Способ модификации фильтрующего материала (его варианты)

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ ов997 793

Союз Соввтскнв

Соцналнстнческнк

Республик (6т) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05. 12. 81(21) 3361211/23-26 рвтМ gw з с присоединением заявки Ко 3361267/26

В 01 J 20/00

Государствен иый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет (ЯЦ УДК 66 . 067 ° .3(088.8) Опубликовано 2302.83. Бюллетень Ко 7

Дата опубликовании описания 23.02.83 (72) Авторы изобретения

9.A.Áðåí÷óêîâ, Б.И.Ревут и B.È.Øàï÷åíêî

Специализированное пуско-наладочное управ по очистке промстоков и водоподгстовке в r. Ленинграде (71) Заявитель (5 4) СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ ФИЛЬТРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА (EFO ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к очистке природных и сточных вод и может быть использовано при очистке воды. от взвеси фильтрованием через зернистый материал.

Известно применение в качестве фильтрующей загрузки дробленного керамзита для очистки воды от взеси (13.

Недостатком указанного способа является низкая адгезионная активность фильтрующего материала, малая его грязеемкость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату ,является способ модиФикации фильтрующего материала путем обработки его раствором хлорнда металла, нрн этом в качестве фильтрующего материала берут керамзит и обработку ведут раствором хлорида кальция в присутствии бикарбоната натрия при рН 9,5-10,0 (2).

Недостатком способа -является низкая грязеемкость фильтрующей загрузки в нейтральных и слабокислых растворах, какими являются многие природные и стсчные воды, так как образующаяся пленка карбоната кальция неустойчива в нейтральных и слабокислых средах.

Целью изобретения является увеличение грязеемкости фильтра.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу модификации фильтрующего материала, включающему обработку кремнезема раствором соли металла, в качестве соли металла используют 0,1-0,5% сернокислого алюминия с последующей обработкой 0,5ХЪ раствором щелочи, либо 1-3% раствор силиката щелочного металла с последующей обработкой продукта 0,51,5% раствором 0,5-1,5Ъминеральйой

Кислоты, В первом варианте модификации в результате обработки фильтрующего материала сернокислым алюминием и происходит адсорбция его на гранулах фильтрующего материала, которая обусловлена высокой энергией адсорбции ионов алюминия, имеющих положительный знак заряда на отрицательно заряженной поверхности фильтрующей загрузки - кварцевого песка,-керамзита и т.п. Последующая обработка раствором щелочи приводит к образованию на гранулах фильтрующего ма30 териала тонкой рыхлой пленки гидрооки997793 си алюминия, распределяюшейся равномерно по всей толшине загрузки, что и определяет значительное увеличение грязеемкости фильтрующего материала и его фильтроцикла.

Кроме того, образовавшаяся пленка гидроокиси алюминия обладает высокой адгезионной активностью, поэволяюШей энергично извлекать при фильтрации частицы примесей, что и обуславливает интенсификацию процесса очистки природных и сточных вод.

Во втором варианте при обработке гранул фильтруюшего материала раствором силиката натрия или калия происходит адсорбция его на гранулах, в результате чего образуется тонкая пленка, равномерно покрывающая частицы фильтруюшего материала, а последуюшая обработка этих частиц раствором минеральной кислоты приводит к образованию активированной кремнекислоты, локалиэующейся непосредственно на указанных частицах.

Механизм образования равномерной устойчивой пленки на гранулах загрузки основан на известном явлении кристаллизации, происходящем, прежде всего, на изоморфных материалах. В соответствии с этим явлением пленка кремнекислоты с большой скоростью 30 образуется на гранулах кварцевого песка, керамэита и т.п. материалах, имеюших изоморфную структуру с кремнекислотой. Создание устойчивой пленки на гранулах кварцевого песка рав- 35 номерно по всей толщине загрузки позволяет существенно повысить грязеемкость фильтруюшего слоя и увели" чить длительность его защитного действия ° 40

Кроме того,образующаяся пленка кремнекислоты обладает повышенной адгезионной активностью, снижающей отрицательный заряд частиц промываемых загрязнений и тем самым способствует энергичному их прилипанию, что, в свою очередь, существенно интенсифицирует процесс очистки сточных и природных вод.

Пример 1, Фильтруюший материал — кварцевый песок или керам50 зит с фракцией 0,5-2,0 мм - загружают в фильтр и обрабатывают 0,3%-ным раствором сернокислого алюминия в течение 12 мин, после чего раствор удаляют из фильтра. Затем фильтр заполняют 0,7%-ным раствором едкого натра и выдерживают в течение 7 мин, после чего раствор удаляют.

Фильтрование природной воды через модифицированный фильтруюший мате- 60 риал проводят обычным способом.

Полученный фильтруюший материал испытан при фильтровании воды реки

Северная Двина. Результаты фильтрования через модифицированную загрузку приведены в сравнении с известным способом модификации фильтруюшего материала путем обработки

его раствором хлорида кальция в присутствии бикарбоната натрия.

Качество фильтрованной воды характеризовалось следуюшими показателями: мутность, цветность, содержанием алюминия.

Для определения грязеемкости, ко» торая характеризуется длительностью зашитного действия загрузки, показатели качества очищенной - воды контролировались трижды: через 30,90 и

150 мин. Полученные результаты приведены в табл.1.

Таким образом, сравнительные результаты свидетельствуют об увеличении почти вдвое времени защитного действия модифицированной загрузки по сравнению с контрольной, что является прямым следствием увеличения грязеемкости фильтруюшего материала.

Кроме того, показатели качества очишенной воды модифицированной загрузкой превышают контрольную в 3-4 раза, что характеризует значительную интенсификацию процесса очистки.

Пример 2. Фильтруюший материал — кварцевый песок или керамзит с фракцией 0,5-2,0 мм — загружают в фильтр и обрабатывают в течение

10 мин 14-ным раствором силиката натрия. После этого раствор силиката натрия удаляют иэ фильтра и заполняют 1Ъ-ным раствором серной киспоты. Раствор выдерживают в течение

5 мин, после чего удаляют. Фильтрование природной воды через модифицированный фильтруюший материал проводят обычным способом.

Полученные при. фильтровании воды реки Северная Двина результаты фильтрования через модифицированную загрузку приведены в сравнении с спо-. собом модификации фильтрующего материала путем обработки его раствором хлорида кальция в присутствии бикарбоната натрия.

Качество фильтрованной воды характеризовалось следующими показателями: мутность, цветность, содерг жание алюминия.

Для определения грязеемкости, которая характеризуется длительностью зашитного средства загрузки, показатели определяли трижды: через

30, 90 и 150 мин. с

Полученные результаты приведены в табл.2.

Таким образом, сравнительные результаты свидетельствуют об увеличении почти вдвое времени эашитного действия модифицированной загрузки по сравнению с контрольной, что яв-, 997793 груэки превышают контрольную в 3-4 раза, что характеризует значительную интенсификацию . процесса очистки. таблнца 1

Ноднфнцярованная загрузка (по предлагаемому способу) Периодичность.опыта;

Контрольная загрузка кварцевый песок керамзнт

I цветность, град е

ПКШ мутность мг/л содерканне, gg ЗФ мг/л мутность, мг/л цветность град.

ПКШ содерканне, А4З+, мг/л цветность, град ..

ПКШ мутность, мг/л содеркан не, 3Lf 3s мг/л

0 ° 023

0,5 9

Через 90 seas.

0 5 7

0,9 10

0 6 12 0,012 1 ° 6 29 0 ° 031

0,031

Через 150 мнн.

0;037

0,8 11.Таблица 2 моднФнцнрованная загрузка (по предлагаемощi способуr

«3 керамзнт

i цветность содерград, жанне

ПКШ АР 3+г . мг/и

Констрольная загрузка

Перноднчность опыта кварцевый песок т- . ность, г/r мутность мг/л содержаниее

А% 3+, мг/л цветность, град а

ПКШ цвет- содерность, канне

z . АРЗ t

ПКШ мг/л мутность, мг/г

0 ° 016 0 4 7

Через 30 serra. 0,2

Через 90 sees. - 0,4

29 0,031

06 9 0023 16

0,024

0,029

0,9 11

Через 150 инн. 0,6

13 о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения гряэеемкости фильтра, в качестве соли металла ис.пользуют силикат щелочного металла

50 с последующей обработкой продукта минеральной кислотой.

4 ° Способ по п,3, о т л и ч а юшийся тем, ч-о используют раствор силиката щелочного металла кону центрацией 1-3%, а раствор минераль-. ной кислоты - 0,5-1,5%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 267581, кл.. В 01 D 39/02, 1970. . 2. Авторское свидетельство СССР

9 606603. кл. В 01 D 39/20, 1978.

ВНИИПИ Заказ 996/9 Тираж 535 Подписное

Филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4 ляеТся прямым следствием увеличения грязеемкостн фильтрующего материала

Кроме того, показатели качества очищенной воды модифицированной заЧерез 30 мнн. 0,7 4

Формула изобретения

1. Способ модификации фильтрующего материала, включающий обработ- ку кремнезема раствором соли металла, отличающийся тем, что, с целью увеличения гряэеемкости фильтра, в качестве соли металла используют сернокислый алюминий с последующей обработкой продукта раствором щелочи.

2. Способ по п.l, о т л и ч а ю— шийся тем, что используют сернокислый алюминий концентрацией.

0,1-0,5%, а раствор щелочи - 0,5-1%.

3. Способ модификации фильтрующего материала, включающий обработку кремнезема раствором соли металла, 0,011 0,9 21 0 ° 024

0 ° 022 3 5 33 0,031

0,013 0,9 21 0,024

0 ° 027 3,5 33 0,031