Способ очистки воды от силикатов

Авторы патента:

C02F1/60 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

C01B33/26 - алюмосодержащие силикаты

B01J20/34 - регенерация или реактивация

B01J20/08 - содержащие оксид или гидроксид алюминия, содержащие боксит

Владельцы патента RU 2526986:

Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "ЭКОФЕС" (RU)

Изобретение может быть использовано на очистных сооружениях производственного и хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также при очистке сточных вод от силикатов. Для осуществления способа очищаемые воды фильтруют через слой активированного оксида алюминия, предварительно модифицированный 0,5%-ным раствором алюмината натрия. Регенерацию отработанного активированного раствора алюмината натрия осуществляют 0,1-0,5%-ным раствором алюмината натрия. Способ обеспечивает повышение сорбционной емкости загрузки по поглощаемому кремнию, увеличение продолжительности фильтроцикла между регенерациями загрузки и создание безотходной технологии обескремнивания воды с повторным использованием отработанного регенерационного раствора. 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области очистки воды и может быть использовано на очистных сооружениях производственного и хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также при очистке сточных вод.

Известен способ обескремнивания воды фильтрованием через магнезиальный сорбент при высоте слоя сорбента 3,4-4,0 м, температуре воды 40-50°C и скорости фильтрования до 10 м/ч (Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод: учеб. для вузов / Г.И. Николадзе, - М.: Высшая школа, 1987, с 438.).

Недостаток данного способа заключается в необходимости часто менять загрузку фильтра из-за невозможности его регенерации.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ фильтрования воды через активированную окись алюминия, используемую в качестве загрузки обескремнивающего фильтра, и заключающийся в пропуске воды со скоростью 5-6 м/ч через слой загрузки толщиной 1,5 м и периодической регенерации загрузки, после перенасыщения ее кремнием, 0,1%-ным раствором едконатровой щелочи (Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод: учеб. для вузов / Г.И. Николадзе. - М.: Высшая школа, 1987, с 438.).

Недостатком этого способа является низкая кремнеемкость активированной окиси алюминия, регенерируемой щелочью, небольшой межрегенерационный период работы фильтра и образование отхода водоочистки в виде щелочного кремнийсодержащего стока, требующего последующей нейтрализации и захоронения.

Задачей настоящего изобретения является повышение сорбционной емкости загрузки по поглощаемому кремнию, увеличение продолжительности фильтроцикла между регенерациями загрузки и создание безотходной технологии обескремнивания воды с повторным использованием отработанного регенерационного раствора.

Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки воды от силикатов, включающем фильтрование воды сквозь слой сорбента, в качестве которого используют активированный оксид алюминия (АОА), периодическую регенерацию активированного оксида алюминия проводят раствором алюмината натрия.

Благодаря регенерации активированного оксида алюминия раствором алюмината натрия способ позволяет добиться глубины обескремнивания до 99,5% за счет увеличения сорбционной емкости АОА по поглощенному кремнию при одновременном снижении жесткости воды.

При контакте алюмината натрия с АОА ионы натрия частично поверхностно внедряются в решетку оксида алюминия, вытесняя ионы алюминия (с их последующим гидролизом) в раствор. При этом кремний в составе мономера Si(OH)₄ адсорбируется на поверхности АОА, образуя типичную для силикатов связь в виде силиката алюминия Al₂Si₂O₅(OH)₄. Параллельно этому на поверхности загрузки образуется пленка гидроксида алюминия. При фильтровании в результате ионного обмена Na⁺ на Са²⁺ и Mg²⁺ снижается жесткость раствора, а растворенные силикаты, взаимодействуя с оксидом и гидроксидом алюминия, образуют алюмосиликатные комплексы, сорбируемые загрузкой. Параллельно с обменом катионов Са²⁺ и Mg²⁺ на Na⁺ также происходит частичное реагентное умягчение с задержанием в загрузке образующихся CaCO₃ и Mg(OH)₂, а также нерастворимого CaSiO₃.

Способ иллюстрируется следующим примером.

Процесс очистки по предлагаемому способу осуществляли фильтрованием природной воды с исходной концентрацией кремния 34,2 мг/л в колонке диаметром 32 мм, загруженной дробленным активированным оксидом алюминия марки АОА-1 ГОСТ 8136-85 размером фракций 1-2 мм, высота слоя 1,2 м, при скорости фильтрования воды 5,5-6,0 м/ч и температуре 20°C.

Предварительную обработку (модификацию) фильтрующего слоя из активированного оксида алюминия осуществляли пропусканием 0,5%-ного раствора алюмината натрия через объем загрузки из расчета 5 объемов реагента на 1 объем АОА со скоростью протока 2,5 м/ч. По окончании фильтроцикла (при достижении концентрации кремния в фильтрате ПДК=10 мг/л) АОА регенерируют последовательно по схеме: взрыхление - пропуск 0,5%-ного раствора алюмината натрия (NaAlO₂) через слой АОА - отмывка загрузки. Отработанный регенерационный раствор после 4-6 часового стояния (полимеризации) и отделения этого раствора от сформировавшегося геля доводят до 0,5%-ного раствора добавлением в раствор свежей порции алюмината натрия (NaAlO₂) и используют повторно и многократно в разработанной технологии обескремнивания воды.

Регенерация полностью восстанавливает сорбционные свойства АОА, при этом кремнеемкость загрузки, обработанной алюминатом натрия, в два раза выше по сравнению с прототипом.

Данные эксперимента представлены в таблице 1.

Преимущество изобретения состоит в том, что в предлагаемом способе повышается эффект очистки от силикатов и решается вопрос обработки, повторного использования и утилизации отходов водоочистки.

Образующийся в отработанном регенерационном растворе рыхлый гелеобразный алюмосиликатный осадок занимает менее 0,5% в общем объеме отработанного раствора, легко отдает влагу и кристаллизуется в процессе обычного тканевого фильтрования с образованием чешуйчатых кристаллических структур по типу слюды. Получаемый продукт удобен для фасовки и может быть реализован как коммерческий продукт в качестве ценного сырьевого компонента портландцементной смеси, а также как добавка в огнеупорные бетоны и в качестве сырья при производстве керамических изделий. Расчет экономической эффективности разработанной новой технологии для водоочистной станции производительностью 45 тыс.м³ в сутки, при принятых одинаковых затратах на электроэнергию, амортизацию и заработную плату показывает, что расходы на технологические реагенты и материалы в новой технологии до 3 раз меньше, чем в сравниваемом варианте, при ее полной безотходности, экологической безопасности и коммерческой целесообразности, см. таблицу 2.

Таблица 1
Реагент	Остаточный кремний в фильтрате, мг/л, при продолжительности фильтрования, ч:
4	8	12	16	20	24	28	32	36	40	44	48	52	56	60
NaOH	1,82	2,85	4,07	5,09	6,31	7,12	8,34	9,77	10,78	12,82	14,85	17,10	20,36	23,61	26,97
NaAlO₂	0,21	0,23	0,26	0,31	0,40	0,51	0,72	1,92	3,05	4,47	5,29	6,51	8,14	9,77	11,13

Таблица 2
Показатели	Ед. измерения	Регенерация АОА алюминатом натрия	Регенерация АОА едким натром
Полезная производительность водоочистной станции	тыс. м³/сут.	45,0	45,0
Продолжительность фильтроцикла	сут.	4,4	2,1
Скорость фильтрования	м/ч	5,0	5,0
Высота фильтрующего слоя	м	2,5	2,5
Кремнеемкость загрузки	кг SiO₂/M³	15	7
Расход реагента на регенерацию загрузки	т/год	476,5	1638
Расход фильтрующего материала	м³/год	90*	90*
Стоимость реагента	тыс. руб./т	30,45	26,35
Стоимость фильтрующего материала	тыс. руб./м³	55,0	55,0
Затраты на реагенты	тыс. руб./год	14509,4	43161,3
Затраты на фильтрующий материал	тыс. руб./год	4950	4950
Удельные затраты на очистку воды	руб./м³	1,18	2,93

Способ очистки воды от силикатов, включающий фильтрование воды через слой активированного оксида алюминия и его периодическую регенерацию, отличающийся тем, что активированный оксид алюминия предварительно модифицируют 0,5%-ным раствора алюмината натрия, а регенерацию отработанного активированного оксида алюминия осуществляют 0,1-0,5%-ным раствором алюмината натрия.

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных и редких металлов и может быть использовано при подготовке растворов для экстракционного и сорбционного извлечения и разделения элементов и при очистке кислых растворов от кремнийсодержащих элементов.

Устройство фильтрационное // 2526377

Изобретение относится к фильтрующим устройствам для очистки жидкости и может найти применение в бытовых условиях для доочистки водопроводной воды и других жидкостей бытового назначения.

Способ обезвреживания цианистых растворов // 2526069

Изобретение может быть использовано в металлургии благородных металлов, в том числе при обезвреживании сбросных цианистых растворов, образующихся при извлечении золота из коренных руд.

Транспортное средство с системой фильтрации жидких отходов // 2525941

Изобретение относится к области переработки отходов, в частности к системам фильтрации жидких отходов, установленным на транспортных средствах. Транспортное средство имеет средство извлечения 2 для извлечения жидких отходов, находящихся в контейнере 9 для жидких отходов в качестве обрабатываемого раствора.

Способ очистки воды и мерзлотных почв от нефти и нефтепродуктов штаммом бактерий pseudomonas panipatensis вкпм в-10593 // 2525932

Изобретение относится к биохимии. Предложен способ очистки воды и мерзлотной почвы от нефти и нефтепродуктов.

Фотополимеризующаяся композиция для одностадийного получения полимерного нанопористого материала с гидрофобной поверхностью пор, нанопористый полимерный материал с селективными сорбирующими свойствами, способ его получения, способ одностадийного формирования на его основе водоотделяющих фильтрующих элементов и способ очистки органических жидкостей от воды // 2525908

Заявляемое изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, нанотехнологий и фотохимии и касается разработки фотополимеризующейся композиции для получения полимерного материала, обладающего трехмерной нанопористой структурой с гидрофобной поверхностью пор, одностадийного способа его получения и пористого полимерного материала с селективными сорбирующими свойствами и одностадийного формирования на его основе водоотделяющих фильтрующих элементов с заданной геометрией и требуемой механической прочностью, применяемых в устройствах для очистки органических жидкостей, преимущественно углеводородных топлив, масел, нефтепродуктов, от эмульгированной воды и механических примесей.

Устройство для очистки природных и сточных вод от механических примесей // 2525905

Изобретение относится к очистке природных и сточных вод от механических примесей, и может быть использовано в системах очистки сточных вод в системе жилищно-коммунального хозяйства, а также в системах очистки природных питьевых вод городов и поселений.

Способ очистки гальваностоков от ионов тяжелых металлов // 2525902

Изобретение относится к очистке сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов и органические вещества, и может быть использовано в промышленности для получения воды для технических нужд.

Бытовое устройство приготовления легкой воды // 2525494

Изобретение может быть использовано для очистки водопроводной воды в бытовых условиях от вредных примесей, в том числе от тяжелых изотопов дейтерия. Устройство содержит корпус (1) с находящейся внутри него герметичной емкостью изменяющегося объема (14), состоящую из верхнего цилиндра меньшего диаметра (5), нижнего цилиндра большего диаметра (10) и находящейся между ними гибкой оболочки (9).

Способ извлечения ионов тяжелых металлов // 2525307

Изобретение относится к способам извлечения тяжелых металлов и может быть использовано для выделения, например, ионов меди, цинка, кобальта или никеля из водных растворов.

Способ получения геополимера с регулируемой пористостью, полученный геополимер и различные варианты его применения // 2503617

Изобретение относится к области геополимеров. Объектами настоящего изобретения являются: способ получения геополимера, геополимер, полученный этим способом, каталитическая подложка или подложка для разделения химических соединений, применение геополимера в области катализа и фильтрования.

Способ получения алюмосиликатов и кремния из воздушной взвеси частиц песка и устройство для его осуществления // 2467950

Изобретение относится к способам получения кристаллических алюмосиликатов, с помощью которых производится удовлетворение потребностей использующих их по прямому назначению соответствующих отраслей промышленного производства, а именно: электротехнической, химической, а также к устройствам для осуществления такого рода технологий.

Коллоидный алюмосиликат // 2466933

Изобретение относится к коллоидной химии. .

Способ получения композиционного алюмокремниевого флокулянта-коагулянта // 2447021

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано при получении алюмокремниевого флокулянта-коагулянта, применяемого для очистки вод с различными типами загрязнений.

Способ получения аморфного алюмосиликатного адсорбента // 2438974

Способ получения алюмосиликатного адсорбента // 2402486

Изобретение относится к области получения неорганических адсорбентов. .

Способ получения алюмокремниевого флокулянта-коагулянта и способ очистки с его помощью воды // 2388693

Изобретение относится к переработке алюмокремниевого сырья с получением неорганического алюмокремниевого флокулянта-коагулянта и использованием его для очистки воды в системах хозяйственно-питьевого и промышленного назначения.

Способ получения муллита из топазового концентрата // 2335481

Изобретение относится к способам получения муллита и может быть использовано для производства муллита игольчатых форм из топазового концентрата. .

Способ получения муллита из кварц-топазового сырья // 2272854

Изобретение относится к области химической технологии и материаловедения. .

Водостойкий алюмосиликат для огнезащитного покрытия // 2267460

Изобретение относится к химии алюмосиликатов, в том числе к составам, придающим огнестойкость, строительным и конструкционным материалам. .

Поглощение летучих органических соединений, образованных из органического материала // 2516163

Настоящее изобретение относится к применению водородной формы легированного палладием цеолита ZSM-5 для поглощения летучих органических соединений (VOC), образующихся из органического вещества.