Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
Перечень сокращений , 8
1. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОАГУЛЯНТОВ 9
1.1. Получение коагулянтов из природного сырья 9
1.2. Получение очищенного сульфата алюминия из алюминия 27
1.3. Способы получения растворимых основных сульфатов алюминия 34
2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ С СЕРНОЙ КИСЛОТОЙ 38
2.1. Кинетика растворения гидроксида алюминия в серной кислоте 38
2.2. Влияние удельной поверхности на скорость взаимодействия 67
2.3. Исследование процесса получения сульфата алюминия повышенной основности 78
3. РАСТВОРЕНИЕ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ В РАСТВОРАХ СУЛЬФАТА АЛЮМИНИЯ 96
3.1. Взаимодействие с кристаллическим гидроксидом алюминия 97
3.2. Взаимодействие сульфата алюминия с активным ( свежеосажденным ) гидроксидом алюминия 107
3.3. Растворение гидроксида алюминия в растворах сульфата алюминия при различных
отношениях Сj/С2 119
4. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕКОТОРЫХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДИГИДРОКСОСУЛЬФАТА АЛЮМИНИЯ 130
4.1. Синтез соли и ее идентификация 130
4.2. Растворимость дигидроксосульфата алюминия в воде и в растворах сульфата алюминия 136
4.3. Термическая диссоциация дигидроксосульфата алюминия 145
4.4. Электропроводимость, рН, вязкость и плотность растворов дигидроксосульфа
та алюминия 160
4.5. Коагуляционная способность основного сульфата алюминия 167
4.6. Старение соли и стойкость растворов дигидроксосульфата алюминия 179
5 ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРОВЕРКА И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НОВОГО СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ КОАГУЛЯНТА ПОВЫШЕННОЙ ОСНОВНОСТИ 187
5.1. Укрупненная проверка способа получения
основного коагулянта « 187
5.2 Опытно-промышленные испытания способа получения основного коагулянта на ЛНПО
"Пигмент" 198
5 3. Технико-экономическая оценка нового способа получения коагулянта 207
ВЫВОДЫ 209
ЛИТЕРАТУРА 212
ПРИЛОЖЕНИЯ 2
Введение к работе
Из всех природных ресурсов, используемых человеком, вода не имеет себе равных по объемам потребления. Чем больше технический прогресс всех отраслей народного хозяйства, чем больше городское народонаселение, тем острее стоит вопрос обеспечения потребности в чистой воде. Удовлетворение ее - большая проблема общегосударственной важности.
Одной из наиболее важных операций в современной технологии обработки воды является коагуляционная очистка. Самые распространенные коагулянты - неорганические, главным образом, соли поливалентных металлов алюминия и железа - сульфат алюминия полиалю-минийхлорид, хлорное железо, сульфаты ( П и Ш ) железа, алюминат натрия, смешанные коагулянты на основе алюминия и железа.
Ассортимент выпускаемой отечественной промышленностью продукции, включает,в основном, очищенный сульфат алюминия в твердом виде и в растворе, получаемый из гидроксида алюминия, и неочищенный нефелиновый коагулянт из нефелинового концентрата. На предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности осуществляется в небольших количествах производство сульфата алюминия из каолина для собственного потребления; иногда в связи с дефицитом сульфата алюминия частично вместо него применяют алюмоаммиачные квасцы.
В последние годы увеличивается потребление коагулянтов для нейтрализации и обезвреживания сточных вод на предприятиях химической, авиационной, автомобильной, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности. Сульфатные соли алюминия применяются также для спецпропитки тканей, дубления кожи, производства древес-но-волокнистых плит и т.д. [I] . В 1985 г. в нашей стране ожидается потребность в коагулянтах более 2 млн.т., а в 1990 г.
Ожидаемый дефицит в стране в коагулянтах по данным ЖШа составит в 1990 г. - 505 тыс.т., а в 2000 г. - 685 тыс.т. ( в пересчете на 15 % JCz03) [2,5] Создавшееся в стране острое положение с обеспечением народного хозяйства коагулянтами вызвано медленными темпами разработки и внедрения новых технологических схем производства коагулянтов. Чтобы обеспечить народное хозяйство коагулянтами, расширить ассортимент, повысить качество и улучшить их товарный виц, в ближайшие годы необходимо создать ряд новых производств, осуществить техническое перевооружение действующих, а также развивать научно-исследовательские и опытные работы в области технологии солей алюминия и железа, направленные на усовершенствование существующих способов и на исследование возможности получения новых, более эффективных коагулянтов по сравнению с традиционным сульфатом алюминия.
Целью данной работы является разработка технологии получения нового, более эффективного коагулянта для очистки сточных и питьевых вод.
Работа состоит из введения, 5 глав и приложений. Включает обзор литературы, исследование взаимодействия гицроксица алюминия с серной кислотой и с растворами сульфата алюминия, разработку способа получения и исследование в лабораторных условиях физико-химических и коагуляционных свойств дигицроксосульфата алюминия, проверку разработанной технологии в опытно-заводских и опытно-промышленных условиях, а также испытание нового коагулянта в промышленных условиях для очистки питьевой и технической воды. В приложении приведены расчет ожидаемого экономического эффекта и акты внедрения разработанного способа в производство.
При выполнении диссертационной работы впервые синтезирован дигидроксосульфат алюминия и определены его физико-химические характеристики. Установлен механизм образования дигидроксосуль-фата алюминия из гидроксида алюминия и серной кислоты и определена энергия активации процесса. Исследован процесс обезвоживания полученной соли в изотермических условиях и представлена схема термических превращений дигидроксосульфата алюминия. Изучены основные технологические показатели коагуляции с применением дигидроксосульфата алюминия, показано явное преимущество последнего перед сульфатом алюминия, особенно в условиях низких температур.
На основании проведенных исследований разработана технологическая схема и выданы рекомендации для промышленного производства коагулянта повышенной основности из гидроксида алюминия и серной кислоты. Предложенная технология прошла опытно-заводскую и опытно-промышленную проверку. Получены опытно-промышленные партии коагулянта повышенной основности в твердом и жидком виде. Результаты опытно-промышленных испытаний показали снижение расхода серной кислоты на 20 % по сравнению с сульфатом алюминия. При производстве сульфата алюминия в I млн.тонн экономия серной кислоты составит 180 тыс.тонн.
Получены положительные результаты при использовании коагулянта повышенной основности для очистки питьевой и производственной воды.
Основные результаты диссертации опубликованы в .8 статьях, получено а.с. СССР. Результаты доложены на Всесоюзном совещании "Перспективы развития научно-исследовательских работ по производству коагулянтов", Сумы, 1973 г,; на X Украинской республиканской конференции по неорганической химии, Симферополь, 1981 г.; на
Республиканском семинаре "Коагулянты и флокулянты в очистке воды", Киев, 1983 г.; на УІ Всесоюзном совещании по физико-химическому анализу, Киев, 1983 г.; на объединенном семинаре отделов ИКХХВ им. А.В.Думанского АН УССР.
