Дифференциально-термический анализ образцов аммиачной селитры, модифицированной цеолитом

ции и промывки. Для обеспечения лучшей производительности фильтра необходимы частые промывки, что приводит к большим энергетическим затратам. Поэтому эффективнее производить промывки после снижения проницаемости мембраны до некоторой стабильной величины.

Для исследуемого процесса были выбраны следующие параметры режима работы фильтра: давление фильтрации - 1 бар, время - 7 мин: давление промывки - 3 бар, время - 6 сек В процессе эксплуатации мембраны производительность падает со временем от 16 до 2 м /м'час, после чего выходит на плато. Качество фильтрата при этом не меняется. После проведения промывки производительность мембраны восстанавливается более чем на 50% от исходной величины (рис.2).

Сочетание процессов коагуляции и фильтрации и подбор оптимального технологического режима позволили повысить производительность микрофильтрационных установок в среднем на 60% и добиться требуемого качества продукционной воды. Качество воды после цикла очистки позволяет использовать ее для обессоливания на установках обратного осмоса.

Библиографические ссылки

1. Гончарук В.В., Клименко H.A. Современные методы технологии подготовки питьевой воды. // Химия и технология питьевой воды., 2006. №14. 275 с.

2. Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. М.:ДеЛи-принт, 2004. 326 с.

3. Десяток A.B., Баранов А.Е., Казанцева H.H. Применение микрофильтрационных мембран с цилиндрическими порами для очистки природных вод. // Водоочистка, водоподготовка, водоснабжение, 2008. С. 11-19.

УДК 631.812:66.017:661.542.92:546.175-44:661.183.6:001.89

К. П. Усмонов, И. А. Почиталкина, Т. В. Конькова, Е. Ю. Либерман

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОБРАЗЦОВ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ, МОДИФИЦИРОВАННОЙ ЦЕОЛИТОМ

Take rock specimen test ammoniac saltpeter, modify addition synthetically zealot method DTA. Be given results attest on increase tliermo stability operative embodiment as compared with analogue - ammoniac saltpeter by State Standard 2-85.

Проведены исследования образцов аммиачной селитры, модифицированной добавкой синтетического цеолита методом ДТА, Полученные результаты свидетельствуют об увеличении термостабильности экспериментальных образцов по сравнению с аналогом -аммиачной селитрой ГОСТ 2-85.

Среди минеральных азотсодержащих удобрений аммиачная селитра занимает ведущее место, так как является безбаластным удобрением, с достаточно высокой конце-нтрацией питательных веществ, доступной по цене.

Основными недостатками, ограничивающими распространение аммиачной селитры, являются: физиологическая кислотность, гигроскопичность, слеживаемость. Существенным недостатком является также свойственный нитрату аммония полиморфизм. Твердый нитрат аммония в интервале температур от - 17 до 169,6°С имеет пять кристаллических модификаций. Каждая модификация существует лишь в определенной области температур: I (169,6 - 125,2°С), II (125,2 - 84,2°С), III (84,2 - 32,3°С), 1У[ 32,3 - (-17СС), V [ (-17) - (-50°С) ] , и переход из одной модификации в другую (полиморфный переход) сопровождается изменением кристаллической структуры и объема кристаллической решетки.

Сохранение исходной сыпучести гранул аммиачной селитры в условиях длительного хранения зависит от частоты превращения Ш—»IV, протекающего при 32,3°С, и сопровождающегося уменьшением удельного объема на 3,7%. При этом поверхность гранул разрыхляется и снижается их прочность, а следовательно, увеличивается слеживаемость. Прочные гранулы получаются в случае протекания модификационных превращений аммиачной селитры с минимальными объемными и структурными изменениями, т.е. без существенной деформации её кристаллов. Это происходит при замене последовательно протекающих превращений II —> III —»IV на превращение II—»IV. Стабилизация превращения II —»IV происходит при содержании влаги не более 0,08%. В промышленном производстве такое влагосодержа-ние достичь крайне затруднительно. [1,2,3]

Применение кондиционирующих добавок неорганических солей, например, нитратов кальция и магния, весьма эффективно для стабилизации перехода II —> IV,так как они связывают влагу в кристаллогидраты даже при влажности менее 1 %.

Гранулированная аммиачная селитра без добавок способна выдержать всего 4-5 циклов (нагрев-охлаждение в интервале температур 20-60°С) до начала разрушения гранул, а, например, с фосфатно-сульфатной добавкой [0,3% Р2О5 + 0,1% (N114)2804] 112-154 циклов в зависимости от содержания влаги, с добавкой смеси борной кислоты с диаммонийфосфатом и сульфатом аммония гранулы не разрушаются даже после 600 циклов [4]. Эффективным способом борьбы с гигроскопичностью и слеживаемостью аммиачной селитры является введение в его состав цеолита [5,6]. Модифицирующие добавки не только уменьшают слеживаемость, но и воздействуют на процесс гранулирования: увеличивается средний диаметр гранул — на 10—15 % (отн.), снижается дисперсия гранул по размерам— примерно на 25% (отн.), возрастает их прочность.

В лабораторных условиях был поставлен эксперимент, направленный на определение оптимального количества цеолита для модифицирования удобрения.

В качестве основного компонента использовали аммиачную селитру квалификации «х.ч.». В качестве добавки был выбран синтетический гранулированный и порошкообразный цеолит марки 1ЧаХ с диаметром частиц 0,8-1,5 мм. При получении экспериментальных образцов варьировали количество вводимой добавки (табл.1).

Добавку цеолита, вводили в плав аммиачной селитры при температуре 170 °С и постоянном перемешивании. Экспериментальные образцы гранулировали вручную при температуре окружающей среды, затем высушивали при температуре 100 °С до остаточного содержания влаги, и путем рассева гранул выделяли товарную фракцию диаметром 1 + 4 мм (согласно ГОСТ 2-85. марка Б).

Исследование термического разложения образцов осуществляли методом ДТА (дифференциально-термического анализа) в условиях линейного повышения температуры о 25 до 500 °С на дериватографе Q-] 500Д. Скорость нагрева составляла 5 °/мин, навеска 0,5 г. чувствительность ТГ - 500 мкВ, ДТА-250 мкВ, ДТГ - 1 мВ. Эталоном служил прокаленный оксид алюминия.

Основными критериями оценки были: температура начала термического разложения образцов, и потеря массы за равные промежутки времени (табл.2.).

Как видно из результатов исследования, количество вводимой добавки цеолита марки NaX изменяет основные параметры терморазложения: температура начала разложения образцов повышается более, чем на 15 % по сравнению с аммиачной селитрой марки Б ГОСТ 2-85.

Термографические характеристики аммиачной селитры с добавкой цеолита, выявили следующие особенности на кривых ДТА при нагревании аммиачной селитры проявляются все характерные для этого удобрения мо-дификационные переходы:

IV—III (34°С). Ill— II (84°С), II—I (124°С) и I—плав (164°С).

Кристаллизация образца протекает без образования 111 модификации, при этом отмечаются переходы: плав — 1( 165°С), I—II (121 °С) и II— IV(48°C), т.е. стабилизируется переход II—IV, который способствует повышению качества готового продукта, а следовательно, прочности гранул (табл.1).

По термогравиметрическим кривым ТГ, записанным при следующих условиях: навеска-500 мг, скорость нагрева-2,5 град/мин, чувствительность ТГ 500 мг, определена термическая стабильность аммиачной селитры с исследуемой добавкой.

Табл. 1. Экспериментальные данные

№ Обр. Количество добавки цеоли- Температура разложения NH4NO3 с добавкой цеолита,°С

та, % порошкообразного гранулированного

1 0,5 217 205

2 1.0 222 208

3 1,5 231 216

4 2,5 237 221

5 20 270 189

6 0 204 204

И1? приведенных данных видно (табл. 2), что температура начала разложения, определенная по кривым ТГ в точке потери 1% массы, для

Табл. 2. Характеристики экспериментальных образцов

Показатель Образцы аммиачной селитры

ГОСТ 2-85 С добавкой цеолита порошкообразного С добавкой цеолита гранулированного

Концентрация добавки, % (масс.) 0 2,5 2,5

Влагосодержавие, % (масс.) 0,15 0,14 0,16

Гигроскопическая точка, % (отн.) влаги, при 25 °С 43±1 52±2 45±1

Прочность гранул, МПа 1,6±0,4 9,9±0,3 9,0±0,3

Температура начала терморазложеиия, °С 204 237 221

образцов с добавкой цеолита порошкообразного и гранулированного составила 237 и 221 °С соответственно. Из этого следует, что добавка цеолита оказывает заметное влияния па термостабильность удобрения в случае равномерного распределения добавки по объему образца. В случае введения в образец значительной массы гранулированного цеолита, равномерное распределение добавки в объеме не достигается, в результате чего часть поверхности гранулы цеолита остается свободной от плава аммиачной селитры и, следовательно, доступной влаге, что отрицательно сказывается на физических и физико-механических характеристиках образца [7,8].

Библиографические ссылки

1. Производство аммиачной селитры в ад-регатах большой единичной мощности. / В.М.Олевский [и др.]; М.: Химия, 1990. 288 с.

2. Производство аммиачной селитры в агрегатах большой единичной мощности. / М.Е. Иванов [и др.]; M.: Химия, 1990. 355 с.

3. Минович М.А. Производство аммиачной селитры. М.: Химия, 1968 212 с.

4. Стабилизирующее действие фосфатно-сульфатиой добавки на плав аммиачной селитры при его упарке. / И.П. Поляков [и др.]; // Азотная промышленность, 1974. N3. С.15-17.

5. Москаленко Л.В., Акименко Т.В. Свойство удобрения, полученного на основе аммиачной селитры с добавкой доломита. // Вузовская наука-Северо-

Кавказскому региону: Материалы IX региональной научно-технической конферендии. Ставрополь: Изд-во СевКав ГТУ, 2005. С.21.

6. Москаленко Л.В., Жендубаева Е.В. Анализ аммиачной селитра с добавкой цеолита. // Новые технологии в азотной промышленности: Сборник трудов обшероссийкой научно-технической конференции. Ставрополь: \изд-во СевКавГТУ, 2003. С.26.

7. Кувшишшков И.М. Минеральные удобрения и соли. Свойства и способы их улучшения. М.: Химия, 1987.

8. Исследование свойств аммиачной селитры, модифицированной цеолитом. / К.П. Усмонов [и др.]; // Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. [под ред. П.Д. Саркисова и В.Б. Сажина]; / РХТУ им. Д.И. Менделеева М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2008. Том XXII. №10(90). 132 с.

УДК 628.16.08:537.563.7

Ю. В. Прокофьева, Е. В. Максимова, Н. Н. Казанцева*, И. А. Почиталкина

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия "ФГУП «Центр Келдыша», Москва, Россия

РЕГЕНЕРАЦИЯ ТРЕКОВЫХ МЕМБРАН ХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

The opportunity of regeneration of track membranes is investigated by chemical methods and optimum conditions of regeneration are certain. For maintenance of long, uninterrupted, steady work of the block with a membrane combinations of hydraulic and chemical washings are expedient.

Исследована возможность регенерации трековых мембран химическими методами и определены оптимальные условия регенерации. Для обеспечения длительной, бесперебойной, устойчивой работы мембранного блока целесообразны комбинации гидравлических и химических промывок.

Мембранные способы разделения находят все более широкое применение как высокотехнологичный процесс для подготовки технической, питьевой и особо чистой воды [1-3].

Возросший интерес к технологии микрофильтрации вызван рядом причин и, в первую очередь, поиском новых методов очистки, позволяющих получать воду высокого качества, отвечающую современным нормативным требованиям.

В ФГУП «Центр Келдыша» разработана серия рулонных микрофильтрационных элементов на основе мембран с цилиндрическими порами, способных к обратной водной промывке [4].

Примеиение микрофильтрации позволяет отказаться от таких технологических процессов, как отстаивание и фильтрование. С ее помощью