CC BY
12
УДК 546.56;546,47;546.72;546.6
Хейн Тху Аунг, Аунг Пьяе, Колесников А.В., Колесников В.А.
ВЛИЯНИЕ МОЮЩЕГО РАСТВОРА DECORRDAL НА ОСНОВАНИИ КУМЕНСУЛЬФОНАТА НАТРИЯ НА ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ Al И Fe
Хейн Тху Аунг, к.т.н., докторант кафедры электрофлотационной технологии очистки сточных вод промышленных предприятий РХТУ имени Менделеева
Аунг Пьяе, аспирант кафедры электрофлотационной технологии очистки сточных вод промышленных предприятий РХТУ имени Менделеева
Колесников Артём Владимирович, к.т.н., старший научный сотрудник Технопарка «Экохимбизнес 2000+» РХТУ имени Менделеева
Колесников Владимир Александрович, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой электрофлотационной технологии очистки сточных вод промышленных предприятий РХТУ имени Менделеева
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20 +7(915)332-2-318 spiritlay@,yandex.ru
Моющее средство decorrdal применяется при мойке высоким давлением крупногабаритных стальных металлоконструкций после механической обработки. Изучено влияние Decorrdal на степень электрофлотационного извлечения в процессе очистки гидроксидов железа и алюминия при концентрации 50 мг/л. Установлено, что процесс электрофлотационного извлечения гидроксидов железа и алюминия проходит эффективно, степени извлечения при оптимальных условиях доходят до 90% железа и 99% алюминия.
Ключевые слова: Электрофлотация, размер частиц, растворы электролитов, осадитель, Decorrdal.
THE INFLUENCE OF WASHING SOLUTION DECORRDAL BASED ON SODIUM CUMENESULFONATE ON ELECTROFLOTATION EXTRACTION OF Al AND Fe
Hein Thu Aung, Aung Pyae, Kolesnikov A.V., Kolesnikov V.A.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
Detergent decorrdal used in the high-pressure washing of large steel structures after machining. The influence Decorrdal on the degree of flotation extraction in the cleaning process of the hydroxides of iron and aluminum at a concentration of 50 mg/l. It is established that the process of flotation extraction of hydroxides of iron and aluminum are effective, the degree of extraction under optimum conditions reach 90% of iron and 99% aluminum.
Keywords: Electroflotation, particle size, electrolyte solutions, precipitator, Decorrdal.
Типичный процесс очистки сточных вод от изоэлектрическая область, в которой возможно ионов различных металлов (Al, Fe и др.) включает наиболее полное удаление частиц твёрдой фазы
изменение pH посредством добавления различных методом электрофлотации [1].
химических растворов, что приводит к образованию На практике используется моющий раствор
взвешенных частиц дисперсной фазы Decorrdal 40-80-2 на основе фосфорной кислоты,
труднорастворимых соединений, значительную куменсульфоната натрия и алкоксилатов жирных
часть которых составляют гидроксиды и оксиды спиртов при рН 4-5, например, в мойке деталей для
соответствующих металлов, которые затем возврата их в технологический процесс или
удаляются из сточных вод осаждением, удаления механических примесей. фильтрованием или в результате Одной из важнейших задач охраны окружающей
электрофлотационной обработки. Для повышения среды является обезвреживание токсичных отходов,
эффективности процесса удаления коллоидных которые образуются на производственных частиц дисперсной фазы в сточные воды добавляют предприятиях.
различные органические или неорганические Эффективным методом очистки промышленных
соединения или их смеси. Такая обработка меняет сточных вод является метод электрофлотации (ЭФ). поверхностные свойства взвешенных частиц Его главные преимущества - высокая скорость
дисперсной фазы и, в частности, значение электрофлотационного процесса и интенсивное потенциала, который является своего рода выделение дисперсной фазы в пенный продукт [2]. индикатором процесса коагуляции и эффективности Извлечение загрязнения происходит путём
воздействия вводимых добавок. «прилипания» коллоидных частиц к пузырькам газа
У многих оксидов и гидроксидов в области pH 5- Н2 и О2, всплывание которых обеспечивает высокую
10 происходит полная комплектация потенциал эффективность удаления загрязнения. образующего слоя, т.е. все противоионы находятся в Важное значение в эффективности ЭФ процесса
адсорбционном слое. В этом случае ^-потенциал также имеет размер частицы. Так, для гидроксидов
становится равным нулю, наблюдается металлов Al и Fe радиус частицы заметно
увеличивается по сравнению с ионами металлов, что повышает и степень их извлечения. К большей по размеру частице ионов может присоединиться большее количество пузырьков, что суммарно повышает их подъёмную силу. Закрепление и удержание частицы на поверхности пузырьков является приоритетным параметром.
В работе рассмотрено выявление связи природы частиц дисперсной фазы, фонового электролита и используемых флокулянтов с эффективностью процесса электрофлотационного извлечения частиц дисперсной фазы на примере труднорастворимых соединений железа и алюминия, в присутствии моющего раствора Бесот1а1.
Основным параметром, определяющим эффективность ЭФ процесса, является степень извлечения а дисперсной фазы:
аэФ=((Сисх - Сост)/Сисх)*100%,
где Сисх, Сост - соответственно исходная и остаточная концентрация дисперсной фазы в водной среде, г/м3 (мг/л).
Схема лабораторной электрофлотационной установки описана в литературе. Дополнительную фильтрацию проб осуществляли с помощью фильтровальной бумаги [3].
Экспериментальные результаты показывают влияние Decorrdal на кинетику процесса электрофлотационной экстракции гидроксидов металлов А1 и Fe при значениях рН 5, 7 и 10. Исследуемый моющий раствор Decorrdal
способствует активному протеканию процесса извлечения, что подтверждают данные таблицы 1 после 30 минут процесса и последующего фильтрования.
Таблица 1. Степень электрофлотационного извлечения гидроксидов А1 и Fe зависимости от рН-5, 7, 10, а %, БесогМа!
Время, мин рН 5 рН 7 рН 10
А! Ре А! Ре А! Ре
5 26 6 19 28 1 9
10 30 5 27 31 3 6
20 33 8 27 46 5 6
30+Фильтрация 99 82 99 88 51 90
Условия эксперимента : Л1 ¥е+= 50 мг/л, Decorrdal = 1 мл, I = 0,2 Л/л
Из представленных экспериментальных результатов (Рис 1 и 2.) отметим, что в слабокислой области (рН 5) процесс извлечения железа ухудшается, процесс извлечения алюминия практический не ухудшается. Известно, что процесс электрофлотации идет не эффективно из-за отсутствия дисперсной фазы. В области рН 7 процесс электрофлотации гидроксида железа улучшается, а алюминия практически не изменился. Наличие в системе моющего компонента decorrdal в небольших количествах подавляет процесс извлечения железа, но положительно влияет на
извлечение алюминия. При рН 10 процесса извлечения гидроксида железа наблюдается положительный эффект, а гидроксид алюминия заметно снижает степень протекания процесса извлечения.
На Рис. 1 представлены экспериментальные результаты, показывающие влияние Decorrdal на кинетику процесса электрофлотации гидроксидов алюминия и железа в диапазоне рН (5, 7, 10). Условия эксперимента: А1, Бе2+ = 50 мг/л,
А1 —•—рН 5 —■—рН 7 —рН 10
Время, мин
Decorrdal = 1 мл , I = 0,2 А/л.
Рис. 1. Кинетика процесса электрофлотационного извлечения гидроксидов металлов
На Рис. 2 представлены экспериментальные результаты, показывающие влияние Decorrdal на кинетику процесса электрофлотации гидроксидов алюминия и железа в диапазоне рН (5, 7, 10). Условия эксперимента : А1 , Бе2+ = 50 мг/л, БесоггсЫ = 1 мл , I = 0,2 А/л.
ре —•—рН 5 —•— рН 7 —А—рН 10
Время, мни
Рис. 2. Кинетика процесса электрофлотационного извлечения гидроксидов металлов
На Рис. 3 представлены экспериментальные результаты, показывающие влияние Decorrda1 на
кинетику процесса электрофлотации гидроксидов железа при pH 5,7,10, Время 30 минут.
Время элсктрофлотации, 30 мин
99
99
1 00
£ 90
н s 80
s
о 70
Cri ^ а 60
s л 50
я
а ö 40
Cri
5 30
20
10
0
82
88
90
51
□ Л1
□ Fe
рН-5
рН-7
рН-10
Рис. 3. Эффективность процесса электрофлотационного извлечения гидроксидов металлов
Из представленных экспериментальных результатов (Рис 3.), отметим положительное влияние Decorrdal при рН 5, 7 и 10. При извлечении гидроксида алюминия эффективность очистки увеличивается до 99% при рН равном 5 и 7. Для извлечения гидроксидов железа рН 5 и рН 7 достигнута эффективность очистки 82 и 88%, но рабочий раствор остаётся жёлтого цвета, что говорит о недостаточной полноте протекания процесса. В области рН 10 оказалось, что эффективность очистки раствора от железа улучшилась до 90%, а алюминия - уменьшилась до 51%. Последующая фильтрация не оказывает никакого влияния, что
свидетельствует о практически полном извлечении дисперсной фазы смеси гидроксидов металлов в ходе ЭФ процесса.
На следующих этапах исследований планируется установить эффективность извлечения гидроксидов металлов Al и Fe, а также физико-химические свойства (заряд и размер частиц) дисперсной фазы без Decorrdal для проверки выдвинутых теорий.
Часть работы выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках Соглашения о предоставлении субсидии N°14.574.21.0169 от 26 сентября 2017 г., уникальный идентификатор работ (проекта) RFMEFI57417X0169.
Список литературы
1. З.М. Шуленина, В.В. Багров, А.В. Десятов, В.А. Колесников. Вода техногенная: проблемы, технологии, ресурсная ценность. // Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. — 401с.
2. Колесников В.А., Ильин В.И., Капустин Ю.И., Вараксин С.О., Кисиленко П.Н., Кокарев Г.А. Электрофлотационная технология очистки вод промышленных предприятий: Под ред. Колесников В.А. — М.: Химия, 2007. — С.304.
3. Влияние флокулянт различной природы на эффективность процесса электрофлотационного извлечения цветных металлов в составе многокомпонентных смесей [Текст] / Хейн Тху Аунг, Аунг Пьяе, Колесников А.В., Колесников В.А. // Успехи в химии и хим. технологии: Сб. науч. тр. /РХТУ им. Д.И. Менделеева. - 2017. — Т. 31, № 15. — С. 49 — 51.
