СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОАГУЛЯНТА-ФЛОКУЛЯНТА Российский патент 2013 года по МПК C02F1/52 C01F7/52 C01F7/74 C02F103/04 

Изобретение относится к технологии неорганических веществ, в частности касается получения коагулянта-флокулянта, и может быть использовано при очистке природной воды и промышленных стоков.

Известен способ получения коагулянта-флокулянта, включающий обработку алюмосиликатсодержащего сырья серной или соляной кислотой (RU 2039711 С1).

К его недостаткам можно отнести недостаточно высокую эффективность очистки воды при использовании полученного этим способом целевого продукта.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения коагулянта-флокулянта, включающий разложение алюмосиликатсодержащего сырья водным раствором серной или соляной кислоты с последующим выделением из реакционной массы полученного раствора и введением в него дополнительного реагента до получения целевого продукта (RU 2225838 С1).

В качестве дополнительного реагента в этом способе используют 15-30 мас.% концентрированной серной или соляной кислоты, и при этом необходима дополнительная стадия термообработки полученной массы при 35-80°С в течение 10-120 минут.

Коагулянт-флокулянт, полученный по этому способу, недостаточно эффективно очищает сточные и природные воды.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности очистки воды различного состава.

В основу настоящего изобретения положена задача разработки способа получения коагулянта-флокулянта, обеспечивающего повышенную эффективность очистки воды различного состава.

Поставленная задача решена (цель достигнута) тем, что в способе получения коагулянта-флокулянта, включающем разложение алюмосиликатсодержащего сырья водным раствором серной или соляной кислоты с последующим отделением полученного раствора и введением в него дополнительного реагента до получения целевого продукта, согласно настоящему изобретению при разложении алюмосиликатсодержащего сырья дополнительно вводят неорганическое фторсодержащее соединение, а в качестве дополнительного реагента, вводимого в вышеуказанный отделенный полученный раствор, используют водный раствор неорганической соли трехвалентного металла.

Заявляемый способ получения коагулянта-флокулянта позволяет повысить эффективность очистки сточных и природных вод при использовании получаемого этим способом коагулянта-флокулянта.

Рекомендуется в качестве неорганического фторсодержащего соединения использовать фторид натрия.

Это позволяет использовать для производства коагулянта-флокулянта доступное, достаточно широко распространенное фторсодержащие сырье и дополнительно повысить эффективность очистки при применении коагулянта-флокулянта для очистки сточных и природных вод, в частности от взвешенных частиц и нефтепродуктов.

Рекомендуется также в качестве неорганического фторсодержащего соединения использовать водный раствор фтористоводородной кислоты.

Это позволяет при применении коагулянта-флокулянта для очистки сточных и природных вод дополнительно повысить эффективность очистки, в частности, от взвешенных частиц и железа.

Желательно в качестве неорганического фторсодержащего соединения использовать водный раствор гексафторкремниевой кислоты.

Это также дает возможность дополнительно повысить эффективность очистки воды, в частности, при применении коагулянта-флокулянта для очистки сточных и природных вод от взвешенных частиц и железа.

Желательно также в качестве неорганического фторсодержащего соединения использовать водный раствор натриевой соли гексафторкремниевой кислоты.

Это позволяет дополнительно повысить эффективность очистки обрабатываемой воды, в частности при применении коагулянта-флокулянта для очистки от взвешенных частиц, железа и органических соединений.

Рекомендуется использовать в качестве дополнительного реагента, вводимого в отделенный раствор для получения целевого продукта, хлорид трехвалентного железа.

Это позволяет дополнительно увеличить коагулирующие свойства коагулянта-флокулянта и повысить эффективность очистки обрабатываемой воды, в частности, при применении коагулянта-флокулянта для очистки сточных вод от взвешенных частиц, железа и органических соединений,а также природных вод, например, доведя их состав до соответствия нормативным требованиям, предъявляемым к питьевой воде.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Получение коагулянта-флокулянта проводят, используя типовое технологическое оборудование.

Алюмосиликатсодержащее сырье разлагают серной или соляной кислотой. При этом дополнительно вводят неорганическое фторсодержащее соединение.

В качестве алюмосиликатсодержащего сырья можно использовать любое, например, нефелиновый концентрат и другие виды сырья.

В качестве неорганического фторсодержащего соединения можно использовать любое, например, фторид кальция, фторид натрия, натриевую соль гексафторкремниевой кислоты, водный раствор фтористоводородной или гексафторкремниевой кислоты и другие.

Из полученной реакционной массы выделяют раствор любым известным способом, например, фильтрованием. Затем в отделенный раствор вводят водный раствор неорганической соли трехвалентного металла до получения целевого продукта.

В качестве водного раствора неорганической соли трехвалентного металла используют любую неорганическую соль трехвалентного металла, например, сульфат хрома или алюминия, хлорид железа и другие различной концентрации.

Полученный целевой продукт испытывают стандартными методами и используют в технологии очистки воды хозяйственного, питьевого и промышленного назначения различного состава.

Существо предлагаемого способа получения коагулянта-флокулянта поясняется следующими примерами, не ограничивающими объем предлагаемого изобретения:

Пример 1.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом: 500 г алюмосиликатсодержащего концентрата, имеющего состав (мас.%): SiO₂ - 45,0; Аl₂O₃ - 31,1; Na₂O - 12,0; K₂O - 6,9; Fe₂O₃ - 3,2; СаО - 1,5; прочие - остальное, обрабатывают 5 л 9 мас.% серной кислоты, при этом добавляют в реакционную массу (в качестве неорганического фторсодержащего соединения) 5 г фторида кальция, затем отделяют фильтрованием раствор и, для получения целевого продукта, вводят в него 2 литра водного раствора, содержащего 10 г/л Cr₂(SO₄)₃.

В загрязненные воды вводили 0,9 г/л полученного коагулянта-флокулянта.

Результаты испытаний представлены в нижеследующей таблице.

По сравнению с прототипом полученный коагулянт-флокулянт характеризуется повышенными коагулирующими и флокулирующими способностями, что при прочих равных условиях позволяет повысить эффективность очистки и снизить остаточное содержание взвешенных веществ на 10% и нефтепродуктов на 10%.

Пример 2.

Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 1, но при этом при разложении алюмосиликатсодержащего сырья добавляют в реакционную массу (в качестве неорганического фторсодержащего соединения) 5 г фторида натрия.

Результаты испытаний представлены в нижеследующей таблице.

По сравнению с прототипом полученный коагулянт-флокулянт характеризуется повышенными коагулирующими и флокулирующими способностями, что при прочих равных условиях позволяет повысить эффективность очистки и снизить остаточное содержание взвешенных веществ на 20% и нефтепродуктов на 10%.

Пример 3.

Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 1, но при этом для получения целевого продукта в раствор, полученный после выделения из реакционной массы фильтрованием, вводили 2 литра водного раствора, содержащего 15 г/л A1₂(SO₄)₃.

Результаты испытаний представлены в нижеследующей таблице.

По сравнению с прототипом полученный коагулянт-флокулянт характеризуется повышенными коагулирующими и флокулирующими свойствами, что при прочих равных условиях позволяет повысить эффективность очистки и снизить остаточное содержание взвешенных веществ на 40% и соединений железа на 20%.

Пример 4.

Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 3, но при этом при разложении алюмосиликатсодержащего сырья добавляют в качестве неорганического фторсодержащего соединения 100 мл водного раствора фтористоводородной кислоты, содержащего 3 г HF.

Результаты испытаний представлены в нижеследующей таблице.

По сравнению с прототипом полученный коагулянт-флокулянт характеризуется повышенными коагулирующими и флокулирующими свойствами, что при прочих равных условиях позволяет повысить эффективность очистки и снизить остаточное содержание взвешенных веществ на 80% и соединений железа на 80%.

Пример 5.

Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 3, но при этом в качестве неорганического фторсодержащего соединения добавляют 100 мл водного раствора гексафторкремниевой кислоты, содержащего 5 г H₂SiF₆.

Результаты испытаний представлены в нижеследующей таблице.

По сравнению с прототипом полученный коагулянт-флокулянт характеризуется повышенными коагулирующими и флокулирующими способностями, что при прочих равных условиях позволяет повысить эффективность очистки и снизить остаточное содержание взвешенных веществ на 80% и соединений железа на 80%.

Пример 6.

Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 3, но при этом в качестве фторсодержащего соединения добавляют 6 г натриевой соли гексафторкремниевой кислоты.

Результаты испытаний представлены в нижеследующей таблице.

По сравнению с прототипом полученный коагулянт-флокулянт характеризуется повышенными коагулирующими и флокулирующими способностями, что при прочих равных условиях позволяет повысить эффективность очистки и снизить остаточное содержание взвешенных веществ на 80%, соединений железа на 70% и органических соединений (по ХПК) на 70%.

Пример 7.

Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 1, но при этом в качестве алюмосиликатсодержащего сырья используют 500 г нефелинового концентрата, имеющего состав (мас.%: SiO₂ - 46,0; Аl₂O₃ - 30,1; Na₂O - 11,9; K₂O - 6,7; Fe₂O₃ - 2,1; прочие - остальное, а для получения готового коагулянта-флокулянта в отделенный после фильтрования раствор вводят 1 л водного раствора, содержащего 25 г/л. FeCl₃.

Результаты испытаний приведены в нижеследующей таблице.

По сравнению с прототипом полученный коагулянт-флокулянт характеризуется повышенными коагулирующими и флокулирующими свойствами, что при прочих равных условиях позволяет повысить эффективность очистки и снизить остаточное содержание взвешенных веществ на 70%, соединений железа на 73% и органических соединений по химическому потреблению кислорода (ХПК) на 59%.

Пример 8.

Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 7, но при этом используют коагулянт для получения питьевой воды.

Результаты испытаний приведены в нижеследующей таблице.

По сравнению с прототипом полученный коагулянт-флокулянт характеризуется повышенными коагулирующими и флокулирующими свойствами при очистке природной воды, содержание примесей в которой снижается до допустимых норм, предъявляемых к питьевой воде.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить коагулянт-флокулянт, введение которого в очищаемую воду позволяет повысить эффективность ее очистки по сравнению с прототипом, что, при прочих равных условиях очистки, дает возможность уменьшить его расход.

Коагулянт-флокулянт может применяться для очистки воды различного происхождения и состава.

  Таблица N примера Основные примеси Состав воды, мг/л Характеристика До обработки После обработки КФ (коагулянтом-флокулянтом эффективности коагулянта- КФ получен по прототипу КФ получен по примеру флокулянта 1 Взвешенные вещества 40 0,5 0,45 Позволяет повысить эффективность очистки и снизить остаточное содержание взвешенных веществ на 10% и нефтепродуктов на 10%   Нефтепродукты 10 0,5 0,45 2 Взвешенные вещества 40 0,5 0,4 Позволяет повысить эффективность очистки и снизить остаточное содержание взвешенных веществ на 20% и нефтепродуктов на 10%   Нефтепродукты 10 0,5 0,55 3 Взвешенные вещества 40 0,5 0,3 Позволяет повысить эффективность очистки и снизить остаточное содержание взвешенных веществ на 40% и нефтепродуктов на 20%   Нефтепродукты 10 0,5 0,4 4 Взвешенные вещества 40 5 1,0 Позволяет повысить эффективность очистки и снизить остаточное содержание взвешенных веществ на 80% и соединений железа на 80%   Соединения железа 37,8 3,2 0,6 5 Взвешенные вещества 40 5 1,0 Позволяет повысить эффективность очистки и снизить остаточное содержание взвешенных веществ на 80% и соединений железа на 80%   Соединения железа 37,8 3,2 0,6 6 Взвешенные вещества 2980 10 3,0 Позволяет повысить эффективность очистки и снизить   Соединения железа 37,8 3,0 0,8 остаточное содержание взвешенных веществ на 70%, соединений железа на 73% и органических соединений (по ХПК) на 59%   ХПК (химическое потребление кислорода) 1200 100 41 7 Взвешенные вещества 2980 10 2,0 Позволяет повысить эффективность очистки и снизить остаточное содержание взвешенных веществ
на 80%, соединений железа на 76% и органических соединений (по ХПК) на 70%   Соединения железа 37,8 3,0 0,7   ХПК 1200 100 30   8 Цветность (градусы) 40 26 Менее 1 Позволяет повысить эффективность
очистки природных вод и довести их качество до нормативов, предъявляемых к питьевой воде   Нефтепродукты 1,8 0,1 0,04   Соединения железа 0,5 0,3 0,3   Перманганатная окисляемость 20 5 4

Изобретение может быть использовано при очистке природной воды и промышленных стоков. Для осуществления способа проводят разложение алюмосиликатсодержащего сырья серной или соляной кислотой с последующим выделением из реакционной массы полученного раствора и введением в него дополнительного реагента до получения целевого продукта. При разложении алюмосиликатсодержащего сырья в реакционную массу дополнительно вводят неорганическое фторсодержащее соединение. В качестве дополнительного реагента используют водный раствор неорганической соли трехвалентного металла. При этом в качестве неорганического фторсодержащего соединения используют фторид натрия, водный раствор фтористоводородной кислоты или гексафторкремниевой кислоты, натриевую соль гексафторкремниевой кислоты, а в качестве неорганической соли трехвалентного металла используют хлорид трехвалентного железа. Предложенный способ обеспечивает повышение эффективности очистки воды различного происхождения и состава при использовании полученного коагулянта-флокулянта. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.

1. Способ получения коагулянта-флокулянта, включающий разложение алюмосиликатсодержащего сырья серной или соляной кислотой с последующим выделением из реакционной массы полученного раствора и введением в него дополнительного реагента до получения целевого продукта, отличающийся тем, что при разложении алюмосиликатсодержащего сырья в реакционную массу дополнительно вводят неорганическое фторсодержащее соединение, а в качестве дополнительного реагента, вводимого в вышеуказанный отделенный раствор, используют водный раствор неорганической соли трехвалентного металла.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при разложении алюмосиликатсодержащего сырья в качестве неорганического фторсодержащего соединения используют фторид натрия.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при разложении алюмосиликатсодержащего сырья в качестве неорганического фторсодержащего соединения используют водный раствор фтористоводородной кислоты.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при разложении алюмосиликатсодержащего сырья в качестве неорганического фторсодержащего соединения используют водный раствор гексафторкремниевой кислоты.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при разложении алюмосиликатсодержащего сырья в качестве неорганического фторсодержащего соединения используют натриевую соль гексафторкремниевой кислоты.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве неорганической соли трехвалентного металла, вводимой в вышеуказанный отделенный раствор, используют хлорид трехвалентного железа.