способ получения коагулянта

Формула изобретения

1. Способ получения железоалюминиевого коагулянта из золы ТЭЦ или глины, включающий выщелачивание оксидов металлов раствором серной кислоты и хлоридсодержащего компонента, отстаивание или фильтрацию реакционной массы, отличающийся тем, что в качестве хлоридсодержащих компонентов используют отходы кожевенного производства - раствор поваренной соли после промывки кожсырья или отработанный пикельный раствор с концентрацией поваренной соли в реакционном растворе 8 - 50 г/л.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакционную массу нагревают путем воздействия постоянного или переменного тока с электродами из углеродистых сплавов железа.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к производству железоалюминийсодержащих коагулянтов, применяемых для очистки сточной воды, преимущественно в кожевенной промышленности, и к утилизации промышленных отходов.

Известен способ получения коагулянта на основе сульфата алюминия из геленитового шлака, подвергаемого выщелачиванию 35-45% серной кислотой при 75-80^oC в течение 45-60 мин /1/. Однако известный способ не позволяет обеспечить высокую степень растворения окислов.

Известен способ получения коагулянта из отработанного глинозема производства хладонов путем обработки его минеральной кислотой, преимущественно отработанной 40-60% серной кислотой или 20-32% абгазной соляной кислотой, являющимися отходами хлорорганического производства /2/. Однако известный способ затруднительно применить потребителям коагулянта, удаленным от предприятий, производящих хладоны и хлорорганические соединения.

Известен способ получения коагулянта /3/ непосредственно в очищаемой сточной воде путем прибавления к ней кислоты до pH 3,0-3,5, бентонита /коллоидной глины, состоящей не менее чем на 60% из минералов группы монтмориллонита - водного алюмосиликата магния, алюминия, железа, натрия/ в количестве 0,3% и извести в количестве 1,0-2,0% от объема сточной воды. Недостатком способа является большой расход бентонита, извести.

Известен способ очистки сточных вод мясокомбинатов путем введения в них бентонитовой глины и последующей электрофлотокоагуляции с использованием железных электродов /4/. Однако способ в связи с низкой электропроводностью воды требует значительных расходов электроэнергии и большого расхода металла.

Известен способ получения коагулянта - неочищенного сернокислого алюминия /сорт БМ/ путем обработки необожженной глины серной кислотой /5/. Недостатком способа является низкий выход коагулянта.

Существует способ растворения окислов железа /травление изделий из железа/ в серной и соляной /более активной/ кислотах, а также в их смесях, содержащих 5-10% H₂SO₄ и 10-15% HCl при температурах 40-60^oC /6, 7, 8/. Недостатком способа является необходимость применения соляной кислоты, как правило, не используемой в технологии кожевенного производства. Кроме того, соляная кислота не удобна в обращении из-за токсичности паров, сильного коррозионного воздействия на аппаратуру и трубопроводы, изготовляемые из стали, и необходимости замены материалов для них на более стойкие.

Известен способ травления алюминия, окислов алюминия и его сплавов в 10-20% растворе едкого натра с добавкой 30 г/л хлористого натрия /8/, а также способ растворения соединений алюминия, содержащихся в различных минералах /в основном бокситы и нефелины/ с помощью щелочей /мокрый и сухой процессы/, в результате чего получают растворы алюмината натрия в смеси с едким натром /7/. Недостатком данного способа является невозможность получения в одну стадию смешанного коагулянта, содержащего в растворе наряду с алюминием и железо, так как окислы железа в щелочной среде нерастворимы и выпадают в осадок, образуя красный шлам.

Известен способ получения коагулянта путем растворения железосодержащего отхода черной металлургии - магнетита - в серной кислоте в присутствии хлоридсодержащего соединения - треххлористого железа, взятого из расчета 0,1 г на 1 кг синтезируемого купороса. Процесс осуществляется при температуре 80^oC в течение двух часов. При этом растворимость магнетита в серной кислоте без хлорного железа составляет 37-38%, а в присутствии хлорного железа повышается до 50%. Недостатком данного способа является необходимость применения специального и достаточного дефицитного соединения - хлорного железа /9/.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения железоалюминиевого коагулянта путем обработки шлака, золы и глин, содержащих заметные количества железа и алюминия, растворами кислот, в том числе растворами соляной кислоты /10/.

Недостатком способа является низкий выход коагулянта в случае использования серной кислоты, а также необходимость применения содержащей хлор-ион соляной кислоты, как уже отмечалось, неудобной в обращении из-за токсичности летучих паров и коррозионного воздействия на аппаратуру.

Цель изобретения - повышение выхода коагулянта без использования соляной кислоты и дефицитных продуктов, путем применения хлоридсодержащих отходов производства, образующихся, например, на предприятиях кожевенной промышленности.

Пример 1. Навеску сухой глины, 50 г, обрабатывают 40 мл раствора, содержащего 40% H₂SO₄ и 33 г/л NaCl, и пульпу нагревают в течение двух часов в автоклаве при температуре 120^oC. Реакционный раствор получают путем дозирования концентрированной серной кислоты /90%/ в раствор поваренной соли концентрацией 60 г/л, представляющий собой отработанный пикельный раствор кожевенного производства, сбрасываемый в канализацию. После обработки пульпу, содержащую взвесь глины, разбавляют водопроводной водой в 2 раза по объему, подвергают отстаиванию для удаления песка и крупных взвесей. Для анализа раствор центрифугируют или фильтруют.

На фиг.1 представлена зависимость концентрации окиси алюминия от времени обработки глины и концентрации поваренной соли в реакционном растворе.

На фиг. 2 представлена зависимость концентрации Fe₂O₃ в растворе от тех же параметров.

Концентрацию поваренной соли в отработанном пикельном растворе /исходная концентрация NaCl в отработанном растворе - 60-90 г/л/ меняли либо путем разбавления водой, либо путем донасыщения технической поваренной солью.

Из фиг. 1 - 4 видно, что с увеличением концентрации NaCl в растворе увеличивается как концентрация Al₂O₃, так и Fe₂O₃ в сравнении с раствором, в котором отсутствует NaCl. Наиболее оптимальными являются концентрации NaCl в интервале 8-50 г/л; концентрации NaCl ниже 8 г/л не обеспечивают существенного увеличения выхода окислов в раствор, а концентрации NaCl выше 50 г/л требуют либо применения кристаллической поваренной соли для повышения ее концентрации в растворе, либо упаривания отработанного пикельного раствора для тех же целей, что требует дополнительных материальных затрат или энергетических затрат.

Пример 2. Навеску золы ТЭЦ, полученной при сжигании углей марки AIII, 50 г обрабатывают 41 мл раствора, содержащего 35% H₂SO₄ и 36 г/л NaCl в течение двух часов при перемешивании и температуре 120^oC в автоклаве. Данный раствор получают путем дозирования концентрированной серной кислоты /90%/ в раствор поваренной соли концентрацией 60 г/л, представляющий собой очищенный рассол после промывки кожсырья в кожевенном производстве. После обработки золы реакционную массу фильтруют и раствор охлаждают. Применение отхода кожевенного производства - очищенного рассола после промывки кожевенного сырь позволяет повысить растворимость железоалюминиевых окислов из золы углей марки AIII без применения специальных реагентов и удешевить процесс. Результаты обработки золы при этих и других условиях обработки представлены на фиг.3 и 4.

В предлагаемом изобретении в качестве глины применялась глина из карьера с. Новоселовка Октябрьского района Курской области, в качестве золы - зола ТЭЦ-1 г. Курска из золоотвала.

Для дополнительного увеличения содержания двухвалентного железа в растворе коагулянта и повышения степени растворения окислов глины в растворе серной кислоты и хлористого натрия реакционную массу /пульпу/, полученную вышеописанным способом, подвергают воздействию постоянного или переменного электрического тока. При этом пульпа под током нагревается до температуры 105^oC, а остальные электроды растворяются.

Пример 3. Навеску сухой глины, 400, обрабатывают 240 мл раствора, содержащего 43% H₂SO₄ и 40 г/л NaCl, и полученную пульпу подвергают воздействию постоянного электрического тока со стальными электродами рабочей поверхностью 72 см² каждый в пластмассовой прямоугольной ячейке объемом 650 мл в течение двух часов при средних напряжении 10 В и токе 10 А и температуре 105-110^oC. После обработки пульпу, содержащую взвесь глины, разбавляют водопроводной водой в два раза по объему, фильтруют и подвергают анализу.

В таблице приведены результаты анализов коагулянтов, полученных из глины карьера северо-западного района г. Курска, с применением постоянного электрического тока и в автоклаве, как описано в примере 1, при равном разбавлении. Применение переменного тока при силе 10 А, напряжении 10 В и температуре 105^oC дает результаты, отличающиеся от приведенных в таблице на 5% для постоянного тока.

Из таблицы видно, что применение электролиза для обработки пульпы позволяет обеспечить необходимый подогрев, повысить содержание в растворе соединений железа и алюминия, и pH раствора по сравнению с обработкой в автоклаве.

Источники информации.

1. А. с. N 1742214 A 1, C 01 F 7/74. Т.М. Споршева, Ю.А. Лайнер, А.П. Шварц, А. А. Палант, В.А. Симановский. Коми научный центр Уральского отделения АН СССР и Институт металлургии им. А.А. Байкова. Способ получения коагулянта на основе сульфата алюминия из геленитового шлака, бюл. N 23, 23.06.92.

2. П. N 1764514 A3, C 01 F 7/00. Способ получения коагулянта. Б. Мирзоев, Х. Сафиев, Ш.Ф. Рахимов. Институт химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан, бюл. N 35, 23.09.92.

3. П. США 3909407, публикация 1975 г., 30 сентября, том 938 N 5, кл. C 02 B 1/20.

4. Е.М. Фонарко. Химия и технология воды, 18, N3, 1996, стр.304.

5. Л. А. Кульский. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. Киев: Наукова думка, 1980, стр.149.

6. Прикладная электрохимия.- М.: Химия, 1975, стр.372.

7. Прикладная электрохимия.- Харьков: изд. Харьковского университета им. Горького, 1961, стр. 342-343; стр. 420-425.

8. Прикладная электрохимия.- Ленинград: Госхимиздат, 1962, стр. 174-175.

9. А.с. N 1502474 A 1, C 01 C 49/14, С.Р. Минсеитов, М.Е. Буронбаев, Г. П. Мироевский, Д.Г. Медиханов, Л.Г. Куткова, способ получения железного купороса, бюл. N 31, 23.08.89.

10. Е. Д. Бабенков. - Очистка воды коагулянтами, М.: Наука, 1977, стр. 76-77.