Спосіб одержання коагулянту

Изобретение относится к способам получения коагулянтов, направлено на решение экологических проблем и может быть использовано для очистки природных вод в производстве питьевой воды. Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ получения коагулянта [1] из гидроокисных осадков водоочистных станций, которые обезвоживают и последовательно обрабатывают концентрированной серной и азотной кислотами. На этапе обезвоживания осадка образуется большое количество фильтрата бактериально и химически загрязненного. Также необходимо специальное антикоррозионное оборудование и средства защиты персонала для работы с концентрированными кислотами. Недостатком указанных выше способов являются многостадийность технологического процесса, образование вторичных отходов и недостаточно высокое качество конечного продукта. Последнее связано с захватом в процессе синтезе тяжелых металлов, что вносит вторичное загрязнение в очищаемую воду. Целью изобретения является упрощение способа, исключение вторичных отходов и повышение эффективности при очистке воды. Поставленная цель достигается тем, что коагулянт получают п утем обработки свободных от примесей гидроксидов металлов (железа, алюминия, магния и т.д.) кислыми водными растворами тетрахлорида титана. В качестве гидроксидов металлов используют гидроксиды железа, алюминия, магния и т.д. или их смеси. Соотношение между раствором тетрахлорида титана и гидроксидами металлов выбирается в диапазоне 1:(2¸15), но таким образом, чтобы конечный продукт имел вид гелеобразной массы и слабо кислую реакцию. Обработку ведут кислыми растворами легкокипящего дистиллята, образующимися в процессе очистки тетрахлорида титана на второй стадии ректификации. Состав и свойства коагулянта приведены в табл. 1. Образование вторичных отходов не происходит. Полученный коагулянт является высокоэффективным реагентом, способным своею развитой поверхностью сорбировать неорганические и органические соединения. При этом в результате образования крупных хлопьев эффективность отстоя и осветления очищенной воды возрастает. Получаемый продукт представляет собой сложное соединение, описываемое формулой: Ті (ОН)n × СІ + mMe(OH)n × CI + рН2О. и при введении его в обрабатываемую воду и разбавлении этой водой происходит переход рН от 1-2 до 6,5-7,5. При этом соединения, входящие в состав коагулянта, начинают интенсивно гидролизоваться с образованием и ростом хлопьевидных частиц. Инициатором и центром образования хлопьев является гидроксид титана, который начинает выделяться уже при достижении рН 2. По мере повышения рН начинают выделяться гидроксиды железа и алюминия, которые сорбируются свежеобразованной поверхностью гидроксида титана, способствуя формированию и росту хлопьевидных частиц. Неожиданным эффектом является образование частиц гидролизованного коагулянта с большой удельной поверхностью, обладающей высокими адсорбционными свойствами и имеющей значительный положительный заряд, что, с одной стороны, способствует активной адсорбции неорганических и органических примесей из обрабатываемой воды, а с другой стороны, ускоренному осветлению воды при отстое вследствие больших размеров частиц коагулянта. Таким образом, достигается высокая эффективность очистки, что особенно заметно при низкой температуре обрабатываемой воды. Продукт устойчив при хранении и удобен в применении, В качестве сырья для приготовления коагулянта может быть использован отход производства тетрахлорида титана - легко-кипящий дистиллят (ЛКД), содержащий кроме основного компонента тетрахлорида титана, хлоридные соединения кремния в количестве до 15 мас.%, ντο соответствует соотношению TiCl4:SiCl4=(2-9): 1. Присутствие тетрахлорида кремния улучшает качество коагулянта, так как при растворении коагулянта в воде образуются полигидроокиси комплексов кремния, которые работают как флокулянты. Пример 1. В 100 мл водного 65%-ного раствора ТіСl4 вводят при перемешивании в течение 2-5 минут гидроксид одного из металлов (алюминия, железа, магния) или их смесь до образования геля. Отношение Ті:Ме(илиТi:Ме)- 1:(2-15). Количество водимых гидроксидов дано в таблице 1. При отношении Тi:Ме=1:1 и 1:20 гель не образуется. Полученный гель был испытан в качестве коагулянта для очистки воды с цветностью 64 град, с содержанием взвешенных веществ 2,3 мг/л. Результаты опытов по оценке качества коагулянтов приведены в табл. 2 (опыты 1-14). Пример 2. Опыты аналогичны примеру 1, только в качестве кислых растворов используют раствор легкокипящего дистиллята (ЛКД) следующего состава, в мас.%: TICl4 - 85; SiCl4 - 14; остальное примеси. Раствор ЛКД готовят с содержанием ТiСl4 в нем 40%. Состав и результаты опробывания полученного коагулянта приведены в табл.2 (опыты 15-17). Пример 3. Коагулянт по способу-прототипу был приготовлен из смеси оксидов и высушенного при 100°С осадка водоочистных станций, мас.%: АІ2 О3 - 25,5; Fe 2O 3 - 1,74; SiO2 -18,25; CaO - 0 ,66; MgO - 0,35. Полученную смесь обрабатывали последовательно 90 мл концентрированной H2SO4 и 5 мл 63%-ной НNО3. После промывки и сушки получили мелкодисперсный порошок - коагулянт. Результаты коагулирования воды этим порошком приведены в табл. 2 (опыт 18). Таком образом, результаты испытаний по качеству очистки воды, приведенные в табл. 2, показывают, что эффективность очистки с применением коагулянтов на основе гидроксида титана возрастает по сравнению с прототипом, что особенно характерно для природной воды с низкой температурой (3°С). Получение коагулянта из раствора легкокипящего дистиллята, содержащего тетрахлорид титана и тетрахлорид кремния, позволяет поднять эффективность очистки воды до 94,8%. При этом вторичного загрязнения очищаемой воды металлами, входящими в состав коагулянта, не наблюдалось; повышение содержания ионов железе, алюминия, кремния, титана, по сравнению с содержанием их в исходной обрабатываемой воде не наблюдалось.