Спосіб очищення води від заліза

Спосіб очищення води від заліза, що включає фільтрування через зернисте завантаження, який відрізняється тим, що як завантаження використовують ільменіт, попередньо відмитий шляхом фільтрування водного розчину гідрокарбонату лужного металу з величиною рН 7,5-8,0 при об'ємному співвідношенні ільменіту й розчину, рівному 1:(2  5). (19) (21) a201007384 (22) 14.06.2010 (24) 25.08.2011 (46) 25.08.2011, Бюл.№ 16, 2011 р. (72) ГОНЧАРУК ВЛАДИСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ЧЕБОТАРЬОВА РАЇСА ДМИТРІВНА, БАШТАН СОФІЯ ЮРІЇВНА, ДЕМЧЕНКО ВІКТОР ЯКОВИЧ, КАГАНОВ ВАЛЕНТИН ЯКОВИЧ, КОСОРУКОВ ОЛЕКСАНДР ОЛЕКСАНДРОВИЧ, МАЛІН ОЛЬГА ПЕТРІВНА (73) ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В.ДУМАНСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ 3 на 1 кг завантаження, дозволяє здійснювати ефективну сорбцію заліза з підземної води при достатній брудомісткості фільтруючого шару при тривалості фільтроциклу 1,5-6 діб й залишковій концентрації заліза 0,08-0,28 мг/дм при фільтру3 ванні води з вихідним вмістом заліза 1,2-25 мг/дм . При цьому питомий об'єм очищеної води стано3 вить 285-1135 м на 1 м площі фільтра, а необхідна добова питома витрата промивної води стано3 2 вить 1,2-5,2 м /м площі фільтра. Критичний аналіз рекомендованих у прототипі умов фільтрування дозволяє встановити наступні недоліки. Необхідність проведення аерування води, а також попередньої модифікації завантаження сіллю заліза й додаткової модифікації завантаження в процесі фільтрування води із вмістом за3 ліза не менш 2 мг/дм приводить до істотного ускладнення процесу, утворенню великої кількості промивних вод; крім того, необхідність використання для цього спеціального устаткування приводить до подорожчання процесу. Це обумовлено природою використаного зернистого завантаження клиноптилоліту для надання йому здатності до ефективного вилучення заліза з води В основу винаходу покладена задача розширення функціональних можливостей способу очистки води від заліза за рахунок використання нового виду сировини, а також спрощення й здешевлення процесу при досягненні високого ступеня очищення. Поставлена задача вирішується тим, що в способі очищення води від заліза, що включає фільтрування через зернисте завантаження, відповідно до винаходу, як завантаження використовують ільменіт, попередньо відмитий шляхом фільтрування водного розчину гідрокарбонату лужного металу з величиною рН 7,5-8,0 при об'ємному співвідношенні ільменіту й розчину, рівному 1:(2  5). Із аналізу патентної й науково-технічної літератури встановлено, що відсутні відомості про використання мінералів типу ільменіту як фільтруючого матеріалу для очищення води. У той же час в Україні є потужна мінеральна база титанових руд, розвідані запаси яких перевищують світові запаси. Усього відомо 40 родовищ, з яких 12 детально розвідані й розробляються. Найбільш значущими серед них є: Іршавське, Стремигородське (Житомирська обл.) і Самотканське (Дніпропетровська обл.). Для здійснення способу був використаний мінерал ільменіт Іршавського родовища. Методом рентгеноструктурного аналізу показано, що до складу використаного ільменіту, крім самого ільменіту FeTiО3 входять оксиди титану, гематит, у незначних кількостях присутні оксиди цирконію й ніобію. Завдяки характерному хімічному складу запропонований мінерал, як ми вважаємо, має здатність до каталітичного окиснювання присутнього у воді двовалентного заліза до тривалентного, що сприяє утворенню гідроксидів заліза при контакті 95731 4 залізовмісної води з фільтруючим завантаженням. Ефективне очищення води від заліза з використанням ільменіту досягається за рахунок попереднього відмивання мінералу в умовах, що заявляються. Таким чином, сукупність істотних відмітних ознак, що заявляється, є необхідною й достатньою для досягнення забезпечуваного винаходом технічного результату - високого ступеня очищення від заліза при використанні нового матеріалу у вигляді зернистого завантаження - мінералу ільменіту, що розширює функціональні можливості способу, а також спрощує й здешевлює спосіб очищення води від заліза. Спосіб реалізується таким чином. Як зернисте завантаження використовують ільменіт, характеристики якого описані вище, з розміром часток (0,2-0,6)(0,4-1,2)(0,6-2,5) мм. Відмивання здійснюють у динамічних умовах, завантажуючи ільменіт у фільтруючу колонку, або в статичних умовах при контакті ільменіту з розчином гідрокарбонату лужного металу (із рН 7,5-8,0) і при об'ємному співвідношенні мінерал/розчин, рівному 1:(2-5). Очищенню піддавали розчини солі сульфату закисного заліза (11), приготовлені на водопровідній воді. Аналіз концентрації заліза у вихідній воді й у фільтраті здійснювали фотоколориметричним методом з використанням сульфосаліцилової кислоти. У процесі фільтрування води, що містить залізо, забезпечувалося очищення до норм ПДК (0,1 мг/л) [ДСТУ. Держсанпін. Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води центрального господарськопитного водопостачання. Затверджено наказом МОЗ України від 23 грудня 1996 р. № 383] [4]. Приклад виконання за винаходом. Очищення води здійснювали в динамічних умовах в колонці діаметром 18 мм, з висотою шару завантаження 165 мм і масою завантаження 70 г. Процес відмивки проводили розчином гідрокарбонату натрію з рН 8 при швидкості прокачування 3 2 дм /хв., що відповідає об'ємному співвідношенню мінерал/вода 1:3,75. Ці умови забезпечили в подальшому ефективне очищення залізовмісної води від заліза до норм ГДК. Очистці піддавали розчин FeSO4 у водопрові+ дній воді з вихідною концентрацією [Fe ] 5 мг/л. Останній пропускали через колонку з ільменітом з 3 швидкістю 2 дм /хв. При пропусканні 40 питомих об'ємів води відносно об'єму завантаження концентрація заліза у вихідному розчині становила 0,1 3 мг/дм (табл., пр. 3). Аналогічно прикладу конкретного виконання були проведені досліди з очистки води від заліза з використанням процесу відмивки, параметри якого (рН, об'ємне співвідношення мінерал/вода з використанням гідрокарбонату лужного металу різної природи) як у діапазоні, що заявляється, так і при позамежних значеннях (табл., пр. 1-9). 5 95731 6 Таблиця № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Умови процесу відмивання рН розчину лужного Об'ємне співвідношення Лужний реагент 3 3 реагенту мінерал/вода,дм /дм За винаходом 7,5 1:5 NaHCO3 7,7 1:3 NaHCO3 8,0 1:2 NaHCO3 8,0 1:2 КНСО3 7,5 1:5 КНСО3 Позамежні значення 7,4 1:6 NaHCO3 8,1 1:5 NaHCO3 7,5 1:6 NaHCO3 8,0 1:1 NaHCO3 Як свідчать дані табл. 1, проведення процесу відмивки при рН 7,5-8,0 й об'ємному співвідношенні 1:(2-5) досягається висока ефективність очищення води від заліза - концентрація заліза в 3 очищеній воді складає 0,1 мг/дм (табл. пр. 1-5). Використання розчину лужного реагенту з рН нижче, ніж заявляється, наприклад 7,4, не забезпечує видалення з мінералу сполук кислого характеру навіть при більш високому співвідношенні мінерал/вода, й необхідний ефект очищення води від заліза не досягається (табл., пр. 6). Проведення процесу відмивки розчином гідрокарбонату лужного металу з рН більше величини, що заявляється, наприклад 8,1, не приводить до покращення ефективності процесу відмивки і є недоцільним (табл., пр. 7). При позамежному об'ємному співвідношенні мінерал/вода, наприклад 1:6, що відповідає надмірному об'єму розчину гідрокарбонату лужного ме Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Показники якості очищеної води Концентрація заліза, РН 3 мг/дм 7,4 7,6 8,0 8,0 7,5 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 6,0 8,0 7,5 5,2 0,4 0,15 0,1 0,65 талу, досягається висока ефективність очищення, але є недоцільним у зв'язку з надлишковою витратою реагенту (табл., пр. 8). При об'ємному співвідношенні нижче того діапазону, що заявляється, наприклад 1:1, об'єм розчину недостатній для досягнення ефективної відмивки, що погіршує якість очищення води як за концентрацією заліза, так і за величиною рН води (табл., пр. 9). Перевагами запропонованого способу очистки води від заліза у порівнянні з відомим [3], є розширення функціональних можливостей способу за рахунок використання нового матеріалу у вигляді зернистого завантаження - мінералу ільменіту, а також спрощення процесу очистки води від заліза та здешевлення способу, оскільки запропонований спосіб не потребує додаткових витрат часу та реагентів для модифікації зернистого завантаження. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601