Способ получения средства для очистки воды, средство и способ очистки воды

Изобретение относится к области очистки воды. Предложен способ получения средства для очистки воды на основе хлоралюминийсодержащего коагулянта. Способ включает взаимодействие металлического алюминия с раствором соляной кислоты, последующее введение в смесь добавки и выдержку смеси с получением продукта полимеризации. В качестве добавки в смесь вводят активированный уголь с размером частиц 100-10000 нм в количестве 9-12 кг/тн. Продукт полимеризации содержит полиалюминийгидрохлорид со степенью полимеризации около 70% и показателем основности 5/6. Способ очистки воды полученным средством осуществляют в аппарате, содержащем смеситель, флокулятор и флотатор. 3 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области очистки воды и может быть использовано для повышения эффективности очистки воды от органических веществ природного и техногенного происхождения.

Известен коагулянт полиоксихлорид алюминия Аква-Аурат, выпускаемый компанией ОАО «Аурат» (ТУ 2163-069-00205067-2007), используемый для очистки и кондиционирования питьевой воды, очистки сточных вод в промышленности, сельском хозяйстве, в бытовых целях, для водоподготовки ТЭЦ, ГРЭС, котельных, в бумажной промышленности для проклеивания бумаги, в парфюмерии и др.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является средство для очистки воды, раскрытое в заявке на изобретение РФ №2004104005 и представляющее собой адсорбционно-коагулирующую смесь, включающую сорбенты из ряда углеродистых (активированный уголь, графит и др.) или алюмосиликатных (например бентонит), соли щелочных металлов (калия, натрия и др.) и коагулянт (хлорид железа (III), хлорид алюминия и др.).

Недостатком наиболее близкого аналога является недостаточная эффективность очистки воды, а также необходимость получения коагулянта и сорбента по отдельности и их последующего смешивания, что усложняет технологию.

Задачей заявленного изобретения является создание средства для очистки воды, обладающего повышенной эффективностью, а также упрощение технологии очистки воды, включающей подготовку средства для очистки.

Задача решается за счет средства для очистки воды, включающего коагулянт и сорбент, отличающегося тем, что коагулянт является полимерным и частицы сорбента диспергированы в коагулянте.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности очистки воды и упрощение технологии очистки воды за счет исключения стадии смешивания коагулянта и частиц сорбента перед контактом с водой. Средство представляет собой устойчивую дисперсию, благодаря чему снижаются затраты на поддержание необходимого контакта коагулянта с очищаемой водой.

В качестве коагулянтов в изобретении может быть использован любой полимерный коагулянт, например неорганические полимерные коагулянты на основе хлоридов железа и алюминия.

В предпочтительном варианте используется полиалюминийгидрохлорид, имеющий общую формулу Al_n(OH)_mCl_3n-m, где n и m - целые числа, при этом 0<m<3n.

Размер частиц сорбента составляет до 10000 нм, предпочтительно 100-10000 нм. В наиболее предпочтительном варианте размер частиц сорбента составляет 10-500 нм.

В предпочтительном варианте основность полимера составляет 5/6.

Степень среднемолекулярной полимеризации составляет около 70%, предпочтительно 70%.

Такой реагент в воде позволяет образовывать прямые и разветвленные цепи, обеспечивающие эффективную очистку воды.

Средство может быть получено добавлением частиц сорбента в полимерный коагулянт.

В предпочтительном варианте частицы сорбента добавляют в процессе полимеризации коагулянта.

Введение активированного угля с размером частиц до 10000 нм позволяет за счет электростатического взаимодействия достигнуть эффекта стабильной дисперсии, сохраняющейся на всех этапах очистки воды: растворение реагента, смешение с обрабатываемой водой, флокуляции и флотации. При этом обеспечивается значительный синергетический эффект в сравнении с использованием отдельных составляющих.

Массовое соотношение сорбента к полимерному коагулянту составляет от 1:20 до 1:40, предпочтительно около 1:33.

На чертеже приведена схема получения заявленного средства для очистки воды.

Средство для очистки воды может быть изготовлено из следующих компонентов:

- металлический первичный алюминий марки А7 в количестве 90-110 кг/тн;

- соляная кислота пищевого качества в количестве 160-200 кг/тн;

- активированный уголь фракции 100-10000 нм в количестве 9-12 кг/тн;

- вода остальное.

Композицию, представляющую собой заявленное средство для очистки воды, получают следующим образом. В реактор 1 загружают первичный алюминий и раствор соляной кислоты. Полученная смесь при помощи насоса 2 перекачивается через теплообменник 3 в смеситель 4, предпочтительно ультразвуковой смеситель, где в нее вводится активированный уголь фракцией до 10000 нм, при этом может быть использован ультразвук частотой 10-100 кГц. После этого полученная смесь снова подается в реактор.

Процесс получения средства для очистки воды проводят в течение 24-36 часов при температуре 90-98°C. При этом степень среднемолекулярной полимеризации составляет около 70%, предпочтительно 70%, основность полимера составляет 5/6.

В процессе полимеризации, т.е. получения полиалюминийгидрохлорида, в него вводят активированный уголь фракцией 100-10000 нм. При этом может быть использован ультразвук частотой 10-100 кГц.

В конечном продукте массовое соотношении активированного угля к полимеру составляет около 1:33.

Очистка воды осуществляется в аппарате, включающем смеситель, флокулятор, флотатор при следующих технических характеристиках:

- Доза средства для очистки воды - 1-20 мг/куб. дм воды;

- Величина Camp (критерий Кэмпа):

в смесителе: 30000-40000;

во флокуляторе: 50000-100000.

- Удельная гидравлическая нагрузка в флотаторе: 10-40 куб.м/кв.м/час

Полученный продукт, представляющий собой заявленное средство для очистки воды, может быть использован, в частности, для очистки питьевой и котловой воды от органических веществ природного происхождения, а также сточных вод и конденсата от нефтепродуктов.

1. Способ получения средства для очистки воды на основе хлоралюминийсодержащего коагулянта, включающий взаимодействие металлического алюминия с раствором соляной кислоты, последующее введение в смесь добавки и выдержку смеси с получением продукта полимеризации, отличающийся тем, что в качестве добавки в смесь вводят активированный уголь с размером частиц 100-10000 нм в количестве 9-12 кг/тн, полимеризацию проводят до образования в смеси полиалюминийгидрохлорида со степенью полимеризации около 70% и показателем основности 5/6.

2. Средство для очистки воды, полученное способом по п. 1.

3. Способ очистки воды, включающий введение средства по п. 2 в аппарат, содержащий смеситель, флокулятор и флотатор, где количество средства составляет 1-20 мг/куб.дм воды, критерий Кэмпа в смесителе составляет 30000-40000, критерий Кэмпа во флокуляторе составляет 50000-100000 и удельная гидравлическая нагрузка во флотаторе составляет 10-40 куб.м/кв.м/час.