CC BY
126
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _________________________________2009, том 52, №5____________________________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 558.611-541.183
Д.Р.Рузиев, К.Ф.Эмомов, М.З.Ахмедов, академик АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидов ИЗУЧЕНИЕ КОАГУЛИРУЮЩИХ СВОЙСТВ КОАГУЛЯНТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ АЛЮМОСОДЕРЖАЩИХ МИНЕРАЛОВ
ТАДЖИКИСТАНА
Использование в качестве сырья для получения сульфата алюминия дорогостоящего и дефицитного гидроксида алюминия, являющегося полупродуктом при получении металлургического глинозема, нерационально. Поэтому исследовалась возможность получать этот продукт из дешевых и повсеместно распространенных алюмосодержащих минералов, например нефелиновых сиенитов месторождения Турпи и бентонитовых глин Шаршарского месторождения [1, 2].
Исходя из вышеизложенного, получение высокоэффективных коагулянтов смеси хлоридов алюминия и железа из алюмосодержащих минералов для очистки вод является актуальной и важной экологической задачей.
Полученный алюможелезистый коагулянт в пересчете на хлорид алюминия и хлорид железа содержит г/л: А1С13 = 18.3 и БеС13 =8.38 [4,5].
По своему составу полученный коагулянт относится к смешанным алюможелезосодержащим коагулянтам. Поэтому была изучена коагулирующая способность методом пробного коагулирования при осветлении воды, основные показатели которой варьировались в пределах: мутность воды - 400-1200 мг/л; щелочность - 1.6-2.0 мг/экв/л; рН - 6.8-8.65; Т - 5-30оС.
Результаты исследования дозы смешанного коагулянта и технологических параметров процесса очистки воды от мутности в сравнении с сульфатом алюминия представлены в табл.1.
Как видно из табл.1, основным влияющим фактором при коагуляции является доза коагулянта. При повышении дозы коагулянта от 57 до 285 мг/л, сульфата алюминия - от 26.71 до 133.55 мг/л, степень очистки смешанного коагулянта изменяется от 46.6 до 98.3%. Доза смешанного коагулянта при осветлении воды примерно на 50% меньше по сравнению с сернокислым алюминием, то есть эффект коагулирующего действия практически одинаков. При мутности воды 1000 мг/л доза смешанного коагулянта, равная 106.84 мг/л, обеспечивает эффект очистки на 97.9%, эффективно устраняя тяжелые металлы, позволяя получать воду с меньшим содержанием ионов, кроме того, замена иона Б04 - на С1- в питьевой воде целесообразна с гигиенической точки зрения. Повышение концентрации хлоридов и гидрокарбонатов
в воде способствует упрочнению структуры хлопьев, тогда как сульфаты, наоборот, понижают их прочность.
Таблица 1
Результаты сравнения коагулирующих свойств стандартного сернокислого алюминия со смешанными алюможелезосодержащими коагулянтами при продолжительности 30 мин
№ Доза коагулянта, мг/л Мутность Степень очистки, %
пи| Al2(SO4)3 AlCl3+ FeCl3 воды, мг/л Al2(SO4)3 AlCl3+ FeCl3
1 57 26.71 400 75.8 72.7
2 114 53.42 400 97.7 97.3
3 171 80.12 400 98.1 98.4
4 228 106.84 400 98.2 98.6
5 57 26.71 600 65.15 63.8
6 114 53.42 600 88.7 89.6
7 171 80.12 600 97.3 96.9
8 228 100.84 600 98.4 98.1
9 57 26.71 800 56.48 57.6
10 114 53.42 800 78.9 79.2
11 171 80.12 800 96.8 97.1
12 228 106.84 800 98.7 98.6
13 57 26.71 800 50.47 54.5
14 114 53.42 1000 86.8 87.2
15 171 80.12 1000 92.3 94.3
16 228 106.84 1000 97.9 98.1
17 285 133.55 1000 98.3 98.4
18 57 26.71 1200 46.07 48.3
19 114 53.42 1200 81.9 83.1
20 171 80.12 1200 90.8 91.7
21 228 106.84 1200 97.8 98.3
22 285 133.55 1200 98.4 98.6
Основное влияние на дозу коагулянта оказывает температура воды. С этой целью было исследовано влияние температуры очищаемой воды на дозу коагулянта по сравнению с сульфатом алюминия, результаты представлены на рис.1.
Рис .1. Зависимость расхода коагулянтов при разных температурах воды.
Как видно из рис.1, с уменьшением температуры от +30 до +5°С расход коагулянта -сульфата алюминия увеличивается от 225 до 325 мг/л, а смешанного коагулянта - незначительно увеличивается по сравнению с сульфатом алюминия (от 80 до 88 мг/л).
При температуре +5...+30°С процесс хлопьеобразования успешно протекает при медленном и равномерном перемешивании дисперсной системы, что благоприятствует алюме-рации мелких хлопьев в легкооседающие крупные, а также использование этого коагулянта приводит к экономии сернокислого алюминия в зимнее время до 50%.
Результаты сравнения стандартных коагулянтов сернокислого алюминия и смешанных алюможелезосодержащих коагулянтов, полученных из бентонитовых глин, приведены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты изучения стандартного сернокислого алюминия со смешанными
алюможелезосодержащими коагулянтами, полученными из бентонитовых глин
№ Доза коагулянта, мг/см3 Т, мин Остаточное содержание в воде взвешенных веществ, мг/дм3
сернокислый алюминий смешанный (АІ203+РЄ203) сернокислый алюминий смешанный коагулянт (АІ2О3 + РЄ203)
1 1 1 6 298.8 282.3
2 2 2 6 91.8 89.5
3 3 3 6 86.13 84.1
4 4 4 6 81.7 80.2
5 5 5 6 77.5 75.8
6 1 1 12 90.6 89.5
7 2 2 12 85.32 83.4
8 3 3 12 80.9 78.9
9 4 4 12 63.54 61.4
10 5 5 12 60.2 58.5
11 1 1 18 90.5 88.3
12 2 2 18 82.8 80.9
13 3 3 18 74.97 72.5
14 4 4 18 60.57 59.7
15 5 5 18 43.74 41.6
16 1 1 24 86.23 85.3
17 2 2 24 81.36 80.4
18 3 3 24 68.04 67.6
19 4 4 24 49.5 47.5
20 5 5 24 43.1 41.7
21 1 1 30 83.25 80.9
22 2 2 30 80.6 79.6
23 3 3 30 63.53 60.4
24 4 4 30 45.18 40.2
25 5 5 30 39.87 36.7
Из табл. 2 видно, что основным влияющим фактором при коагуляции является продолжительность процесса и доза коагулянта.
При повышении дозы коагулянта от 1 до 5 мл/дм остаточное содержание взвешенных частиц в воде изменяется от 282.3 до 75.8 мг/дм при продолжительности процесса в минуту (табл. 2, п. 1-5).
В результате проведенных исследований показано, что при повышении дозы коагулянта и продолжительности процесса степень коагуляции достигает максимального значения, а остаточное содержание в воде взвешенных веществ остается равным 36.7 мг/дм3 при следующем режиме коагуляции: доза коагулянта 5 мл/см3 при продолжительности процесса в течение 30 мин.
Исследование влияния эффективности коагуляции при разных температурах очищаемой воды представлено на рис. 2.
Рис.2. Зависимость эффективности коагуляции при разных температурах а) - сульфата алюминия; б) - смешанного коагулянта.
Как видно из рис.2а, сульфат алюминия при температуре +4...+6°С замедляет скорость агрегатообразования и седиментации, что связано с повышением устойчивости гидроксида алюминия в этих условиях, а также приводит к увеличению содержания остаточного алюминия в очищенной воде.
Из рис.2 видно, что при температуре +2...+4°С эффективность смешанного коагулянта выше, чем при использовании сульфата алюминия.
В результате исследования выяснилось, что применение смешанного коагулянта дозами 10-150 мг/л для обработки питьевой воды при правильной дозировке не является опасным, остаточное содержание алюминия и железа в несколько раз ниже ПДК.
Кривые скорости эффекта очистки воды для смешанных коагулянтов и сравнение со свойствами широко используемого сульфата алюминия по продолжительности процесса представлены на рис. 3.
Рис. 3. Кривые скорости осаждения коагулированной взвеси для коагулянта:
(а) смешанный алюможелезистый коагулянт; (б) сернокислый алюминий.
Как свидетельствуют приведенные данные, исследуемый коагулянт при дозе в два раза меньше (по Л1203 + Ре203), чем сернокислый алюминий, при продолжительности коагуляции 30 мин эффект очистки составляет 96.4%, а сульфата алюминия 85.2 % соответственно.
Таким образом, проведенные исследования показали, что смешанный алюможелезосодержащий коагулянт по своему коагулирующему действию несколько превосходит сернокислый алюминий.
Агентство по ядерной и
радиационной безопасности АН Республики Таджикистан
Поступило 11.03.2009 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мирсаидов У.М.,Сафиев Х.С. Коагулянты для очистки воды из сырьевых материалов Таджикистана. - Душанбе: Дониш, 2003, 36 с.
2. Сафиев Х., Мирзоев Б., Рахимов К., Мирсаидов УМ. - ДАН РТ, 1995, т.38, №5-6, с.52-56.
3. Рузиев Д.Р., Эмомов К.Ф., Мирсаидов УМ. - ДАН РТ, 2005, т.48, №9-10, с.43-49.
4. Эмомов К.Ф., Рузиев Д.Р., Мирсаидов УМ. - ДАН РТ, 2005, т.48, №8, с.49-55.
5. Рузиев Д.Р., Эмомов К.Ф., Мирсаидов УМ. - ДАН РТ, 2006, т.49, №8, с.
Д.Р.Рузиев, К.Ф.Эмомов, М.З. Ахмедов, У.М.Мирсаидов ТАДЦИЦОТИ ХУСУСИЯТИ ^АББАНДАГЙ коагулянт^ое, КИ АЗ МАЪДАЩОИ АЛЮМИНДОРИ ТО^ИКИСТОН ^ОСИЛ КАРДА ШУДААНД
Дар мак;ола хусусияти чаббандагии коагулянтх,ои омехта, ки аз маъданх,ои алюминий-доштаи Точикистон х,осил карда шудааст, омухта шудааст.
D.R.Ruziev, K.F.Emomov, M.Z.Akhmedov, U.M.Mirsaidov STUDYING OF COAGULANT PROPERTIES OF OBTAINED COAGULANTS FROM ALUMINUM CONTAINING MINERALS OF TAJIKISTAN
Was studied the properties of compound coagulants which was obtained from aluminum containing minerals.
