CC BY
35
УДК 57.087.23
Т. З. Ха, Ф. Ю. Ахмадулина, С. Т. Минзанова, Р. К. Закиров
ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКА КАЧЕСТВА РЕАГЕНТОВ В ПРОЦЕССАХ ПРЕДОБРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД И ОСАДКОВ
Ключевые слова: ХПК, флокулянты, коагулянты.
Проведены исследования растворов ряда флокулянтов полиакриламидной природы, а также смесей на их основе состава 1:6 и Al - содержащих коагулянтов производства Российской Федерации и Китайской Народной Республики с применением двух аналитических методов (химическое потребление кислорода, элементный анализ). Показана принципиальная возможность использования показателя ХПК для экспресс - оценки качества товарных коагулянтов.
Keywords: COD, flocculants, coagulants.
The research of solutions of a row offlocculants polyacrylamide nature as well as mixtures based on these composition 1: 6 and Al - containing coagulants production of the Russian Federation and the People's Republic of China by using two analytical methods (chemical oxygen demand, elemental analysis) were conducted. The principal possibility of usingparameter COD for express - assessment of the quality of commodity coagulants was shown.
В процессах водоочистки и обработки осадков широкое распространение получил способ реагент-ной обработки. При этом используются как алюминий, железо - содержащие коагулянты, так и флокулянты различной природы [1]. Преимущества реа-гентного способа, связанные не в последнюю очередь с возможностью использования для любых обрабатываемых объемов, обусловливают большой спрос на них и, как следствие, способствуют разработке более перспективных образцов.
В современных условиях рынок располагает большим ассортиментом высокомолекулярных эффективных реагентов, внедрение которых в практику на сегодняшний день зависит в первую очередь от ценовой политики. В связи с этим, крупные потребители отдают предпочтение более дешевым коагулянтам. Еще одна причина их широкого использования - малотоксичность. Наиболее широко используемые соли железа и алюминия и их производные, относятся к III и IV классу опасности, что обусловливает экологическую безопасность реа-гентной обработки воды и осадков.
Однако применение коагулянтов не всегда обеспечивает необходимое качество очистки воды или степень обезвоживания осадков. Решение проблемы - совместное применение коагулянта с флокулянтом [2].
Однако такой подход заметно удорожает обработку сточных вод и осадков, тем самым обеспечи-
Таблица 1 - Объекты исследования
вая предпочтительный выбор более дешевых коагулянтов, что особенно характерно для очистных сооружений большой мощности. Поэтому в условиях высокой конкуренции появляется опасность фальсификации товарной продукции, а именно под маркой коагулянтов осуществляют продажу их смеси с высокомолекулярными флокулянтами, что значительно повышает эффективность бинарного реагента.
Данная ситуация возможна, особенно для крупных поставщиков, которые по ряду экономических причин (в том числе, дешевая рабочая сила) способны наладить выпуск более дешевой многотоннажной продукции, обеспечивая ее высокую конкурентоспособность.
В связи с этим представляет интерес изучение возможности использования показателя ХПК для экспресс-оценки качества товарных коагулянтов, учитывая, что данный показатель может дать информацию о наличии органических примесей в анализируемых растворах реагентов. Кроме того, его выбор был обусловлен несложностью проведения, невысокой продолжительностью анализа, а также доступностью реагентов.
Объектами исследования являлся ряд флокулян-тов различной природы и алюминий содержащих коагулянтов, широко используемых в практике водоочистки и обработки осадков (табл. 1).
Реагенты Формула звена Молекулярная масса Заряд Класс опасности Страна изготовитель
1 2 3 4 5 6
Флокулянты
Полиэтиленоксид (-СН2-О-СН2-)п До 9x10® катионные 4 Российская Федерация (РФ)
Праестол 853 ВС {[-CH2-CH-]m[-CH2-CH]n}x | | O=C-NH2 O=CNHC3HaN+(CH3bCr До 9x10® катионные 4 Российская Федерация (РФ)
Окончание табл. 1
1 2 3 4 5 6
Праестол 2515 {[-СН2-СН-]т[-СН2-СН-]п}х 0=С^Н 0=С0^а+ До 8x10® анионные 4
{[-СН2-СН-]т[-СН2-С(СНз)]]п}х
Superfloc ^446 1 1 0=С^Н2 0=С0С2Н4^(СНз)зСГ До 7x10® катионные 4 США
Zetag 7555 {[-СН2-СН-]т[-СН2-СН]п}х 0=С^Н 0=С0С2Н4^(СНз)зСГ До14х10® катионные 4 Федеративная Республика Германия (ФРГ)
Besfloc &4020 {[-СН2-СН-]т[-СН2-СН-]п}х 0=С-\1Н2 о=сош+ До14х10® анионные 4 Южная Корея
Коагулянты
Сульфат алюминия первый сорт А12^04)З.18Н20 - - 3 Российская Федерация (РФ)
Гидроксохлорид алюминия А1п(ОН)тС1зп-т (0< т < 3п) - - 3 Республика Беларусь
Полиоксисульфат алюминия [А12(0Н)2п^04)з-п.пН20]т (п<2,т=^п)) - - 4 Китайская Народная Республика ( КНР)
Что касается растворов сульфата алюминия аналогичной концентрации, то величина их ХПК, как и следовательно ожидать, равнялась нулю.
Хорошее согласование полученных результатов с данными элементного анализа [4] исследуемых реагентов является убедительным доказательством возможности использования параметра ХПК для контроля качества выпускаемых коагулянтов (табл. 2).
Выявленное содержание водорода в составе препаративного сульфата алюминия обусловлено наличием связанной воды.
Дальнейшие исследования бинарных смесей состава 1:6 соответственно флокулянта и сульфата алюминия при концентрации первого реагента 40 мг/дм3, также достоверно подтвердили, что данные по ХПК растворов реагентов могут служить показателем наличия в товарном коагулянте полимерного компонента (таблица 3).
Табличные данные свидетельствуют о хорошем согласовании результатов двух аналитических методов, которые предполагают наличие органических компонентов в исследованных образцах товарного коагулянта (КНР). На это указывают величина ХПК растворов и наличие углерода больше 1 %, согласно данным элементного анализа. По-видимому, концентрация полимерного реагента невелика и лежит в пределах 2-5 мг/л (типичная концентрации флоку-лянта в процессах водоочистки). Таким образом, проведенные исследования растворов ряда флоку-лянтов и А1-содержащих коагулянтов с использованием двух аналитических методов с последующим сопоставлением полученных результатов подтвердили принципиальную возможность использования показателя ХПК для контроля качества товарных коагулянтов.
Определение ХПК растворов изучаемых реагентов осуществляли общеизвестным методом [3]. Данные аналитических определений ХПК растворов флокулянтов и сульфата алюминия (марки ч.д.а, для чистоты эксперимента) концентрации 10, 30, 50 мг/л приведены на рис. 1.
Рис. 1 - Значения ХПК исследованных растворов: 1 - полиэтиленоксид; 2 - Праестол 853 ВС; 3 -Superfloc ^446; 4 - Zetag 7555; 5 - Besfloc ^4020; 6 - Праестол 2515; 7 - АЬ^О^з
Получив подтверждение правомочности применения ХПК, была осуществлена оценка «чистоты» товарных коагулянтов различных производителей (таблица 4). Исследованная концентрация растворов составляла 30 мг/дм3. Для получения достоверной информации аналитические определения проводили в трехкратной повторности.
Можно отметить практически линейный рост величины ХПК для исследованных растворов флоку-лянтов при увеличении их концентрации.
Таблица 2 - Результаты элементного анализа реагентов
Состав, %
Реагенты С Н N
1 2 3 1 2 3 1 2 3
ПЭО 52,90 52,57 52,74 10,77 11,07 10,92 - -
Флокулянты Праестол 853 ВС 43,59 43,49 43,54 936 9,36 9,36 14,33 14,30 14,32
Праестол 2515 43,35 43,28 43,32 637 6,73 6,55 14,69 14,80 14,75
Коагулянты Сульфат алюминия (ч.д.а) - - - 6,10 6,14 6,12 - - -
Таблица 3- Результаты измерения ХПК и элементного анализа бинарных смесей
Бинарная смесь «А12(804)3+флокулянт» Праестол 853 ВС Zetag 7555 Besfloc 4020
ХПК, мгО/ дм3 37,05 ±0,37 37,44± 0,37 40,95± 0,41
Элементный состав, % C 8,32± 0,42 7,12± 0,36 7,02± 0,35
H 4,90± 0,25 4,79± 0,24 6,36± 0,32
N 1,87± 0,09 1,79± 0,09 2,35± 0,12
S 11,40± 0,57 10,55± 0,53 7,98± 0,40
Таблица 4 - Оценка качества Al - содержащих коагулянтов
Коагулянты Страна производитель Показатели
ХПК растворов коагулянта, мг О/ дм3 Элементный состав, %
10 30 50 мг/л мг/л мг/л С Н
1 2 3 1 2 3
Сульфат алюминия РФ - - - - 6,10 6,14 6,12
Полиоксисульфат алюминия КНР 11,60 ± 0,11 1,52 1,43 1,4 8 3,69 3,79 3,74
3. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. — М.:: Химия, 1984. — С. 73—81. — 448 с.
4. Farina A. The determination of C-H-N by an automated elemental analyzer /A. Farina, R. Piergallini, A. Doldo, E.P. Salsano, F. Abballe - Microchemical Journal, Volume 43, Issue 3, June 1991, Pages 181-190.
зан. технол. ун-та. - 2013.- №16.- С. 79 - 81.
© Т. З. Ха, магистрант каф. промышленной биотехнологии, КНИТУ, coldwind.91@mail.ru; Ф. Ю. Ахмадуллина, ст. преподаватель той же кафедры; С. Т. Минзанова, к.т.н., доцент той же кафедры; Р. К. Закиров, к.т.н., доцент той же кафедры, za-krus@mail.ru.
© T. D. Ha, master student, department of Industrial Biotechnology, KNRTU, coldwind.91@mail.ru; F. Yu. Akhmadullina, old teacher, Department of Industrial Biotechnology, KNRTU; S. T. Minzanova, Ph.D., Associate Professor, Department of Industrial Biotechnology, KNRTU; R. K. Zakirov, Ph.D., Associate Professor, Department of Industrial Biotechnology, KNRTU, zakrus@mail.ru.
Литература
1. Камалиева А.Р. Комплексная оценка качества алюмо- и железосодержащих реагентов для очистки воды / А. Р. Камалиева [и др.] // Вестник Казан. технол. ун-та. -2013.- №20.- С. 35 - 42.
2. Закиров Р.К. Реагентная обработка высокотоксичных и концентрированных сточных вод
Предприятий нефтехимического комплекса / Р. К. Закиров, А. П. Ульянин, Ф. Ю. Ахмадуллина // Вестник Ка-
