Содержание к диссертации
Введение
2. Литературный обзор 7
2.1 Жёсткость воды 7
2.2 Методы умягчения воды 12
2.2.1 Реагентное умягчение 13
2.2.2 Ионный обмен 16
2.2.3 Магнитная обработка воды 26
2.2.4 Мембранные методы очистки воды 27
2.2.5 Электрохимические методы очистки природных и промышленных вод 28
2.2.6 Электрофлотационный метод очистки воды 29
2.3 Извлечение ионов кальция и магния в присутствии избытка фосфат-ионов 39
2.4 Извлечение ионов железа и никеля из концентрированных растворов солей натрия 43
2.5 Выводы 48
3. Методика проведения эксперимента 50
3.1 Методика приготовления рабочих растворов 50
3.2 Методика проведения эксперимента в лабораторной электрофлотационной установке 51
3.3 Определение и корректирование величины рН 53
3.4 Методика анализа воды 53
3.5 Расчёт степени извлечения 53
4. Исследование электрофлотационного процесса извлечения труднорастворимых соединений кальция и магния 54
4.1 Распределение частиц дисперсной фазы по размерам 54
4.2 Исследование электрофлотационного процесса извлечения труднорастворимых соединений кальция и магния из природных вод с высоким содержанием солей жёсткости 57
4.2.1 Влияние состава раствора и режима процесса на электрофлотационное извлечение труднорастворимых соединений кальция 58
4.2.2 Влияние состава раствора и режима процесса на электрофлотационное извлечение труднорастворимых соединений магния 64
4.2.3 Выводы по электрофлотационному извлечению кальция и магния из природных вод 69
4.3 Исследование электрофлотационного процесса извлечения труднорастворимых соединений кальция и магния из водных растворов с высоким содержанием хлорида натрия 71
4.3.1 Влияние состава раствора и режима процесса на электрофлотационное извлечение труднорастворимых соединений кальция 71
4.3.2 Влияние состава раствора и режима процесса на электрофлотационное извлечение труднорастворимых соединений магния 83
4.3.3 Выводы по электрофлотационному извлечению кальция и магния из растворов хлорида натрия 88
4.4 Исследование электрофлотационного процесса извлечения труднорастворимых соединений кальция и магния из водных растворов с высоким содержанием сульфата натрия 91
4.4.1 Влияние состава раствора и режима процесса на электрофлотационное извлечение труднорастворимых соединений кальция 91
4.4.2 Влияние состава раствора и режима процесса на электрофлотационное извлечение труднорастворимых соединений магния 98
4.4.3 Выводы по электрофлотационному извлечению кальция и магния из растворов сульфата натрия 104
4.5 Исследование электрофлотационного процесса извлечения труднорастворимых соединений кальция и магния из водных растворов с высоким содержанием карбоната натрия 107
4.5.1 Влияние состава раствора и режима процесса на электрофлотационное извлечение труднорастворимых соединений кальция 107
4.5.2 Влияние состава раствора и режима процесса на электрофлотационное извлечение труднорастворимых соединений магния 113
4.5.3 Выводы по электрофлотационному извлечению кальция и магния из растворов карбоната натрия 116
4.6 Исследование электрофлотационного процесса извлечения труднорастворимых соединений кальция и магния из водных растворов с высоким содержанием нитрата натрия 119
4.6.1 Влияние состава раствора и режима процесса на электрофлотационное извлечение труднорастворимых соединений кальция 119
4.6.2 Влияние состава раствора и режима процесса на электрофлотационное извлечение труднорастворимых соединений магния 124
4.6.3 Выводы по электрофлотационному извлечению кальция и магния из растворов нитрата натрия 127
5 Обобщение результатов изучения электрофлотационного процесса извлечения труднорастворимых соединений кальция и магния из растворов с высоким содержанием солей натрия 129
6 Разработка электрофлотационной технологии извлечения кальция и магния из природных вод и технологических растворов 136
6.1 Технология электрофлотационного извлечения ионов жёсткости из природных вод136
6.2 Технология электрофлотационного извлечения ионов кальция и магния из растворов, образующихся после регенерации ионообменных смол 141
7. Выводы 151
8. Список литературы 153
9. Приложение 165
- Извлечение ионов кальция и магния в присутствии избытка фосфат-ионов
- Влияние состава раствора и режима процесса на электрофлотационное извлечение труднорастворимых соединений кальция
- Влияние состава раствора и режима процесса на электрофлотационное извлечение труднорастворимых соединений кальция
- Технология электрофлотационного извлечения ионов кальция и магния из растворов, образующихся после регенерации ионообменных смол
Введение к работе
Присутствие в воде значительного количества солей кальция и магния делает воду непригодной для многих как технических, так и хозяйственно-бытовых целей. Повышенная жёсткость воды способствует усиленному образованию накипи в паровых котлах, отопительных приборах и бытовой металлической посуде, что значительно снижает интенсивность теплообмена, приводит к большому перерасходу топлива и перегреву металлических поверхностей. Жёсткая вода не дает пены с мылом, затрудняет стирку, так как содержащиеся в мыле растворимые натриевые соли жирных кислот (пальмитиновой и стеариновой) переходят в нерастворимые кальциевые соли тех же кислот. Жёсткая вода затрудняет варку пищевых продуктов.
Во многих существующих производственных процессах требуется вода, к которой предъявляются жёсткие требования по содержанию солей кальция и магния.
Большая часть промышленного водооборота происходит по следующему циклу: предприятие забирает свежую воду из чистого водоёма, при необходимости перед использованием проводит её очистку, а после использования сбрасывает загрязнённые стоки обратно в водоём. Очевидно, естественные биологические процессы самоочищения водоёмов на сегодня уже недостаточны, поэтому большое значение в охране водных ресурсов и их рациональном использовании приобретают физико-химические методы улучшения качества воды и обезвреживания стоков, позволяющие повторно использовать воду в технологических процессах. Повторное использование воды в технологическом процессе позволяет:
- сократить забор свежей воды;
- сократить сброс загрязненных вод;
- возвратить в производство ценные компоненты, ранее терявшиеся со стоками, если таковые имеются. В промышленности существует много способов умягчения воды, и выбор метода определяется качеством воды, необходимой глубиной умягчения, а так же технико-экономическими расчётами. На сегодняшний день наибольшее распространение получил метод, использующий ионообменные смолы, который позволяет практически полностью удалить соли жёсткости. В тоже время ионообменная технология даёт много вторичных загрязнений -хлоридов, для обезвреживания которых нет надёжных средств. К тому же очень остро встаёт вопрос об обезвреживании сточных вод образующихся при регенерации фильтров ионообменных обессоливающих установок. Данную проблему предлагается решать с использованием электрофлотационного метода.
Для практической реализации данного метода исследовался процесс электрофлотационного извлечения ионов жёсткости из растворов солей, в частности раствора хлорида натрия.
Уменьшение количества отработанных регенерационных вод путём их физико-химической обработки решает проблему использования очищенных сточных вод для нужд технического водоснабжения и создания на этой базе замкнутых циклов, поможет в создании малоотходных систем водоподготовки во многих отраслях промышленности.
Также в данной работе изучались закономерности извлечения ионов кальция и магния из природных вод электрофлотационным методом и возможности использования данного метода в качестве самостоятельного метода умягчения, либо в качестве предочистки перед поступлением исходной воды в ионнообменные обессоливающие установки. Таким образом, основная часть компонентов жёсткости содержащихся в воде будет удаляться при электрофлотации, и благодаря этому будет продлеваться время эксплуатации ионнообменных смол, а также уменьшаться количество регенераций ионообменный смол и как следствие будет уменьшаться количество отработанных регенерационных вод.
Извлечение ионов кальция и магния в присутствии избытка фосфат-ионов
Реагентное умягчение основано на введении в воду веществ, образующих с катионами кальция и магния малорастворимые соединения, выделяемые затем из воды осаждением или фильтрованием. В большинстве случаев фильтрование производится после её предварительного осветления в отстойниках, флотаторах или осветлителях [18, 19, 20]. Фильтры применяют с различными по виду фильтрующими материалами, а именно сетки, ткани, пористые материалы, зернистые материалы. Процесс осуществляется либо на поверхности, либо в глубине фильтрующего материала [21 -24].
При выборе реагентов целесообразно исходить из произведения растворимости образующихся соединений. В случае малых значений произведения растворимости полнота очистки воды возрастает, особенно при избытке иона-осадителя.
Согласно теории химического осаждения [25], образование осадка происходит при превышении произведения концентраций образующихся ионов, произведения растворимости данного соединения. Если произведение концентраций ионов (в соответствующих степенях) меньше произведения растворимости, то осадок не выпадает или растворяется. Растворимость электролита приобретает максимальное значение в насыщенном растворе, свободном от посторонних ионов. Добавление любого из ионов, образующего данное соединение уменьшает его растворимость, а добавление других электролитов, не имеющих с данным соединением общих ионов, повышает его растворимость.
Одним из реагентных методов умягчения воды является известкование. При обработке воды известью [гашеной Са(ОН)2 или негашеной СаО] происходит декарбонизация-устранение карбонатной жёсткости; снижается также щелочность воды. Известь связывает растворенный в воде С02 с образованием гидрокарбонатных ионов НС03", которые, взаимодействуют с известью, превращаясь в карбонаты, выпадающие в осадок. Для устранения магниевой карбонатной жёсткости количество извести должно обеспечивать получение малорастворимого Mg(OH)2 при одновременном эквивалентном выделении в осадок СаС03. Предел умягчения воды известью определяется растворимостью СаСОз и Mg(OH)2 [26,27].
Природные соленые воды, которые необходимо умягчать перед обессоливанием, обычно содержат кальций в большей концентрации, чем ионы НСОз". При умягчении воды известкованием концентрация кальция уменьшается на величину щелочности обрабатываемой воды за счет перевода бикарбонатных ионов в карбонатные с последующим выделением осадка карбоната кальция. После известкования вода пересыщена СаСОз и перед подачей в мембранные аппараты ее следует подкислять.
В качестве другого реагентного метода умягчения воды используется известково-содовый метод. Данный метод позволяет снизить концентрацию ионов кальция и магния, которые находятся в воде в сочетании с анионами сильных кислот (соляной, серной) [28]. В данном случае воду обрабатывают известью и содой для устранения как карбонатной, так и некарбонатной жёсткости. При этом образуются осадки СаСОз и Mg(OH)2, в раствор переходит Na+ (в виде Na2S04 и NaCl) в количестве, эквивалентном кол-ву ЫагСОз- По этому методу остаточная жёсткость может быть доведена до 0,5-1,0 мг-экв/л. Более глубокое умягчение воды может быть достигнуто её подогревом, добавлением избытка реагента - осадителя. При подогреве воды уменьшается растворимость карбоната кальция и гидроксида магния, и более полно протекают реакции умягчения. Значительный эффект умягчения наблюдается при 35-40 С, дальнейший подогрев менее эффективен. При подогреве воды до 100 С и выше (термохимическое умягчение, применяемое для питания паровых котлов) остаточная жёсткость составляет 0,3 мг-экв/л. Избыток извести повышает остаточную жёсткость воды и одновременно обусловливает увеличение ее щелочности [29,30,31].
При использовании для умягчения воды окиси кальция и углекислого натрия их вводить одновременно нельзя, так как происходит их взаимная реакция с образованием мела, в результате чего происходит нерациональная трата реагентов. Поэтому требуется раздельное введение компонентов, приводящее к значительным затратам времени. Кроме того, передозировка Са(ОН)2 приводит к дополнительному увеличению жёсткости воды, поэтому применение Са(ОН)2 требует очень тщательного анализа воды и точной дозировки этого компонента. Все это вместе взятое усложняет способ.
В связи с тем, что известково-содовый метод умягчения воды даёт сравнительно большую остаточную жёсткость, его часто дополняют фосфатным доумягчением. Фосфатное умягчение обычно проводят при температуре выше 100 С, при этом величину остаточной жёсткости можно получить около 0,04 - 0,05 мг-экв/л.
Также скорость реакции водоумягчения, определяется фазой агломерации коллоидных соединений и зависит от следующих факторов: значения исходной жёсткости и ее вида (кальциевая или магниевая), количества введенных реагентов, температуры умягчаемой воды, степени перемешивания реагирующих веществ, наличие катализаторов, содержание органических примесей. Для интенсификации осаждения малорастворимых соединений применяется обработка воды коагулянтами. В практике очистки воды в качестве коагулянтов применяются преимущественно соли алюминия и железа. Также в дополнение к коагулянтам могут применяться флокулянты. Флокулянты - это вещества, вызывающие в жидких дисперсных системах образование рыхлых хлопьевидных агрегатов из мелких частиц дисперсной фазы. Наиболее вероятна так называемая адсорбционная флокуляция -соединения частиц в результате адсорбции отдельных сегментов цепи на разных частицах. Адсорбционная флокуляция происходит, как правило, при оптимальном соотношении концентрация флокулянта и частиц дисперсной фазы. Избыток флокулянта может не только ухудшить флокуляцию, но и вызвать обратный процесс - де-флокуляцию или пептизацию. В зависимости от неионогенных и диссоциирующих анионных и катионных групп флокулянты делятся на неионогенные, катионные и анионные. В патенте [32] описан способ умягчения воды путем введения в нее соединений К2С03 и КОН, отстаивания осадка, отделения отстоявшейся воды и нейтрализации умягченной воды с помощью пищевой, например, фосфорной кислоты до рН 9. В патенте [33] описан способ умягчения и обезжелезивания, который заключается в обработке воды в жидкостно-газовом эжекторе воздухом при давлении, не превышающем 0,03 ата и скорости подачи воды, на 25% превышающей скорость звука в смеси вода - воздух, далее воду фильтруют. В случае высокого содержания железа и невысокой карбонатной жёсткости воздух подают под атмосферным давлением, а при высокой карбонатной жёсткости и невысоком содержании железа воздух подают при давлении, не превышающем 0,3 ата. Способ обеспечивает снижение содержания кальция до нормы (Са 80 мг/л).
Влияние состава раствора и режима процесса на электрофлотационное извлечение труднорастворимых соединений кальция
Объёмная плотность тока является важным показателем, влияющим на эффективность процесса электрофлотации. Данный технологический параметр определяет электрохимические процессы, протекающие в системе. Величина токовой нагрузки зависит от типа обрабатываемого стока, солесодержания, геометрии, материала электродов и других факторов, а также является способом регулирования объёма выделяющихся газов и размера пузырьков, что является решающим для формирования флотокомплекса «микропузырёк -дисперсная фаза» и последующего его отделения.
Зависимость степени извлечения от объёмной плотности тока, как правило, проходит через максимум. Это объясняется тем, что при малых плотностях тока не происходит достаточного газонасыщения очищаемого раствора, и процесс протекает недостаточно эффективно. С повышением плотности тока увеличивается число газовых пузырьков, выделяющихся на электродах и участвующих в процессе флотации. В результате растёт степень извлечения и скорость процесса флотации. Высокие значения плотности тока энергетически менее выгодны, а также приводят к образованию крупных пузырьков газа, нарушению оптимального гидродинамического режима всплывания флотокомплексов и разрушению последних.
Несмотря на кажущуюся простоту, электрофлотационная очистка, во многих случаях, является сложным физико-химическим процессом, базирующимся на основных закономерностях теории флотации, электрохимии, физической и коллоидной химии растворов электролитов. Электрофлотация является одним из перспективных направлений флотационной очистки сточных вод и технологических растворов, а также самостоятельным методом разделения [108-114].
Извлечение ионов кальция и магния в присутствии избытка фосфат-ионов Ранее в работе [97], проводилось изучение процесса электрофлотационного извлечения ионов кальция и магния. Ионы кальция и магния переводились в труднорастворимые соединения: гидроксиды, фосфаты, оксалаты, аммонийные фосфаты. Установлено, что электрофлотационное извлечение кальция протекает наиболее эффективно в виде фосфата и оксалата, магния - в виде фосфата и аммонийного фосфата.
Процесс извлечения ионов кальция и магния в виде фосфатов проводился в присутствии избытка фосфат-ионов. Проводилось изучение влияния рН и соотношения концентрация ионов кальция и фосфат-ионов на процесс электрофлотационного извлечения. Концентрация ионов кальция в исследуемом растворе составляла 50 мг/л. Отношение концентрации фосфат-ионов к концентрации ионов кальция изменялось от 0 до 6 по массе.
В присутствии осадителя (фосфата) происходит в первую очередь, образование смеси фосфатов кальция различного стехиометрического состава. При введении в раствор осадителя в недостаточном количестве для полного связывания ионов кальция, наблюдается соосаждение гидроксида. Доля образующегося гидроксида снижается с увеличением исходной концентрации фосфат-ионов. В отсутствии фосфатов степень извлечения кальция составляет 28% при рН=10 и 35% при рН=11. При повышении концентрации фосфат-ионов степень извлечения увеличивается, а остаточная концентрация ионов кальция уменьшается. Максимального значения степень извлечения кальция достигает при соотношении (Р04)3" : Са2+ (масс.) = 5 и составляет 84% при рН=10, 80%прирН=11.
При дальнейшем увеличении содержания фосфат-ионов наблюдается снижение степени извлечения кальция до 82% и 78% соответственно. Дальнейшее исследование по определению оптимальных параметров электрофлотационного извлечения в работе [97] в виде фосфатов проведены при значении рН=10 и массовом соотношении (Р04)3" : Са2+ (масс.) = 5, позволяющим достигать высокой степени извлечения.
С целью интенсификации, сокращения времени обработки, и повышения степени извлечения исследовано влияние ряда органических флокулянтов на электрофлотационное извлечение труднорастворимых соединений кальция (фосфатов). Изучение влияния флокулянтов анионного и катионного типов проведено при оптимальных условиях извлечения фосфата кальция.
Использование флокулянтов как катионного типа (ВА-212, Унифлок), так и анионного (полиакриламид) приводит к ухудшению электрофлотационного извлечения фосфата кальция, при этом степень извлечения кальция снижается 4 - 6%.
Использование флокулянтов praestol 2505 и praestol 2500 незначительно повышает степень извлечения кальция на 2-5%. Таким образом, дополнительно использование исследованных флокулянтов для повышения эффективности процесса извлечения кальция в виде фосфатов не оправдано.
Эксперименты по изучению закономерностей электрофлотационного извлечения фосфатов магния проводились на модельных растворах. Исходная концентрация магния варьировалась в интервале 5-25 мг/л. В качестве осадителя использовался фосфат натрия. Эксперименты проведены в растворах, содержащих различное количество фосфат-ионов, массовые соотношения фосфат-ионов к ионам магния составляют 1, 2, 3. В таблице 2.4 приведены результаты электрофлотационного извлечения магния в виде гидроксидов и фосфатов.
Влияние состава раствора и режима процесса на электрофлотационное извлечение труднорастворимых соединений кальция
Как уже было отмечено ранее, для выделения ионов кальция в виде гидроксидов необходимо содержание ионов кальция в растворе 460 мг/л, что гораздо выше исследуемой области концентраций. Для исследуемых растворов электрофлотационное извлечение ионов кальция проводили в виде труднорастворимых фосфатов.
Для определения влияния плотности тока на степень извлечения ионов кальция из водных растворов были проведены эксперименты по электрофлотационному извлечению при объёмных плотностях тока от 0,1 до 0,7 А/л.
Значение оптимальной плотности тока зависит от критерия оптимальности. Наиболее часто в качестве критерия используется максимальная степень очистки при фиксированном времени обработки или минимальное время обработки, требуемое для достижения заданной степени очистки, а также минимальные энергозатраты.
Результаты экспериментов по изучению зависимости степени извлечения от объёмной плотности тока отражены на рис. 4.3. Степень извлечения практически не зависит от объёмной плотности тока. При анализе результатов предпочтительным значением плотности тока определено 0,2 А/л. Значения токовой нагрузки, превышающие 0,2 А/л, с одной стороны энергетически не выгодны, с другой стороны, образующиеся крупные пузырьки, обладая более высокими значениями кинетической энергии, при столкновении с уже образовавшимся флотокомплексом, не закрепляются на его поверхности, а разбивают его.
Таким образом, для проведения дальнейшего исследования была выбрана объёмная плотность тока 0,2 А/л. Как уже ранее упоминалось, одной из стадий проведения электрофлотационной очистки, является создание твердой фазы. Образование твёрдой фазы происходит при превышении произведения концентраций образующих её ионов в соответствующих степенях стехиометрических коэффициентов произведения растворимости данного соединения. Величину произведения концентраций можно увеличивать путём добавления к раствору ионов, образующих нерастворимое соединение. В данном случае на произведение концентраций можно влиять изменением концентрации вводимых в раствор фосфат-ионов.
Для определения влияния соотношения концентраций фосфат-ионов и ионов кальция процесс электрофлотационного извлечения ионов кальция из водных растворов проводился при следующих условиях: - использовался исходный раствор с начальной общей жёсткостью 8 мг-экв/л; процесс электрофлотации проводился в присутствии флокулянта Superfloc А-100 с концентрацией 4 мг/л; рассматриваемые мольные соотношения 2(РС 4) ":ЗСа от 0,4 до 1; объёмная плотность тока iv= 0,2 АУл, время проведения электрофлотации 10 минут. Рассматривалось мольное соотношение 2(Р04) :ЗСа4Т равное 1:1, которое является стехиометрическим. При этом все ионы кальция теоретически должны связываться фосфат-ионами с образованием .труднорастворимого Са3(Р04)2. Одновременно проводилось изучение влияния рН на процесс извлечения (рис.4.4). Растворимость фосфатов кальция уменьшается при увеличении рН. Это связано с тем, что в растворах возможно образование нескольких видов фосфатов в зависимости от рН и ионного состава раствора, в том числе гидрофосфаты. При извлечении ионов кальция из растворов со значением общей жёсткости начального раствора 8 мг-экв/л были получены следующие результаты. При рН = 8 степень извлечения ионов кальция при электрофлотации не превышает 40%. При рН=9 минимальное значение степени извлечения составляет 46% при недостатке фосфат-ионов, эквивалентом соотношении фосфат-ионов к ионам кальция 0,4:1. Максимальная степень извлечения равна 73% при соотношении фосфат-ионов к ионам кальция 1:1. При значении рН равном 10 для соотношения 2(Р04) ":ЗСа = 0,4:1 степень извлечения составляет 56%), в то время как для 2(Р04) ":ЗСа = 1:1, степень извлечения доходит до 86%). Из полученных результатов следует, что оптимальным значением рН для осаждения и последующего удаления кальция из водных растворов в виде труднорастворимых соединений образующихся при добавлении фосфатов равно 10. Также из полученных результатов эксперимента рис 4.4 видно, что при увеличении соотношения концентраций фосфат-ионов к ионам кальция до стехиометрического степень извлечения ионов кальция в процессе электрофлотации увеличивается. Избытка фосфат-ионов по отношению к ионам кальция не вводилось.
Технология электрофлотационного извлечения ионов кальция и магния из растворов, образующихся после регенерации ионообменных смол
Значение оптимальной плотности тока зависит от критерия оптимальности. Наиболее часто в качестве критерия используется максимальная степень очистки при фиксированном времени обработки или минимальное время обработки, требуемое для достижения заданной степени очистки, а также минимальные энергозатраты. Результаты экспериментов по изучению зависимости степени извлечения от объёмной плотности тока отражены на рис. 4.3. Степень извлечения практически не зависит от объёмной плотности тока. При анализе результатов предпочтительным значением плотности тока определено 0,2 А/л. Значения токовой нагрузки, превышающие 0,2 А/л, с одной стороны энергетически не выгодны, с другой стороны, образующиеся крупные пузырьки, обладая более высокими значениями кинетической энергии, при столкновении с уже образовавшимся флотокомплексом, не закрепляются на его поверхности, а разбивают его. Таким образом, для проведения дальнейшего исследования была выбрана объёмная плотность тока 0,2 А/л. Как уже ранее упоминалось, одной из стадий проведения электрофлотационной очистки, является создание твердой фазы.
Образование твёрдой фазы происходит при превышении произведения концентраций образующих её ионов в соответствующих степенях стехиометрических коэффициентов произведения растворимости данного соединения. Величину произведения концентраций можно увеличивать путём добавления к раствору ионов, образующих нерастворимое соединение. В данном случае на произведение концентраций можно влиять изменением концентрации вводимых в раствор фосфат-ионов. Для определения влияния соотношения концентраций фосфат-ионов и ионов кальция процесс электрофлотационного извлечения ионов кальция из водных растворов проводился при следующих условиях: - использовался исходный раствор с начальной общей жёсткостью 8 мг-экв/л; процесс электрофлотации проводился в присутствии флокулянта Superfloc А-100 с концентрацией 4 мг/л; рассматриваемые мольные соотношения 2(РС 4) ":ЗСа от 0,4 до 1; объёмная плотность тока iv= 0,2 АУл, время проведения электрофлотации 10 минут. Рассматривалось мольное соотношение 2(Р04) :ЗСа4Т равное 1:1, которое является стехиометрическим. При этом все ионы кальция теоретически должны связываться фосфат-ионами с образованием .труднорастворимого Са3(Р04)2. Одновременно проводилось изучение влияния рН на процесс извлечения (рис.4.4). Растворимость фосфатов кальция уменьшается при увеличении рН. Это связано с тем, что в растворах возможно образование нескольких видов фосфатов в зависимости от рН и ионного состава раствора, в том числе гидрофосфаты. При извлечении ионов кальция из растворов со значением общей жёсткости начального раствора 8 мг-экв/л были получены следующие результаты. При рН = 8 степень извлечения ионов кальция при электрофлотации не превышает 40%. При рН=9 минимальное значение степени извлечения составляет 46% при недостатке фосфат-ионов, эквивалентом соотношении фосфат-ионов к ионам кальция 0,4:1. Максимальная степень извлечения равна 73% при соотношении фосфат-ионов к ионам кальция 1:1. При значении рН равном 10 для соотношения 2(Р04) ":ЗСа = 0,4:1 степень извлечения составляет 56%), в то время как для 2(Р04) ":ЗСа = 1:1, степень извлечения доходит до 86%). Из полученных результатов следует, что оптимальным значением рН для осаждения и последующего удаления кальция из водных растворов в виде труднорастворимых соединений образующихся при добавлении фосфатов равно 10. Также из полученных результатов эксперимента рис 4.4 видно, что при увеличении соотношения концентраций фосфат-ионов к ионам кальция до стехиометрического степень извлечения ионов кальция в процессе электрофлотации увеличивается. Избытка фосфат-ионов по отношению к ионам кальция не вводилось.
