UA47470C2

UA47470C2 - Спосіб очищення і зм'якшення води

Info

Publication number: UA47470C2
Application number: UA98105773A
Authority: UA
Inventors: Ігор Робертович Магунов; Игорь Робертович Магунов; Роберт Леонідович Магунов; Георгий Петрович Корницкий
Original assignee: Ігор Робертович Магунов; Игорь Робертович Магунов; Роберт Леонідович Магунов; Георгий Петрович Корницкий
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2002-07-15
Also published as: AU1703100A; WO2000026147A8; WO2000026147A1; RU2001114498A

Abstract

Винахід стосується води, яка використовується в парогенераторних установках, в харчовій, лікеро-горілчаній, пивоварній, фармацевтичній та інших галузях промисловості для концентрування елементів, очищення води від радіонуклідів і ін. Спосіб очищення та зм'якшення води від Са, Mg, Fe, Cu, Si і інших неорганічних домішок (Sr, Ва, Сr, Ni, Co, Mn, Zn, Cd і т.п.) реалізується шляхом взаємодії води з гелями гідроксидів багатовалентних металів і регенерації осаджувачів. Застосовувані у вигляді гелів осаджувачі кількісно осаджують зазначені вище домішки, малорозчинні у воді, є екологічно чистими і нешкідливими для людини.

Description

Опис винаходу

Винахід стосується води, використовуваної у парогенераторних установках, у харчової, лікеро-горілчаної, 2 пивоварної, фармацевтичної й інших галузях промисловості; для концентрування елементів, очистки води від радіонуклидів і ін. У цих галузях до води пред'являються високі вимоги по утриманню в ній неорганічних домішок (Са, Ма, Ре, Си, зі, А, Са, Ст, 7п, С і ін.).

Більшість рік України; а також ріки європейської частини Росії (у тому числі Волга, Дніпро, Дністер), по природі розчинених у них солей відносяться до гідрокарбонатних, із сумарним утриманням солей 300 - 7ООмг/л.

Тому очистка мінералізованих вод набуває характеру проблеми глобального значення.

Одним з основних чинників, що визначають придатність води для різних цілей, є її хімічний склад.

Хімічний склад вод деяких рік СНД (мг/л) |див. Кульский Л.А., Гороновский И.Т., Когановский А.М,.,

Шевченко М.А. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке водь. Киев, Наукова думка. 1980. 1206 с. з 0 екронієте носу вою оо вола (моце забору прюбиюди 011 2

У дністровській воді, що використовується для потреб населення і промисловості Одеської області, утримання домішок коливається в широких межах у залежності від часу року: жорсткість води (Са 2 Ма?) - сч 4,3 - Умг-екв/л, у тому числі Са? - 21 - 114мг/л, Ма?" - 5 - 5Омг/л; бікарбонати - 159 - Зобмг/л; залізо - 0,1 - о 4,Бмг/л; мідь - « 0,2Змг/л; цинк - « 0,007мг/л; Зі» - 1,8 - Бмг/л; молибден - 0,03 - 0,04бмг/л; ( К'я- Ма") - 12 - 112мг/л; арсен «х 0,008 мг/л; сухий залишок - 257 - 865мг/л; сума нітратів і нітритів - 0,5 4мг/л; хлор - 27 - 129мг/л; сульфати - 52 - 196 мг/л; фтор - «х 0,0Збмг/л; лужність - 2 - 5мг-екв./л. Концентрація водневих іонів Га») (рН) У воді звичайно коливається в межах 7 - 8,5.

По літературний даним |див.Кульский Л.А. Основьі химии и технологии водьі Киев: Наукова думка. 1991, т 568с.; Химия окружающей средь». Под редакцией Дж.О.М.Бокриса. М..Химия. 1982. 671с.), лужноземельні «І елементи (Са, Ма, а також 5г, Ва ) і залізо присутні у воді у виді бікарбонатних ацидокомплексів зразкового складу Ме (НСО»)», де Ме - метал. в

Найближчим і відомих заявникам є спосіб очистки води, який застосован на ТЕЦ і є загальноприйнятою у цій «І галузі технологією див. Фейзиев Г.К. Вьісокозффективнье методьі умягчения, опреснения и обессоливания водьі. М.: Знергоатомичдат 1988, 193с.|.

Технологія очищення води на Одеської ТЕЦ - 1 від жорсткості й інших домішок ( Са, Ма, Ре, Си, 81, і т.п.) « перебуває з наступних стадій: 1. Вапнування води Сас до рН х» 10 - 10,5 для осадження Са у виді СаСоО з і Ма - у виді Ма (ОН)» (Сумарне 8 с утримання Са і Ма у воді складає після цієї стадії 2 - 2,5мг-екв/л). а 2. Очищення води від з'єднань силицію гідроксидом магнію. "» З. Глибоке, очищення води від домішок - катіонів досягається сорбцією їх на активованому сульфовуглі і основному катіоніті КУ - 2 - 8.

По цій технології досягається очищення води від неорганічних домішок до наступних меж: жорсткість « ї О,ОЗмг-екв./л, Ре « 0. мг/л, Си « 0,005мг/л, 5іО» « 0,26м г/л. -1 Даний засіб обраний у якості прототипа. Загальним у прототипа та винаходу є попередня обробка води підлужнюючими реагентами. Однак, спосіб за прототипом має такі нестачі: ї- велика витрата оксидів кальцію і магнію: на першій стадії процесу 50 - бОг/л оксиду кальцію, на стадії -І 20 очищення води від силицію - 12 - 20г/м3 - оксиду магнію : застосування дорогих і дефіцитних іонообмінників, що забруднюють воду органічними речовинами; ме, великі виробничі площі, необхідні для реалізації цієї технології й ін.

Ціллю передбачуваного винаходу є заміна катіонообмінной технології очистки води від жорсткості й інших неорганічних домішок більш простою і дешевою технологією. Ця ціль досягається застосуванням гелей 22 гідроксидів багатовалентних металів: Бе(І), (НО, Зп(М), Т(ІМ), Мпи(ІМ), редкоземельньїх елементів - а, У,

Ф! Се(М) і ін.

З літературних даних відомо, що гідроксиди алюмінію і залоза широко використовуються в технології води в ді якості коагулянтів для очищення Її від дисперсних домішок |див. Кульский Л.А. Основь! химии и технологии водьі. Киев: Наукова думка. 1991 568с.; Шутько А.П., Сороченко В.Ф., Козликовский Я.Б., Гречко В.Й Очистка 60 водьі основньіми хлоридами алюминия. К.: Техника. 1984 137с.; Кузнецов Ю.В., Щебегковский В.Н,, Трусов А.Г,

Основь очистки водь от радисактивньїх загрязнений. М.: Атомиздат. 1974. 360с.). Застосування цих речовин для кількісного очищення її від кальцію і магния в патентній і науковій літературі нами не виявлено див.Кульский Л.А., Гороновский И.Т., Коїановский А.М., Шевченко М.А. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке водь. К: Наукова думка. 1980. 1206 с.; Кульский Л.А. Основь!ї химия и технологий водь, Киев: бо Наукова думка. 1991. 568с.; Гончарук В.В., Якимоват.И. Использование некондиционньіїх подземньїх вод в питьевом водоснабжении. Химия й технология водь. 7.18. В.5. 1996. 495 - 532сс.|.

Нашими дослідженнями по витягу германия ч водяних розчинів і надсмольних вод коксохімії гідроксидами заліза (ІІ), цирконію, алюмінію, РЗЕ й ін. установлено, що ступінь осадження його залежить головним чином від рН розчинів. Це пояснюється тим, що в слабкокислий і нейтральній середовищах ( рН З - 7 ) вищевказані гідроксиди металів заряджені позитивно і виступають як катіонообмінники. З підвищенням рН середовища в ізоелектричній точці гідроксиди металів змінюють знак заряду на негативний і стають аніонообмінниками. |див. «Магунов Р.Л., Стасенко И.В., Воевудская С.В. и др, Способ извлечения германия из надсмольньх вод. А,с,

СССР.Мо731823. 1976; Загороднюк А,В., Магунов Р.Л., Бондарь Н.М., Стасенко И.В. Исследование германатов /о железа, полученньх из водньїх растворов. Журнал неорганической химии. 1.21. В.1, 1976. 24 - 28сс.)

На підставі досліджень по осадженню кальцію і магнію з чистої води нами встановлено, що гідроксиди металів в аніонній формі, отримані осадженням лугами (в основному їдким натром ),і які заряджені іонами ОН 7 при рНаВ,5 - 10.5, кількісно осаджують ці елементи, мабуть, з утворенням хімічних гідроксосполук кальцію і магнію. Кількісному осадженню кальцію і магнію з води гідроксидами металів мішають бі- і карбонат-іони. Для їхнього розкладання ми використовували відомий спосіб вапнування води оксидом кальцію (содою, їдким натром).

Спосіб реалізується наступним чином.

У поліетиленову 5л ємність із водопровідною водою вносять при постійному перемішуванні навішення оксиду кальцію (у випадку дністровської води 0,06 - 0,1г/л) для видалення тимчасової жорсткості. Після г 2о перемішування і 1 - 3-х годинного відстоювання воду відокремлюють від осаду і переносять на кількісну очистку від домішок.

У О,Бл склянці розчиняють у демінералізованій воді навішення хлористоводневої солі багатозарядного металу або вливають необхідну кількість солянокислого розчину зазначених вище металів, розбавляють при перемішуванні водою до 100 - 200мл. Потім осаджують і заряджають аніонами гідроксила, використовуючи сч ов розчини їдкого натру (01Н їі ІН розчини Маон), гелі багатовалентних металів при рНВ,5 - 10,5. Гелі висаджувачів переносять у 2л ємність, куди уливають воду після вапнування. Процес ведуть при постійному і) перемішуванні протягом 1 - Зг. Далі розчин відстоюється або фільтрується від осаду і суспензії. Отримана після цього вода е цільовим продуктом.

Гідності і новизна, що заявляється у винаході: о зо 1 Попереднє підлужування води робиться в слабколужному середовищі (рНа,5 - 10,5), що приводить до значного зменшення витрати вапна (лужного реагенту), і відмови від застосування оксиду магнію для очищення - від силицію. «г й

Утримання домішок у воді, очищеної від жорсткості й інших домішок гідрогелями багатовалентних металів « приклад) Катіон геля- т « чо - - ї» 5лазюзооз обов оо 1» 75 2. Замість катіонообмінників використовуються екологічно чисті з'єднання - залоза, цирконію, олова й |ін., що практично нерозчинні в зазначених у способі областях рН, вони не є токсичними речовинами. -і 3. Втрати відсаджучів після 5 - 10 кратного використання складають 5 1095 більшість її яким можна 1» повернути у виробництво. 4. Даний спосіб у сукупності дозволяє довести практично будь-які природні води до питний. -| 50 Приклад Мо1 о Дністровська вода з жорсткістю 5,1мг-екв/л і рН7,9 при кімнатній температурі оброблялася з розрахунку 0,07г/л оксиду кальцію. Після 2х годинного відстоювання і фільтрації отримана вода з жорсткістю 2,4мг-екв/л і рН 10,3. 4,5г БеСіз 0 НоО розчиняли в 120мл демінералізованой воді і розчином їдкою насра (0,1Н и 1Н) осаджувався 59 гель гідр оксида заліза при рН 10,4. Осад відфільтровивался і вводився в 1л води. Після 2х годинного

ГФ) перемішування осад фільтрували і регенерували розчином НС (0,1Н) при рНЗ,5, а воду аналізували на домішці 7 (див. таблицю).

Приклади МомМое2 - 5 во Ілюструють очищення води різними висаджувачами. Результати очищення зазначені в таблиці.

Claims

Формула винаходу

1. Спосіб очищення і зм'якшення води від солей жорсткості (Са, Ма, 5г) і домішок (Ре, А1, Си, 2п, Са, Мі, бо Со, Мп, РБ, На та інших металів і силіцію), що включає попередню обробку води підлужуючими реагентами,

який відрізняється тим, що процес здійснюють у три стадії, на першій з яких проводять підлужування води оксидом кальцію або кальцинованою содою, або їдким натром до рН 8,5-10,5, після відділення від осаду оброблену таким чином воду на другій стадії кількісно очищають від солей жорсткості і неорганічних домішок Шляхом обробки її гідроксидами багатовалентних металів (Ре), 27, ТІМ), Зп(М), РЗЕ, АЇ та ін.) або їх сумішами, насиченими іонами гідроксилу ОН", і після відділення осаду від очищеної води на третій стадії здійснюють регенерацію гідроксидів багатовалентних металів або їх сумішей шляхом обробки осадів солянокислими розчинами при рН 2,0-5,0, відділення осадів від рідкої фази, промиванням їх і наступною обробкою гідроксидів багатовалентних металів або їх сумішей розчинами їдкого натру або кальцинованої соди 70 при рН 8,5-10,5.

2. Спосіб по п. 1, який відрізняється тим, що очищення і зм'якшення води від солей жорсткості і домішок здійснюють гідроксидами багатовалентних металів або їх сумішами, які попередньо оброблені розчинами їдкого натру або кальцинованої соди при рН 8,5-10,5. Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2002, М 7, 15.07.2002. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. с щі 6) «в) ча « ча « -

с . и? щ» -І щ» - 50 (42) іме) 60 б5