Способ получения комплексного алюминийсодержащего коагулянта

Авторы патента:

C02F1/52 - 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)

Владельцы патента RU 2761205:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) (RU)

Изобретение относится к технологии переработки природного сырья с получением комплексного алюминийсодержащего коагулянта в форме твердого продукта и его использованием в процессах очистки воды промышленного и хозяйственно-бытового происхождения. Предложенный способ получения комплексного алюминийсодержащего коагулянта включает хлорирование кремниевых или титановых руд в присутствии твердого восстановителя с получением хлорирующего реагента – паров тетрахлорида титана, тетрахлорида кремния или их смеси с последующей обработкой оксида алюминия хлорирующим реагентом при температуре 1100-1200 °С. Технический результат заключается в повышении содержания (до 20%) активной добавки и повышении эффективности по отношению к нефтепродуктам. 4 пр.

Известны способы получения комплексных коагулянтов-флокулянтов из бокситов, каолинов, глин и других минералов, содержащих алюминий, в процессе их обработки растворами серной или соляной кислоты различных концентраций (Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Л.: Химия, 1987, с. 48-79.).

Недостатком данных способов является низкая концентрация соединений алюминия в растворе, а также проблемы с хранением растворов в связи с их гелированием (полимеризацией кремниевых кислот).

Известен способ получения неочищенного комплексного алюмокремниевого коагулянта при обработке нефелинового концентрата растворами серной кислоты. Раствор самопроизвольно затвердевает и отправляется на дозревание (Равич Б.М., Окладников В.П. и др. Комплексное использование сырья и отходов - М.: Химия, 1988 288 стр. стр. 178-182).

Недостатками способа являются высокое содержание примесей непрореагировавшего кремнезема (сиштофа) в товарном продукте, высокой коррозионной активностью и низким содержанием активного компонента.

Известен способ получения комплексного алюмокремниевого коагулянта в процессе обработки нефелиновой руды водными растворами серной или соляной кислотой, с получением сильно разбавленных растворов (Патент РФ 2039711 C02F 1/52 Захаров В.И.; Петрова В.И. дата публикации 20.07.1995)

Основными недостатками данного способа являются низкое содержание активного компонента в растворе, склонность растворов к мелированию, высокое содержание инертных примесей.

Известен способ получения комплексного коагулянта в процессе обработки алунитов или бокситов серной кислотой (Арлюк Б.И., Лайнер Ю. А., Пивнев А.И. Комплексная переработка щелочного алюминийсодержащего сырья. Москва: Металлургия, 1994. 384 с.).

Существенным недостатком данного метода является низкая скорость процесса и высокие энергозатраты.

Известен способ получения комплексного алюмокремниевого реагента, включающий обработку нефелинового концентрата водными растворами серной кислоты, отделение нерастворимой части, с последующим обезвоживаем упаркой под вакуумом ниже температуры кипения или диспергированием в газе теплоносителе, (пат. РФ 2388693 от 10.05.2010 г.).

Недостатком указанного способа являются низкое содержание активного компонента, значительные энергозатраты на процесс сушки растворов и сложная аппаратурная схема производства.

Известен способ получения алюмокремниевого флокулянта-коагулянта, включающий обработку нефелинового концентрата ((Na, K)₂О⋅Аl₂О₃⋅2SiO₂) водным раствором серной кислоты с последующей химической дегидратацией (Пат РФ 2588535 Способ получения алюмокремниевого флокулянта).

Недостатком данного способа является высокое содержание нерастворимой фазы в товарном продукте, а также вторичное загрязнение воды в процессе обработки соединениями натрия и калия (повышение солевого фона).

Известен способ получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта (пат.2225838 РФ) путем обработки алюмосиликатного сырья, в частности нефелина, разбавленной 9% серной или соляной кислотой.

Недостатками данного процесса являются низкое содержание основного компонента процессы полимеризации (гелирования) растворов в процессе хранения, что, значительно усложняет логистику и аппаратурное оформление процесса использования алюмокремниевого коагулянта.

Известен способ получения алюмокремниевого коагулянта-флокулянта (см. пат.2039711 РФ, MПK⁶ C02F 1/52, C01F 7/26, 7/28, 1995), включающий обработку нефелинсодержащего сырья водным раствором серной или соляной кислоты, или их водным раствором, содержащим соль алюминия или железа.

Наиболее близким к заявляемому способу (прототип) является способ получения алюминий-содержащего коагулянта в процессе селективного хлорирования оксида алюминия в присутствии угля (Способ получения хлорида алюминия SU 1713890)

Существенным недостатком данного способа является необходимость организации отдельного производства с хлоратором и отсутствие в получаемом продукте активной добавки (например, отрицательно заряженные частицы замутнителя - диоксида кремния или титана) и пониженная эффективность реагента по отношению к нефтепродуктам и взвешенным веществам.

Задачей данного изобретения является разработка технологии получения комплексного алюминийсодержащего коагулянта, с повышенным содержанием (до 20%) активной добавки и повышенной эффективностью по отношению к нефтепродуктам.

Поставленная задача решается способом получения комплексного алюминийсодержащего коагулянта, включающим обработку оксида алюминия хлорирующим реагентом в присутствии твердого восстановителя при повышенной температуре, при этом в качестве хлорирующего реагента используют пары тетрахлорида титана или тетрахлорида кремния или их смесь, а процесс проводят при температуре 1100-1200°С.

Сущность предлагаемого способа и достигаемые результаты более наглядно могут быть проиллюстрированы следующими примерами

ПРИМЕР 1.

Отходящие газы процесса хлорирования кремниевой руды в присутствии кокса (восстановитель), направляют на ректификационную очистку, а отходящие пары тетрахлорида кремния направляют на брикетированный оксид алюминия, при поддержании температуры 1200°С. Степень хлорирования оксида алюминия - 99,9%. Содержание нерастворимой (активной) добавки в продукте - 15,5%.

SiO₂(тв)+С(тв)+2Сl₂(газ)→SiCl₄(гaз)+СО₂(газ)

SiCl₄(газ)+Аl₂O₃(тв)→SiO₂(тв)+АlСl₃(газ)

ПРИМЕР 2.

Отходящие газы процесса хлорирования титановой руды в присутствии кокса (восстановитель), направляют на ректификационную очистку, а отходящие пары тетрахлорида титана (некондиционного для производства пигментов) направляют на брикетированный оксид алюминия, при поддержании температуры 1200°С. Степень хлорирования оксида алюминия - 99,2%. Содержание нерастворимой (активной) добавки в продукте - 19,7%.

TiO₂(тв)+С(тв)+2Сl₂(газ)→TiCl₄(гaз)+СO₂(газ)

TiCl₄(газ)+А1₂O₃(тв)→ТiO₂(тв)+АlСl₃(газ)

ПРИМЕР 3.

Отходящие газы процесса хлорирования кварц-лейкоксеновой руды (SiO₂*TiO₂) в присутствии кокса (восстановитель), направляют на ректификационное разделение и очистку, а отходящие пары загрязненного тетрахлоридом кремния (до 15%) тетрахлорида титана направляют на брикетированный оксид алюминия, при поддержании температуры 1100°С. Степень хлорирования оксида алюминия - 98,9%. Содержание нерастворимой (активной) добавки в продукте -18,9%.

SiO₂(тв)+С(тв)+2С1₂(газ)→SiCl₄(гaз)+СO₂(газ)

SiCl₄(газ)+Аl₂O₃(тв)→SiO₂(тв)+АlСl₃(газ)

ТiO₂(тв)+С(тв)+2Сl₂(газ)→ТiСl₄(газ)+СO₂(газ)

TiCl₄(газ)+Аl₂О₃ (тв)→ТiO₂(тв)+АlСl₃(газ)

ПРИМЕР 4.

В сточную воду с содержанием нефтепродуктов 12,3 мг/л вводят эквивалентные (по сумме оксидов) дозы реагентов. Эффективность очистки при использовании реагента с содержанием нерастворимой фазы 15,5% (кремниевая руда) составила 93,2%, для реагента с содержанием нерастворимой фазы 19,7% (титановая руда) - 97,1%, для реагента с содержанием нерастворимой фазы 18,9% (кварц-лейкоксеновая) составила 95,3%, для чистого хлорида алюминия (по прототипу) - 81,4%.

Из приведенных примеров видно, что предлагаемая технология получения комплексного алюминийсодержащего коагулянта (хлорида алюминия) может быть легко внедрена в действующие промышленные производства по переработке кремниевых и титановых руд, а получаемый комплексный алюминийсодержащий коагулянт (смесь хлоридов алюминия, кремния и/или титана) будет обладать повышенной эффективностью по отношению к нефтепродуктам по сравнению с чистым хлоридом алюминия.

К основным достоинствам предлагаемого способа следует отнести, высокую стабильность реагента за счет изменения формы активной добавки (до 20% по оксиду титана или кремния). Оксид титана по своим свойствам полностью эквивалентен соединениям кремния в составе коагулянта, ввиду чего наличие в коагулянте диоксида титана позволит повысить эффективность реагента по отношению к нефтепродуктам заа счет крайне развитой поверхности (адсорбция нефтепродуктов на поверхности диоксидов кремния и/или титана), а также процессы нейтрализационной коагуляции и зардышеобразования (Драгинский В.Л., Алексеева Л.П., Гетманцев С.В. Коагуляция в технологии очистки природных вод. М., Науч. изд. 2005. 576 с.)

Способ получения комплексного алюминийсодержащего коагулянта, включающий хлорирование кремниевых или титановых руд в присутствии твердого восстановителя с получением хлорирующего реагента – паров тетрахлорида титана, тетрахлорида кремния или их смеси с последующей обработкой оксида алюминия хлорирующим реагентом при температуре 1100-1200 °С.

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложена композиция, применение композиции и способ антимикробной и/или антиоксидативной обработки присутствующих в водосодержащих жидкостях биопленок.

Двухкамерная электрофлотационная колонна // 2760549

Изобретение относится к устройствам для электрофлотации в процессах обогащения полезных ископаемых тонких шламов. Двухкамерная электрофлотационная колонна обеспечивает подготовку растворов и пульп с разделением двух типов водно-газовых эмульсий, где катодная камера насыщается микропузырьками водорода в восстановительной среде, анодная камера - микропузырьками кислорода в окислительной среде.

Способ получения смешанного фотокатализатора на основе оксида титана // 2760442

Изобретение относится к области химической технологии. Данное изобретение может быть использовано для очистки сточных вод промышленных предприятий, содержащих трудноокисляемые органические соединения.

Фильтрующий картридж для воды с защитой емкости от известковых отложений // 2760327

Изобретение касается фильтрующего картриджа для воды. Фильтрующий картридж для воды содержит корпус и расположенный со стороны фильтра присоединительный элемент к емкости для установки в емкость для воды, в частности в емкость для воды бытового прибора, и фильтрующий участок для подготовки воды, отбираемой из этой емкости для воды.

Способ получения модифицированного активного угля // 2760272

Изобретение относится к области адсорбционной техники для получения модифицированных активных углей. Способ получения модифицированного активного угля включает промывание промышленного активного угля (АУ) дистиллированной водой, обработку 5%-ным раствором глицина при отношении массы угля (г) к объему раствора (см3) - 1:100 в течение 24 часов, а затем дальнейший прогрев при температуре 200°С в атмосфере воздуха в течение 1 часа.

Способ получения модифицированного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов // 2760265

Изобретение относится к cпособу получения модифицированного сорбента для извлечения ионов Cu(II), Ni(II) и Zn(II) из водных растворов, заключающемуся в получении раствора хитозана в 1% уксусной кислоте, интенсивном перемешивании, постепенном добавлении эпихлоргидрина в качестве сшивающего агента и перемешивании, последующем капельном введении приготовленной смеси в водный щелочной раствор, выдерживании в нем образовавшихся гранул и тщательной промывке дистиллированной водой до нейтрального рН, причем гомогенизацию геля хитозана проводят путем обработки ультразвуком в течение 20-40 мин, капельное введение приготовленного геля сшитого хитозана осуществляют в водный раствор гидроксида натрия с концентрацией 1 М, в котором образовавшиеся гранулы выдерживают в течение 20-50 мин с последующей промывкой дистиллированной водой, а модифицирование гранул хитозана проводят в водном растворе, содержащем 2-этилимидазол и хлорид никеля в молярном соотношении 2-этилимидазол / Ni2+, равном 2:1-8:1.

Установка для нетермической деаэрации воды // 2760249

Изобретение относится к теплоэнергетике в области защиты теплообменного оборудования, котлов, трубопроводов и других металлических элементов на электростанциях, в котельных, на промышленных предприятиях при производстве пара, получении горячей воды для водопроводных сетей, получении обессоленной и умягченной воды для подпитки паровых котлов.

Центробежно-капельный деаэратор // 2760142

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Центробежно-капельный деаэратор, содержащий цилиндрический корпус с верхней и нижней торцевыми крышками, с тангенциальными патрубками подвода деаэрируемой жидкости, сепаратор, соединенный с корпусом посредством отверстий в корпусе, трубу отвода выпара, с устройством для диспергирования жидкости, при этом труба отвода выпара выполнена из двух коаксиально расположенных трубопроводов – внешнего и внутреннего трубопровода, при этом внешний трубопровод соединен с сепаратором, обеспечивая забор выпара из сепаратора, а внутренний трубопровод проходит через весь деаэратор и соединен с ёмкостью устройства для диспергирования, осуществляя забор выпара из упомянутой ёмкости.

Способ переработки сточных вод, содержащих фенол и его производные // 2760130

Изобретение относится к способу очистки сточных вод от фенолов и гидроксипроизводных фенолов путем гидротермального окисления растворов в присутствии пероксида водорода. Способ характеризуется тем, что очистку проводят в реакторе проточного типа при рабочем давлении 10 МПа и температурах 165-235°С, растворы и окислитель с молярным отношением Н2О2:производные фенола не ниже 13 прокачивают через рабочую зону реактора восходящим потоком с помощью дозирующих насосов, смешение растворов происходит в нижней части реактора в зоне нагрева.

Биоэкологическое микроэнергетическое устройство плавучего острова и способ очистки водоемов со сточными и пахучими водами с его использованием // 2760011

Изобретение относится к экологической очистке, в частности к биоэкологическому микроэнергетическому устройству плавучего острова и способу очистки водоемов со сточными и пахучими водами с его использованием. Способ включает размещение плавучего биоэкологического микроэнергетического устройства плавучего острова на поверхности водоема со сточными и пахучими водами.

Устройство и способ подготовки питьевой воды // 2761282

Группа изобретений относится к водоподготовке, централизированным системам питьевого водоснабжения и может быть использована для очистки питьевой воды методом обратного осмоса. В режиме водозабора подлежащую подготовке питьевую воду пропускают через полупроницаемую мембрану (11) устройства (10) и разделяют на пермеат и концентрат. Во время эксплуатационного состояния покоя часть пермеата под действием избыточного давления проходит через мембрану (11) и при этом вытесняет концентрат на стороне концентрата мембраны и удаляет присутствующие отложения на стороне концентрата мембраны. Во время останова забора воды пермеат протекает в напорный резервуар (4), при этом в напорном резервуаре (4) образуется запас пермеата и к нему прикладывают давление. Под действием этого избыточного давления во время эксплуатационного состояния покоя накопленный в напорном резервуаре (4) пермеат, по меньшей мере, частично проходит сквозь мембрану (11) и за счет этого вытесняет концентрат на стороне концентрата мембраны (4) и удаляет присутствующие отложения на стороне концентрата мембраны. Устройство (10) для подготовки питьевой воды содержит, по меньшей мере, один резервуар (2, 100) обратного осмоса, который разделен полупроницаемой мембраной (11) на две камеры (21, 22) с впускными и выпускными отверстиями. На стороне пермеата устройство (10) не соединено с коллектором сточных вод. Устройство (10) содержит, по меньшей мере, один напорный резервуар (4) для формирования запаса пермеата под давлением, который через линию (43) соединен с выпускным отверстием для подготовленной воды. Установка (1000) обратного осмоса для питьевой воды в домашнем хозяйстве содержит устройство (10), а также трубопровод (1) неочищенной воды для подвода подлежащей подготовке воды, водозаборный водовод (3) для подготовленной воды и канализационный трубопровод (6, 7) для отвода концентрата. Группа изобретений обеспечивает увеличение срока службы полупроницаемой мембраны, а также исключает загрязнение пермеата в режиме готовности и промывки мембраны обратного осмоса. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 ил.