Спосіб очищення і зм’якшення води

1 Спосіб очищення і зм'якшення води від солей жорсткості (Са, Mg, Sr) і ДОМІШОК (Fe, A1, Си, Zn, Cd, Ni, Co, Mn, Pb, Hg та ІНШИХ металів і СИЛІ ЦІЮ), що включає попередню обробку води підлужуючими реагентами, який відрізняється тим, що процес здійснюють у три стадії, на першій з яких проводять підлужування води оксидом кальцію або кальцинованою содою, або їдким натром до рН 8,5-10,5, після відділення від осаду оброблену таким чином воду на другій стадії КІЛЬКІСНО очищають від солей жорсткості і неорганічних домішок шляхом обробки и гідроксидами багатовалентних металів (Fe(lll), Zr, Ti(IV), Sn(IV), P3E, Al та ш ) або їх сумішами, насиченими іонами гідроксилу ОН , і після відділення осаду від очищеної води на третій стадії здійснюють регенерацію гідроксидів багатовалентних металів або їх сумішей шляхом обробки осадів солянокислими розчинами при рН 2,0-5,0, відділення осадів від рідкої фази, промиванням їх і наступною обробкою гідроксидів багатовалентних металів або їх сумішей розчинами їдкого натру або кальцинованої соди при рН 8,5-10,5 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що очищення і зм'якшення води від солей жорсткості і домішок здійснюють гідроксидами багатовалентних металів або їх сумішами, які попередньо оброблені розчинами їдкого натру або кальцинованої соди при рН 8,5-10,5 О Винахід стосується води, використовуваної у парогенераторних установках, у харчової, лікерогорілчаної, пивоварної, фармацевтичної й інших галузях промисловості, для концентрування елементів, очистки води від радюнуклидів і ш У цих галузях до води пред'являються високі вимоги по утриманню в ній неорганічних домішок (Са, Mg, Fe, Cu, Si, ЛІ, Cd, Cr, Zn, С м н ) БІЛЬШІСТЬ рік України, а також ріки європейської частини Роси (у тому числі Волга, Дніпро, Дністер), по природі розчинених у них солей відносяться до пдрокарбонатних, із сумарним утриманням солей 300 - 700мг/л Тому очистка мінералізованих вод набуває характеру проблеми глобального значення Одним з основних чинників, що визначають придатність води для різних цілей, є її ХІМІЧНИЙ склад ХІМІЧНИЙ склад вод деяких рік СНД (мг/л) [див Кульский Л А , Гороновский И Т, Когановский А М , Шевченко М А Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды Киев, Наукова думка 1980 1206 с ] Са^+ р Волга (місце забору пробиводи м Вольськ) р Біла( м Уфа) р Днтро (с Разумовка) р Дон (с Аксайска) р Москва (с Татарово) Мд^ K + +Na + НСОз so4" 80,4 114 55,7 82,0 61,5 22,3 25,0 11,8 18,0 14,2 12,5 17,0 2,3 52,2 23,0 210,4 272,1 195,2 260,0 250,7 112,3 166,9 12,9 112,0 5,6 У дністровській воді, що використовується для СІ 19,9 18 9,2 44,0 2,3 потреб населення і промисловості Одеської обла 47470 сті, утримання домішок коливається в широких межах у залежності від часу року жорсткість води (Са2++ Мд2+) -4,3 -9мг-екв/л, у тому числі Са 2+ -21 - 114мг/л, Мд2+ - 5 - 50мг/л, бікарбонати - 159 396мг/л, залізо - 0,1 - 4,5мг/л, МІДЬ - < 0,23мг/л, цинк - < 0,007мг/л, S1O2 - 1,8 - 5мг/л, молибден 0,03 - 0,046мг/л, ( К++ Na+) - 12 - 112мг/л, арсен < 0,008 мг/л, сухий залишок - 257 - 865мг/л, сума нітратів і нітритів - 0,5 4мг/л, хлор - 27 - 129мг/л, сульфати - 52 - 196 мг/л, фтор - 10 - 10,5 для осадження Са у виді СаСОз і Mg - у виді Mg (ОН)г (Сумарне утримання Са і Mg у воді складає після цієї стадії 2 - 2,5мг-екв/л) 2 Очищення води від з'єднань силицію гідроксидом магнію 3 Глибоке, очищення води від домішок - катіонів досягається сорбцією їх на активованому сульфовуглі і основному катюніті КУ - 2 - 8 По цій технології досягається очищення води від неорганічних домішок до наступних меж жорсткість < 0,03мг-екв/л, Fe < 0,1 мг/л, Си < 0,005мг/л, SiO2 < 0,26м г/л Даний засіб обраний у якості прототипа Загальним у прототипа та винаходу є попередня обробка води підлужнюючими реагентами Однак, спосіб за прототипом має такі нестачі велика витрата оксидів кальцію і магнію на першій стадії процесу 50 - бОг/л оксиду кальцію, на стадії очищення води від силицію - 12 - 20г/м3 оксиду магнію застосування дорогих і дефіцитних юнообмінників, що забруднюють воду органічними речовинами, великі виробничі площі, необхідні для реалізації цієї технології й ін Ціллю передбачуваного винаходу є заміна катюнообмінной технології очистки води від жорсткості й інших неорганічних домішок більш простою і дешевою технологією Ця ціль досягається застосуванням гелей гідроксидів багатовалентних металів Fe(lll), Zr(Hf), Sn(IV), Ti(IV), Mn(IV), редкоземельных елементів - La, Y, Ce(IV) і ш З літературних даних відомо, що гідроксиди алюмінію і залоза широко використовуються в технології води в якості коагулянтів для очищення и від дисперсних домішок [див Кульский Л А Ос новы химии и технологии воды Киев Наукова думка 1991 568с, Шутько А П , Сороченко В Ф , Козликовский Я Б , Гречко В И Очистка воды основными хлоридами алюминия К Техника 1984 137с, Кузнецов Ю В , Щебегковский В Н,, Трусов А Г, Основы очистки воды от радиоактивных загрязнений М Атомиздат 1974 360с ] Застосування цих речовин для КІЛЬКІСНОГО очищення її від кальцію і магния в патентній і науковій літературі нами не виявлено [ див Кульский Л А , Гороновский И Т , Коїановский А М , Шевченко М А Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды К Наукова думка 1980 1206 с, Кульский Л А Основы химия и технологий воды, Киев Наукова думка 1991 568с, Гончарук В В , ЯкимоваТ И Использование некондиционных подземных вод в питьевом водоснабжении Химия й технология воды Т18 В 5 1996 495 - 532сс ] Нашими дослідженнями по витягу германия ч водяних розчинів і надсмольних вод коксохімії гідроксидами заліза (III), цирконію, алюмінію, РЗЕ й ш установлено, що ступінь осадження його залежить головним чином від рН розчинів Це пояснюється тим, що в слабкокислий і нейтральній середовищах ( рН 3 - 7 ) вищевказані гідроксиди металів заряджені позитивно і виступають як катіонообмінники 3 підвищенням рН середовища в ізоелектричній точці гідроксиди металів змінюють знак заряду на негативний і стають анюнообмінниками [див Магунов РЛ , Стасенко И В , Воевудская С В и др, Способ извлечения германия из надсмольных вод А,с, СССР №731823 1976, Загороднюк А,В , Магунов Р Л , Бондарь Н М , Стасенко И В Исследование германатов железа, полученных из водных растворов Журнал неорганической химии Т 21 В 1,1976 24-28сс] На підставі досліджень по осадженню кальцію і магнію з чистої води нами встановлено, що гідроксиди металів в аніонній формі, отримані осадженням лугами (в основному їдким натром ),і які заряджені іонами ОН при рН8,5 - 10 5, КІЛЬКІСНО осаджують ці елементи, мабуть, з утворенням ХІМІЧНИХ пдроксосполук кальцію і магнію Кількісному осадженню кальцію і магнію з води гідроксидами металів мішають бі- і карбонат-юни Для їхнього розкладання ми використовували відомий спосіб вапнування води оксидом кальцію (содою, їдким натром) Спосіб реалізується наступним чином У поліетиленову 5л ємність із водопровідною водою вносять при постійному перемішуванні навішення оксиду кальцію (у випадку дністровської води 0,06 - 0,1 г/л) для видалення тимчасової жорсткості Після 1Г перемішування і 1 - 3-х годинного відстоювання воду відокремлюють від осаду і переносять на кількісну очистку від домішок У 0,5л склянці розчиняють у демінералізованій воді навішення хлористоводневої солі багатозарядного металу або вливають необхідну КІЛЬКІСТЬ солянокислого розчину зазначених вище металів, розбавляють при перемішуванні водою до 100 200мл Потім осаджують і заряджають аніонами пдроксила, використовуючи розчини їдкого натру (0,1Н і 11Н розчини NaOH), гелі багатовалентних металів при рН8,5 - 10,5 Гелі висаджувачів переносять у 2л ємність, куди уливають воду після ва 47470 пнування Процес ведуть при постійному перемішуванні протягом 1 - Зг Далі розчин відстоюється або фільтрується від осаду і суспензії Отримана після цього вода є цільовим продуктом ГІДНОСТІ І новизна, що заявляється у винаході 6 1 Попереднє підлужування води робиться в слабколужному середовищі (рН8,5 - 10,5), що приводить до значного зменшення витрати вапна (лужного реагенту), і відмови від застосування оксиду магнію для очищення від силицію Таблиця Утримання домішок у воді, очищеної від жорсткості й інших домішок гідрогелями багатовалентних металів приклад №№ по п/р 1 2 3 4 5 Катіон гелявисаджувача + Fe^ 4+ Zr 4 Sn * Ті 4 + La^ + Утримання домішок Fe, Си, мг/л мг/л 0,005 < 0,12 0,11 0,01 0,1 0,01 0,1 0,005 0,08 0,01 І(Са+ Мд), мг-екв/л