Физико-химические основы получения коагулянтов из цеолитов и изучение их коагулирующей способности

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2018, том 61, №2_

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 544.273-521.633

М.А.Баротов, А.Ш.Ахмадов, М.З.Ахмедов, член-корреспондент АН Республики Таджикистан З.В.Кобулиев

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОАГУЛЯНТОВ ИЗ ЦЕОЛИТОВ И ИЗУЧЕНИЕ ИХ КОАГУЛИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

Институт водных проблем, гидроэнергетики и экологии АН Республики Таджикистан

В статье приведены результаты исследования по получению смешанных коагулянтов из цеолитов Таджикистана с изучением их коагулирующих свойств. Установлено, что полученный коагулянт эффективен при большой мутности воды. Определено, что коагулирующая способность смешанных коагулянтов не снижается при понижении температуры от комнатной до 5-12°С.

Ключевые слова: цеолиты, соляная кислота, смешанный коагулянт, хлорид железа, хлорид алюминия.

Обеспечение города Душанбе питьевой водой является одним из приоритетных направлений деятельности руководства города Душанбе. Актуальность данной проблемы возрастает и при ежегодном увеличении и росте населения [1]. Известно, что город Душанбе обеспечивается питьевой водой четырьмя станциями водоснабжения, две из которых из поверхностных и две из подземных вод и они нуждаются в очистке [2]. В связи с этим представленная тематика, направленная на разработку коагулянтов из местного сырья, весьма актуальна.

В работах [3, 4] изучено кислотное разложение цеолитов Таджикистана.

Цеолиты являются нетрадиционным видом минерального сырья, и в крупных скоплениях не наблюдаются на территории нашей страны. Цеолитовые породы встречаются в Дарвазе и на Северном Памире. Для исследования был выбран образец Дарвазского месторождения, химический состав которого показал (в %): AI2O3 - 17.93; Fe2O3 - 4.70; Fe2O - 1.62; CaO - 3.6; K2O - 1.07; Na2O - 4.66; SiO2 - 58.3 и некоторые другие оксиды в следовых количествах.

Изучена степень зависимости извлечения полезных компонентов при солянокислотном разложении цеолитов от температуры, продолжительности процесса, концентрации HCl и размера частиц.

В интервале температур 20-80°С степень извлечения Al2O3 и Fe2O3 выглядит следующим образом: степень извлечения Al2O3 возрастает от 14.0 до 34.0%, а извлечение оксида железа изменяется в пределах от 19.5 до 65.1%.

При продолжительности процесса 120 мин степень извлечения Al2O3 (CHci=20%, температура - 80°С) составляет 35.2%, Fe2O3 - 62.3%. Оптимальная концентрация кислоты составляет 20% и размер частиц руды 0.1 мм.

Адрес для корреспонденции: Ахмадов Ахсанджон Шафиевич. 734042, г. Душанбе, ул. Айни, 14А, Институт водных проблем, гидроэнергетики и экологии АНРТ. E-mail: ahsanjon76@mail.ru

В результате выполненных исследований для солянокислотного разложения цеолитов можно рекомендовать оптимальные параметры проведения процесса: время обработки - 1.5 часа, температура разложения - 70-80°С, концентрация HCl - 20%. При этих параметрах извлечение Al2O3 составляет 35.2%, Fe2O3 - 62.3%.

Обжиг цеолитов мало влияет на степень извлечения полезных компонентов.

На основе проведённых опытов разработана принципиальная технологическая схема переработки цеолитов (рис. 1).

Как известно, одним из наиболее широко применяемых на практике приёмов снижения содержания коллоидных примесей в воде является их седиментация под действием сил тяжести [5]. Однако, примеси, обуславливающие мутность природных вод, отличаются малыми размерами, вследствие чего их осаждение происходит медленно, так как силы диффузии превалируют над силами тяжести. Кроме того, наличие примесей коллоидного характера еще более осложняют процесс седиментации. Для ускорения процессов осаждения прибегают к коагулированию содержащихся в воде примесей. Нами изучена коагулирующая способность полученного смешанного коагулянта из цеолитов.

Измельчённое сырьё Соляная кислота, 20%

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема переработки цеолитов кислотным методом.

Доклады Академии наук Республики Таджикистан

2018, том 61, №2

На процесс коагуляции примесей воды в объёме оказывают влияние следующие факторы: правильный выбор дозы коагулянта, температура воды, условия перемешивания, быстрота смешения коагулянта с водой, содержание в воде естественных взвесей.

С этой целью доза коагулянта определялась методом пробного коагулирования, при осветлении мутность вод составляла 1005 мг/дм3.

На рис. 2 представлены результаты сравнения коагуляцирующей способности стандартных коагулянтов сернокислого алюминия и смешанных алюможелезосодержащих коагулянтов.

Основными факторами, влияющими на коагуляцию, являются продолжительность процесса и доза коагулянта.

Эффект о чистки, %

100 1 ^_ &)

90 J ----я)

30 70 60 50 40 30 20 10

о I т , I I Т °С

i

12

14

16

i

13

20

Рис. 2. Зависимость эффективности коагуляции от температуры: а) сульфат алюминия, б) смешанный коагулянт.

Показано, что при повышении дозы коагулянта и продолжительности процесса достигается максимальная степень коагуляции, а остаточное содержание в воде взвешенных веществ остается 4 мг/л, при следующем режиме коагуляции: доза коагулянта 5 мг/л при продолжительности процесса в течение 30 минут.

Полученный смешанный коагулянт особенно эффективен при большой мутности воды и обеспечивает эффект очистки до 98%.

В результате исследования смешанного коагулянта (рис. 2) видно, что при температуре 10-20°С эффективность коагуляции выше, чем у сульфата алюминия.

В результате исследования выяснено, что применение смешанного коагулянта до 15 мг/л для обработки питьевой воды при правильной дозировке не является вредным, так как остаточное содержание алюминия и железа в несколько раз ниже ПДК.

Поступило 16.10.2017 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Численность населения Республики Таджикистан на 1 января 2017 года / Агентство по статистике при Президенте Республики Таджикистан. - Душанбе, 2017. 47 с.

2. Бокиев Б.Р. Очистка производственных сточных вод с использованием бентонитовых глин Таджикистана. - Автореф. дис. ... к.т.н. -Бишкек, 2010. - 24 с.

3. Баротов М.А., Маматов Э.Д., Рахимов Х.А., Бобоев Х.Э., Мирсаидов У.М. Солянокислотное разложение цеолитов. - ДАН РТ, 2003, т.46, №1-2, с.20-23.

4. Маматов Э.Д., Баротов М.А., Бобоев Х.Э., Мирсаидов У.М. Кинетика кислотного разложения цеолитов. - ДАН РТ, 2005, т.48, №7, с.97-102.

5. Николадзе Г.П. Технология очистки природных вод. - М.: Высшая школа, 1987, 479 с.

М.А.Баротов, А.Ш.Ахмадов, М.З.Ахмедов, З.В.Кобулиев

АСОСХ,ОИ ФИЗИКО-ХИМИЯВИИ КОРКАРДИ КОАГУЛЯНТХР АЗ СИОЛИТ^О ВА ОМУЗИШИ ИМКОНОТИ КОАГУЛЯТСИЯИ ОЩО

Институти масъала^ои об, гидроэнергетика и экологияи Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон

Дар макола натичах,ои тадкикот оиди коркарди коагулянтх,ои омехта аз сиолитх,ои Точикистон бо омузиши хосиятх,ои тозакунии онх,о, оварда шудааст. Мукаррар гардидааст, ки коагулянти бадастомада дар тоза кардани обх,ои дорои дарачаи баланди тиранокй самарано-канд. Муайян шудааст, ки хосияти обтозакунии коагулянтх,ои омехта бо паст шудани хдрорат аз хдрорати мукаррарии хонагй то 5-12°С кох,иш намеёбад.

Калима^ои калидй: сиолитуо, кислотаи хлорид, коагулянти омехта, хлориди о^ан, хлориди алюминий.

M.A.Barotov, А.Sh.Ahmadov, M.Z.Akhmedov, Z.V.Kobuliev THE PHYSICO-CHEMICAL FOUNDATIONS OF OBTAINING COAGULANTS OF ZEOLITES AND STUDY OF THEIR COAGULATING ABILITY

Institute of water problems, hydropower and ecology, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan

In this article the results of research on the preparation of the mixed coagulants of zeolites of Tajikistan with the study of their coagulating properties are provided. It is established that the obtained coagulant is effective at high turbidity. It is determined that coagulation ability of the mixed coagulants is not reduced by lowering the temperature from indoor temperature up to 5-12°C. Key words: zeolites, chloride acid, mixed coagulant, ferric chloride, aluminum chloride.