АЛЮМОКРЕМНИЕВЫЙ ФЛОКУЛЯНТ Российский патент 2013 года по МПК C02F1/52 B01J20/16 C02F103/02 

Изобретение относится к обработке воды флокуляцией и может быть использовано в теплоэнергетике для осветления природной воды, обработанной коагулянтами, на водоподготовительной установке тепловых электрических станций.

В мировой практике на тепловых электрических станциях в качестве флокулянтов для осветления природной воды, содержащей коагулянты, используют полиакриламид, активную кремниевую кислоту, крахмал (Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. - Л.: Химия, 1987. - С.122-128). Однако большинство используемых флокулянтов поступают на тепловые электрические станции в порошкообразном виде и требуют специального оборудования для приготовления их них растворов, что приводит к удорожанию процесса очистки природной воды.

Задачей изобретения является повышение эффективности и удешевление процесса осветления природной воды, обработанной коагулянтами, а также расширение номенклатуры используемых флокулянтов.

Технический результат достигается за счет применения кремнийорганической жидкости «Силор», образующейся в процессе химической деструкции отходов кремнийорганических резиновых смесей и изделий на основе силиконовых каучуков, в количестве 2-5 мг/л от общего объема природной воды в качестве алюмокремниевого флокулянта для осветления природной воды, обработанной коагулянтами, на водоподготовительной установке тепловых электрических станций.

Пример конкретного выполнения.

В качестве алюмокремниевого флокулянта для осветления природной воды, обработанной коагулянтами, на водоподготовительной установке тепловых электрических станций применяется кремнийорганическая жидкость «Силор». Кремнийорганическую жидкость «Силор» получают химической деструкцией отходов производства: кремнийорганических резиновых смесей, герметиков, компаундов, образующихся в процессе изготовления резинотехнических изделий на основе силиконовых каучуков (ТУ 2229-052-05766764-2003).

Экспериментально были определены массовые концентрации входящих компонентов кремнийорганической жидкости «Силор», позволяющие ее использовать в качестве алюмокремниевого флокулянта: кремний - (50-60)%, алюминий - (3-5)%, кислород - (10-20)%, водород - (20-25)%, остальные компоненты активных и неактивных наполнителей - (3-5)%. Кремнийорганическая жидкость «Силор» является устойчивой при кислотности среды (рН) от 4,0 до 10,0 единиц. При кислотности среды меньше 4,0 и больше 10,0 единиц алюмокремниевые связи могут разрушаться и образовывать растворимые и коллоидные формы активной кремниевой кислоты, т.е. повышать содержание кремния в обрабатываемой воде.

Кремнийорганическая жидкость «Силор» была испытана в качестве алюмокремниевого флокулянта при коагуляции природной воды, содержащей коагулянты: соли алюминия и железа.

Полученные данные окисляемости обработанной природной воды и снижения кислотности среды в результате использования алюмокремниевого флокулянта представлены в виде графиков:

фиг.1 - зависимость окисляемости при обработке FeSO₄·7H₂O с алюмокремниевым флокулянтом;

фиг.2 - зависимость кислотности среды при обработке FeSO₄·7H₂O с алюмокремниевым флокулянтом;

фиг.3 - зависимость окисляемости при обработке Al₂(SO₄)₃ с алюмокремниевым флокулянтом;

фиг.4 - зависимость кислотности среды при обработке Al₂(SO₄)₃ с алюмокремниевым флокулянтом.

В таблице представлены результаты зависимости кислотности среды и окисляемости обработанной воды при совместной коагуляции и флокуляции. Доза коагулянта (Дк, мг/л) выбрана при наиболее эффективном проценте снижения окисляемости.

Таблица Эффективность очистки при совместной коагуляции и флокуляции Коагулянт/флокулянт Дк, мг/л Снижение окисляемости, % рН Алюмокремниевый флокулянт 10 40,1 2,31 Al₂(SO₄)₃ 10 40 4,54 Al₂(SO₄)₃ + Алюмокремниевый флокулянт 10 79,7 4,63 FeSO₄·7H₂O 10 39,9 8,13 FeSO₄·7H₂O + Алюмокремниевый флокулянт 10 25,0 6,82

Экспериментальные исследования показали, при использовании кремнийорганической жидкости «Силор» в количестве 2-5 мг/л от общего объема природной воды, в качестве алюмокремниевого флокулянта для осветления природной воды, обработанной коагулянтами, на водоподготовительной установке тепловых электрических станций, окисляемость обработанной воды снижается на 79,7%.

Интенсифицирующее действие алюмокремниевого флокулянта объясняется взаимной коагуляцией его отрицательно заряженных частиц и несущих положительный заряд продуктов коагуляции: гидроксидов алюминия Al(ОН)₃ и железа Fe(OH)₃. Для интенсивного протекания гетерокоагуляции необходимо брать дозу алюмокремниевого флокулянта в количественном соотношении, обеспечивающем практически полную нейтрализацию заряда продуктов коагуляции. В системе, где преобладают частицы с зарядом одного знака, могут образовываться хлопья, однако полного удаления коллоидных и взвешенных частиц не происходит.

Частицы флокулянта являются центрами конденсации коагулирующих Al(ОН)₃ и Fe(OH)₃ и способствуют более быстрому росту этих частиц. Алюмокремниевый флокулянт влияет и на свойства мицеллы, образующейся при коагуляции, придавая ей прочность, он ускоряет флокуляцию и увеличивает прочность образующихся хлопьев.

При совместном использовании алюмокремниевого флокулянта и коагулянта Al₂(SO₄)₃ эффект осветления выше на 39,7%, чем при использовании одного коагулянта при дозе, равной 10 мг/л. Увеличение дозы коагулянта и флокулянта более 20 мг/л не вызывает значительного снижения окисляемости. Это объясняется тем, что адсорбционная и адгезионная способности флокулянта на поверхности образовавшихся гидроксидов достигли насыщения.

В водоподготовке на тепловых электрических станциях кремнийорганическая жидкость «Силор», образующаяся в процессе химической деструкции отходов кремнийорганических резиновых смесей и изделий на основе силиконовых каучуков, до настоящего времени полезно не использовалась.

Кремнийорганическую жидкость «Силор» возможно использовать непосредственно в цикле водоподготовки без каких-либо структурных и физических изменений в качестве алюмокремниевого флокулянта для осветления природной воды, обработанной коагулянтами, с высоким содержанием взвешенных веществ, на водоподготовительной установке тепловых электрических станций.

При этом, учитывая возможность получения кремнийорганической жидкости «Силор» из отходов, в большом количестве образующихся при производстве силоксановой резины, предлагаемый алюмокремниевый флокулянт является доступным и дешевым флокулянтом.

Использование предлагаемого изобретения позволит снизить окисляемость обработанной природной воды на 79,7%, повысить эффективность и удешевить процесс осветления природной воды за счет сокращения затрат на реагенты, расширить номенклатуру используемых флокулянтов.

Изобретение может быть использовано для осветления природной воды в теплоэнергетике. Кремнийорганическая жидкость «Силор» образуется в процессе химической деструкции отходов кремнийорганических резиновых смесей и изделий на основе силиконовых каучуков. Кремнийорганическую жидкость «Силор» используют в качестве алюмокремниевого флокулянта в количестве 2-5 мг/л от общего объема природной воды для осветления природной воды, обработанной коагулянтами, на водоподготовительной установке тепловых электрических станций. Изобретение позволяет снизить окисляемость обработанной природной воды и повысить эффективность и удешевить процесс осветления природной воды за счет сокращения затрат на реагенты. 4 ил., 1 табл.

Применение кремнийорганической жидкости «Силор», образующейся в процессе химической деструкции отходов кремнийорганических резиновых смесей и изделий на основе силиконовых каучуков, в количестве 2-5 мг/л от общего объема природной воды, в качестве алюмокремниевого флокулянта для осветления природной воды, обработанной коагулянтами, на водоподготовительной установке тепловых электрических станций.