. Отримання основних солей алюмшш - високоефективних коагулянт1в для очищення води [Текст] / Гомеля М.Д.// Науков! в1ст1 НТУУ "КШ". - 1999. - № 2. - С.150 - 154.
7. Гомеля, М. Д. Розробка коагулянт1в для процеав осв1тлення води [Текст] / Гомеля М. Д., Крисенко Т. В. // Науков1 вют1 НТУУ "КШ". -2004.- № 2.- С. 111 - 116.
8. Потанина, В. А. Физико-механическая очистка сточных вод оксихлоридом алюминия [Текст] / В.А. Потанина, И.Н. Мясников, Л.М. Сурова // Водоснабжение и санитарная техника. -1988.- №10. - С.22-24.
Abstract
The intensification of the clarification processes of sewage waters of paper production at local clearing plants is the urgent problem. The high performance of these plants provides the significant reduction of fresh water for the production of paper and paperboard, and leads to the significant reduction of amounts of sewage waters per tonne of paper and paperboard. Therefore there is a need to find highly efficient reagents for the intensification of clarification of sewage waters with high turbidity. In the first place, these reagents should include aluminum hydroxochloride.
In the article we suggest a way to get 1/3 of aluminum hydroxochloride, based on the interaction of technical aluminum hydroxide with hydrochloric acid. To increase the basicity of the coagulants we suggested two alternative methods. The first method consists in heating of the obtained 1/3 of aluminum hydroxochloride in a vacuum. As a result, due to partial hydrolysis of 1/3 of aluminum hydroxochloride at 100 0С, the last turned into 2/3 of aluminum hydroxochloride, and at 140 0С in 5/6 of aluminum hydroxochloride. The alternative way to increase the basicity of 1/3 of aluminum hydroxochloride is the processing of obtained coagulant with basic reagents such as: CaO, MgO, CaCO3.
To confirm the perspectives of application of the obtained coagulants the researches were conducted to determine their effectiveness in the clarification of sewage waters of high turbidity of paper and paperboard production.
Keywords: aluminum coagulant of high basicity, water clarification, aluminum hydroxochloride, turbidity, sedimentation, filtration
