Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ
ОСНОВНОЕО ХЛОРИДА АЛЮМИНИЯ
Производство и потребление основного хлорида алюминия 7
Физико-химические основы получения основного хлорида алюминия 14
Способы получения основного хлорида алюминия 20
1.3.1 Взаимодействие оксида или гидроксида алюминия с соляной
кислотой 20
Взаимодействие металлического алюминия с соляной кислотой 23
Нейтрализация растворов хлорида алюминия 25
Термогидролиз хлорида алюминия 27
Хлорсульфатный метод получения ОХА 28
Электрохимический метод получения ОХА 30
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Методика проведения экспериментов по получению коагулянтов 33
Методика исследования основных физико-химических и
ко агул яцио иных свойств полученных коагулянтов 36
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПОЛУЧЕНИЯ
АЛЮМЖШ4СОДЕРЖАЩИХ КОАГУЛЯНТОВ ИЗ ОТХОДОВ
ПРОИЗВОДСТ
(Обсуждение результатов) 41
3.1 Исследование процесса получения основного хлорида алюминия
из отходов производства, содержащих гидроксид алюминия 41
3.2 Исследование процесса получения основного хлорида алюминия
из отходов, содержащих некондиционный хлорид алюминия 50
3.3 Исследование процесса получения смешанного алюмокальциевого
коагулянта на основе накипных отложений 62
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИО-ХИМИЧЕСКИХ И КОАГУЛЯЦИОИНЫХ
СВОЙСТВ ПОЛУЧЕННЫХ РЕАГЕНТОВ
(Обсулсдение результатов) 69
Исследование физико-химических свойств растворов ОХА 69
Исследование коагуляционных свойств полученных реагентов в
процессе очистки сточных вод 73
Изучение влияния дозы коагулянтов на рН обработанной воды 74
Изучение влияния дозы коагулянтов на степень очистки сточных
вод от взвешенных частиц, жиров и иа снижение ХПК 76
4.2.3 Изучение влияния температуры на процесс коагуляционной очистки
сточных вод 85
Стр.
Изучение влияния коагулянтов на токсичность очищенной воды по отношению к активному илу , 87
Изучение процесса осаждения н обезвоживания осадка сточных вод 88
4.3 Исследование коагуляционных свойств полученных растворов в
процессе очистки поверхностных вод 94
Изучение влияния дозы коагулянтов на рН. щелочность и мутность очищенной воды 94
Изучение кинетики осаждения взвешенных частиц при различных
дозах коагулянтов , 99
Исследование коагуляционпых свойств реагентов при очистке воды, содержащей мелкодисперсные трудноосаждаемые частицы 101
Исследование коагуляционных свойств реагентов при очистке
речных вод 107
5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОАГУЛЯНТОВ ИЗ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВ
Технологическая схема получения ОХА из отходов, содержащих гидроксид алюминия 112
Технологическая схема получения смешанного алгомокальциевого коагулянта 115
Разработка технологии получения ОХА из некондиционного
хлорида алюминия 117
Отработка технологии получения ОХА в опытно-промышленных условиях 117
Промышленная схема получения ОХА 121
Экологическое обоснование инженерно-технологических решений получения ОХА 125
Технико-экономические показатели разработанного процесса получения ОХА 125
5.4 Технология очистки СВ с использованием ОХА 127
Технологическая схема очистки СВ 127
Экологические и технико-экономические показатели процесса
очистки СВ 130
ВЫВОДЫ 134
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 136
ПРИЛОЖЕНИЕ 148
Определение массовой доли А1203 в коагулянте.
Определение основности ОХА.
Определение показателей активности водородных ионов (рН).
Определение свободной соляной кислоты.
Определение плотности, вязкости и температуры кристаллизации раств-ов ОХА
Введение к работе
Использование отходов производства на современном этапе является одним из важнейших направлений научно-технического прогресса. Вовлечение вторичных ресурсов в хозяйственную деятельность обеспечивает значительную экономию сырья, материалов, энергетических ресурсов и характеризуется высокими показателями экономической эффективности. При переработке отходов выход и степень извлечения целевого продукта, как правило, выше, чем при использовании первичного сырья, процесс включает меньшее число стадий, сокращаются производственные площади, снижаются энергетические и трудовые затраты. Важность проблемы использования вторичных ресурсов приобретает дополнительную остроту и в связи с тем, что запасы минерального и органического сырья ограничены, добыча их смещается в труднодоступные места.
Другим важным аспектом проблемы утилизации отходов является охрана окружающей среды, т.к. удаление отходов в виде сточных вод или шламов становится все более затруднительным, а в большинстве случаев - недопустимым.
Быстрый рост цен на сырье, материалы, источники энергии ставят перед разработчиками вопрос о наиболее эффективном использовании отходов производства.
В современных условиях одной из важнейших проблем является также защита водного бассейна от загрязнений и очистка поверхностных вод перед использованием их для питьевого водоснабжения.
В условиях роста водопотребления и повышения требований к качеству очищенной воды актуален поиск путей совершенствования коагуляционного метода очистки, т.к. коагуляция является практически единственным методом очистки питьевой воды от мутности, цветности, органических и неорганических загрязнений (взвешенных, коллоидальных и растворенных). Совершенствование технологии очистки воды возможно лишь при применении новых, более эффективных коагулянтов, которые могли бы интенсифицировать процесс осветления и повысить качество очищенной воды. Одним из таких коагулянтов является ос-
новиой хлорид алюминия (ОХА), имеющий ряд существенных преимуществ перед традиционно применяемым коагулянтом - сульфатом алюминия. Он эффективнее снижает мутность воды, обеспечивает высокую скорость хлопьеобразова-ния, практически не снижает щелочной резерв очищаемой воды, проявляет коагулирующую способность в широком диапазоне температур- Кроме того, основной хлорид алюминия не только эффективно очищает воду от взвешенных веществ и коллоидных примесей, но и в значительной мере удаляет из воды такие вещества, как тяжелые металлы, радионуклиды, фенолсодержащие вещества и многое другое.
Решающим фактором перехода на использование ОХА явилось вступление в действие СанПиН 2.1.4.559-96, которые значительно ужесточили требования к качеству питьевой воды, в том числе к содержанию остаточного алюминия в воде после обработки. Некоторых показателей качества невозможно достичь при использовании сульфата алюминия, поэтому в настоящее время проявляется повышенный интерес к исследованию поведения ОХА в различных условиях.
Большинство методов получения основного хлорида алюминия основанві на использовании в качестве исходного сырья металлического алюминия, оксидов или гидроксидов алюминия. В первом случае способы получения ОХА ограничены высокой стоимостью алюминия, во втором - жесткими условиями ведения процесса, многостадийностью, применением аппаратов из специальных материалов, т.к. процесс протекает в агрессивной среде при высоком давлении и температуре. Стоимость ОХА, полученного данными способами, достаточно высока, на мировом рынке она составляет от 250 до 500 $ за тонну раствора.
В то же время промышленность располагает значительным количеством алюминийсодержащих отходов, которые могут служить исходным сырьем для получения основного хлорида алюминия. При использовании отходов можно упростить технологию получения ОХА, значительно снизить его стоимость, улучшить коагуляционные свойства.
Цель данной работы состояла в разработке способов получения высокоэффективных коагулянтов из алюминийсодержащих отходов, отличающихся про-
стотой и надежностью технологического процесса. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
исследован процесс и разработана технология получения ОХА из гидро-ксида алюминия, являющегося отходом производства электролитического травления алюминия в растворе хлорида натрия;
исследован процесс и разработана технология получения ОХА из некондиционного кристаллического хлорида алюминия;
исследован процесс и разработана технология получения смешанного алюмокальциевого коагулянта на основе ратворов хлорида алюминия и накипных отложений теплообменного оборудования;
изучены физико-химические и коагуляционные свойства вновь синтезированных коагулянтов в процессе очистки поверхностных и сточнвтх вод.
