автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Электрофлотокоагуляция отработанных моющих растворов с восстановлением их моющей способности корректировкой компонентов ТМС

Москорский государственный атроинженерный университет имени В.ПГорячкина

На правах рукописи

ПЕРЕВОЗЧИКОВА Наталия Васильевна

ЭЛЕКТРОФЛОТОКОАГУЛЯЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ МОЮЩИХ РАСТВОРОВ С ВОССТАНОВЛЕНИЕМ ИХ МОЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ КОРРЕКТИРОВКОЙ КОМПОНЕНТОВ ТМС

Специальность 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт

сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Москва 1997 г.

Диссертация выполнена на кафедре ремонта и надежности машин

Московского государственного агроинженерного университета имени В.П.Горячкина (МГАУ).

Научные руководители: Заслуженный деятель науки и техники

Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Тельнов Н.Ф.; кандидат технических наук, доцент Чванов КГ.

Официальные оппоненты: Доктор технических наук,

профессор Дегтерев Г.П.; кандидат технических наук, ст. научный сотрудник Садовский А.П.

Ведущее предприятие: Департамент механизации и электрификации сельского хозяйства МСХП РФ.

Защита состоится "_"_1997 г. в_час.

на заседании специализированного совета К.120.12.03. при Московском государственном агроинженерном университете имени В.П.Горячкина.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по адресу: И-550, 127550, Москва, ул. Тимирязевская, д. 58, МГАУ, Ученый Совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "_"_1997 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета .___ __^

профессор •==5» -—В.И.Осинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Известно, что водные растворы технических моющих средств (ТМС), используемые для очистки ремонтируемых объектов, с накоплением загрязнений изменяют моющее действие. Сброс отработанных моющих растворов недопустим, так как это приводит к ■загрязнению природной среды. Выход один - регенерация отработанных моющих растворов с организацией замкнутой технологии очистки ремонтируемых объектов.

Входящие в состав водных растворов ТМС компоненты в процессе эксплуатации срабатываются с увеличением концентрации нефтепродуктов. Остаточное содержание компонентов оказывает существенное влияние на процесс регенерации отработанных моющих растворов.

Полученные данные явились основанием для разработки нового подхода при восстановлении моющего действия регенерированных растворов: вместо введения полнокомпонентного ТМС - лишь восполнение убыли составных его частей. Последнее приведет к экономии дефицитных химикатов и поддержанию оптимального состава применяемой композиции ТМС.

Цель диссертационной работы. Разработать режимы электрофлото-коагуляции, исследовать динамику перехода компонентов ТМС из анодной камеры установки в катодную в процессе регенерации отработанных моющих растворов.

Объекты исследования. Отработанные растворы технических моющих средств, их композиционный состав в процессе использования ТМС.

Методика исследований. Включает теоретические и экспериментальные исследования влияния технологических режимов регенерации отработанных моющих растворов, определение оптимальных режимов регенерации и расхода компонентов ТМС с использованием теории планирования многофакторных экспериментов.

Научная повита. Разработаны режимы электрофлотокоагуляции отработанных моющих растворов. Примененная двустадийная корректировка регенерированного раствора ТМС позволяет восстанавливать его моющее действие восполнением наиболее сильно расходуюемых компонентов моющего средства, что ведет к экономии дефицитных химикатов.

Практическая значимость. Разработанные методика и режимы электрофлотокоагуляции позволяют регенерировать отработанный моющий раствор ТМС с организацией замкнутой технологии очистки ремонтируемых объектов.

Апробация. работы. Основные положения диссертации докладывались и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава МГАУ им. В.П.Горячкина в 1992... 1996 г.г.

Реализация результатов исследований. Результаты выполненных исследований прошли проверку в хозяйствах Московской области, приняты к внедрению в Клииском РТП.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 89 наименований. Общий объем диссертации 130 стр. Содержит 10 таблиц, 31 рисунок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, указаны цели исследования и отмечены основные положения диссертации, выносимые на защиту.

В первой главе "Состояние вопроса и задачи исследования" приведены краткие сведения о составах ТМС, загрязнениях, поступающих в их растворы с поверхности очищаемых объектов.

Загрязнения находяться в моющем растворе в виде коллоидов, суспензий и эмульсий, что ухудшает его моющее действие. По данным В.И. Савченко, К.Г. Чванова, с увеличением концентрации нефтепродуктов до 8...9 г/л (С„П = (0,4...0,45)Стмс) и взвешенных веществ до 2,5...3,5 г/л раствор необходимо заменять.

Известен ряд методов регенерации отработанных моющих растворов, применяемых при очистке сельскохозяйственной техники. В.В.Бабковым исследован способ химической коагуляции. При этом в отработанный моющий раствор вводится смесь двух коагулянтов Са(ОН)2 и ГегБО.) в соотношении 1:1 при концентрации 6 г/л. Достигнут вполне удовлетворительный эффект, но потребность в больших емкостях .* чля раствора и химических коагулянтов ограничивает широкое . внедрение разработанного способа.

Из безреагентных способов регенерации отработанных моющих >астворов заслуживают внимания исследования М.В.Гурякова, -.П.Тостаева и С.Н.Ухова, использовавших в своих работах явления лектролиза.

В наших исследованиях предпринята попытка решить поставлен-ую задачу одновременным воздействием на удатяемые частицы

загрязнений электролизом и флотацией (безреагентная электрофлотокоа-гуляция). Кроме того в разработанных ранее технологиях моющую способность раствора восстанавливали введением до 40 % гюлнокомпонентного моющего средства, хотя его компоненты срабатываются неодинаково.

Проведенный анализ состояния вопроса привел к следующим выводам:

1. Применяемые на сельскохозяйственных ремонтных предприятиях водные растворы технических моющих средств в процессе эксплуатации срабатываются, накапливая в объеме различные загрязнения. Сброс отработанных моющих растворов ведет к загрязнению окружающей среды;

2. Регенерация отработанных моющих растворов является необходимой операцией, позволяющей продлить срок службы раствора, сократить cío расход и создать необходимые условия для использования бессточных процессов очистки;

3. Из исследованных в настоящее время методов регенерации отработанных моющих растворов заслуживают внимания безреагентные на основе электролиза. Объединение последних с флотацией (электро-флотокоагуляция) представляет интерес для сельскохозяйственных предприятий технического сервиса;

4. Коррекиропка регенерируемых моющих растворов лишь добавлением полнокомпонентного ТМС ведет к нерациональному использованию дорогостоящих компонентов и нарушению их оптимального соотношения.

В связи с изложенным, в настоящей работе поставлены следующие задачи:

- провести теоретический анализ процесса электрофлотокоатуляции применительно к отработанным моющим растворам сельскохозяйственных ремонтных предприятий;

- определить оптимальные режимы электрофлотокоагулящш в используемых растворах;

- экспериментально исследовать влияние электрофлотокоагуляции на технологические показатели моющего раствора;

- провести анализ срабатывания компонентов технического моющего средства;

- разработать технологический процесс регенерации моющего раствора;

- оценить экономическую эффективность внедрения в производство исследуемого способа регенерации отработанных моющих растворов.

Во второй главе "Теоретические предпосылки к использованию электрофлотокоагуляции при регенерации отработанных моющих растворов" сельскохозяйственных ремонтных предприятий раскрывается содержание исследуемого процесса, представляющего собой сочетание электрокоагуляции и электрофлотации.

В основе электрокоагуляции лежит анодное растворение металлов (алюминия и железа) под действием электрического тока, при котором перешедшие в раствора катионы металлов выполняют роль коагулянтов.

При флотации прокачиваемые через загрязненный раствор пузырьки газа (воздуха) подхватывают взвешенные в нем частицы загрязнений и выводят их из раствора. При электролизе образуются.

пузырьки газа (водорода и кислорода) и, при определенных условиях, выполняют роль транспортеров частиц загрязнений.

Электрофлотокоагуляция, таким образом, является безреагентным способом регенерации отработанных моющих растворов, объединяющим электрокоахуляцию и электрофлотацию.

Возникающие в моющем растворе коллондные мицеллы передвигаются под действием электрического тока к электроду, знак заряда которого противоположен заряду поверхности коллоидной частицы.

В процессе регенерации отработанных моющих растворов электрофлотокоагуляцией, применяя в качестве перегородки ионообменные мембраны, возможно получить два раствора, один из которых (анодная часть установки) обеднен компонентами моющего средства. Катодная часть установки обогащается компонентами 'ГМС за счет электрофоретических явлений, в процессе перехода ионов кальцинированной соды, метасиликата натрия и триполифосфата натрия из анодной части в катодную, в которой до этого находилась вода. Переход компонентов ТМС в моющем растворе происходит с неодинаковой скоростью. Определить содержание компонентов в растворе можно с помощью методов аналитической химии. Применение корректировки регенерированного моющего раствора недостающими компонентами позволяет восстановить композиционный состав ТМС, что приведет к экономии дорогостоящих компонентов и позволит сохранить оптимальную рецептуру состава моющего средства, разработанную учеными МГАУ.

В процессе электрофлотокоагуляци» возможно применение как нерастворимых (графитовых) электродов, так и растворимых (железных, алюминиевых).

В случае применения нерастворимых электродов коагуляция загрязнений происходит в результате электрофоретических явлений, разряда заряженных частиц на электродах. 11а процесс коагуляции оказывают влияние следующие факторы: рН электролита, валентность попа коагулянта, плотность тока, температура раствора.

Скорость анодного растворения зависит от плотности тока на аноде (А/м2), которая определяется экспериментальным путем.

Сущность флотации заключается в том, что при сближении газового пузырька с поверхностью загрязнения разделяющий их слой становится неустойчивым и разрывается при достижении некоторого критического значения. В результате частица загрязнения выносится при помощи воздушного пузырька на поверхность раствора.

Прилипание загрязнений к пузырькам происходит двумя путями: при их столковении с частицей и возникновении пузырька из раствора на ее поверхности.

На процесс флотации оказывает влияние рН раствора, а также содержание поверхностно-активных веществ. С повышением рН раствора уменьшается сила притяжения и наоборот.

Возможность флотационного разделения основана на различном смачивании частиц извлекаемого вещества из раствора. Гидрофобные частицы, плохо смачиваемые водой, закрепляются на пузырьках и выносятся на поверхность. Гидрофильные частицы не прилипают к пузырькам воздуха и оседают. Данный процесс определяется

поверхностным, натяжением жидкости, краевым углом смачивания, а также гидростатическим давлением жидкости и давлением газа внутри пузырька.

Скорость всплывания пузырьков воздуха

У = к-, (I)

И

где с! - диаметр пузырьков воздуха;

ц - коэффициент'динамической вязкости воды;

к - коэффициент, учитывающий всплывание пузырьков.

При электрофлотации создается возможность плавного регулирования размеров пузырьков газа. Дисперсность пузырьков для обеспечения флотации нефтяных загрязнений на поверхность раствора должна быть не менее 60 мкм, т.к. при меньших размерах пузырьков скорость всплытия комплексов практически не превышает скорость всплытия самих частиц. Оптимальное значение плотности тока при электрофлотационном процессе составляет 200...260 А/м2, содержание газа 0,1 %. Дальнейшее увеличение содержания газа не приводит к ускорению процесса очистки раствора.

Анализ закономерностей протекания электрохимичесикх процессов регенерации позволил сделать выводы:

1. Электрокоагуляциолный способ позволяет производить регенерацию моющих растворов без применения химических реагентов, легко поддается регулированию и автоматизации;

2. Электрофлотационный способ позволяет отделять взвешенные частицы, имеющие плотность, близкую к плотности воды, которые рассмотренными ранее методами не поддаются разделению;

3. Регенерация отработанных моющих растворов и извлечение из них ценных компонентов ТМС с применением электрофореза имеет двоякое значение: экономическое, связанное с повторным использованием компонентов ТМС, и, санитарное, имеющее отношение к охране окружающей среды, связанное с утилизацией загрязнений.

Третья глава "Программа и методика экспериментальных исследований" включает разработку следующих вопросов:

1. Исследование основных характеристик модельных и отработанных растворов ТМС в процессе их регенерации;

2. Исследование электрофлотационного способа регенерации загрязненных моющих растворов, включая разработку и изготовление экспериментальной установки;

3. Количественный анализ расходования компонентов ТМС в процессе использования его водных растворов.

4. Корректировка регенерированных моющих растворов.

3.1. Методика экспериментальных исследований.

Экспериментальные исследования по регенерации отработанных

моющих растворов проводились в лабораторных и производственных условиях. В первом случае в водный раствор ТМС вводились модельные : загрязнения, приготовленные из отработанного моторного масла дизелей. Концентрация загрязнения нефтепродуктами достигала 10 г/л, взвешенными веществами 2 г/л. Во втором случае отбор проб производился из моечных машин Ростокинского РМЗ, Клипского и Истринского РТП.

Экспериментальные исследования электрофлотационного способа регенерации отработанных моющих растворов проводились с целью

выявления основных факторов, влияющих на процесс регенерации и определения их оптимального соотношения. Для этого была изготовлена экспериментальная установка, представляющая собой сборную емкость объемом 3000 мл, изготовленная из оргстекла и разделенная керамической ионобменной мембраной на две равные половины (рис. !) Вертикально расположенная мембрана разделяет электролизер на анодную и катодную камеры. В анодной части установлены два электрода (один вертикально и второй - горизонтально), а в катодной части - только вертикально. Электроды могут выполняться из различных материалов: графитовые или железные. Экспериментальная установка содержит также регулируемый источник постоянного тока со встроенным амперметром и вольтметром. Исследования проводились на загрязненных моющих растворах МС-26 (авторы В.И.Савченко. Л.С.Манукян).

Для сокращения проведения количества опытов был проведен многофакторный эксперимент типа 2К~', в частности была реализована полуреплика от полного факторного эксперимента 24.

3.2. Определение основных характеристик моющих растворов.

3.2.1. Оптическая плотность растворов определялась при помощи фотоэлектрического колориметра КФК-ХЛ 4.2.

3.2.2. Для определения водородного показателя рН растворов использовался универсальный иономер марки г)В-74. Иасторойка приборов и измерения проводились по инструкции за вода-изготовителя.

3.2.3. Для определения моющего действия водных растворов 'ГМС использовалось экспериментальная установка МИИС11 (рис. 2). Для этого берут один литр исследуемого раствора и заливают ег о в установку, затем

Рис. 1. Эспериментальной установка: 1 - корпус электролизера; 2 - мембрана; 3 - электроды; 4 - анодная камера; 5 - катодная камера; 6 - источник постоянного тока

Рис. 2. Моечная установка МИИСГГ. 1 - электродвигатель; 2 - термометр; 3 - мешалка; 4 - ванна; 5, 8 - патрубки для подсоединения термостата; 6 - устройство для крепления образцов; 7 - образец

подогревают раствор до температуры 70°С и обезжиривают стальную пластину размером 70x35x2 мм с нанесенным на нее модельным загрязнением. Чистоту поверхности контролируют смачиванием водой Обезжиренную пластину ополаскивают в горячей, а потом в холодной воде, дают стечь избытку воды на испытуемой поверхности (10...20 сек.) и определяют непрерывность слоя воды (смачивания). При наличии разрывов очистку повторяют. Время полной очистки стальных пластин от минерального масла характеризует моющее действие испытуемого раствора.

3.3. Определение количественного состава загрязнений и компонентов ТМС .

3.3.1. Определение количества нефтепродуктов.

Определение количества нефтепродуктов проводилось в Московской государственной инспекции по охране окружающей среды на фотометре АН-1 с помощью четыреххлористого углерода.

Расчет содержания нефтепродуктов производят по формуле

СУ,

^нп —V—' ^

у2

где С - концентрация, найденная по шкале прибора, мг/л;

У| - объем четыреххлористого углерода, мл;

У г - объем пробы, мл.

3.3.2. Определение содержания триполифосфата натрия.

Широкое распространение получил метод, основанный на

взаимодействии ортофосфат-ионов с гетерополикислотой, которая под воздействием восстановителя (аскорбиновой кислоты) превращается в интенсивно окрашенное синее соединение. Оптическую плотность

измеряли на фотоколориметре КФК-ХЛ4.2. Результат определения находили по калибровочному графику.

Содержание растворенных неорганических ортосиликатов Р04" (Хф) мг/л определяют по формуле

V _ С-50 ■ Хф V • ( 3)

где С - концентрация фосфат-ионов, найденная по калибровочной кривой, мг/л;

V - объем анализируемой пробы, мл, взятой для определения;

50 - объем, до которого разбавлен раствор, мл.

По общему содержанию растворенных ортосиликатов, найденному экспериментально, выраженному в мг/л РО43", рассчитыают содержание каждой формы в отдельности в тех же единицах.

Пересчет содержания отрофосфатов с одной формы на другую удобно делать по таблице 1.

Таблица I.

Массовые соотношения различных форм ортофосфат-ионов.

1 мг Р, мг РОЛ мг НР042", мг Н2Р042", мг НлР04', мг

Р, мг 1,000 3,066 3,099 3,131 3,164

Р04и, МГ 0,326 1,000 1,011 1,021 1,032

НРО42', мг 0,328 0,989 1,000 1,011 1,021

Н2Р042", мг 0,319 0,979 0,990 1,000 1,010

НлР04\ мг 0,316 0,969 0,979 0,990 1,000

3.3.3. Определение содержания метасиликата натрия. Все формы силикатов в растворе превращают щелочным гидролизом в о |)тоформу, в которой их определяют. Растворенные ортосиликаты дают с молибдагом в кислой среде окрашенную в желтый

13

цвет комплексную гетерополикислоту H4[Si(MoiOm).i]-H20, пригодную для колориметрического определения.

Содержание растворенных ортосиликатов (X) определяли по формуле

У -С'50

ЛМН--у—- (4)

где С - концентрация SiCh, найденная по калибровочной кривой сравнением со стандартами, мг/л;

V - объем анализируемой пробы, мл;

50 - объем, до которого разбавлена проба, мл.

3.3.4. Определение количества кальцинированной соды.

Для определения кальцинированной соды используется малая растворимость кристаллического ацетата натрия, цинка и уранила NaZn(U02)i(C2I Ь02)г6Н20, выделяющегося из пробы после прибавления десятикратного избытка смеси ацетатного цинка с ацетатом уранила. Выпавший осадок тройного ацетата взвешивают или растворяют и определяют в полученном растворе цинк комплексонометрически. Весовым методом определяют 1...8 мг, объемным методом 0,1...2 мг нартия в объеме пробы, взятой для анализа.

Содержание ионов натрия в мг/л (Хн) вычисляют по формулам

v m-0,01495-1000 m-14,95

в весовом методе Хн =-—-=----—— ; ' .5)

в объемном методе

v ak- 0,01-22,99 -1000 ak-229,9 ,

Х„=-------------= (6)

где in - масса осадка, мг; а - объем израсходованного 0,01 М раствора комплексона III; к - поправочный коэффициент для приведения

концентрации раствора электролита точно к 0,01 М; V - объем пробы, взятой для анализа, мл; 0,1495 - коэффициент пересчета с №7п(и02МС2Н:)02)<г6Н20 на №; 22,99 - эквивалентный вес иона.

3.3.5. Определение содержания неионогенных ПАВ.

Неионогенные ПАВ, входящие в состав ТМС, определяли при помощи реактива Драгепдорфа ио содержанию в пробе висмута по методике Московской государственной инспекции по охране окружающей среды.

Количество И ПАВ (X) определяли по формуле

V с-1000 ;

лцпав=—у—, г/л, (7)

где С - вес НПАВ, найденный по калибровочной кривой, мг;

V - объем пробы, взятой для анализа, мл.

В четвертой главе "Результаты экспериментальных исследований" представлены основные результаты проведенных исследований.

Для изучения метода электрофлотокоагуляции проводились сравнительные эксперименты по выбору материала и формы электродов, определения оптимального расстояния между анодом и катодом, оптимальной плотности тока, времени регенерации, изменению композиционного состава раствора ТМС и др. Качество регенерации оценивалось по изменению оптической плотности раствора. Регенерация растворов проводилась до определенной степени изменения водородного показателя рН в анодной части установки, т.к. данный показатель оказывает влияние на процессы флотации, изменяя силу взаимодействия между частицами загрязнений и пузырьками воздуха. Величина рН влияет также на степень гидролиза компонентов, составляющих ТМС, гак как ион водорода является катализатором гидролиза. В зависимости

от рН раствора изменяется взаимодействие между молекулами ПАВ и коллоидными частицами и взвесями.

Замечено, что наибольшая степень извлечения загрязнений флотацией в присутствии неионогенных ПАВ достигается в щелочной среде (рН = 9...10). При достижении водородного показателя до значения р11 = 6 степень извлечения частиц загрязнении из растворов резко падает. Дальнейшее снижение водородного показателя в анодной камере установки вызывает коагуляцию невсплывших загрязнений нефтяного происхождения, обеспечивая глубокую очистку раствора.

В процессе электрофлотокоагуляции отработанного моющего раствора в анодной камере электролизера значение водородного показателя может уменьшаться до рН = 2. В катодной камере происходит увеличение до рН 13.

Для учета влияния различных факторов на процесс электрофлотокоагуляции и уменьшения числа опытов был применен многофакторный эксперимент 24. В качестве параметра оптимизации было выбрано изменение рН раствора в анодной части установки.

В результате экспериментальных исследований получено уравнение регрессии, адекватно описывающее процесс.

У = 5,4 - 0,06х, -0,2 х2 - 0,16x4 - 0,08х,х2, (8)

где Х(. хг, Х4, Х)Х2 - кодированные значение факторов,

X: - Хп:

X. =-_!-----Ш (9)

1 8

где XI - кодированное значение фактора (безразмерная величина), верхний уровень обозначается +1, а нижний -1 (в центре эксперимента будет нулевой уровень);

X, - натуральное значение фактора (именованная величина в размерности факрора);

X0j - натуральное значение фактора на нулевом уровне;

г, - натуральное значение интервала варьирования фактора

Х -в — Х -"

|г. = 1 -■■-■'......, где XjB - значение фактора па верхнем уровне;

X;"- значение фактора на нижнем уровне].

Наибольшее влияние на процесс электрофлотокоагуляции оказывает плотность тока. При высоких плотностях тока более интенсивно используется емкость и рабочая поверхность электродов, увеличивается скорость химического растворения электродов. Однако, чрезмерное увеличение плотности тока может привести к пассивации электродов, перегреву раствора, что может привести к возрастанию напряжения и потерям электроэнергии на побочные процессы.

Оптимальные значения параметров рекомендуется выбирать следующие: плотность тока 400 А/м2, расстояние между электродами 40 мм, время регенерации 100 мин. Установлено, что несмотря на повышенное значение оптической плотности целесообразней применять графитовые электроды (рис. 3). Использование нерастворимых электродов позволяет уменьшить величину осадка до 5%. На поверхности данных электродов не наблюдается пассивация.

Увеличение концентрации загрязнений способствует более быстрому протеканию процесса электрофлотокоагуляции (рис. 4).

Концентрация накапливаемых загрязнений зависит от концентрации ТМС в растворе, способного удерживать в своем составе определенное количество нефтепродуктов. Полученные в ходе

Рис. 3. Изменение оптической плотности раствора в зависимости от плотности тока при использовании графитовых электродов: 1 - 200 А/м2; 2 - 300 А/м2; 3 - 400 А/м2

и !1 И1 17»

К<ИН» ЦИ АНИН алГ^ПГ^ЖНИМ Г'Л

Рис. 4. Изменение времени регенерации раствора в зависимости от концентрации загрязнений при различных плотностях тока: 1 - 200 А/м2; 2 - 300 А/м2; 3 - 400 А/м2

исследований номограммы срабатываемости компонентов МС-26 от концентрации загрязнений представлены на рис. 5, 6. Расход компонентов ТМС при различных концентрациях моющего средства примерно одинаков. Отработанный раствор рекомендуется подавать на регенерацию при достижении концентрации нефтепродуктов 40 ..50 % от концен трации ТМС в растворе.

В процессе электрофлотокоагуляции происходит переход компонентов из анодной камеры в катодную. При уменьшении.рН до 5.. 5,5 (рис. 7, 8) переходит до 78 % кальцинированной соды, 70 % метасиликата натрия, около 50 % триполифосфата натрия. Дальнейшее увеличение времени на злектрообработку регенерируемого раствора приводит к значительному возрастанию энергозатрат при снижении степени перехода компонентов ТМС в катодную камеру.

После регенерации в растворе остается от первоначальной концентрации по 65.. 70 % метасиликата натрия и кальцинированной соды, до 25 % триполифосфата: натрия и около 5 % НПАВ. Степень очистки загрязнений раствора достигает 92.. 97 %.

Введение в очищенный раствор 40 % триполифосфата натрия и 50% ППАВ восстанавливает композиционный состав не нарушая рецептуру ТМС. После корректировки концентрация моющего средства не превышает 14 г/л. Для восстановления начальной концентрации в моющий раствор необходимо добавлять до 25 % полпокомпонентного моющего средства.

Проведение двустадийной корректировки огрегенерированного моющего раствора позволяет восстановить композиционный состав ТМС.

Рис. 5. Номограмма срабатываемости компонентов МС-26 (метасилиската натрия и триполифосфата натрия) при подаче раствора на регенерацию

с: и 1 о о к> 11 1В ш ао Сил. Г'п

Рис. 6. Номограмма срабатываемости компонентов МС-26 (кальцинированной соды и НПАВ) при подаче раствора на регенерацию

а 1 |>Н

Рис. 7. Распределение компонентов ТМС в процессе регенерации моющего раствора в зависимости от изменения рН в анодной камере установки

в в « а -л | рН

Рис. 8. Переход компонентов в катодную камеру установки в зависимости от уменьшения рН в анодной части

В пятой главе "Производственная апробация экспериментальных исследований и экономическая эффективность" произведен расчет электрофлогокоагуляционной установки. Полученные в ходе лабораторных исследований закономерности нашли подтверждение при проверке исследованного процесса на очистке отработанных моющих растворов из моечных машин Клинского РТГ1, Истринского РТП и Ростокинского РМЗ. Производственные испытания показали, что степень регенерации отобранных проб достигает 95....97 %. Технологические параметры регенерированного раствора восстанавливаются при добавлении в него 35..40 % три поли фосфата натрия, 50 % НПАВ, 15...25 % полнокомпонентного ТМС.

Экономическая эффективность эектрофлотокоагуляции получена за счет экономии компонентов моющих средств при проведении двустадийной корректировки моющего раствора и электроэнергии, затрачиваемой на процесс регенерации отработанных растворов. Экономическая эффективность, полученная на примере Клинского РТП, составила за расчетный период 10 млн. 665 тыс. рублей (в ценах на 1 января 1996 г.).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Применяемые на сельскохозяйственных ремонтных предприятиях ТМС в процессе эксплуатации срабатываются с накоплением в их водных растворах различных загрязнений. При достижении концентрации загрязнений 40 ..50 % от концентрации ТМС моющие растворы подлежат регенерации.

2. В лабораторных условиях определены технологические параметры электрофлогокоагуляции отработанных моющих растворов

сельскохозяйственных ремонтных предприятий. Оптимальными параметрами данного способа регенерации следует считать: плотность тока - 400Л/м2; расстояние между электродами 40 мм, время электрообработки - 100 мин.

Процесс расслоения эмульсий загрязнений нефтяного происхождения осуществляется при значении водородного показателя моющего раствора рН = 5,5...6,0.

3. После регенерации отработанного моющего раствора способом элекгрофлотокоагуляции в нем остается от первоначальной концентрации: кальцинированной соды и метасиликата натрия - 65...70 %, три полифосфата натрия - до 25 % и НПАВ - около 5 %.

4. Моющая способность регенерированного раствора ТМС восстанавливается в две стадии:

- выравниванием содержания компонентов ТМС введением в раствор 40 % три полифосфата натрия и 50 % НПАВ;

- пополнением до нормативной концентрации ТМС в моющем растворе 25 % полнокомпонентного ТМС.

5. Регенерация отработанных моющих растворов сельскохозяйственных ремонтных предприятий способом элекгрофлотокоагуляции обеспечивает удаление 95.. 97 % загрязнений. Двустадийная корректировка компонентов ТМС приводит к полному восстановлению моющей способности растворов ТМС.

6. Экспериментальные исследования подтверждены производственными испытаниями регенерации отработанных моющих растворов ряда сельскохозяйственных ремонтных предприятий Москопской области.

Разработанная технология регенерации отработанных моющих растворов принята к внедрению на Клинском РТП.

7. Эффективность элекгрофлотокоагуляции за счет экономии электроэнергии по сравнению с элсктрокоагуляцией и экономии компонентов ТМС при двустадийной корректировке регенерированного моющего раствора за исследуемый период составляет 10 млн. 665 тыс. рублей (в ценах на 1.01.1996 г.), без учета экологического эффекта вследствие исключения залпового сброса 'отработанных моющих растворов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Регенерация отработанных моющих растворов. Сб. науч. трудов МГАУ, М.:МГАУ, 1993 г.

2. Номограмма для определения расхода ТМС при корректировке отработанных моющих растворов. Сб. науч. трудов МГЛУ, М.:МГЛУ, 1994 г. (соавтор Чванов К.Г.).

3. Рекомендации по регенерации отработанных водных растворов на основе синтетических моющих средств методом коагуляции. Сб. Республиканской научно-технической конференции, Саранск, 1994 г. (соавтор Чванов К.Г.).

4. Расход компонентов ТМС в процессе электрофлогокоагуляции. Сб. науч. трудов МГАУ, М.:МГ"АУ, 1995 г. (соавтор Чванов К.Г.).

5. Регенерация моющих растворов методом электрофлогокоагуляции. Сб. науч. трудов МГАУ, М.:МГАУ, 1995 г. (соавтор Чванов К Г ).