Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Разработка рациональных технологий применения гидролизованных форм алюминия для очистки вод

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Разработка рациональных технологий применения гидролизованных форм алюминия для очистки вод"

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический (институт имени Д. И. Менделеева

На правах рукописи ■ ' ' УДК 546.623:628.33

БУТЧЕНКО ЛЮДМИЛА ИВАНОВНА

РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИИ ГИДР0ЛИ303АННЫХ ФОРМ АЛЮМИНИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОД

11.00.11 — Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1990

Работа выполнена г, Киевском политехническом институте.

Научный руководитель—доктор технических наук, профессор А. П. Шутько.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор В. Г. Березюк; кандидат технических наук, доцент В. Е. Терновцев.

Ведущая организация — Южноуральский запод радиокерамики,.

заседании специализированного совета Д053.34.11 при МХТИ им. Д. И. Менделеева (125190, Москва, А-190, Миусская пл., 9) в час. в ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре МХТИ им. Д. И. Менделеева.

Автореферат разослан __1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат химических наук

Защита состоится

//. Е. КРУЧИНИНА

ОЕШЛЯ ХАРМ.ТЕРИСТШ РАБОТЫ

Актуальность проблем. В "Ооноззвых направления» развития катодного хозяйства СССР в 1985-1590 годах и па период до 2000 года" большое внимание уделяется вопросам окологин а охрана окрукающей среди, рацпонадьноку использовании сирья н природных ресурсов, оо-здания калоотходкых я безотходных технологий, переводу предприятий на оборотнуй систему годопользования.

Создание замкнутых циклов Еодопотрабленип, повышение требовании к технологически« характеристика» очищенной годи приьсдит к необходимости поиска иоеых еффехтиЕннх и дешевых коагулянтов. Следуез учитцвать и дефицит сульфата алс.чиния, значительный расход серией кислоты п затрата энергии на его получение, недостатка при коагу-ляционной очистке вода, которые усугубляйте я при повторном использовании очищенких сточных вод.

Предлагаете гидроаоохлоридц алюминия (ГОХА) - вещества пере--:он.тго состава о обвей формулой Жп(0Н)тС13п.т , яэляоавеоя частично гидролцзсюашшш! форкаып алюкиния, а таказ внеси хдорадор алвииния и аелеза нкеот ряд преимуществ перед еульфатои адзнзязя при коагуляциониоа очистке води. Кроме того, а»я реагенты образуются з качестве неутялизируешх отходов ряда производств ¡зли легко из них получаются, что значительно сникает стоимость очистки.

Исследования, ссстатзиизие основное содерканне диссертационной.■ работы, выполнялись в соответствии с Распоряжением Совета Министров УССР № 227-р с? 23.Otj.ISB3 г. ц » '520 от 28.ПЛ966 г., а так-по с Програшой РН 9.01.03,01 по теке "Разработать и осгонть з опытшх условиях технологию процесса получения и применения окси-хлоридов аявмммя из алзкинийоодержаиих отходов".

Цель и задачи работы. Цельа работа является получение новых оффектйввих коагулянтов из отходов производств для очистки сточннх вод прошшлешшх предприятий, изучение их физико-химических овоПотэ и коагулирутиеЯ способности и зависииости от состава и условий проведения процесса. В связи с отав, 2 работе необходимо решить смедусщие задачи:

- определить влияние условий на состав ГОХА с цельв получения наиболее эффективных при коагуляционной очистке форм;

- исследовать воагулирувцуо способность -алюмината натрия и сне-

сей хлоридов алвминия и железа при очистив модельных и производственных сточных вод;

- на основе результатов исследований разработать рациональные технологии применения этих реагентов в качестве коагулянтов для очистки сточных вод промышленных предприятий.

Ыетодн исследований. В работе применена физико-химические и экспериментальные методы исследований состава и структурц ГОХА, алюмината натрия и смесей хлорида железа с хлоридом и гидроксохлорк-дами алвминия различной ^новности: Я№-спектроскопия на ядрах

Ж , дифференциальный термический анализ, колориметрические методы, ультрафильтрация на полимерных ацетатцеллюлозных мембранах, рентгеноструктурный анализ, ИК-спектроокопия. Вязкость, плотность и удельная электропроводность растворов ГОХА и смесей хлоридов алвминия и нелеза определена в широком концентрационном и температурном интервале. Для обработки экспериментальных данных применены формальные методы математики.

Научная новизна диссертационной работы заклвчается в следующем:

- изучены физико-химяческиэ свойств. ГОХА, смесей хлоридов алюминия и железа, их состав;

- проведен анализ состава гидролизованных форм алвминия б зависимости от концентрации и значений рН растворов, способа получения, длительности хранения с использованием методов ультрафкльтрации, Я№-спектроскопии на ядрах ^Ж , кинетики взаимодействия с орга-ническиыи лигандамн;

- определены условия существования полиядернах гидроксокомплек-сов алвминия и железа, обладающих высоким зарядом и коагулирувщей способноетьв, низкой агрегетивной устойчивостьв;

- изучено влияние различных факторов на коагулирувиус способность указанных реагеЕ :ов.

Практическая значимость. Разработана и внедрена технология очистки сточных вод Киевского кожевенного завода низкоосновными ГОХА, образующимися в качестве побочных продуктов производства левомице -тина Киевского химико-фармацевтического завода. Экономический эффект от Енедрения технологии составил 115 тыс.руб/год. Предотвращенный ущерб окружающей среде ы счет снижения сбросов неочищенных сточных вод предприятия составил по расчета»: 931 тыс.руб/год.

Разработана и внедрена технология очистки промывных и ретурна» вод Юзшоуральского завода радионерагаки растворами назкоосковных ГОХА. Экологический оффект за счет сниаения ушерба, наносимого окружающей среде сбросои неочищенных сточных вод составил по расчетам 61 тыо.руб/год.

Разработана й внедрена технология очистки производственных сточных сод .Львовской картонной фабрики келезо-алимохлоридныи реагентом, образующимся в качестве отхода производства хлорида кремния Калушского ПО "Хлорвинил". Экономический оффект от внедрения технологии составил 17 тыс.руб/год. Предотвращенный учерб окрукав-сщей среде за счет снижения сбросов неочищенных сточных род предприятия составил по расчетам 80 тыс.руб/год.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Республиканской конференции молодых ученых, г.Днепропетровск, I984 г.; Республиканской конференции "Вторичные ресурсы - резерз экономики и охраны окружающей среды", г.Суш, 1987 г.; семинаре ВХО имени Д.И.Менделеева "Использование алюминий- и железосодержащих отходов в различных отраслях промышленности", Г.Киев, 1987 г.; Х1У Всесоюзной научно-практической конференции по технологии неорганических веществ и минеральных удобрений, г.Львов, 1968 г.; Республиканской научно-практической конференции '•'Актуальные проблемы совершенствования управления природопользованием и охраны окружающей среды", г.Черкассы, 1938 г.; школе по обмену опытом работы продавленных предприятий по экоиоиии, бережливости, рациональному использованию сырья, вторичных ресурсов, г.Саки, 1988 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 статей и 6 теги-сов докладов, получено 2 авторских свидетельства на изобретение.

СТРУКТУРА И ОБЬЕМ РАБОТЫ

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами и заключением, изложена на £69 страницах машинописного текста и Содержит иллюстраций), таблицу /приложении т£0 страницах, в которых представлены документы, подтверждающие внедрение результатов проведенных исследований, список цитируемой литературы названий.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ"

В пердоя главе проиоден анализ отечественной и зарубекной литературы по составу гндролЕзовашшх фори алюминия, методам их получения и возможности использования ь качестве реагентов при коа-гуляционноЯ очистке еодо.

Состав гпдролизованвах форм определяется рН, температурой и концентрацией раствора, временем старения п обусловливает величину заряда кона, агрегативнув устойчивость и коагулирующую способность ГОХА.

В результате анализа литературы, посвященной проблемам водоочистки, сделаны выводы о целесообразности применения гидролизоваи-иых фори алюминия, смесей хлоридов алюминия и келеза, являющихся более эффективным! коагулянтами по сравнение с традиционно используемым сульфатом алюминия.

Во второй главе приведены данные по составу и структуре гидро-лизованных фори алюминия в растворах и твердом состоянии, изучено влияние различных факторов на процесс гидролиза и образование по-лиядерннх гидроксокомплэксов алюмини". Так как именно полимерные форма алюминия обладают еисоким зарядом, большой адгезионной способностью, низкой агрегативной устойчивостью и отсюда - высокой коагулирующей способностью— то все исследования подчинены идее подбора условий образования и существования этих форм в растворах.

С стой.целью получены ГОХЛ различной основности в растворах и твердом состоянии, изучены их физико-химические свойства, состав и структура.

На основании сравнительного анализа кривых титрования щелочью растворов хлорида и сульфата алюминия показано, что замещение сульфат-ионов гидроксидными ионами проходит при более высоких значениях рН, чем хлорид чонов, что имеет важное практическое значение в технологии еодоподготоюки. По кривым титрования рассчитано среднее лигандное число п и определены константы устойчивости гидроксокомплексои алюминия.

На основании данных о содержании алюминия в растворах ГОХА в монокерноИ а полимерной форме в зависимости от времени старения сделан вывод о том, что увеличение вреьени старения способствует накоплению полимерных форм. При разбавлении растворов высокоосног.-ного ГОХА (ПК|Л£ = И - 2.5) до 5 мг/л происходит расщепле-

ние полимерных форм алвминия до мономерных с выделением поной гид-роксония, что подтверждено спектрами ЯМР еысокого разрешения на ядрах г7М . В интервале концентраций 0.5-3.0 моль/л образо-

ванию полимерных форм алвминия способствует повышение температуры и основности ГОХА, снижение концентрации растворов.

Методом дифференциального термического анализа ГОХА {азличной основности показано, что термически наиболее устойчивым является ГОХА с Г 3 2.5, содержание кристаллизационной воды с повышением г от 1.0 до 2.5 снижается с 2^.1 до 9.0$ от общей массы образца.

Наличие отходов, содержащих смесь хлоридов алвминия и железа с различным соотношением компонентов, положительные результата, полученные при использовании их в качестве коагулянтоз, приьела к необходимости изучения их физико-химических свойств, состава, коагулирующей способности.

Измерение удельной электропроводности растворов скеоей хлоридов алвминия и железа различного состава показало, что введение ;.л-тионов Pci+ в раствор хдорида алвминия снижает его электропроводность и тем больше, чем выше соотношение ре Л1 . Это влияж><* полоза усиливается при разбавлении и повышении температуры рстЕоров.

Методом ЯМР на ядрах

27 м показано, что добавление хлорида se-леза в рактвору хлорида алвминия и ГОХА различной основности приводит к парамагнитному сдвигу сигнала актаздрическа коордщироюн ноге атома алвминия в сторону сильного поля. Повышение температура, разбавление растворов смесей и увеличение основности ГОХА уменьшают парамагнитное влияние железа, способе».эувт сдвигу сигнала л слабоз полз, что свидетельствует о раз ve содержания полимерно?! фракции алвминия. Комбинация солей адяминия и железа ускоряет процесс образования полиядерных частиц. Анализ спектров ЯМР ^^ Jit смеэанных растворов хлорида келеаа с хлорчде»: алвминия и ГОХА показал, что соотношение Fe: Jit в смесях, равное Í:I и 4:1 способствует образованию полнкбрнмх гидроксокомплексов,- содержащих как . ядра алюминия, так ;; ядра ...елеза, а соотношение f-TE ЯК - соответствует .чаличию я растворе полинерних гадрокоскоьплекоов a.nm.t-ния.

Третья глава посвящена изучений коагулируюцеЛ способности ГОХА различней ооновностп и алюмината натрия в зангснлостн от исходных характеристик очищаемой води.

Виявлени преимуществ применения в качестве коагулянтов гидролинованных форм алюьшны» по сравнение о наиболее широко применяема; для этих целей сульфатом адюкиник. ГОХА, особенно високооснов-ный, незначительно сникают рН очищаемой води (при полном гидролизе сульфата алюминия и.ГОХА о Р = 1.0, 2.0, 2.5 количества выделяв-цихся ионов гидроксония относятся как 3:2:1:0.5), поэтому расход щелочных реагентов при использовании ГОХА значительно ниже; содержание оксида алюминия в 2.7-3.8 раз выяе; незначительно повышается солесодиряание вода, очищенной ГОХА (при дозе 50 мг/л ЖяОз сульфат алюминия привносит в воду 141.3 да/л сульфат-ионов, ГОХА с Р = 1.0, 2.0, 2.5 - всего б9,6, 34*8, 17.4 кг/л хлорид-ионов соответственно). Эффективность очистки вод гидролизотнными хлоридами алюминия по сравнению с сульфатом алюминия при равных дозах на 17-25$ выше (рис.1).

На модельных растворах с различным содернанион взвешенных веществ в интервале целочыоетн 1.2-4.2 мг-окв/л определены необходимые дозы ГОХА, при которых достигается степень очистки от взведенных веществ 96.0-99.при остаточном содержанки алюминия в очищенной воде, не превышающе»: 0.5 кг/л Оптимальными дозами следует считать 40-70 ьг/л (по ЯМ} ).

Исходя иа реакций полного гидролиза, для ГОХА получены формулы, с помощью которых южно рассчитать количества щелочных реагентов, обеспечивающих оптимальное протекание процессов коагуляцион-ной очистйи. Из расчетов видно, что очищаемая вода но требует дополнительного подщелачивания при отрицательных значениях вираиениН

0.010 дк - С10 + I (ГОХА, Г « 1.0)

0.01036 Д - И. + I (ГОХА, Г = 2.0)

к и

0.0065 Д„ - В„ + I (ГОХА, Г= 2.5)

К О

Так, при дозе 100 кг/л МйОз ГОХА с Г = С.О, 2.0, 2.5 щелочность очищаемой воды должна быть не ниже 2.9, 2.1, 1.8 мг-экв/'л, при дозе 50 кг/л - 1.5, 1.1, 0.9 кг-экв/л соответственно.

Повышение температуры очищаемой воды до 40 и 60°С по сравнению с 20°С сокращает время хлопьеобразования в 2.6 и 3,6 раза при дозе 40 ¡-г/л и сникает расход коагулянта в 2.0 и 2.5 раза, скорость осветления воды повышается в 2.9 и 3.2 раза соответственно. Проведение процесса коагухяционной очистки при повышенных температурах

\

O a *

w

OOK

V

/ //.

1/ S3 c

//1

• a o

7

3=

o

o o

in

tc £3 •

Si 0 <M

0;

<1 Q> s 1

>A IB rc

n. H K-VI

ID ^ O

Ft i3 ..

a 0 li- t-i

0 M es w

0 1

0 Ci H

ctf<

0 t-i

X 0 •no -

f

0 P3

£-* 0 1

w O

fH a 1 -M- ! ^

O rr 1

O (O : IO.I

PI t-.

•.

H X

O •J t'l O

O

^ O i ; I

0 a r

0 :; t-. c.

pi m n n r;

l-t ci 0 O 0

PI >'■ 1

■1 0

имеет важное значение для очистных сооружений небольшой мощности, где время контакта сточных вод с коагулянтом лимитировано.

В процессе химического фрезерования алюминия образуются отработанные растворы, содержащие до 70 г/л алюминия (в виде алюмината натрия), до 120-170 г/л гидроксида натрия и до 40 г/л карбоната натрия, которые после нейтрализации сбрасываются в городскую канализационную систему, хотя они иогут бить использованы б качестве реагентов для очистки промышленных сточных год с низкими значениями рН. Б работе изученг возможность применения отработанных растворов химического фрезерования алюминия в качестве коагулянтов. Кроме того, для сравнения, в лабораторных условиях путем растворения металлического алюминия в растворе гидроксида натрия при температуре 70-90°С получен раствор алюшната натрия, содержащий 0.91 моль/л алюминия, соотношечивЛа^О ЯР^' ¿.35. Предварительно разбавленный раствор применяли в качестве коагулянта для очистки модельных растворов, содержащих 500 кг/л взвешенных веществ в интервале рН 1.4-9.3.

Как показали результаты коагуляциоиной очистки, интервал значений рН очищаемой воды, обеспечивающий удаление взвешенных веществ на 97.4-99.9% при остаточном содержании алюминия ¿0.5 мг/л, равен 1.6-2.2, оптимальные дозы составляют 60-90 мг/л (поЖ^Оз ). С ростом дозы коагулянта снижается интервал значений рН, обеспечивающий полноту гидролиза.

Как ГОХА, так и разткзр алюмината Натрия, были применены для очистки хромсодержащих сточных вод различного состава: кислых вод, образующихся в процессе хромирования деталей на предприятиях металлообработки, содержащих хром(Ш) и хром(У1); щелочных вод кожевенного завода, содеркащих хром(И).

Наиболее распространенным методом удаления хромаОО из производственных сточных вод - осаждение его в виде гидроксида в интервале рН 8.5-10.5. Коагуляционный способ позволяет извлекать хром при рН 6.5-8.5. Снижение интервала рН осаждения гидроксида хрома при коагуляции объясняется тек, что при этих значениях рН потен-циалопределяющики ионами частицы золя Л£(0Н)з являются анионы <Л?0(0И)г~ , вследствие чего частица приобретает отрицательный заряд. Поэтому часть хрокы осаждается в виде калорастаоришх гидроксида ила основных солей, часть сорбируется частицами золя гидрок-

сида алюминия или образует с ними химические соединения различной прочности. Коагуляционный метод извлечения хрома позволяет сократить расход как щелочных реагентов для создания необходимого рН очищаемой воды, так и кислот для последующей нейтрализации очищенных сточных вод, что значительно снижает стоимость очистки.

Методом пробного коагулирования на модельных растворах с содер-ианием 10 и 20 мг/л хрома(Ш), 500 мг/л взвешенных веществ в интервале рН 6.9-10.б определены оптимальные дозы ГОХА различной ооновно-ности, время начала хлопьеобразования, степень удаления хрома и Езвеиэнных веществ по сравнении с сульфатом алюминия.

Как показали исследования, скорость хлопьеобразования и осветления модельных растворов выше при использовании ГОХА о Г ■ 1.0, 2.0, 2.5, чем сульфата алюминия при одинаковых дозах и прочих раЕ-кых условиях, что позволит сократить время контакта очищаемого раствора с коагулянтом в 1.6-2.0 раза без ущерба для ее качества. Скорость хлопьеобразования возрастает с повышением значений рН и основности ГОХА. Наиболее полное извлечение хрома достигается в области рН 6.7-7.0 и 6.5-8.5 при исходном содержании его в модельном растворе 10 и 20 мг/л соответственно. Дозами ГОХА 25-75 мг/л (по основному веществу) можно одновременно достичь ¡эффективности очистки от взвешенных Еещестз 92-99% (остаточное содержание их в очищенной воде 5-40 мг/л).

При исходной концентрации хрома в модельном растворе 40 мг/л наиболее эффективным является высокоосноеный ГОХА ( Р" 2.5) при дозах 30-90 иг/л, позволяющий снизить содержание хрома до концент-раци й ниже 0.05 мг/л (рис.2).

С помощью метода математического моделирования процесса коагу-ляционной очистки модельных хромсодержащих р,эстЕ|оров ГОХА с Г • 2.5 получены уравнения, связывающие степень извлечения хрома(О), а так*з массу образующегося осадка со значениями рН модельного раствора, дезой коагулянта, исходной концентрацией хрома. Эти зави-с;г.оет:-1 агоят следующий вид:

Г = Зх.953 + 1.450 СС(Уз+ + 1.150 Лк

0 =■ 0.102 + 0.026 рИ + 0.009 рН С&3 + ,

гд- Г' - ! асса извлеченного хрома в г/г осадка, образующегося при г лролизе коагулянта;

- ю _

С0,3*- - исходная концентрация хрома, мг/л;3 рН - исходное значение рН модельного раствора.

Из уравнений следует, что адсорбция хрока(Ш) осадком увеличивается с поЕыаепием его исходного содержания при низких (25-75 мг/л ifoDj ) дозах ГОХА.

Четвертая глава содержит описания разработанных на основе экспериментальных исследований технологических процессов коагулнцион-ной очистки производственных сточных вод низкоосаовниви ГОХА и ке-лезо-алюмохлоридным реагентом, полученными из неутилизируекых отходов производств.

Сточные воды Киевского кожевенного ааЕода имени К.В.Фрунзе образуется в процессах подготовки и дубления кож. Они поступают на очистные сооружения общим потоком, состав которого характеризуется следующими параметрами: взвешенные вещества - I70C-5100 мг/л, растворенные вещества - до i0000 мг/л (представлены практически поровну органическими и неорганическими соединениями), хром - 20-50 мг/л, сульфиды - 30-60 мг/л, жиры - 1С0-350 мг/л, ХПК - 3700-5600 игОг/л, ВПК5 - 2600-3700 мг/л Ой , рН в интервале II-13. Общий .об'ьен оточнах вод, поступающих на коагуляционную очистку составляет 50 тысл^/оутки.

В качестве реагентов для одновременной нейтрализации и очистки промышленных сточных вод кожевенного завода применяли кислые растворы ниакоосновных ГОХА с содержанием 6.7-8,8$ оксида алюминия, образующиеся в качестве побочных продуктов производства левоницз-тина Киевского химико-фармацевтического завода имени 1%В.Ломоносова. Доза коагулянт? 200-250 мг/л (поЖгОз ) обеспечивает очистку от взвешенных вевдоотз, в среднем, на 85-92Í, игвлечение хрома -на 82-90$, ХПК у .ofiKj опирается в Э-Ч pasa в зависимости от исходных величии, содержание сульфидов снижается на 83-69$ (частично за счет образований сероводорода, частично -- за счет осаадеиия з виде калсрасгаирииых сульфидов металлов, присутствующих в сточных 1.ч>д«х), рН очщящих поп 8.6-9.1,

Достигнутое качество очистки после отстаивания и фильтрования через слой Kt.paK.suru позволяет с брасы гать очищенные сточные воды kosueí иного сесода я городскую канализационную систему для доо-Чйс ra» ('¿i с чистках сооружениях. Ила» после частичного удаления ¿.'Луги на илогых кортах идет в отвал и вывозится по пере накопло-

шя на городе ¡су в свалку.

Технология очистки производственных сточных год низкоосновныка 'ОХЛ внедрена на Киевском кожевенном заводе. Экономический оффект )т ее внедрения составил 115 тне.руб/год. Экологический эффект за зчет снижения ущерба окруяавщей среде сбросом неочищенных сточных оод составил по расчету 931 тыс.руб/год.

В разработанной технологической схеме очистки промнвных и ретурных год Южяоурзльского завода радиокерамики, приведенной на рис.3, в качестве коагулянта применяла раствор низкоосновних ГОХА, эбразуетийся в виде отхода производства изопропилбоизола Уфимского завода синтетического спирта, содержащий З.З-И.2% ЖбО^ •

В цех водоочистки завода поступают скеианные ретурные и.промывные воды. Ретурные воды образуются в цехах изготовления радиоко-рамики и битовых изделий из сырой керамической массы и содержат, в ооиовно?,, глинистые взвеси, концентрация которых изменяется в строкою интервале. Источников промывных год являются цеха механической и химической обработки готовых изделий (шлифовка, обработка растворами кислот и отмывка мойщики смесями), поэтому в их состав сходят взвош'лише тяжелые частицы обожженной керамики, сульфаты, хлорида, ПАВ. Состав ротурных и промывных вод и их соотношение непостоянно. Усредненная характеристика а-еаашшх сточных вод, поступавших на очистные сооружения Вкноуральокого завода радиокеракя-ки слрдупкяй: взвешенные вецестга - 900-8000 мг/л, хлориды - 20-50 »-г/л, сульфат - 50-130 (-г/л, ЛАВ - 0.5-0.9 мг/л, интервал рН 5.86.7 г запйсиюс-» от соотношения потоков и технологии обработки готовых изделий. Суточный объем сточних вод примерно 3000 ««•'(из них 2300 прзмтшх и *)б0 ретурных).

Результата лабораторных исследований и ¿>питро-пром/еменные испытания по использованию низкоосноеных ГОХА в качестве коагулянта для очистки промавних и ретурных год предприятия показали, что оч.;сп:г цел сообразно подвергать смесь вод, содержащих частицы Р>> ,:г;гшаго гранулометрического состава. Оптимальная доза ГОХА в п-гр'.очетс и? оксид аломиния в производственных масштабах составля-с .5С-.?Г;;' ¡т/л. Добавка ПАЛ повынает скорость хлопьеобразования ■л осгигл( т*я вол;! и позволяет увеличить пропускную способность цеха годоочис-ки. При этом доза коагулянта, обеспечивающая необходи-юи кпеотто очищенной воды, снижается в Г.8-2.0 раза по сравнению

тм

mm

« ¡ и so

7 дозаси ГОХА без введения флокулянта. Ло-вддикому, применение ПДА целесообразно в тон случае, когда очистнио сооружения предприятия не справляются с потоком поступающих вод. При укапаяние выше дозах юагулянта остаточное содержание взвешенных всдостл в очищенной воде не превышает 17-30 иг/л, содержание ПАВ снижается на 50-60%. Достигнутое качество очистки промывных и ретурных вод позволяет :браснвать их в открытые водоемы, имеющие рыбохозяйственное- значе-1ие или применять для технических нукд предприятия (замкнутость дала водопользования составляет 70$).

йлзм водоочистки обезвоживается на ленточных пресс-фильтрах и ;брасывается в отвал. В дальнейшем его предполагается использовать !ля производства кирпича в виде добавки. В лабораторных условиях (зучено влияние добавок илама, образующегося при коагуляционной »чистке воды низкоосновными ГОХА, на физико-механические характеристики готовых изделий. Разработан состав керамической массы с добавкой шлама водоочистки. Показано, что замет 8-2^ глины ила-юм при соотношении глина : шлам * 3*5 : I.(по массе в пересчете 13 сухое вещество) повышает физико-механические показатели кирпи-:з. Поэтому использование шлама водоочистки в качестве добавок в ерампескую массу при изготовлении кирпича позволит экономить лину, воду (влажность шлама при высоких сто дозах.позволяет отка-аться от воды), снизить объем сбрасываемых в отвал яламов.

Экологический эффект за счет снижения ущерба, наносимого окру-эющей среде сбросом недостаточно очищенных сточных вод Ющюуралъ-кого завода радиокерамики по расчетам составил 61 тыс.руб/год.

Разработана и внедрена технология очистки сточных вод Львов-кой картонной фабрики келезо-алюмохлоридным реагентом, образую-имся в качестве побочного продукта производства,хлорида кремния алупского ПО "Хлорвинил", с содержанием 15-20$ оксида келеза(Ш) оксида алюминия.

Внедрение коагуляционной очистки с помощью смешанного железо-лямохлоридного реагента позволило повысить качество очистки от звеиенных волскносодеркащих частиц, снизить расход коагулянта на

по сравнении с сульфатом алюминия, исключить из технологии рименгние флокулянта (ПАА) и процесс растворения коагулянта и локуляота, снизив тем самим стоимость очистки.'Прозрачность очи-"иной к'.лезо-алвмохлоридны« реагентом воды выше, чем при исполь-7ВЗШШ сульфата алюминия и ПДА. Очищенная вода возвращается в

техиологический процесс на койку сукон картоноделателышх машин', шла^ водоочистки после обезвоживания на фильтрах Вако идет в отвал.

Экономический эффект от внедрения технологии очистки сточных вод Львовской картонной фабрики указанным реагентом, образующимся в виде отхода производства, составил 17 тыс.руб/год, экологический эффект - 80 тис.руб/год.

ОСНОВШЕ ВЫВОДЫ

1. Изучены физико-химические свойства растворов ГОХА различной основности. Показано, что состав гидролизованннх форм алюминия является функцией рН, температуры, концентрации растворов, времени старения и основнооти ГОХА.

2. Методом ЯМР высокого разрешения на ядрах изучен состав растворов ГОХА. Показано, что содержание полиядерных гидроксокомп-лексов алюминия с высокой молекулярной массой и зарядом повышается о увеличением температуры, времени старения растворов, основности ГОХА, сникениенконцентрации в интервале 0.5-3,0 моль/л

3. Данные удельной электропроводности и спектры Я MP ^'Ж свидетельствуют о взаимном влиянии солей алюминия и железа в их смесях. Показано, что с ростом температуры повышается содержание полиядерних частиц алюминия и келеза в растворе. К аналогичным, но более слабым изменениям, приводит и разбавление растворов. Комбинация хлоридов алюминия и железа ускоряет процесс образования полиядерных гидраксокошлексов, обладающих еысокой коагулирующей способностью, более еысокой, чем индивидуальные компоненты этой снеси. Наиболее аффективным является соотношение f: ЛЩ^ = 1:Г.

Определены оптимальные условия для применения в качестве коагулянтов ГОХА различного состава и алюмината натрия. Показаны преимущества гидролизованннх форм алюминия по сравнению с сульфатом алюминия: содержание оксида алюминия в ГОХА с Р = 1.0, ?.'0 и 2.5 в 2Л, 2.9 и 3,2 раза выше, интервал коагулирующих доз и интервал значений рН очищаемой воды аире, солесодеркание очищенной вида (ЮЕчшаегся незначительно (если при дозе 50 мг/л МлОз) сульфат алюминия привносит 141.3 мг/л сульфат-ионов, то частично гид-ролкэованчые хлориды с f= 1.0, 2.0, 2.5 - соответственно 69.G, 3'1.б, 17.h кг/л хлорид-ионов.

5. Разработаны и внедрены эффективные и экономичные технологии и оборудование для очистки производственных сточных вод Киевского кожевенного завода имени кВ.Фрукзе, Юкноуральсгкого завода радиокерамики низкоосновными ГОХА; сточных вод Львовской картонной фабрики г.елезо-алюмохлоридным реагентом. Суммарный экономический эффект от внедрения указанных технологий составил 132 тыс.руб/год. Суммарный экологический эффект за счет снижения ущерба окруяавщей • среде сбросом недостаточно очищениих сточных вод составил по расчетам 1.07 млн.руб/год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Еутько А.П.," Бутченко Л.И., Рубаиева Н.В. Изучение коагулирующей способности низкоосновных гидроксохлоридов алюминия //Нурн. прикл. химии.- 1997.- Г.бО, fé 5.- C.I074-I078.

2. Шутько А.П., Бутченко Л.И. Использование щелочных алпминий-содержащих отходов промышленных производств для обработки сточных вод // Журн. прикл. химии.- ¡987,- Т.60, ü 5.- С.1070-1074.

3. Вутько О.П., Кваско В.№., Бутченко Л.1., Коврикк-Гн В. К. Очистка ст1чних вод картонного виробництва // ЛХсове roen., л1со-ва, паперова i деревообр. пром-оть,- 1987,- й 3,- C.Í7.

4. Бутченко Л.И., Шутько А.П. Изучение коагулирующей способности гидроксохлоридов алюминия различной основности // Химия и технол. воды.- Т.9, .¥• 3.- С.177-178.

5. Щутько А.П., Еутченко Л.И. Об основных солях аляминия // Рукоп. деп. в ВИНИТИ, * 4023-Б87 от 4.06.87.

6. Бутченко Л.И., Шутько А.П., Серпученко В.А. Ультрафильтрационное разделение гидроксохлоридов алюминия различной основности // Рукоп. деп. в УкрНЙЙНТЙ, » 2400-Ук87 от J.0Í09.87.

7. Бутченко Л.И., -Петряева Т. Применение гидроксохлоридов алюминия в качестве коагулянтов // Респ. конф. молодых ученых "Актуальные проблемы науки и производства".- Тез. докл.- Днепропетровск, 1984. - С. 13-14.

8. Бутченко Л.И., Рубашева Н.В., Кваско В.Н., Омельченко ¡I.H. Применение алюмшшйсодержащих растворов в различных технологических процессах // Респ. конф. "Вторичные ресурсы - резерв экономики и охраны окружающей среды": Тез. докл.- Сумы, 1987.-' С.89-90.

9. ¡Еутько А.П., Бутченко Л.И., Коньякова Т.А. Влияние концент-

рации хрока на процесс коагуляции // Х1У Воее. науч.-техн. коиф. па технологии неорганических веществ и-минеральных удобрений: Тез. докл.- Льгов,-1988.- С.115.

10. Шутько а.П., Нвакчо Н.Т., Бутченко Л.И. Исследование набухания ионитов при контакте с основными хлоридами алюминия //Рукоп. деп. в УкрНШШТИ, 1: 2013-7к83 от 17.08.08.

11. Ёутысо А,!!.„ Иванчо Й.'Т., Бутченко Л.И. Влияние растворов иицюксохлоридов алюшшия различной основности на обменную емкость понятое И Рукоп. деп. в УкрШИНТИ, » 2014-Ук88 от 17.08.88.

L?.. Бутченко Л.Н., Кваско В.И. Некоторые физико-химические сьоПства емезашшх желозо-алвмохлоридных реагентов и их применение в вожолюдготоые //Респ. науч.-практ. конф. "Актуальные проблемы ссЕершенотвовавий управяоиия природопользованием я охраны окружавшей среди": Тез.докл.- Черкассы, 1988,- С.69.

1.3. Куц B.C., Рожкова 3.3., Бутченко Л.И., Шугько А.П. Капшт-нс-резонансные характеристики желеэо-аломохлоридвих коагулянтов // У Ееее. совет."Спектроскопия координационная соединений": Тез. докл.- Краснодар, ISG8.

Dt. Бутченко Л.И,, Шутько А.П., Кулик И. Я. Изучение свойств растворов гндроксохзоридов алюминия и применение их' в водоподго-50BKO // Хккш 1! техкол. воды.- 1989-Т.II, В 2.- C.I82-I35.

[5. Бутченко Л.Й., Шутько А.П., Коньякова Т.А. Влияние концентрации хрома на коагуляционнуп очистку воды глдроксохлоридзии алв-иинт.// Еурк. при;«, химии.- 1989.- Т.62, й 5.- С. 1147-1150,

15. Лапвноксев А.К., Бутченко Л.И., Оутько А.П. Хииико-сорбцн-шлшй способ извлечения ртути из отечных ход гальванических производств // Электротехника.- 1989.- £ 9.- С.76-77.

17. A.c. 1236306 СССР. ШР28 §9/00. Способ очистки оборудования от отделений / А.П.Шутько, Б.С.Коротченко, И.В.Шабанов, О.И.Дубчак, И.Б.Рублева, Л.И.Бутченко.- Опубл.7.06.86. Бвл.К 21.

18. A.c. 1386582 СССР. Ш1 С 02 Р1/52. Способ очистки сточных вод животного проиохоадения от взвешенных частиц с получением ор-гапоминеральпого удобрения / А.П.Шутько, Б.С.Коротченко, Л.И.Бут-чиико, КЗ.Шобаиов, О.И.Дубчак, Н.В.Рубааева.- Опубл. 7.04.88. Кал. № 13.

/-?

/