Способ получения комплексного железосодержащего 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)

C01G49/14 - сульфаты

Владельцы патента RU 2784031:

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 неорганических веществ и может быть использовано при получении растворов сульфата железа, применяемых в качестве коагулянтов для очистки сточных и питьевых вод, а также осаждения твердых взвесей из минеральных суспензий при очистке больших объемов высокомутной воды. Комплексный железосодержащий коагулянт для очистки воды получают обработкой окалины кислотными титансодержащими реагентами 20-40%-ной концентрации. В качестве кислотного реагента используют гидролизную серную кислоту процесса производства диоксида титана или сернокислые растворы травления титановых изделий, или сернокислые растворы переработки красного шлама с массовым содержанием соединений титана 0,5-2,5% при соотношении массы окалины к объему кислотного реагента 1:(11-15) и температуре 100-130°С. Способ позволяет получить комплексный железосодержащий коагулянт, включающий соединения титана, обладающий повышенной производственной безопасностью, обеспечивающий повышенную эффективность в сравнении с чистыми реагентами. 1 табл.,7 пр.

Известен способ получения железосодержащего коагулянта путем растворения железной стружки в растворе хлорида алюминия (III) с концентрацией 10-15 масс.% при 80-90°С в течение 0,4-0,5 ч и окислением продукта растворения электролитически при плотности тока 4-8 А/дм² в течение 2,5-3,5 ч (SU №1604747 А1, «Способ получения коагулянта»; RU №2418746 «Способ получения коагулянта для очистки воды»).

Недостатками данного способа являются необходимость ведения электрохимического процесса, энергозатраты и аппаратурная сложность процесса.

Известен способ получения железосодержащего коагулянта в процессе окисления отработанных солянокислых и сернокислых травильных растворов гипохлоритом натрия (РФ №2424195 «Способ получения железосодержащего коагулянта»).

Ключевыми недостатками указанного изобретения является многостадийность процесса, большие реагентные затраты и, как следствие, высокая стоимость.

Известен способ получения железосодержащего коагулянта, включающий окисление отработанных травильных растворов воздухом с предварительным отделением сульфата кальция (RU №2702572 «Способ получения железосодержащего коагулянта из отходов производств»).

Основными недостатками способа являются аппаратурная сложность процесса, а также необходимость утилизации значительных объемов сульфата кальция, загрязненного соединениями железа.

Известен способ получения железоалюминиевого коагулянта путем обработки шлака, золы и глин, содержащих заметные количества железа и алюминия, растворами кислот, в том числе растворами соляной кислоты (Е.Д. Бабенков. - Очистка воды коагулянтами, М.: Наука, 1977, стр. 76-77).

Недостатком способа является низкий выход коагулянта (при использовании серной кислоты), а также необходимость применения дополнительного окисляющего агента (соляная кислота или хлор).

Известен способ получения железосодержащего коагулянта, включающий взаимодействие гидроксида алюминия с серной кислотой при повышенной температуре, выдержку и кристаллизацию продукта, при этом в суспензию гидроксида алюминия вводят соединение железа (RU №2264352 «Способ получения алюможелезного коагулянта»).

Недостатками указанного способа являются низкий выход коагулянта (50-60%), повышенные энергозатраты (нагрев), а также низкая эффективность получаемого реагента относительно растворенных органических соединений.

Известен способ получения железосодержащих коагулянтов, включающий растворение металлического алюминия в водном растворе хлорида железа (III) с последующим окислением соединений железа пероксидом водорода (RU №2418746 «Способ получения коагулянта для очистки воды»).

К основным недостаткам способа относят сложность аппаратурной схемы, а также необходимость использования дорогой и взрывоопасной перекиси водорода.

Известен способ получения железоалюминиевого коагулянта путем обработки шлака, золы и глин, содержащих заметные количества железа и алюминия, водными растворами кислот, в том числе растворами соляной кислоты (RU №2122975 «Способ получения коагулянта»).

Недостатками данного способа являются относительно низкая эффективность получаемого коагулянта по отношению к взвешенным веществам, соединениям хрома и нефтепродуктам, а образующийся в процессе коагуляции осадок плохо фильтруется (низкая скорость).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототип) является способ получения комплексного железосодержащего коагулянта растворами тетрахлорида титана и соляной кислоты (RU №2759099 «Способ получения железосодержащего коагулянта для очистки воды»).

Ключевыми недостатками указанной технологии является высокая стоимость соляной кислоты и тетрахлорида титана, а также их высокая летучесть, что обуславливает повышенную производственную и экологическую опасность.

Основной задачей данного изобретения является получение комплексного (включающего соединения титана) железосодержащего коагулянта с повышенной производственной безопасностью и пониженной стоимостью,

Поставленная задача решается способом получения комплексного железосодержащего коагулянта для очистки воды включающий обработку окалины кислотными титан содержащим и реагентами 20-40%-ной концентрации, при этом в качестве кислотного реагента используют гидролизную серную кислоту процесса производства диоксида титана или сернокислые растворы травления титановых изделий или сернокислые растворы переработки красного шлама с массовым содержанием соединений титана 0,5-2,5% при соотношении массы окалины к объему кислотного реагента 1:(11-15) и температуре 100-130°С.

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

ПРИМЕР 1

Окалину процесса термообработки и ковки сталей в количестве 20 г обрабатывают 220 мл гидролизной серной кислотой 20%-ной концентрации и содержанием соединений титана 1,0% масс. (соотношение масса окалины к объему кислотного реагента 1:11) при температуре 120°С в течение 30 минут. Содержание соединений титана (в форме сульфата) - 1,0% массы, соединений железа (в форме сульфатов (II) и (III)) - 6,8% масс. Полученный раствор используют в качестве коагулянта.

ПРИМЕР 2

Окалину процесса термообработки и ковки сталей в количестве 10 г обрабатывают 150 мл гидролизной серной кислотой 20%-ной концентрации и содержанием соединений титана 0,5% масс. (соотношение масса окалины к объему кислотного реагента 1:15) при температуре 100°С в течение 45 минут, соединений титана (в форме сульфата) - 0,5% массы, соединений железа (в форме сульфатов (II) и (III)) - 6,5% масс. Полученный раствор используют в качестве коагулянта.

ПРИМЕР 3

Окалину процесса термообработки и ковки сталей в количестве 10 г обрабатывают 140 мл сернокислым раствором травления титановых изделий 30%-ной концентрации и содержанием соединений титана 1,5% масс. (соотношение масса окалины к объему кислотного реагента 1:14) при температуре 130°С в течение 30 минут. Содержание соединений титана (в форме сульфата) - 1,5% массы, соединений железа (в форме сульфатов (II) и (III)) - 10,3% масс. Полученный раствор используют в качестве коагулянта.

ПРИМЕР 4

Окалину процесса термообработки и ковки сталей в количестве 15 г обрабатывают 180 мл сернокислым раствором травления титановых изделий 40%-ной концентрации и содержанием соединений титана 1,0% масс. (соотношение масса окалины к объему кислотного реагента 1:12) при температуре 130°С в течение 40 минут. Содержание соединений титана (в форме сульфата) - 1,0% массы, соединений железа (в форме сульфатов (II) и (III)) - 15,6% масс. Полученный раствор используют в качестве коагулянта.

ПРИМЕР 5

Окалину процесса термообработки и ковки сталей в количестве 10 г обрабатывают 130 мл сернокислым раствором переработки красного шлама 35%-ной концентрации и содержанием соединений титана 2,0% масс. (соотношение масса окалины к объему кислотного реагента 1:13) при температуре 110°С в течение 30 минут. Содержание соединений титана (в форме сульфата) - 2,0% массы, соединений железа (в форме сульфатов (II) и (III)) - 13,3% масс. Полученный раствор используют в качестве коагулянта.

ПРИМЕР 6

Окалину процесса термообработки и ковки сталей в количестве 10 г обрабатывают 150 мл сернокислыми растворами травления титановых изделий 30%-ной концентрации и содержанием соединений титана 2,5% масс. (соотношение масса окалины к объему кислотного реагента 1:15) при температуре 100°С в течение 30 минут. Содержание соединений титана (в форме сульфата) - 2,5% массы, соединений железа (в форме сульфатов (II) и (III)) - 12,9% масс. Полученный раствор используют в качестве коагулянта.

ПРИМЕР 7

Из образцов коагулянтов, полученных по технологии примеров, 1-6 разбавлением водой готовят 5%-ный раствор (по содержанию активного компонента), в качестве растворов сравнения берут аналогичные растворы чистого сульфата железа эквивалентной концентрации, а также раствор эквивалентной концентрации полученные по прототипу.

В сточную воду процессов нанесения гальванических покрытий (хромирование, пассивирование, травление) рН 2,6 вносят 1 мл раствора коагулянта/литр очищаемой сточной воды, интенсивно перемешивают 2 минуты, затем снижают скорость и перемешивают еще 8 минут. Смесь декантируют 30 минут и фильтруют. Эффективность очистки оценивают по изменению содержания соединений хрома, взвешенных веществ и скорости фильтрации осадка (мл/мин) через фильтр с размером пор 10 мКм. Данные экспериментов представлены в таблице:

Как видно из примеров технический результат от вышеперечисленного позволяет отказаться от летучих, токсичных и дорогих растворов соляной кислоты и тетрахлорида титана в сторону относительно стабильных и безопасных крупнотоннажных сернокислотных растворов (отходов) различных производств, что в свою очередь позволяет удешевить производство, при этом в составе полученного коагулянта будут присутствовать соединения титана и железа, обеспечивающие его повышенную эффективность (комплексное воздействие) в сравнении с чистыми реагентами.

Способ получения комплексного железосодержащего коагулянта для очистки воды, включающий обработку окалины кислотными титансодержащими реагентами 20-40%-ной концентрации, отличающийся тем, что в качестве кислотного реагента используют гидролизную серную кислоту процесса производства диоксида титана или сернокислые растворы травления титановых изделий, или сернокислые растворы переработки красного шлама с массовым содержанием соединений титана 0,5-2,5% при соотношении массы окалины к объему кислотного реагента 1:(11-15) и температуре 100-130°С.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для очистки природных и искусственных водотоков, дно которых загрязнено нефтью и нефтепродуктами. Способ очистки донных отложений и воды в водотоках от нефти и нефтепродуктов включает размыв донных отложений водовоздушной струей под давлением, поднятие нефти и нефтепродуктов на поверхность воды, применение боновых заграждений в области размыва донных отложений, сбор нефтяной пленки на поверхности воды, применение сорбирующих бонов, ниже области размыва донных отложений на поверхности водотока последовательно устанавливают диагонально, с полным перекрытием русла водотока, первый и второй ряды боновых заграждений, между которыми по дну водотока размещают диагонально, от берега до берега, средство для создания воздушно-пузырьковой завесы, ограничивая область очистки толщи воды; после второго ряда боновых заграждений, в области очистки поверхности воды от остаточных растворенных нефти и нефтепродуктов, устанавливают ряды сорбирующих бонов, каждый из которых поочередно закрепляют на противоположных берегах водотока, смещая относительно друг друга, с обязательным перекрытием предыдущего ряда, под острым углом к берегу водотока; перед размывом донных отложений создают воздушно-пузырьковую завесу, которой улавливают вторичные нефть и нефтепродукты, сбор нефтяной пленки и вторичной нефтяной пленки на поверхности воды осуществляют механическими орудиями для сбора нефти и нефтепродуктов.

Узел для очистки и/или защиты системы жидкостных трубопроводов // 2783614

Изобретение относится к узлу для очистки и/или защиты системы жидкостных трубопроводов, в частности замкнутой системы жидкостных трубопроводов системы центрального отопления. Узел для очистки и/или защиты системы жидкостных трубопроводов, в частности замкнутой системы жидкостных трубопроводов системы центрального отопления содержит бытовую систему жидкостных трубопроводов, устройство удаления для удаления пузырьков газа и/или частиц грязи из жидкости в системе жидкостных трубопроводов или для удаления второй жидкости из первой жидкости в упомянутой системе трубопроводов.

Способ обезвреживания полигонного фильтрата и других жидких отходов с высоким содержанием трудноокисляемых органических веществ (по показателю хпк) на основе сверхкритического водного окисления и устройство для его реализации // 2783358

Изобретение относится к области химической технологии и экологии и может быть использовано для обезвреживания различных жидких и пастообразных отходов, в частности полигонного фильтрата, концентрата обратного осмоса, осадка сточных вод и других жидких отходов, показатель ХПК которых составляет 1000-10000 мг/л и более.

Установка для проведения жидкофазного микроэкстракционного концентрирования примесей из водных растворов с электрофлотационной деэмульсификацией экстрагентом с плотностью, меньшей, чем у воды, и способ, осуществляемый с помощью этой установки // 2783285

Группа изобретений относится к области химии, к исследованию или анализу веществ путем определения их химических свойств. Установка содержит емкость деэмульсификации, представляющую собой полую цилиндрическую ампулу с закрытой нижней частью и конусовидной верхней частью, плавно переходящей в капилляр для сбора экстракта, электроды, выполненные из токопроводящего материала, скрученные в спираль, герметично встроенные в емкость для деэмульсификации таким образом, чтобы исключить соприкосновение электродов между собой.

Способ комплексной мелиорации слабопроточных водоёмов // 2782945

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для комплексной очистки слабопроточных водоемов. Согласно способу площадь водного объекта разделяется на ряд участков.

Узел обеззараживания // 2782889

Изобретение относится к области очистки сточных вод. Канализационное очистное сооружение содержит узел обеззараживания воды, включающий лампу ультрафиолетового излучения, расположенную в кварцевом чехле.

Способ получения йода из минерализованных природных вод // 2782603

Изобретение относится к способу извлечения йода из минерализованных природных вод, используемого в медицине, сельском хозяйстве, фармацевтической и химической промышленности. Предложен cпособ получения йода из минерализованных природных вод, включающий окисление иодид-иона в минерализованной воде озоновоздушной смесью, отличающийся тем, что процесс проводится при рН 5-7, а стабилизация молекулярного йода и предотвращение его переокисления обеспечиваются мольным отношением хлорид- и иодид-ионов 1500:1 - 2500:1 путём коррекции содержания хлорид-ионов добавлением хлорида натрия или хлорида калия.

Теплообменное устройство для системы очистки воды методом перекристаллизации // 2782584

Изобретение относится к устройствам для очистки воды методом перекристаллизации, в частности к устройствам для получения талой питьевой воды, и может быть использовано в системах очистки технической, загрязненной, засоленной и морской воды. Устройство состоит из корпуса в форме усеченного конуса, ориентированного углом раствора вверх, вытеснителя и перегородки, коаксиально расположенных в корпусе, нагревательного элемента, коллектора для подачи воздуха и патрубков для подачи и отвода воды, теплоносителя и хладагента.

Система управления параметрами воды плавательного бассейна // 2782536

Изобретение относится к устройствам в области водоподготовки, предназначенным для измерения, регистрации, автоматического регулирования и управления параметрами воды плавательных бассейнов, от которых зависит ее бактериологическое качество. Система управления параметрами воды плавательного бассейна содержит: датчик свободного хлора в воде, датчик рН воды, датчик Redox-потенциала воды, датчик температуры воды, датчик уровня рН-корректора, датчик уровня хлорсодержащего реактива, измеритель роста посетителей, датчик веса, устройство расчета площади поверхности тела человека, устройство сравнения, таймер, сумматор, устройство управления световым табло, запоминающее устройство, световое табло, регистрирующий прибор, упреждающий регулятор, управляющее устройство, устройство, дозирующее хлорсодержащий реактив, устройство, дозирующее рН-корректор.

Способ очистки шахтных сточных вод от сульфатов // 2782420

Изобретение относится к области очистки сточных вод. Описан способ очистки шахтных сточных вод от сульфатов, при котором в поступающие сточные воды после предварительного усреднения вводится соляная кислота до рН 4-4,5 и хлорид бария, а затем смесь поступает в камеру реакции для образования малорастворимой соли сульфата бария, после чего направляются в отстойники и на дальнейшую очистку, а осевший осадок обезвоживается на фильтр-прессах с возвращением фильтрата, полученного при обезвоживании осадка, перед камерой реакции, процесс очистки от сульфатов осуществляется в две ступени: на I ступени поступающую сточную воду предварительно частично замораживают для концентрирования сульфатов, образующийся лед складируют на площадках и затем в теплое время года талую воду направляют в водоем, а оставшуюся часть незамерзшей воды усредняют, смешивают с известью до доведения рН 10,5-11 для образования CaSO4, а затем перемешивают с мелкодисперсным замутнителем и сточную воду направляют в отстойники I ступени очистки, после чего перед подачей стоков на II ступень очистки поток делят на две неравные части, причем одну его часть смешивают последовательно с щелочью до рН 10,5-11,0, гидроксидом бария и флокулянтом, а вторую часть с соляной кислотой до рН 4,0-4,5, хлоридом бария и флокулянтом, а затем оба потока объединяют и осветляют в отстойниках II ступени, а осадок из отстойников направляется на обезвоживание, после чего очищенную от сульфатов сточную жидкость направляют в карбонизатор для снижения рН до 8-8,5, куда подаются дымовые газы, и далее сточная вода подается в вихревой реактор или на фильтр, где от сточной жидкости отделяются кристаллы гипса, взвесь сульфатов и карбонатов бария, а очищенная сточная вода поступает в водоем или направляется на повторное использование.

Способ переработки кислых гудронов // 2755299

Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к переработке кислых гудронов, и может быть использовано в процессах обезвреживания отходов нефтехимического производства. Способ переработки включает нейтрализацию серной кислоты минеральными нейтрализующими реагентами, связыванием свободной серной кислоты в водорастворимые соединения и отгонку (отжиг) из полученного продукта органических веществ при температуре ниже температуры разложения образовавшихся сульфатов.