Способ получения железосодержащего коагулянта для очистки воды

Авторы патента:

C02F1/52 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

C01G49/10 - галогениды

C01G49/009 - Соединения железа

Владельцы патента RU 2759099:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) (RU)

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано при получении растворов хлоридов железа, применяемых в качестве коагулянтов для очистки сточных и питьевых вод, а также осаждения твердых взвесей из минеральных суспензий при очистке больших объемов высокомутной воды. Коагулянт получают путем обработки окалины процесса термической обработки металла хлорсодержащим реагентом. В качестве хлорсодержащего реагента используют смесь 10-38 мас.% соляной кислоты с добавкой тетрахлорида титана в количестве 5-20 об.%. Соотношении массы окалины к объему хлорсодержащего реагента 1:(5-10), температура 40-90°С до достижения рН раствора 1,0-1,5. Технический результат - получение коагулянта на основе отходов металлургического производства с повышенной эффективностью по отношению к взвешенным веществам, соединениям хрома и нефтепродуктам, образующим в процессе обработки воды легкофильтруемый осадок. 1 табл., 5 пр.

Известен способ получения железосодержащего коагулянта путем растворения железной стружки в растворе хлорида алюминия (III) с концентрацией 10-15 мас. % при 80-90°С в течение 0,4-0,5 ч и окислением продукта растворения электролитически при плотности тока 4-8 А/дм² в течение 2,5-3,5 ч. (SU 1604747 А1 Способ получения коагулянта; RU 2418746 способ получения коагулянта для очистки воды).

Недостатками данного способа являются необходимость ведения электрохимического процесса, энергозатраты и аппаратурная сложность процесса.

Известен способ получения железосодержащего коагулянта в процессе окисления отработанных солянокислых и сернокислых травильных растворов гипохлоритом натрия. (РФ №2424195 Способ получения железосодержащего коагулянта)

Ключевыми недостатками указанного изобретения является много стадийность процесса, большие реагентные затраты и, как следствие, высокая стоимость.

Известен способ получения железосодержащего коагулянта, включающий окисление отработанных травильных растворов воздухом с предварительным отделением сульфата кальция. (RU 2702572: Способ получения железосодержащего коагулянта из отходов производств

Основными недостатками способа являются аппаратурная сложность процесса, а также необходимость утилизации значительных объемов сульфата кальция, загрязненного соединениями железа.

Известен способ получения железоалюминиевого коагулянта путем обработки шлака, золы и глин, содержащих заметные количества железа и алюминия, растворами кислот, в том числе растворами соляной кислоты (Е.Д. Бабенков. - Очистка воды коагулянтами, М.: Наука, 1977, стр. 76-77.)

Недостатком способа является низкий выход коагулянта (при использовании серной кислоты), а также необходимость применения дополнительного окисляющего агента (соляная кислота или хлор).

Известен способ получения железосодержащего коагулянта, включающий взаимодействие гидроксида алюминия с серной кислотой при повышенной температуре, выдержку и кристаллизацию продукта, при этом в суспензию гидроксида алюминия вводят соединение железа (RU №2264352 Способ получения алюможелезного коагулянта)

Недостатками указанных способов являются низкий выход коагулянта (50-60%), повышенные энергозатраты (нагрев), а также низкая эффективность получаемого реагента относительно растворенных органических соединений.

Известен способ получения железосодержащих коагулянтов, включающий растворение металлического алюминия в водном растворе хлорида железа (III) с последующим окислением соединений железа пероксидом водорода. (RU 2418746 Способ получения коагулянта для очистки воды)

К основным недостаткам способа относят сложность аппаратурной схемы, а также необходимость использования дорогой и взрывоопасной перекиси водорода.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототип) является способ получения железоалюминиевого коагулянта путем обработки шлака, золы и глин, содержащих заметные количества железа и алюминия, водными растворами кислот, в том числе растворами соляной кислоты (RU2122975 Способ получения коагулянта)

Недостатками данного способа являются относительно низкая эффективность получаемого коагулянта по отношению к взвешенным веществам, соединениям хрома и нефтепродуктам, а образующийся в процессе коагуляции осадок плохо фильтруется (низкая скорость).

Основной задачей данного изобретения является получение коагулянта на основе отходов металлургического производства с повышенной эффективностью по отношению к взвешенным веществам, соединениям хрома и нефтепродуктам, а также образующим в процессе обработки воды легкофильтруемым осадком.

Поставленная задача решается способом получения железосодержащего коагулянта для очистки воды включающий обработку сырья хлорсодержащими реагентами, при этом в качестве сырья используют окалину процесса термической обработки металла, обработку ведут хлорсодержащими реагентами в качестве которых используют смесь 10-38 массовых % соляной кислоты с добавкой тетрахлорида титана в количестве 5 - 20 объемных %, при соотношении масса окалины к объему хлорсодержащего реагента 1:(5-10), температуре 40-90°С до достижения рН раствора 1,0-1,5.

Сущность предлагаемого способа и достигаемые результаты более наглядно могут быть проиллюстрированы следующими примерами:

ПРИМЕР 1

В 100 мл раствора с содержанием 10 массовых % соляной кислоты и 20 объемных % тетрахлорида титана вносят 20 граммов окалины (соотношение масса окалины к объему хлорсодержащего реагента 1:5) процесса закалки (термообработки) деталей (Смесь оксидов FeO; Fe₂O₃; Fe₃O₄) и нагревают до 90°С при постоянном перемешивании. При достижении рН раствора 1,5 процесс нагрева останавливают, непрореагировавшую окалину отделяют, а полученный раствор используют в качестве коагулянта. Содержание активного компонента (Сумма водорастворимых соединений железа и титана) - 16,4%. Содержание добавки в пересчете на диоксид титана 8,4%.

ПРИМЕР 2

В 100 мл раствора 38 массовых % соляной кислоты и 5 объемных % тетрахлорида титана вносят 10 граммов окалины (соотношение масса окалины к объему хлорсодержащего реагента 1:10) процесса закалки (термообработки) деталей (Смесь оксидов FeO; Fе₂О₃; Fе₃O₄) и нагревают до 40°С при постоянном перемешивании. При достижении рН раствора 1,0 процесс нагрева останавливают, непрореагировавшую окалину отделяют, а полученный раствор используют в качестве коагулянта. Содержание активного компонента (Сумма водорастворимых соединений железа и титана) - 27,1 объемных %. Содержание добавки в пересчете на диоксид титана 2,1%.

ПРИМЕР 3

В 140 мл раствора 20 массовых % соляной кислоты и 10 объемных % тетрахлорида титана вносят 20 граммов окалины (соотношение масса окалины к объему хлорсодержащего реагента 1:7) процесса закалки (термообработки) деталей (Смесь оксидов FeO; Fе₂О₃; Fе₃O₄) и нагревают до 65°С при постоянном перемешивании. При достижении рН раствора 1,2-1,3 процесс нагрева останавливают, непрореагировавшую окалину отделяют, а полученный раствор используют в качестве коагулянта. Содержание активного компонента (Сумма водорастворимых соединений железа и титана) -10,1 объемных %. Содержание добавки в пересчете на диоксид титана 4,2%.

ПРИМЕР 4

В 100 мл раствора 25 массовых % соляной кислоты и 15 объемных % тетрахлорида титана вносят 20 граммов окалины (соотношение масса окалины к объему хлорсодержащего реагента 1:5) процесса закалки (термообработки) деталей (Смесь оксидов FeO; Fе₂О₃; Fе₃O₄) и нагревают до 75°С при постоянном перемешивании. При достижении рН раствора 1,2 процесс нагрева останавливают, непрореагировавшую окалину отделяют, а полученный раствор используют в качестве коагулянта. Содержание активного компонента (Сумма водорастворимых соединений железа и титана) - 22,1 объемных %. Содержание добавки в пересчете на диоксид титана 6,3%.

ПРИМЕР 5

Из образцов коагулянтов, полученных по технологии примеров 1-4 разбавлением водой готовят 5%-ный раствор (по содержанию активного компонента), в качестве растворов сравнения берут аналогичные растворы хлорида железа, полученные по прототипу. В сточную воду процессов нанесения гальванических покрытий (хромирование, пассивирование, травление) рН 7,3 вносят 1 мл раствора коагулянта/литр очищаемой сточной воды, интенсивно перемешивают 2 минуты, затем снижают скорость и перемешивают еще 8 минут. Смесь декантируют 30 минут и фильтруют. Эффективность очистки оценивают по изменению содержания соединений хрома, взвешенных веществ и скорости фильтрации осадка (мл/мин) через фильтр с размером пор 10 мКм. Данные экспериментов представлены в таблице

Образцы 5 и 6 получены аналогично Примеру 1 и 2, при этом добавка тетрахлорида титана составила 21 и 4% соответственно.

Как видно из примеров технический результат от вышеперечисленного - использование смеси соляной кислоты и тетрахлорида титана 5-20 объемных % позволит достигнуть увеличения эффективности очистки сточных вод от взвешенных веществ, нефтепродуктов и соединений хрома. При этом уменьшение или увеличение процентной добавки соединений титана сверх заявленных значений не дает существенных преимуществ и увеличивает стоимость реагента.

Способ получения железосодержащего коагулянта для очистки воды, включающий обработку сырья хлорсодержащими реагентами, отличающийся тем, что в качестве сырья используют окалину процесса термической обработки металла, обработку ведут хлорсодержащими реагентами, в качестве которых используют смесь 10-38 мас.% соляной кислоты с добавкой тетрахлорида титана в количестве 5-20 об.%, при соотношении масса окалины к объему хлорсодержащего реагента 1:(5-10), температуре 40-90°С до достижения рН раствора 1,0-1,5.

Изобретение относится к способам очистки воды от взвешенных частиц и маслонефтепродуктов и может быть использовано в нефтедобывающей, химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в системах очистки сточных вод. Способ очистки воды от взвешенных частиц включает фильтрацию через гранулированную засыпку, в зазорах между гранулами засыпки создается и поддерживается жидкостная сеть, состоящая из нерастворимой в воде жидкости.

Способ определения концентрации веществ в системе биологической очистки сточных вод // 2758854

Способ относится к области водоотведения, а также к способам моделирования аппаратов (устройств) биологической очистки сточных вод на канализационных очистных сооружениях. Система биологической очистки содержит камеры смешения, аэротенки, отстойники.

Установка синтеза метанола (варианты) // 2758769

Настоящее изобретение относится к вариантам установки синтеза метанола. Один из вариантов установки включает блок получения синтез-газа с устройством для его осушки, линиями подачи сырьевой смеси, топлива и части отходящего газа в качестве топлива, блок получения метанола с каталитическим реактором, оснащенным линией ввода хладагента и устройством для выделения метанола, оснащенным линиями вывода сырого метанола и вывода отходящего газа.

Установка для обеззараживания и очистки воды // 2758751

Изобретение относится к области устройств для очистки воды, а именно к области очистки речной воды и природных вод из подземных источников для питьевого и технического водоснабжения. Технический результат заключается в повышении эффективности устройства при его использовании.

Установка для электрокоагуляционной очистки питьевой и сточной воды // 2758698

Изобретение относится к области электрохимической, электрокоагуляционной очистки воды из природных подземных и поверхностных водоисточников с преимущественно высоким уровнем концентрации минеральных и органических загрязняющих веществ и патогенной микрофлоры, как природного, так и технического происхождения, вследствие сброса в водоемы неочищенных сточных вод и выпадения токсичных веществ с атмосферными осадками в условиях безальтернативного использования имеющихся водоисточников с высоким содержанием загрязняющих веществ.

Установка для получения суспензии гуминовых веществ и раствора фульвовой кислоты и способ получения суспензии гуминовых веществ и раствора фульвовой кислоты, осуществляемый с помощью этой установки // 2758293

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства. Установка содержит трубчатый волновод, излучатели ультразвуковых колебаний, корпус водяного охлаждения, ультразвуковой генератор.

Система обработки воды и способ для установки для мойки колес // 2757934

Группа изобретений относится к области обработки воды. Система содержит установку для мойки колес, которая при работе использует воду для очистки колес транспортных средств, и установку для обработки воды, связанную с установкой для мойки колес, выполненную с возможностью удаления загрязнения из загрязненной воды, выпущенной из установки для мойки колес.

Реактор для проксимального и перпендикулярного излучения электромагнитных волн на тонком слое жидкости // 2757925

Изобретение относится к реактору для облучения электромагнитными волнами (EMW) для непрерывного кондиционирования материалов, имеющих способность поглощать электромагнитное излучение, и которые необходимо обработать посредством электромагнитного облучения без контакта с электромагнитным источником.

Композиционный магнитосорбент для удаления нефти, нефтепродуктов и масел с поверхности воды // 2757811

Изобретение относится к области очистки промышленных сточных вод. Предложен композиционный магнитосорбент для удаления нефти, нефтепродуктов и масел с поверхности воды, представляющий собой пористую матрицу на основе шелухи целлюлозосодержащих отходов растениеводства с размерами пор 0,5-1,3 мм, характеризующийся тем, что он дополнительно содержит пыль газоочистки стальную незагрязненную с размером частиц 5-10 мкм, распределенную в шелухе как на внешней поверхности матрицы, так и в ее порах, при этом тонкоизмельченная шелуха подсолнечника составляет 35-50 мас.%, пыль газоочистки стальная незагрязненная - 25-40 мас.% и связующее парафин - 10-40 мас.%.

Способ утилизации концентрата установок обратноосмотического обессоливания минерализованной воды // 2757633

Изобретение предназначено для умягчения, опреснения и обессоливания природных и сточных вод методом обратного осмоса. Способ утилизации концентрата установок обратноосмотического обессоливания минерализованной воды характеризуется тем, что исходную минерализованную воду с помощью насоса высокого давления подают в обратноосмотический аппарат с рулонным мембранным элементом, полученный концентрат поступает в бак сбора концентрата, который является баком исходной воды второй ступени, из которого насосом второй ступени концентрат подают в мембранный аппарат второй ступени, выполненный в виде нанофильтрационного модуля, концентрат из которого направляют в реакторы-отстойники, в которых находятся затравочные кристаллы карбоната кальция и гидроокиси магния, затем концентрат направляют в бак исходной воды второй ступени и далее вновь в мембранный аппарат второй ступени, осуществляя циркуляционный режим работы аппарата второй ступени, после чего концентрат опять направляют в реакторы-отстойники, при этом пермеат аппарата второй ступени возвращают на вход насоса высокого давления и смешивают с исходной водой.

Способ переработки отходов растворов хлоридов железа // 2752352

Изобретение относится к черной металлургии и химической промышленности, в частности к процессам травления углеродистых и специальных сталей оборотной соляной кислотой, и может быть использовано для регенерации отработанных травильных растворов с попутным получением порошка чистого оксида железа. Переработка отработанных солянокислых растворов травления, содержащих хлориды железа (II) и/или хлориды железа (III), включает стадию гидролиза раствора и стадию извлечения твердого оксида железа с конденсацией хлористого водорода.