автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Технология очистки океанской воды для мембранных процессов с получением оксида магния



Российский хнмико-технологпческий университет имени Д. И. Менделеева

На правах рукописи

МАРЧЕВА РУМЯНАТОДОРОВА

ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИОТИН ОКЕАНСКОЙ ВОДЫ ДЛЯ^МЕМБРШЫ^ОРОЦЕ» ГШШШИЕМ ОКСИДА МАГННЯ

(05.17.01 — Технология неорганических вешеств)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1993

Работа выполнена на кафедре процессов и аппаратов химической технологии Российского химико-технологического университета имени Д. И. Менделеева. - ' ' ' : ^

Научный руководитель — кандидат химических наук, старший научный сотрудник Хожаинов Ю. М.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, старший научный сотрудник Данилов В. П.; кандидат технических наук, старший научный сотрудник Первов А, Г.

Ведущая организация — ГосНИИ «ИРЕА». ;

в час. в ауд. на заседании специали-

зированного совета Д 053.34.10 в РХТУ им. Д. И. Менделеева (125190, Москва, А-190, Миусская пл., дом 9).

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре университета.

Автореферат разослан 1-СО!>Ы)р X. 1993 Г-

Ученый секретарь специализированного совета

Защита состоится

1993 г.

И. Н. КАМЕНЧУК

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность проблемы. Данная работа является частью научного направления по комплексно»-; извлечению минеральных ресурсов океанской воды. Разрабатываемая ""чплексная технология включает в себя дробный метод очистки и умягчения, мембранные и электрохимические методы разделения, концентрирования и сбессоливания и использует сбросную океанскую воду прибрежных ТЭЦ. В связи с тем, что комплексная технология включает в себя мембранные процессы, то предварительным условием является очис-ка океанской воды от примесей.

Существующие в настоящее время мембранные технологии, использующие океанскую воду в качестве источника минерального сырья и пресной воды имеют общий недостаток - перерабатываются большие объемы воды, а извлекаются отдельные компоненты. Кроме того, значительные затраты ( 40 % от общих) составляет предварительная очистка воды, а получаемые отходы не утилизируются. Поэтому разработка технологии очистки океанской воды, позволяющая получить ценные продукты, является актуальной.

Работа выполнена в соответствии с Государственным проектом России 02.08.02 "Минеральные ресурсы океанских вод" Федеральной целевой программы исследования и использования Мирового океана.

Цель работы. Разработать технологию очистки прибрежной океанской воды на основе дробного метода осаждения.

Изучить дробное осаждение СаСОд и М^'СН^ из океанской воды и влияние определяющих факторов на различных стадиях осаждения.

Изучить двухстадийное сепарирование суспензии М^(0Н)г, и СаСОд* Н20 с целью получения М^СОН^.

Предложить принципиальную технологическую схему подготовки океанской воды для мембранных процессов, позволяющую получить продукты, которые окупят затраты, связанные с ее очисткой.

Научная новизна. I. Предварительное подкисление океанской воды диоксидом углерода разрушает комплексные ионы гуминовых и фульвокис-лот и насыцает океанскую воду карбонатными ионами с целью последующего получения полуаморфного карбоната кальция - арагонита, который является коллектором, на котором соосаздаются взвешенные, коллоидные частицы и растворимые вещества. 2. Показано, что последующее повышение значения рН до 9,5 при температуре 30°С, приводит к образованию смеси аморфного гидроксида магния с кристаллическим СаСО^*Н^О, которая позволяет дсочистить воду от марганца и брома. 3. Установлено, что при рН = 11,5 и температуре 40°С, образуется смесь М^(0Н)о с выраженной кристаллической структурой и кристаллический СаСОд1 Н20, из ""которой с помощью дпухстадийного сепариро-

вания может быть получен Мо(0Н)2 с содержанием основного компонента не менее 99,*.

Практическая ценность работы. На основе проведенных лабораторных и натчршх экспериментов разработана технология подготовки океанской воды методом дробного осаждения. Предложена принципиальная технологическая схема, позволяющая очистить и умягчить океанскую воду для мембранных методов обессоливания и концентрирования (количество взвешенных частиц не более 0,3 иг/л, ионов кальция и магния - не более I мг/л, ионов железа - не более 0,03 мг/л, ионов марганце - не более 2'10~3 иг/л и гушновьх и фулъвокаслот - не более 0,1 мг/л), а также получить продукты: М^О реагентной чистоты - для огнеупорной промышленности или спецкерамики и известь.

Приведены расчеты аппаратов основных узлов технологической <ахемы для производительности 10 м3/ч по океанской воде: оборудование узла карбонизации - печи обжига карбонатсодержащих материалов, абсорбера для насыщения океанской воды СС^, абсорбера для химического взаимодействия СО^ с Юр-нь'м раствором Л/а0Н, осветлителя для осаждения СаС03-арагонит, сепаратора для разделения суспензии М^(0Н)2 и СаС03-Н20.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на: заседаниях кафедры "Дроцессы и аппараты химической технологии" и кафедры "Технология неорганических ве-щесць" Р/.ТУ им.Д.Менделеева; XI научной конференции болгарских аспирантов в СССР с международным участием, июнь 1989 г., Москва; ХП научной конференции болгарских аспирантов в СССР с международным участием, ишь 1990 г., Москва; Всесоюзный научно-практический семинар-школа "Мембранная технология в решении экологических проблем", июнь 1990 г, г.Улан-Удэ; Национальная научно-техническая конференция с международным участием "Экология и химия Черного ■моря", сентябрь 1991 г., г.Барка, Р.Болгария.

Публикации. По материалам диссертации опубликовало 10 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и списка литературы. Основной материал изложен на

страницах, содержит ¿&С рисунков и ¿10 таблиц. Список литературы содержит ¿44 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе приведен анализ литературных данных по соетам; и свойствам океанской воды и рассмотрены два основных способа ее очистки: реагентный и ионный обмен. Кроме того, описаны способы

очистки морских вод, имещкв отхода, такие как фильтрация, микро-и ультрафильтрация и очист ч рассолов в производстве щелочи и сода.

Кроме этих основных с... о обо в показана возможность использования гидроксидов Fe, AI и М^, - для извлечения примесей и микроэлементов из океанской воды и описан способ очистки насыщенных растворов KCl, с помощью коллектора СаС03.

Так как карбонат кальция образуется в онеанской воде, то интересно было изучить процесс очистки океанской вода с помощью СаС03,

Вторая глава содержиг описание проведенных экспериментов по:

- оценке примесей прибре:;иой океанской вода с помощью пакета микро-и ультрафильтрационных мембран;

- проведению дробного осалдения СаСОд и Ш)^ из натуральной океанской воды (насыщенной COg) при добавлении 10 и 4Одного раствора МаОН с определением скорости осаждения осадков и изменения прозрачности раствора над осадком от времени на различных стадиях дробного осаждения;

- испытанию двухстадийного сепарирования суспензии Мо( üDg и CaCOg'HgO на модельных растворах океанской вода.

В данной работе были использованы следующие ыетоды анализа: Атомно-абсорбционныД анализ (ААА) для определения ионов Са^+ и рентгенофазошй анализ (RIA) для определения разового состава поучаемых осадков, электронная микроскопия (ЭМ) - размер и Форма частиц, рентгенорадиометрический анализ (РРА) - для определения в осадке микроэлементов (МЭ) и гель-хроматсграФия (ПО - для определения молекулярной массы органических веществ в осадках.

Третья глава посЕящена результатам экспериментов и их обсуждению. Для сравнительной оценки методов очистки прибрежной океанс-вода были испытаны три варианта: I) Очистка дробным реагентным методом с помощью 10 и 40/-ных растворов А/аОН; 2) а) Очистка микро-фильтрацией на керамическом Фильтре, б) Очистка микро- и ультраФильтрацией с помощью пакета выбран; 3) Очистка фильтрацией- на трех последовательно соединенных колоннах, заполненных Фильтрующим материалом: гидрофобным керамзитом, гранодиоритом и активированным углем. На основе полученных данных был сделан сравнительный анализ'достоинств и недостатков трех методов очистки прибрежной океанской вода (Табл.1). Из Табл.1 следует, что для мембранного опреснения океанской вода можно, рекомендовать реагентную очистку, поскольку достигается необходимое качество очищенной вода при непрерывном процессе получения 82 об.^ очищенной вода и продуктов

Таблица I

Сравнительная характеристика трех методов очистки океанской вода

Метод Достоинства Недостатки

I. Очистка дробным реагентным методом с помощью 10 и 4156 растворов ^аОН 1.!п:зкое остаточное со-' деркалие взвешенных час тиц в воде -0,37 мг/л и ионов Са и Ма, не вше I мг/л. * 2. Получение продуктов в пипе СаСО и МаДШо. 3. НспрерывностБ процесса и использования простого стандартного оборудовать. 4.' Получение до 62И об. очищенной океанской води- I. Использование реагентов

2.а)Очистка мик-роЛильтрацией нп керамическом Фильтре б) 0<шстка микро-и ультра^ильтрадне!1 с помощью пакета мембран » ( 1. Компактность оборудовать 2. Еслыпой ресурс работоспособности I.Наиболее полное шде-легг'е взвешенных и коллоидных частиц из океанской вода I. МалыР выход очи-щешой океанской во дк-чо 10'/. 2.Снижение производительности во времени. 3.Извлечение кальция и магния не происходит. 1.Снижение производительности во времени. 2.Извлечение кальци и магния не происходит л

3. Очистка Фильтрацией на трех последовательно соединенных колоннах, заполненных фильтрующим матерном I.Использование просто-стандартного оборудования I. }А»сокая стоимость активированного угля и необходимость его замены. 2.1'звле ченке кальшя и магния не происходит

в виде СаС03 и

Такие было проведено да£(7ерсн1£1^?ованног определение взвешенигу, коллоидных и органических .частиц ^вУ^кей^йгоЯ воде с помощью »■"лкте-и ультрайшьтрации. После -'ильтроцик на мембране с размером пор 4000 Я был получен осадок окрашенный в серо-коричнеш!* пвет. П; анализ показал присутствие в осадке гуминошх и фульвокислот, а РРА установил присутствие 6г, Ре, Мп, 2г , ДЬ , ¿г, Со, "а 1,1*1. С помощью ЗМ был определен размер основных фракций взвеиенних частиц: 40, 10 и 0,5 мкм. Количество взвешенных частиц менялось с Р до 25 мг/л в зависимости от времени года и климатических уолови".

Таблица 2

Лшные AAA растворов > ->д осадками; Р5А и РРА анализы осадков на различных стадиях дробного осаждения

Стация ' рн AAA, концентг_дия PiA, фаза PPA элементы

Са2+мг/л мг/л основная примесная

0 0 7,9 .. 4,9 440 480 1200 Т200 - _

I 8,5 340 1200 СаСО в (*орме арагонита Sr.boL.f'^rr 2n, NL, Си.,

I 8,6 315 1200 СаСО в формв арагонита Ьг,Ьа.,Ге>гг, ЫС, Са, и, Со,СЛ,РЬ

I Г 9,2 120 1180 CaCOg-HgO СаСО арагонит ёгГь^РгГ^-" 2„(NklCu (/.СО.СА.ТЬИ

I 9,4 100 1100 CaCOg-HgO Mi}X0H)2 CaCO арагонит ъг.ы.к.гг, СГ.СО^РЬ,

I 9,5 80 1030 СаС0э.Н20 CaOO г арагбнит бг.Ва, Pe,2r, 2м, ^ЧЧ^ Со, СоЦ РЬ, Мц

2 9,2 120 1180 . CaCOg.HgO CaC0„ арагонит

2 9,4 100 1100 CaCOg-HgO арагонит /Л.Ьг.Я'И

2 9,5 80 1030 CaCOg'HgO CaOO л арагонит ИЛ.Ъг, М-и

2 9,6 60 1 980 CaC03«H20 м^(он)2 Ирг,

2 9,7 50 830 • CaC03-H20 К,Ъг, М-ц

3 10 . 25 520 Mj(0H)2 CaCOg-I^O -

3 *з 10,5 II, 5 ■ 3,5 0,8 80 0,5 M|,(0H)g M£-(OH)2" CaC03-Hg0 CaC03.H20 -

3 12 0,7 0,4 Mc^Offlg CaC03.H20

АЛА прибрежной океанской'вода показал повш1енное содержание железа - 0,35 мг/л к кальция - 480 нг/л.

Изучение дробного реагентного осаждения СаСС3 и И^ОН)^ из океанской воды било проведено при пересыщении по Со|~ ионам, пош-тении температуры до 40°С и коррекции рИ с 4,9 до 12 добавлением 10 и 40#-ного раствора А/аСН. Дробное осаждение СаС03 и М^(0Н)2 осуществлялось в три стадии. Экспериментальные результаты ААА на ионы Са^+ и , КА и РЕЛ осадков на различных стадиях дробного осаждения приведены в Табл.2. Размер и (Горла частиц осадков определены с помощью ЗМ и представлены в Табл.3. '

Таблица 3

Размер и форла осадков, образующихся на различных стадиях дробного осаждения (данные 3.1 анализа), и прозрачность

раствора над осадком - Т %

Стадия Форма частиц Дисперсия взвешенных частиц, мкм Т % Размер оса _____частиу дисперсия •кденных • мкм_____ основная фракция

I г 3 сферическая неправильная сферическая _ ч _ 0,5 t 5 I « 10 0,1 ♦ 4 99,5 99,0 98,5 5-100 10-100 4-15 10 - 30 50 10

„ Предварительное подкисление океанской вода диоксидом углерода от ph'= 7,9 до рН= 4,9 проводилось с целью разрушения комплексных ионов гуминовых и фульвокислот и наевдения океанской вода С0^~ -ионами. При атом происходило быстрое химическое взаимодействие СО? с водой: COg + llgO НрС03 до рН= 5,1, а затем происходит медленное физическое насщсние до значения 4,9.

В случае насыщения океанской вода СС^~-ионвш с попощью с ода происходило повышение значения рН раствора, поэтов разрушение комплексных ионов не происходило.

После,цукицее повышение значения рН до 0,6 при температуре 30п" - первая стадия, приводило к образованию полиморфного карбоната кальция в форме арагонита. Эта формя карбоната калышя соослядаля. из океанской вода ряд МЭ - Ьг , Ва, Рь, 2г ,2*\ , Си, V , Со, Cot, Pb и извлекала соли гуминовнх и фульвокислот с молекулярно? массой от 200-0000 (данные ГХ) (см.Табл.2), Величина степени извлечения различию микроэлементов представлена в Табл.4. ¡Максимальная степень извлечения для различных, элементов наблюдалась на минимальной массе осацкг. около 0,4 г/л.

Таблица 4

Степень извлечения микроэлементов из океанской вода в зависимости г массы осадка СаС03

Масса осадка СаС03 из I л степень извлечения

Рег+ \ Си." ¿пг+ бе.**

0,11 0,7 0,2 0,5 0,4 0,6 -

0,22 0,8 0,4 0,6 0,6 0,7 -

0,30 0,9 0,5 0,7 0,7 0,8 -

0,39 I 0,6 0,8 0,8 0,9 0,9

0,51 I 0,6 0,8 0,8 0,9 0,9

Поскольку образование осадка СаС03 в форме арагонита происходило практически мгновенно, то наш наблюдалось осаждение карбоната кальция (при рН= 8,6 и 30°С), которое.происходило за 4 минута, при этом прозрачность раствора достигала 0956.

Быстрое образование и осаждение СаС03 в форме арагонита объясняется наличием в прибре.шой океанской воде центров кристаллизации,

микроорганизмов, бактерий; присутствием солей гуминовкх и фульвокислот, гидроксида здлеза, обладающих коагулирующим действием; пересыщением океанской вода по С0~7

Скорость осаждения осадков при значении рН7 8,6 существенно замедляется (рис.1(2,3,4,5)). сЭто происходит в результате образования другой формы СаС03- моногидрата и появления (при рН= 9,4 и 9,5) примесной фазы СМ)2 (Табл.2).

На второй стадии дробного осаждения при рН 9,2; 9,4; 9,5; 9,6 и 9,7 в основном прсисхопит осаждение ионов Са^+ из океанской воды в виде смеси кристаллического СаС03*Нр0 и аморфного М^ОН}^. Полученные осадки при значении рН?9,5 соосаждамт Мп (Табл.2). Время сжатия слоя осадка увеличивается от 8 до 20 минут в зависимости от рН осаждения (рис.2 (1,-3,3,4,5)). 3 зависимости от рН осаждения, количество образующегося осадка меняется'от 0,6 до 1,7 г/л поэтому высота слоя осадка увеличивается. Замедление Ск<рости образования и осалдения осадка на второй стации осаждения происходит веиду увеличения содержания аморйпой примесной фазы М^СН^ в осадках (Табл.2). По этой причине процесс просветления раствора над осадком с повышением значения рН также ухудшается (рис.2 (I , 2',3',4\ 5')).

Полное и быстрое выделение осадка йй суспензии на второй стадии при значении рН^9,2 осуществлялось- центрифугированием. Прове-

Рис.1. Изменение высоты (Н) слоя осадка (1,2,3,4,Г)) и прозрачном;;

раствора над осадком (I1 /¿' ,3' ,4' ,5') от времени ("£) при значен;..! рН 8,5 (1,1');8,б (?.,2');9,2 (3,3'); 9,4 (4,4') и

денные эксперименты показали, что в зависимости от рН,просветление раствора над осадном, достигается 99% для рН=9,5 при 4000 об/;ла (Кр=3300), а для рН= 9,7 - 6000 об/мин (Кр= 4950).

После осаждения основной массы СаС03 (арагонита и моногидрата) повышение значения рН до 12 приводит к выделению оставшихся ионов Са2+ и Щ1* из океанской вода в "осадок (третья стадия). Образующееся осадки (Табл.3) представляют собой механическую смесь: 1Ы ОН)^ с выраженной кристаллической структурой и кристаллическим СаСОд'Н^О. Осаждение осадка происходит в течение одного часа при этом высота слоя осадка уменьшается с увеличением количества МпХОН^ (рис.3 (I, 2,3,4)). Прозрачность раствора над осадком после 25-30 минут от момента добавления щелочи в зависимости от рН - 10; 10,5; 11,5 и 12 достигает соответственно, 09%; 98%; 98% и 97% (рис.3(1' ,2' ,3' ,4')). Как видно, на третьей стадам осаждения процесс образования и коагуляции частиц идет очень медленно. Поэтому с целью отделения осадка от раствора проводились эксперименты по центрифугированию суспензии. Было установлено, что просветление раствора на 99% над осадком при рН 10,5 и 11,5 мо.тно достичь при числе оборотов 6000 (Кр= 4950).

Изменение концентрации ионов Са''+ и М<)21" в растворе приведено на рис.4. Заметное синение концентрации ионов Са^+ в фильтрате наблюдается с остаточное

нее I мг/л

а для ионов М^2'с рН= 9,5. При значении рН 11,5 содержание ионои Са*+ и в фильтрате составляло ме-

С пель'о получения чистого ГЛОМ)2 изучение процесса осандения |\'п(СН)2 » СаЗОд'Н^О при р!;= 11,5 и температуре 40°С -проводили с по-мопью дзухстадийного сег.арирования.

пемзуя стацию проводили с целью отделения максимально возможного числа СаСОд'НоС от «'^(СН^. Для этого были определены оптимальная величина скорости потока и интервал , времени выгрузки сгущенного продукта. Экспериментально было установлено, что при максимальной производительности - 120 л/ч (по фугату) содержание М^0Н)2 и СаХ «Н^О в сгущенном продукте на барабане сепаратора 5А1-02, распределялось равномерно (Табл.5).

Таблица 5 Распределение содержания Мо^ОН)^ и ^аС0я'11р0 на барабане сепаратора 5А1-02

:3ид осадка * ^он)2 % СаС03-Н20

I. внутренний 92 8

2. средний 86 14

3. внешний 83 17

Сптимальный интервал времени выгрузки осадка составил 5 минут (рис.5). 3 этом случае достигается максимальное количество Мо/ОН),,

Рис.3. Изменение еысоты (Н).слоя осадка (1,2,3,4} к прозрачности (Т,#) раствора над осадком (I1,2',3',4') от времени (Т) при значе нии рН 10 (1,1'); 10,5 (2,2'); 11,5 (3,3'); 12 (4.41).

И-3

¡3«

ь.а

за

га»

—е —

са

Ч

\

\ \

гм ж

"¡["¡я

(се

«

_Рис.4. Изменение концент£>аигш ионов к в океанской воде

при дробном осаждении СаС03 и Ы^ОН^

н максимальное количество СаСОд^О в сгущенном проекте.

итот>ая стадия сепарирования осуществлялась' с целью отделения осацка !,',<|(0Н)2 и уменьшения уноса взвешенных частиц ц аугате. При

Рис.5. Изменение содержа-ХЬСЛния MoîŒ)2 (I) и СаС03Н20 •Uf.0 (g) в'осадке от времени разгрузки на первой стадии сепарирования

S 1в 46 го

производительности 45 л/ч (по фугату) выделяли M<ji ОН)2,содержащий до I* СйС03'Нр0. Концентрация взвешенных частиц в (Тугате составила 27-32 мг/л.

В четвертой главе описана принципиальная технологическая схема очистки океанской во.$ для мембранных процессов с получением оксида магния.

С помощью решеток и сеток океанская вода очищается от грубых взвесей и подается в распылительную колонну 3, основное назначение которой охлаждение печного газа, содержащего 205« С02 до температуры 40°С и частичного насыщения океанской воды углекислым газом. Охлажденный газ подается в колонну с регулярной насадкой 3(а) для насыщения океанской вода углекислым газом до равновесного состояния, после чего газ поступает в барботажный абсорбер 3 (б) для полного поглощения углекислоты Ш-гшм раствором VаОН. При этом углекислый газ. практически полностью переходит в жидкую Яазу.

Вода из иасадочной колонны 3(а) поступает в подогреватель 17(1) где нагревается цо температуры Зб°С и подается в ймеситель-отстойник 7(1), кула одновременно поступает карбонизированный раствор МаОН

с абссобора 5(6).

смесителе-отстойнике 7(1) происходит образование и выделение полуамор{ного СаСО в *орме арагонита. Влажный осадок уплотняется на гидроциклгнг Т0(а) и выводится на барабанный вакуум-фильтр 8(а). ¡¡помывка осадка осуществляется с помощью конденсата или опресненной водой. После •¡•то оса чек просушивается в барабанной сушилке 9 и прокаливается в барабанной печи 5.

!'з см'-'Г/.телч-очстойшка 7(1) океанская вода проходит через по-nf;|.|v„..,T,т.7(,7), где поддерживается температура 30°С, и поступает в cwiîTçrb '/(Г;). Образующаяся., в смесителе суспензия подается в гид-

•ад гА \ и-1

3(5) г^З- -О*—

. 4 2

&Щ./60

Рис.б. Принципиальная технологическая схема очистки океанской воды для мембранных процессов получением оксида магния

Рис.б. Принципиальная технологическая схема очистки океанской воды для мембранных процессов с получением оксида магния: 1-водозабор; 2-насос подачи исходной вода; 3-распылитель-охладитель газовой смеси; 3(а)-насадочная колон, л; 3(б)-барботаяная колонна;4 -воздуходувка; 5-барабашая печь об;кига смеси СаС0д'Вр0 с Ма(ОН)о; 6-насос; 7(1)-смеситель-отстойник; 7(2), 7(3)-смесг^ель; 8(а)-барабанный вакуум-фильтр; 8(б)-Фильтр-пресс; 9-барабанная сушилка; 10, 10(а)-гид-роциклон; п(1),п(2)-сепаратор; 12(1), 12(2), 12(3)-насос дозатор; 13-реэервуар 10^-ного раствора А/аОН; 14-резервуар 40^-ного раствора Л/аОН; 15(а), 15(6)-емкости; 1б-узел минрс'ильтрацни; 17(I), 17(2),' 17,(3), 17(4)-подогреватели; 18-секционная печь обжига М^ОН^; 19-емкость для извести; 20-емкость для М^О; ОБ - океанская вода; гп-греющий пар; к - конденсат; ов - обессоленная океанская вода;

роциклон 10, где происходит разделение на сгущенную массу осадка СаСОд'^О с примесью аморфного М<|(0Н)2 и осветленную жидкость. Епаж-ный осадок промывается на вакуум-фильтре 8(а) и высушивается в барабанной. сушилке 9. 0

промывные вода после барабанного Фильтра 8(а) объединяются с осЕетленшч потоком океанской вода и направляются, в подогреватель 17(3) для нагревания до температуры 40сС. Далее поток поступает в смеситель 7(3), куда непрерывно подается 40^-ннй раствор //аОН.. В смесителе образуется суспензия из кристаллической смеси М^СНЭг, и СаСОд-^О, которая разделяется на сепараторе 11(1) на влажный осадок состоящий из Г.ТоХСН)2 с примесью СаСОд-^О и суспензию из чистого Ма (ОН) 2. . '

* Суспензия чистого М^ СН^ поступает последовательно в подогреватель 17(4) для поддерживания температуры 40°0 и в сепаратор 11(2) .Тля выделения кристаллического осадка М^ОН)^. Влажный осадок промывается на ■'ильтр-нтесее 8(6) с помощью конденсата йли опресненной водой и поступает на обжиг в секционную печь 18 для получения М^Л.

Полученный (Тугат после сепаратора 11(2) и промывные вода после гильтр-пресса ?.:(б) поступают в емкости 15(а) и 15(б) для подачи на г/икро-'ильтрадаатеук установку. 16, где происходит очистка воды от оставшихся частиц В дальнейшем очищенная и умягченная океанс-

каг. 2о".а обессоливается и концентрируется с помощью мембранных методов.

Таким обрэзсм, в результате использования метода-дробного осаждения окегшекая вол-п очищается от взвешенных частиц, ионов кальция, магния, леэа, гац гонца, гуминовкх и Яульвокислот. Разработанная технология обеспечивает необходимую-степень очистки океанской вода

Таблица б

Сравнительные показатели очистки океанской воды

Показатели Количество взвешенных частиц, мг/л __Соде^жани Са2+и ^ з ионо зхмг/л Количество гу-миновых и фуль-во кислот мг/л

Технические требования к воде для мембранных процессов ¿1,5 4-2 <0,1 <0,02 «0,15

Показатели очистки 0В по предлагаемой технологии «0,3 « ■ I £0,03 <2-103 <0,1

' ° Таблица 7

Расход реагентов и количество,состав и качество полученных осадков на различных стадиях обработки 10 и3 океанской воды

Стация Условия, процесс Реагенты, на Юм3 ОВ, кг Продукты из 10 м5 ОВ

Продукты Количество кг Состав и качество

I ГрН=4,9 абсорбция С02 - 3,5 - -

2 ■ь -30°с рН= 8,6 осветление УаОН -10 ' СаС03-арагонит 4,13 содержит соли гу-миновых и фульво-кислот, ЫЭ и примеси

3 * -30°С. рН= 9,5 осветление Ш 5 СаС0з-Н20 с М^(0Н)2 11,04 63/, СаС0э-Н20 37% М^(0Н)2

4 ■Ь -40°С рН= 11,5 двухста-дииное сепарирование Л/а0Н 28 Ма(0Н)2 с Сай03-Н20 14,79 167= СаС03-Н20

М<рН)2. 12,45 Ъ99% МдХ0Н)2 ¿=1% СаС03-Н20

очищенная и умягченная 9,6 м3 содержит взвешенные частицы около 30 мг/л и растворенные ионы Са,и М^ менее I мг/л

5 •Ь-30°С рН= 11,5 вдкро-фильтрация ■ очищенная и умягченная ОВ для мембранных процессов 8,2 м3 количество взвеси ^0,3 мг/л

для дальнейшего мембранного опреснения и концентрирования (табл.6). и позволяет получить продукты - М^О реагентной чистоты - для огнеупорной промышленности или спецкерамики и известь.

В табл.7 приведена расходы реагентов на 10 м3 океанской воды и указаны количество, состав, количество полученных осадков на различ-пых стадиях обработки.

В приложении приведены акты испытаний, технико-экономический расчет предлагаемой технологии, обоснован выбор оборудования и приведены расчетные данные для аппаратов узла карбонизации, осветлителя полуаморфного СаСОд в форме арагонита и сепаратора для разделения 'суспензии М^(ОН) 2 и СаСОд'Н-эО с производительностью-10 м^ по ОВ.

основные вывода

1. На основе проведенных экспериментов разработана технология подготовки океанской воды для последующих мембранных процессов обес-соливания и концентрирования.

2. Разработанная технология позволяет получить очищеннуи от взвешенных частиц, ионов кЭльция, магния, железа, марганца, гуминовых и

фу львокислот океанскую воду, М|0 реактивной чистоты для огнеупорной промышленности или спецке^мики и изпесть.

3. С целью очистки прибрежной океанской воды разработан дробный метод осаждения СаСОд и М^(ОН)2> который осуществлялся путем насыце-ния карбонатными ионами, коррекции рН и температуры.' ,

4. Установлено, что предварительное подкисление океанской вода диоксидом углерода разрушает комплексные ионы гуминовых и фульвокие-лот и насьщает воду карбонатными ионами для последующего образования полуаморфного СаСОд-арагонита, который соосалдает взвешенные, коллоидные частицы и растворенные вещества; аморфный гидроксид магния в смеси с кристаллическим СаСО^ НдО позволяет доочистить воду от марганца и брома. '

5. Впервые показана возможность применения двухстадийного сепарирования кристаллической смеси М^СОН^ и СаСО^' с целью получения вдетого М^(0Н>2 с содержанием основного компонента не менее 99 %.

6. Разработан способ оценки примесей в прибрежной океанской воде с помощью микро- и .ультрафильтрации, позволяющий установить содержание, размор и качество взвешенных частиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ: I. Марчева Р.Т., Дытнерский Ю. И., Хожаинов Ю.М. Очистка океанской вопы с помощью фильтрации,микро- и ультрафильтрации //Актуальные проб-

- Id - '

лемы современной науки Д1" научная конф. болгарских аспирантов в СССР с международным участием.г.Москва,22-23 июля 198Э г. Тезисы выступлений.^., 1969. 79с. '

2. Марчева Р.Т.Дожаинов Ю.М. Варианты технологической схемы очистки океанской воды для мембранных методов с получением целевых продуктов /ДП научн.конф. болгарских аспирантов в СССР с международным участием, г.Москва,2а-26 июня 1990 г .Тез.выступлений.-М. ,1990.-63с.

3. Луговой А.Е..Марчева Р.Т.Дожаинов Ю.М. Разработка методов оценки состава примесей океанской воды и эффективных способов очистки от них /Моск.хим.технол.ин-т.М. Д990.-7с.-Деп.в ВИНИТИ 16.04.90.Ш)оЗ-90.

4. Марчева Р.Т.Дожаинов Ю.й., Дшнарский Ю.И. Технология очистки океанской воды для мембранных методов разделения и концентрирования. //Всесоюзный"научно-практический семинар-школа "Мембранная технология в решении экологических проблем",17-23 июня, Улан-Удэ,1990г. Тезисы .докладов.-Улан-Удэ, 1990.-94с.

■ 5Дожаинов Ю.М., Марчева Р.Т. Оценка состава примесей и очистка океанской воды микро- и ультрафильтрацией //Всес.научно-практический семинар-школа ""Мембранная технология в решении экологических проблем" ,17-23.июня,Улан-Удэ, 1990г. Тез.докл.-Улан-Удэ, 1990.-94с.

6. Хожаинов D.M., Марчева P.D., Овсянников A.C., Ыайбурд А.Л., Борисов С.С. Альтернативные методы предварительной очистки океанской воды /Моск.хим.-технол.ин-т.-Ы.Д991.-Вс.-Деп.в ВШИГИ 09.ОХ.91.,

» 1*72-91.

7. Bytnereki Xu«, Hojainov Yu,, Marcheva 3. Preliminary purification of coastal ocean -water during extraction of mineral raw materials and saltlesewater // Materials Twelf internationale symposium on Deselination on Water Reuse 26.08, - 31,03. , MALTA, 1991.

8. Марчева P.T., Хожаинов Ю.М. Технология извлечения карбоната кальция и гидроксида магния из океанской воды //Национальная научно-техническая конференция с международным участием "Экология и химия Черного моря"-Варна,' Р.Болгария,30.09-01.10,91 г. Тезисы докладов. Варна, 1991г.-60с.

'9. Марчева Р.Т., Кожаинов Ю.М. Изучение процесса осаждения карбоната кальция и гидроксида..магния из океанской воды /Моск.хим.-технол. ин-т.-М.,1991.-7с.-Деп.в ВИНИТИ 13.11.91. № 4264-91. .

10. Хожалнов D.M., Марчева Р.Т. Принципиальная технологическая схема очистки океанской воды с помощью дробного метода для комплексной схемы извлечения минерального сырья //Химия и технология воды.-1992.-- ПЛ.- С.304-309.