Способ приготовления адсорбента для умягчения и очистки воды

(51) 09 1/02 (2006.01) 09 1/28 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ взаимодействия шлака и кислоты воды в количестве 1 от массы смеси, и дополнительно, смешивание полученного продукта с силикатным жидким стеклом и водой в соотношении 532,соответственно, грануляцию и обжиг при температуре 450-500 С. При использовании адсорбента достигается упрощение и интенсификация процесса адсорбционной технологии очистки воды через 2 ступенчатый осветляемый слой керамзита и 2 ступенчатую фильтрацию через слой адсорбента. При этом заменяют традиционно применяемые реагентные химические методы коагуляции и флокуляции, отстойную фильтрацию солевых примесей и токсичных органолептиков из сырой питьевой воды, а также исключают большие осадительные фильтрационные сооружения и строительные площадки. Подземные воды с довольно высокой жесткостью могут быть глубоко умягчены при использовании полученного адсорбента до высокого качества, требуемого СанПиН для парокотельных вод. Предложенный способ приготовления адсорбента для умягчения вод, позволяет получить продукт с невысокой насыпной плотностью с большой удельной сорбционной поверхностью.(72) Бишимбаев Валихан Козыкеевич Аргинбаев Данияр Калдыбаевич Калдыкозов Талгат Абыманапович Наукенова Айгуль Сагиндыковна Айтжанова Зейнеп Досжановна Киргизбаева Камиля Жузбаевна Утебаев Рахымберди Смайулы Аргинбаев Кайрат Даниярович Балабаев Талгат Сауатханович(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский Государственный университет им. М. Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АДСОРБЕНТА ДЛЯ УМЯГЧЕНИЯ И ОЧИСТКИ ВОДЫ(57) Изобретение относится к способу приготовления адсорбента для умягчения и очистки воды. Предложен способ приготовления адсорбента для умягчения и очистки воды, включающий обработку электротермофосфорного шлака фосфорной кислотой концентрацией 70-75 в соотношении 31, последующую подачу в продукт 20686 Изобретение относится к способам приготовления адсорбента для умягчения и очистки воды. Известен способ приготовления адсорбента для очистки сточных вод от фосфатов, включающий приготовление смеси из бентонитовой глины и гидрооксида алюминия, взятых в соотношении 3565, грануляцию и обжиг при температуре 450500 С в течение 6 часов. Причем, бентонитовую глину предварительно выдерживают в 10-ной серной кислоте при температуре 90-95 С в течение 6 часов, при постоянном перемешивании, а затем промывают дистиллированной водой до полного удаления сульфат - ионов и высушивают(предварительный патент 11966 кл. 02 1/28, бюл.9, 16.09.2002). Недостатками известного способа являются длительность процесса приготовления адсорбента,большой расход воды, а также применимость полученного адсорбента только для очистки вод от фосфатов. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения кальцийи кремнеземсодержащего пигмент - наполнителя(патент 5533 кл. С 09 С 1/02, С 09 С 1/28, бюл.3, 15.03.2001). Способ включает обработку при перемешивании гранулированного электротермофосфорного шлака фосфорной кислотой, концентрацией 70-75, и измельчение продукта. Причем обработку ведут при массовом соотношении шлака и кислоты, равном 31, а в продукт взаимодействия дополнительно подают воду в количестве 1 от массы смеси. Полученный продукт, имея достаточную удельную поверхность адсорбции - 120 -160 м 2/г, может быть использован в качестве адсорбента для очистки и умягчения воды. Недостатком данного изобретения является повышенная насыпная плотность получаемого продукта. Задачей изобретения является разработка способа приготовления адсорбента, достаточно эффективного при формировании удельных адсорбционных поверхностей. Поставленная задача решается тем, что в способе приготовления адсорбента для умягчения и очистки Жид- Разбав- Соотноше- Силикатобкое ляемая ние ный раз- стекло, Н 2 О, плотностей модуль цов мл мл Ж.С./ Н 2 О 2,75/ Н 2 О, 1 Продолжитель- Вес мате- Потери ность риала веса схватывания,после после мин прокалки прокалки,при В образцах 2,3 (табл.1) гранулы размером 4 х 4,5 мм на основе порошка после прокалки при 450 С в диаметральном положении ломкие, а в 2 воды, включающем обработку электротермофосфорного шлака фосфорной кислотой концентрацией 70-75, взятых в соотношении 31, в продукт взаимодействия шлака с кислотой дополнительно подают воду в количестве 1 от массы смеси, после чего полученный продукт смешивают с силикатным жидким стеклом и водой в соотношении 532, соответственно, массу гранулируют, затем обжигают при температуре 450500 С. Адсорбент готовили следующим образом. В качестве связующих были выбраны разбавленные и устойчивые водные золи, состава силикатного жидкого стекла. При взаимодействии с пигмент-наполнителем применялись фосфатные порошки синтезированные в условиях шлак Н 3 РО 431, пептизированные в течение 14 минут при температуре 150 С в присутствии 1 мас. воды. Для формирования применялись составы жидкого стекла по ГОСТ 13078-81. Приготовление адсорбента для умягчения и очистки воды в виде длинномерных гранул проводили формованием в экструдере путем продавливания пастообразной массы через отверстие. Формовочную массу минеральных адсорбентов вформе, получали тщательным смешением дезинтеграторно измельченных воздушно-сухих порошков пигмент-наполнителя с разбавленным жидким стеклом в количестве,обеспечивающем заданное содержание в готовых гранулах 2 силикатного жидкого стекласвязующего и придание массе оптимальной пластичности,необходимой для хорошего формования. Затем из полученной массы формовали гранулы на лабораторном экструзионном формовочном шнековом агрегате, пропуская массу через фильтры со скоростью 1,5-2 м/мин. Полученные гранулы подвергали термической обработке. Изменения состава силикатного модуля жидкого стекла при формовании с пигмент-наполнительным материалом (100 г) в условиях отвердевания теста и термической прокалки радиальном положении твердые (твердость по шкале Мосса 8-9), и водопоглощаемость гранул 20686 высокая 0,250 мл. В образце 1 происходит стеклообразование. Оценка устойчивости гранул к воде в образцах 2,3 показала, что они не растрескиваются при 6-часовом контакте с ней. После высушивания гранул при 450 С вторичная пористость структуры высокая - 0,316 см 3/см 3. Полученный заявленным способом адсорбент, в частности, образец 2 с соотношением компонентов 532 был использован в при очистке и глубоком умягчении жесткости парокотельных,поверхностных и подземных вод. Процесс очистки и умягчения жесткости поверхностных вод проводили в 2 х ступенчатом слое керамзита и последовательно в 2-ступенчатом слое адсорбента. Непрерывно действующие в динамических условиях керамзитовые и адсорбционные установки для частичного и полного умягчения воды представляют собой цилиндрические вертикальные аппараты диаметром 1,3 и высотой 2,6 м. В каждый вертикальный аппарат, закрытый сверху крышкой,прикрепленной к цилиндрической части болтами,загружают по 1 тонне керамзита и адсорбента. На железную плиту установки насыпают слой гравия высотой 100-200 мм. Гравий предохраняет адсорбент от мутных взвешенных загрязнений, содержащихся в органолептиках, а также препятствует просыпанию мелочи и забиванию отверстий в плите. Сверху слой адсорбента и керамзита, во избежание уноса, покрывают сеткой, выполненной из проволоки толщиной 0,8 мм с отверстиями размером 2,5 мм. Пропускная скорость керамзита и адсорбента при производительности 90000 м 3/сутки составляет 3,1 л/с. Расчетное пороговое время задерживания взвешенных веществ в керамзитовым слое(насыпная плотность 600-800 кг/м 3) 2-3 секунды. При этом используется 30-40 полезной емкости грязесъема керамзита (на 200-150 кг взвеси) с некоторым введением запаса емкости. Частота промывки обратным током поверхностной воды в двух керамзитовых загрузках, особенно в паводковых атмосферных условиях, обычно составляет 1-2 раза в сутки. Третья керамзитовая колонна всегда резервная, чтобы не нарушать повторяющийся цикл работы адсорбционной установки. Процесс очистки и умягчения жесткости поверхностных вод проводят последовательно в 2 ступенчатом слое адсорбента. При использовании способа достигается упрощение и интенсификация процесса адсорбционной технологии очистки воды через 2 ступенчатый осветляемый слой керамзита и 2 ступенчатую фильтрацию через слой адсорбента,заменяются традиционно применяемые реагентные химические методы коагуляции и флокуляции,отстойная фильтрация солевых примесей и токсичных органолептиков из сырой питьевой воды,также исключаются большие осадительные фильтрационные сооружения и большие строительные площадки. Глубокое умягчение жесткости подземных и парокотельных вод проводят в двухступенчатой установке адсорбентом, без керамзитовой колонки. В этом случае фильтр первой ступени выключают на регенерацию при снижении кислотности фильтрата на 20 от максимальной. Сильноосновный фильтрат ступенирегенерируют сначала 2-3-ным, а затем 0,2-0,3-ным раствором. Регенерационный раствор после пропуска через сорбент фильтра ступенисодержит, помимо едкого натра, силикат и карбонат натрия. Этот раствор используют для регенерации сорбента фильтров 1 ступени, загруженных слабоосновным сорбентом, не поглощающим кремневую кислоту. Длинномерно формованные вформе адсорбенты можно использовать, как генераторы первоначальной кислотности,которые нейтрализуют щелочность во второй ступени, в основном меняя катионы Са 2, 2, , , 3,2 и ионы тяжелых металлов 2, 2, В 2, 2,на дискретные, функциональные концевые фосфатионы из радикальных соединений. В лабораторных условиях исследовано поглощение ионов - формы в динамическом режиме 10 г сорбента в колонке диаметром 15 мм при высоте слоя 10 см. Пропускали раствор с С 0,01 н рН 8,9 16 скорость 5 м/ч при пропускании не менее 500 объемов раствора на один объем сорбента /сорбент, а в более разбавленных условиях при разбавлении водой не менее 1000 объемов на один объем сорбента. Проведение семи циклов сорбция-регенерация выявило возможность многократного использования для глубокого умягчения жесткости и очистки парокотельных и подземных вод адсорбентом в динамичных условиях. Таблица 2 Изменения содержания жесткости исходной подземной воды ТЭЦ-3 после 2-ступени фильтра ионнообменика Исходная подземная вода ТЭЦ-3 Жесткость - 11 мгэкв/л Щелочность - 4,75 мгэкв/л С - 19 мг/л 2 - 12 мг/л Р 4 - 11 мг/л РН - 7,22 20686 Подземная вода с довольно высокой жесткостью была глубоко умягчена до высокого качества,требуемого нормами СанПиН для парокотельных вод. Данный способ очистки и умягчения вод до высокого качества является эффективным и дешевым, так как в нем используется в качестве сорбирующего базового материала пигментнаполнитель, полученный предлагаемым способом,преимуществом которого является низкая насыпная плотность и большая удельная сорбционная поверхность, а также невысокая себестоимость и экологичность. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ приготовления адсорбента для умягчения и очистки воды,включающий обработку электротермофосфорного шлака фосфорной кислотой концентрацией 70-75 в соотношении 31 с последующей подачей в продукт взаимодействия воды в количестве 1 от массы смеси,отличающийся тем, что в продукт взаимодействия дополнительно вводят жидкое силикатное стекло и воду в соотношении 532, соответственно,полученную массу перемешивают, гранулируют,затем обжигают при температуре 450-500 С.