автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.03, диссертация на тему:Разработка электрофлотационной технологии подготовки природных и промышленных вод для технологических нужд

На правах рукописи

ДЬЯКОНОВА ТАТЬЯНА АНАТОЛЬЕВНА .. П

.У*

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ ПРИРОДНЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД для ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ НУЖД

05.17.03 - технология электрохимических процессов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени к;Н1дидата технических наук

Москна - 1996

Работа выполнена на кафедре технологии электрохимических производств Российского химико-технологического университета им.Д.И.Менделеева.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Колесников В.А.

Научный консультант: кандидат технических наук, научный сотрудник Ильин В.И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Акользин А.П.; кандидат технических Наук, старший научный сотрудник Ромашин О.П,

Ведущая организация - АО "Завод "Микрон"

Защита состоится

/у

1996 г. в часов

на заседании диссертационного совета Д 053.34.06 в Российском химико-технологическом университете ш.Д.И.Менделеева по адресу: 125047; Москва, А-47, Миусская пл., д.9, в -^/¿¿^¿¿^

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре РХТУ им.Д.И.Менделеева.

Автореферат разослан

1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.Т.НОВИКОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа. Качество вода, поступающей ш

¡фоизводствегаше нулда, должно соответствовать технологнческш! требованиям с учетогл ее влияния на технологический процесс и выпускаемую продукцию. Башплл показателен качества води является жесткость (суи/лрпая концентрация катионов Са^+ и Содержание солей аесткостн в воде, применяемой г некоторых отраслях химической, радиоэлектронной прошлпленности, теплоэнергетике, коммунальном хозяйстве, а также перед мембранным обессоливанием, должно находиться на достаточно низком уровне от 0.01 до 0.001 нг-экв/л. Природные и сточные воды для этих целей непригодны и поэтому их следует обязательно подвергать предварительной обработке, которая зависит от физико-химических свойств примесей воды и обусловлена их фазово-дисперсным состоянием. Наиболее целесообразным представляется комбинирование методов обработки, в частности, электрохимических - электрофлотации с нерастворимыми анодами и мембранного электролиза для коррекции рН.

Работа выполнена в соответствии с государственной научно-технической программой "Экология России" (приказы NN 736, 737 Комитета по науке и технике г. Москвы).

Цель работа. Разработать электрохимическую технолога»

подготовки природных и промышленных сточных вод для технологических нужд производств.

Научная новизна. Выявлены закономерности электрофлотационного извлечения труднорастворимых соединений кальция и магния в виде пщюксвдов, фосфатов, оксалатов индивидуально и в смесях. Выявлена роль состава среды и ее рН, природа осаднтеля, токовой нагрузки, ренима обработки и дпугих параметров на эффективность электрофлотационного процесса. Впервые проведены исследования но электрофлотационной обработке речной и артезианской поди.

На защиту выносятся: ~ закономерности электрофлотациошгого извлечения кальция и магния в виде труднорастворимых соединений;

- влияние электрохимических и физико-химических параметров на эффективность электрофлотационного извлечения катионов и Не2*;

- технологические приеш, интенсифицирующие процесс очистки природных и промышленных сточных вод от ионов кальция, нагния и ряда примесей (железа, меди, ионов шагания, фосфатов, карбонатов, органических соединений и взвешенных веществ).

Практическая значимость работа. Разработана электрохимическая технология подготовки ирдродшас (поверхностных, артезианских) и промышленных сточных вод, позюяяаязя уменьшить кесткость воли, дополнительна удалить иона тяаелых металлов (Го^1, ¡11 ^,

О I р. о •

Си , 7,п , А1 ), органические загрязшиели (нефтепродукты, масла, зглры) ц взвешенше вещества; корректировать велич!щу рН обрабатываемой вода и снизить ее солесодержание. Определены оптимальные технологические параметры реетогов обработки природных г, промышленных вод с учетом конкретного их состава и требований к качеству вода, подаваемой на технологические нужды.

Технология подготовки природных и промышленных сточных вод с комплектом конструкторской документации на изготовление электрокорроктора рН поставяешл в рамках контракта АО "Трансмаш" и АО "Импульс" (г.Москва).

Апробация работа. Основные результаты диссертационной работы

изложены в докладах и выступлениях на научно-практической конференции "Решение ¡экологических проблем г.Москвы", Москва, 1994; 3 Всероссийском научно-техническом семинаре "Пути и средства повышения экологической безопасности гальванических производств", Москва, 1994; 9 Мездународной конференции молодых ученых по химии и химической технологии "МКХТ-95", Москва, 1995.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 4

печатные работы.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена

уас^ОО страницах машинописного текста, содержит <СО рисунков, Щ таблиц и состоит из введения, литературного обзора, методики эксперимента, раздела экспериментальных результатов п их обсуждения, раздела результатов разработай электрохимической технологии и оборудования, выводов и списка литературы из библиографических наименований и приложения.

СОДЕРШПШ РАБОШ

1. ВВЕДЕНИЕ. Кратко рассмотрены актуальность, цель и новизна

шшсшгаеиой работа.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЦ. Проанализированы совреыешше метода уыягче-

1шя природных и промышленных сточных вод. Показано, что скорость реакции водоунягчешш определяется фазой агломерации коллоидных соединений и зависит от следувщих факторов: значен"я исходной концентрации солей жесткости, количества и природы введенных реагентов, температуря среда, степеш1 перемеииватш, наличия катализаторов, содержания органических веществ.

Проанализированы и обоснованы требования к выбору условий химического осавдещщ удаляемых примесей природных вод, правде всего - ионов кальция и магния. Осадцештя фаза дшши обладать налой растворимостью, при этом нежелательно загрязнение воды другими примесями, при этот условия образования осажденной формы должны быть простыми. Аеллиз возможных форм соединений, в виде которых могут быть осаждены кальций, мапшй показывает, что наибольший интерес представляют соединения гадроксидов, фосфатов, оксалатов. Рассмотрены требования к качеству исходной вода, поступавшей на технологические нужды.

Отмечено, что данные по извлечешт соединений кальция и ыапшя электрофлотацнонньщ методом в литературе отсутствуют. Выявлено, что на ряде предприятий в оборотных система? водоснабаения используется метод адектрокристашшзации соле!1 жеоткооти на поверхности графитовых катодов с целы предотвращения образования накипи и отложений в технологической оборудовании.

Подчеркнуто, что, несомненно, перспективным направлишем является исследование процесса извлечения кальция и магния из природных и промышлешшх вод электрсфлотаци'ннш методом.

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА. В процессе исследований проводили

определение остаточных концентраций кальция, магния, железа, меди, ионов аммония, хлоридов, фосфатов, а также следующих параметров: щелочности, аасткости, окисляемости, сухого остатка.

В ходе исследований к раствору, содержащему постоянную концентрацию ионов металлоп добавлялось необходимее количество

осадитапя. Далее устанавливалась требуемая величина pli раствора. После электрофлотациошюго извлечешш образовавшихся соединений анализу подвертпась яидкая и в некоторых случаях твердая фаза.

Извлечение дисперсной фазы проводилось в непроточных и проточных электрофлотаторах различной конструкции объемомО.5 л (плошэдь поверхности анода s=l*10~^ ы^) и 5 л (s=3.5*I0~^ м^). При токовой нагрузке 0.1 Л на электродах аппарата объемом 0.5 л анодная плотность . тока () составляет 100 Л/м^, что

•J ri

соответствует объемной плотности тока iv = 200 А/м В качестве катода использовали сетку из нержавеющей стали, анода - 0РГА ', представляющий собой композиции оксидов рутения и титана, нанесенпк на титановую основу.

Корректирование величины pli на выходе из электрофлотатора проводилось в электроксгректоре рН. Для разделения катодного и анодного пространства использовалась катионообменная мембрана марки МК-40.

Анализ концентраций ионов металлов проводили атомно-абсорбциошшм и комплексонометрическим методами.

Каждый опыт повторялся 2-3 раза. Воспроизводимость результатов в параллельных опытах была достоверной.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

4.1. Электрофлотавдюнное извлечешш 1сальция в вида гидроксида,

фосфата, оксалата.

Установлено, что в результате взаимодействия ионов кальция — 2— с ионами осадитапя (ОН ; ; CgO^ Î в водном растворе и

дальнейшей злекгрофпотацин полученных осадков ■ образуются

различ1ше по составу твердые фазы флотоконцентрата. Каждое из

отих соединений характеризуется своим значением произведения

растворимости и электрофлотационной способностью. Так,

извлечение гидроксида кальция протекает в щелочной области рН

(11-12), при этом степень извлечения (а) не превышает 35%

(рис.1). При использовании в качестве осадитсля фосфат-ионов при

рН=8-9 и избытке ионов Са^+ образуется дигидрат цвухзамещенного

фосфата CalIPO^2fÎ^O. При увеличении рН С10—IX) происходит

образование' гидроксида кальция, на поверхности которого сорбиру-

- б -

ются фосфат-иона Са(СН>п(Р0^)(з_пj. В избытке фосфат-нонов в осадок выделяется гидрат ортофосфата CagCPO^gînHoO, который переходит в гидроксифосфат Са^РО^) (з_п)ОК- В этом случае наблюдается образопашш мзлорастворичых, злектрическн минимально заряженных соединений, которые обладают повышенной флотационной активность» (а=80-82%) по сравнении с гидроксидом кальция. Показано, что наиболее эффективно ионы кальция извлекаются при рН=10-Н и N=5, гдз Н=([РО^~]/[Са2+]).

Использование в качестве осадителя оксалата аммония CglîgNgO^I^O позволяет получать осадок СаС^СЦ стехиометрического состава при N=2.1-2.2, где lí=[CgO|_]/CCa^+]. Наиболее эффективно процесс электрофлотационного извлечения оксалата кальция протекает при рН = 10.

а,%

/00,-----

20----s/------

О -С——---

6 9 /О Л „

рН

Рис.1. Зависимость степени извлечения кальция (а) от величины рН. i-гидроксид; 2-фосфат (N=3); 3-фосфат (N=5); 4-оксалат. Время электрофлотации т - 10 минут; анодная плотность тока is = 150 h/ь?.

Присутствие анионов Cl~, UOj, S07 в ко[щентрациях до ICÛ мг/л увеличивает степень извлечения гидроксвда кальция на 10-155?, что связано со снижением величины положительного заряда

J,

//уГ

1/

дисперсной фазы. В щелочной среде частицы фосфата и оксалата кальция имевт отрицательный заряд и вышеуказанные анионы практически не оказывают влияния на степень очистки раствора. Введение соединений Ре(II), Ре(Ш), А1(Ш) Позволяет интенсифицировагь процесс извлечения фосфата кальция. Это связано с протеканием процессов коагуляции и изменением знака и величины заряда поверхности извлекаемых частиц. При этом степень извлечения кальция повышается га 5-10%. Катионы Сг3+, 2п2+, Н12+, Си2+ снижают степень извлечения фосфата и оксалата кальЩш, так как образуются менее растворимые соединений указашшх Металлов.

4.2. Эле.:трофлогационное извлечение магния в виде гидроксида, фосфата, аммонийного фосфчта

Исследованы закономерности осаждения и электрофлотационного извлечения магния в виде труднорастворимыу соединений. Установлено, что рН среды, вид и доза осадителя влияет на формирование и состав дисперсной фазы и ее флотационные свойства.

Рис.2. Зависимость степени извлечения магния в виде гидроксида Мб(0Н)2 (I), фосфата И^СРО^^ (2), аммонийного фосфата МеШ4Р04 (3) от рН среды.

сисх.Мй2+ = 25 мг/,л; * = 10 мин.; = 150 А/м2.

- ? -

Показано, что степень алектрофлотационнога извлечения гидроксида магния в диапазоне рП=П-12 не превышает 40-45% (рис.2). Наиболее полно влектрофлотациошюе извлечете фосфата и аммонийного фосфата шппш происходит в интервале рН от 10 до II, при этом степень извлечения составляет 70-72% и 77-79% соответственно. Отмечено, что при сюаащеиш магния в виде фосфата увеличение массового соотношения ]) от I

до 3 не приводит к росту степени извлечения ыапшя.

При сопоетзвлещщ значений остаточных концентраций ионов магния после электрофлотации с последующей фильтрацией раствора отмечено, что извлечение дисперсной фазы фосфата (Сост=5,3 мг/л) и аммонийного фосфата (0^^=4,9 иг/л) протекает более полно по сравнению с гадроксидои магния (0^^=10,4 ыг/л), что указывает На полноту осавдещш ыапшя в виде фосфата и аммонийного фосфата.

4.Э. Влияние апектрсшшическшс параметров на процесс

электрофлотационного извлечения ионов кальция и магния а виде труднорастворимых соединений.

Степень очистки или извлечения веществ из вддкостей зависит от многих факторов, основным из которых является плотность тока, как о точки зрения эффективности процесса, так и по расхода электроэнергии. От плотности тока зависит интенсивность выделения газовых пузырьков, что в свою очередь, определяет скорость процесса элекгрофяотащш.

Зависимость эффективности процесса элекгрофлотации от токовой нагрузки при извлечении соединений кальция и магния из жидких сред проходит через максимум. При малых плотностях тока (30-60 А/м£)

процесс идет медленно (15-20 мин.). потому что степень газонасшцения жидкости кала. С повышением плотности тока скорость электрофлотации пастет, так как увеличивается количество газовых пузырьков, выделяющихся на электродах, т.е. увеличивается степень насыщения жидкости пузырьками. При плотностях тока, превышающих оптимальное значение, происходит образование турбулентных потоков в обрабатываемой жидкости в

результате слишком бурного выделения пузырьков. Возникающие потоки ухудшают' процесс флотации частиц и препятствуют закреплению их в яеяном слое.

Установлено, что значение оптимальной плотности тс.са (i.. „,_) при извлечении кальция в виде гидр оксида и оксалата

ь,UI»1 о

находится в интервале 80-120 Л/м . При извлечении фосфатов кальция и магния, аммонийного фосфата тгния ís опт составляет 150-170 Л Ai2, а извлечение издроксвда магния протекает в интервале от 80 до 120 А/м . На рис.З. показано влияние на степень извлечения соединений кальция и магния.

î.oijt

а,%90

ÔO

ТО

50

26 НО УОО ¿50 200 ¿50. ,, о

12, к/УГ

Рис.З. Влияние плотности тока на степень извлечегая фосфата кальция (I), оксалата кальция (2), фосфата магния (3), аммонийного фосфата магния (4).

Сисх.Са2^ иг/л: мг/лг Т=Г0 мин-

Величина 1.. „„„ зависит от форш флотируемых частиц, их размера и прочности прикрепления частиц к газовым пузырькам. Чем прилипание прочнее, тем выше значение опт и наоборот. Наибольшая скорость н максимальное извлечение достигается при флотации частиц фосфата кальция и магния, оксалата кальция.

5. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛБИТР(ШОТАЩР1М0Й ОБРАБОТКИ ПРИРОДНЫХ ВОД.

Отмечено, что состав природной воды достаточно сложен и разнообразен И характеризуется наличием в ней различных веп,зств органического и неорпшического характер, присутствущих обычно в природных водах, а такяе иоянлтздихся в результате загрязнения источников вода. 1ютческип состав природных вод предсташген в основном катионш,ш К+, Иа+, Са2+, I'jC^ , Fe2+ и анионами НСО~, С0§-, С1~. Крсиз того, тлеются соединения азота Шф NOg, ÍTOg). Содержание основных Ионов В природных водах составляет 90...95$ от общего салесодеряшшя. Органические вещества присутствует в виде гумусовых соединений и микроорганизмов. В' поверхностных водах концентрация соединений пелеза (III) незначительна. Соединения железа (II) содержатся в основном в подземных водах. рИ природных вод обычно варьируется в пределах 6,5-8,5.

Объектами исследовшшя являльсь вода Москва-реки и артезианская вода. Забор воды осуществлялся по водоВоду из водозаборного узла "Заозерье", артезианской - из скважины, расположенной на территории МП "Теплоцентраль" '(г.Нуковскйй МО). Качество поступающей на предприятие вода объясняется местом водозабора, который находится шше по течению точек сброса сточных вод промшиешшми предприятиями г.г.Москвы и Люберец. Сезонные колебания таких параметров воды, как окисЛяемость (до 32 мг^/л) й содеряашю аммиака (2-10 мг/л' ffll^ и NHg) объясняются соседствам с водозабором полей полеводческих хозяйств.

Установлено, что наиболее эффективно процесс удаления кальция и магния из природных Вод протекает в диапазоне pH=I0-II (табл.1.). В Качестве осадителя применяется ортофосфат- натрия или оксалат аммония с добавлением щелочи для поддержания рН. Для удаления избыточного количества фосфат-ионов следует применять соли железа (III).

Извлечение кальция и магния происходит за счет образования дисперсной фазы фосфатов, гидроксидов и карбонатов смешанного состава. При этом достигаются лучшие результаты, чем при извлечении индивидуальных соединений. Проведение процесса в щелочной области рН обеспечивает частичное удаление ионов

аммония в ввде газообразного аммиака и удаленно карбонат-ионов в виде СаСОд. Отмечено, что при проведении электрофлотационного процесса дополнительно обеспечивается удаление ионов железа, меди, органических соединений, при этом частично удаляются и микроорганизмы, сорбированные на частицах минерального и opraiui-ческого происхождения. В результате электрической обработки воды наблюдается снижение цветности и, как следствие, окисляемости за счет взаимодействия органических веществ с окислителями, в частности, с гипохлорит-ионаш. В то не время происходит увеличение рН, содержание С1~, за счет ввода реагентов.

Таблица I.

Влишше рН среды на электрофлотационный процесс удаления примесей из речной вода СроЗ- = 200 мг/л; Сре3+ = б мг/л; W = 5.2 л/ч; ¡s = НО А/м2

Показатели Размерн. Сисх. рН=9 рН=Ю pH=II

I.кесткость ыг-экв/л v i '-пкт\/л 3.7 .4.7 1.4* 4 7* 0.5* fi.?* 0.4* 7.R*

З.£а2+ мг/д ¡52.1 57.8 85.9 87.5

4.Mg2+ мг/л 12.2 70.5 100 100

5.Fe3+ мг/-; 0.30 93.3 77.1 86.1

6.Cu2+ мг/л 0.14 78.6 81.3 76.9

7.NH¿ мг/л 1.8 100 72.1 84.2

з.сг ыг/л 59.0 64.С* 65.0* . 65.0*

9.Н2С0^ мг/л 17.6 100 100 100

10.XIIK М102/Л 6.8 26.5 20.6 21.6

II.P0;]" мг/л 0.7 1.5* 1.5* 1.3*

* - остаточные концентрации.

Для электрсфилационной обработки арте?ианской воды в связи с высоким исходным показателем общей жесткости в качестве осадителл рекомендуется применять оксалат аммония, не увеличив;!вщий показатели солесодеркания и сухого остатка посла обработки (табл.2).

Наиболее эффективно процесс умягчения артезианской воды

протешет прп массовом соотношении С^О^-]/[]=1.7-2.0.

Отмечено, что при обработке артезианской вода в присутствии оксалат-ионов кальций извлекается в виде смеси труднорастворимых соединений: окадлатов, фосфатов, гидроксидов, карбонатов. Магний извлекается в виде гидроксидов. Отмечено снижение содержания яелеза, ионов аммония, хлоридов, карбонат-, фосфат-ионов, ХПК.

Таблица 2.

Влияние Исходной концентрации оксалат-ионов на электрофлотационный процесс удаления загрязнителей из артезианской воды рН = И; = 110 Л/м2; I = 4.8 л/ч.

Показатели Размерн. р исх. р Исходная концентрация

150 мг/л 200 мг/л 250 мг/л

с.,% а,% а,%

I.жесткость Р.тця.ягитлпт», мг-экв/л мг-якп/п 9.0 н. я 4.2* 9.П* 3.7* 4.4* 2.6* 9.Р*

З.Са2+ мг/л 144.3 55.4 60.4 70.1

4.М§2+ мг/л 24.0 48.8 55.4 74.8

6.Ре^ мг/л 0.09 . 88.8 88.8 77.7

6.НН4 мг/л 2.7 100 100 100

7.СГ мг/л 100 110* 118* 114*

8.Н2С03 мг/л 70 100 100 100

9.ЖК мг^/л 2.0 40.0 25.0 10.0

мг/л 0.4 5Ц.О 50.0 25.0

* - остаточные концентрации.

Для моделирования процесса электрофлотационной обработки природных вод, прогнозирования и оптимизации работы промышленной установки часть лабораторных исследований проводилась на аппарате проточного типа, обеспечивающего непрерывный режим работы.

Были установлены практически важные особенности электрофлотационного извлечения соединений кальция и магния, а именно как зависит степень очистки от величины токовой нагрузки, расположения флотбкамер, расхода очищаемой воды.

Установлено, что степень очистки в проточном аппарате вше, а анодная плотность тока меньше на 10-20%, чем при обработке в

стационарной реапше. Данные особенности обусловлена^ конструкцией аппарата проточного типа, состоящей из 2-х секций. В первой направление движение еидкости совпадает с направле!шем движения газовых пузырьков, т.е. обусловлен прямоток, а во второй -противоток, при котором наблвдаетсн увеличение газосодержания за счет сшшегош скорости всшшвашя пузырьков нисходяэдши потоками жидкости.

Показано, что скорость подачи раствора оказывает существенное влияние на глуб!шу извлечения солей кесткости из речной и артезианской воды (рис.4). При увеличешш рас).да жидкости степень извлечения уменьшается за счет разбивки пенного слоя и уноса частиц возросшими потоками.

80

60

40

0 2 4 ' ' * " I.

Рис.4. Влияние скорости садани раствора (V) т степень извлечения кальция (1,2) и магния (3,4) из речной (а) и артезианской (б) воды. рй,1СХ =11; 13=Н0 А/м2; осадитель: (1;3) - На3Р04; (2;4) - С^18М204.

Установлено, что для проточной электрофлотационной установки ((¡М>В-5,2 л/ч) при извлечении соединений кальция к мапшя кз речной и артезианской воды величина оптимальной токовой нагрузки составляет 110-130 А/и2.

6.РАЗРАБОТКА ЭтаТРОЖШЧШШЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ ИРИРОД1Ш

И ПРОМЫШЛЕННЫХ сточных вод.

Основой для разработки технологии послуяшш установленные закономерности электрофлотационного извлечения соединений кальция и мапшя, результаты исследований, получегаше при обработке природных и нрашилешшх вод на аппарате проточного типа.

Разработанная технология предполагает предварительный перевод катионов Са2ь, Мд^4 в труднораствсримые соодпнсши, олектрофлотациогаюе извлечение образовавшееся соедигепиЯ и электрохимическую ксррекцт рН очищенной пода. Принципиальная технологическая схема электрохимического модуля подготовки природных и промышленных сточных вод представлена на рис.5.

Природные (прсмьшлегчше) поды с исходным показателем иесткости до 10 мг-экв/л из усрсдшк'еля (I) подаются насосом (I?) в сборник-реактор (4), куда подается раствор осадителя из емкости (2) и щелочь из емкости (Б). Стоки с рН=Т0-Н из сборника-реактора (4) поступают самотеком в первую камеру электрофлотатора (6а), сюда же дозируется раствор коагулянта из емкости (3). Очщешше в электрофлотаторе (6) стоки поступают в анодную камеру электрокорректора рН (76), в которой происходит подкисление жидкости до рН=7,0~8,5. В катодной камере электрокорректора рП нарабатывается щелочной раствор, который циркулирует по контуру "катодная камера электрокорректора рН -сборник нарабатываемой щелочи (0)". Щелочной католит, отводимый из электрокорректора, поступает в* емкость (5) и оттуда дозируется в сборник-реактор (4) для осаждения ионов металлов и повышения величины рН. Анолит направляется на технические нукды. В сравнении с реагентной схемой очистки даплня схема позволяет использовать электрохимическое подкисление для ошшения рН очищенной воды от 10-П до 7,0-8,5 без увеличения ее солесодерзкания и загрязнения кислотными анионами.

Основные технико-экономические показатели модуля.

Удельный расход электроэнергии при электрофлотациогагой обработке 0,3-0,5 кВт*ч/м'^, электрохимическом подкислении 1-2 кВт*ч/м3; расход реагентов 10-2Ш г/и3. Модуль производи-тельтгость?! 5 м^/ч занимает площадь 25 м2.

Рис.5. Принципиальная технологическая схема электрохимического

модуля подготовки природных и промышленных вод.

I-усреднитель; 2-дозатор реагента: 3-дозатор коагулянта; 4-сборник-реактор; Ь-дозатор щелочи; о-электрофлотатср:6а-первая камера; 66-вторая камера; бв-система ссора флотошлама; бг-штяжной зонт; 7-апектрокорректор рН: 7а-анодная камера; 76-катодная камера; 8-сборншс щелочи: 9-сборник очищенной воды; 10,П-выпрямители; 12,15-насосы; 13,14-насосы-дозаторы.

Разработанная электрохимическая технология и запроектированное тенгалогиче...кое оборудование для подготовки природных и промышленных вод позволяет ьарьировать степень очистки в зависимости от исходного состава и требовашй к качеству очш-ешюй ьоды, вида и дозы применяемых реагентов без изменения технологической схемы и конструктивного оформления технологического проце'-г-.!.

При использовании в качестве • реагента для осаддешя гцдроксида натрия обеспечивается снижение общей жесткости обрабатываемой поды на 40-60$, извлечение взвешешшх веществ на 90-95%, ионов С0§- (a=I(XW). Fe3+ (ct=30-5($), Ро|" (сг=50%), НН^ (0=70-95^), органнчоскнх пржюсеП (а=35#). Очищенную воду ноано использовать для хозяйственно-питьевых целей.

При повыиетшх требоваш!ях к качеству вода рекомендуется использование в качестве реагентов-осадитеяеЯ наряду с ПаОН ортофосфат натрия tía^PO^ или оксалат акмошю CgHgNgO^, что позволяет снизить общую жесткость на 70-90,1, извлечь взвешешше вещества на 90-95%,- ионы (а=М0%), шЦ (а=1СЩ), Fe3f

(а=80-95%), органические примеси (гири, масля, нефтепродукты) (а=90-95^). Очщцгашая вода удовлетворяет требованиям, предъявляемы?.! к содержанию солей жесткости в воде, используемой для охлаждения оборудования, получения пара, в системах оборотного водоснабжения и в операциях промывки изделей в гальванических производствах. При использовании

алектродиализатора для снижения солесодержания поду гдошш использовать для приготовления рабочих растворов и электролитов в гальваническом производстве.

7.ВЫВОДЫ

1. Определены основные закономерности электрофлотационного извлечеш1Я ¡сальция и магния в виде труднорастворимых соединений: гндроксидов, фосфатов, оксалатов, аадмониШшх фосфатов и их смесей из природных и промышленных вод. Выявлено влияние токовой нагрузки, состава среды и величины ее рН, природы осадителя, реэсима обработки на эффективность электрофлотациошгого процесса.

2. Установлено, что электрофлотациснное извлечение магния протекает наиболее эффективно в виде фосфата и аммонийного фосфата, а кальция в виде фосфата и оксалата при рН=Г0-1Г,и is~130-170 А/гл2. При этих условиях степень очистки достигает 70-80%.

3. Определены оптимальные условия электрофлотациопной обработай речной и артезианской воды pH=I0-II, is=II0-130 Л/г,!2, обеспечивающие снижение общей жесткости на 60-90%, позволяющие извлекать дополнительно карбонаты, ионы железа, органические примеси.

4. При использовании в качестве реагента для осаздения

í ~ „ — ¿.CJ

гидроксида' натрия обеспечивается снижение общей жесткости обрабатываемой вода на 40-50%, извлечение взвешенных веществ па 90-95%, ионов С0§~ (а=ГОО%), Fe3+ (а=30-Ь0%). (а=50^), 1Ш| (а =70-95/5), органических примесей (а=35%).

5. Испальзоваше в качестве реагентов-осадителей наряду с NaOH ортофосфата штрия или оксалата аммония позволяет стоить обвдю кесткоать на 70-90%, извлечь взвешешше вещества на 90-95%, ионы С0|~ • (а=100%), (а=ХЩ), Fe3+ (а=ВО-95%), органические примеси (виры, масла, нефтепродукты) (а=90-95%).

6. Разработана технология и технологическая схема для подготовки природных и промышленных вод на базе электрохимического оборудования (электрофлогатора и электрокорректора рШ с целью использования очищенной воды в технологических целях.

7. Технология электрохимической подготовки природных и промышленных сточных вод с комплектом конструкторской документации на изготовление электрокорректора ¡11 поставлены в рамках контракта АО "Трансмаш" и АО "Импульс" (г.Москва).

Основное содержание диссертации опубликовано в слодующих работах:

1. Дьяконова Т.А., Колесников В.А., Ильин В.И. Подготовка води для мембранного обессолнвашш с целью повторного использования в производстве // Тез. докл. науч.-практ. конф. Temeinta экологических проблем г. Москвы". И, 1994. с.74-75.

2. Дьяконова Т.А., Колесников В.А. Электрофлотациоштя подготовка воды для мембранного обессоливают // Тез. докл. межотрас. науч.-техн. конф., соаещ., семин. "Пути и средства повышении' экологической безопасности гальванических производств". Ы., 1994, с. 18.

3. Топляков Д.Э., Дьяконова Т.А. Изучение возможноста использования электрофлотационного метода для очистки води // Тез. докл. 9 Международной конференции молодых ученых по химии i хим. технологии "ШТ-95". М., 1995, ч.1, с.185.

Л. Дьякснона Т.Д. Предварительная элептрофлотационная обработка води для мембранного обессиливания. // Тез. докл. 9 Международной коцференции молодых ученых по химии и хим. технологии "МКХТ-95'. К., 1995, ч.2, с. 192.