Коагулянт для очистки питьевой воды

(51) 02 1/52 (2006.01) 02 1/58 (2006.01) МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ токсичных соединений природного и техногенного происхождения с применением разного вида коагулянтов, и может быть использовано для улучшения состояния и сохранения здоровья человека и охраны окружающей среды. Согласно изобретению в качестве коагулянта применяют активированный алюминиевый сплав с добавками индия, галлия и олова. Содержание каждой добавки составляет от 0,5 до 5 масс. . Сплав с таким содержанием перечисленных добавок обладает высокой активностью при взаимодействии с водой. Реакция проходит с образованием гидроксида алюминия и водорода в любых водных растворах.(72) Бейсембетов Искандер Калыбекович Кенжалиев Багдаулет Кенжалиевич Курапов Георгий Георгиевич Сармурзина Раушан Гайсиевна(73) Акционерное общество КазахстанскоБританский технический университет(54) КОАГУЛЯНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ(57) Изобретение относится к области экологии, в частности к технологии очистки и обеззараживания природных вод в процессе водоподготовки и физико-химической очистки сточных вод от Изобретение относится к области экологии, в частности к технологии очистки и обеззараживания природных вод в процессе водоподготовки и физико-химической очистки сточных вод от токсичных соединений природного и техногенного происхождения с применением разного вида коагулянтов, и может быть использовано для улучшения состояния и сохранения здоровья человека и охраны окружающей среды. Известны коагулянты,наибольшее распространение среди которых для очистки природных и сточных вод получили коагулянты,содержащие алюминий, в частности, сульфат алюминия, оксихлорид алюминия и алюминат натрия, из которых сульфат алюминия используется наиболее часто (Справочник по очистке природных и сточных вод. Пааль Л.Л., Кару Я.Я., Мендер Х.А.,Репин Б.Н. - М. Высш. шк., 1994. с.51-58). Однако этими коагулянтами не достигается высокая степень очистки и обеззараживания природных и сточных вод, основной их недостаток состоит в значительном количестве остаточного алюминия в очищенной воде. Известен коагулянт на основе алюминия (Патент РФ 2126365, МПК 02 1/52, 01 7/74, опубл. 20.02.1999),который представляет собой гидрокарбоалюминат кальция в виде однородного порошка серо-белого цвета. Гидрокарбоалюминат кальция получают как попутный продукт производства глинозема способом гидрохимического синтеза из щелочнокарбоалюминатных растворов и извести при комплексной переработке нефелинов. Однако высокая стоимость нефелина, более редко встречающегося в природе, чем, например, бокситы,сказывается на высокой стоимости самого коагулянта. Кроме того, промежуточный продукт(белый шлам),из которого получают гидрокарбоалюминат кальция, используется в основном получают гидрокарбоалюминат кальция,используется в основном производстве глинозема для обескремнивания алюминатных растворов. В связи с этим глиноземные заводы не заинтересованы в производстве этого коагулянта. Известна композиция гранулированного материала (Патент РФ 2228304, МПК 02 1/72,02 1/28, 01 20/06, опубл. 10.05.2004),содержащая катализатор на основеи адсорбент на основе оксидов железа, магния,марганца и кремния. Однако известная композиция имеет недостаточно высокую способность обеззараживания и обесцвечивания очищаемой воды. Известен коагулянт для очистки промышленных сточных вод с применением коагулянтов (Патент РФ 2019520, МПК 02 1/52, 02 1/58, 01 21/01, опубл. 15.09.1994), содержащих природный алюмосиликат, имеющий в своем составе соотношение оксида кремния к оксиду алюминия 3,9-4,16 и соотношение природного алюмосиликата к минеральной кислоте в соотношении 0,07-0,25. Однако известный коагулянт имеет недостаточно высокую степень очистки. 2 Недостатками данного способа подготовки питьевой воды с использованием сернокислого алюминия являются слабая активность вводимого вещества в условиях температур ниже 15 С и при обработке мутной воды в период обильных дождей или весеннего паводка. Наиболее близким по назначению и техническому результату является коагулянт,описанный в патенте РФ 2195434 (МПК 02 1/52, опубл. 27.12.2002 г.). Коагулянт представляет активированный кальций-алюминат, содержащий соединения алюминия, оксид кремния, оксид кальция, оксид железа, оксид натрия, оксид магния и диоксид серы. Коагулянт получают обработкой шлама - промежуточного продукта производства глинозема, причем обработку ведут 2-ным водным раствором бикарбоната натрия и сульфата натрия в соотношении 11 в течение не менее 5 мин с последующим отделением, высушиванием и измельчением осадка. Очистку сточных и природных вод ведут активированным кальцийалюминатом в виде водной суспензии в количестве не менее 3 мг/дм 3 при перемешивании не менее 0,1 мин. Описанный коагулянт фактически является в большей степени адсорбентом для растворенных в воде ионов тяжелых металлов и их гидроксидов и основных солей. Частицы дисперсной фазы суспензии являются центрами хлопьеобразования и одновременно утяжелителями, благодаря чему происходит ускорение процесса коагуляции и как следствие в целом повышается эффективность очистки вод. Недостатком известного способа является недостаточно высокая эффективность очистки воды при пониженных температурах, вероятность коррозионной активности воды, а также солевого фона очищаемой воды. Все эти факторы в целом приводят к риску заболеваний из-за качества используемой воды, а также сокращению срока службы сетей и водоводов и снижению их пропускной способности. Задачей изобретения является создание нового коагулянта для очистки питьевой воды,повышающего эффективность очистки природных вод в соответствии с установленными нормами, при которых не происходит снижение щелочности и водородного показателя воды, а также обладающего бактерицидным эффектом и улучшающего качество питьевой воды. Технически результатом изобретения является повышение эффективности очистки природных вод и улучшение качества питьевой воды. Это достигается тем, что в заявляемом коагулянте для очистки питьевой воды, содержащем алюминий, согласно изобретению, применяют активированный алюминиевый сплав. В частности предлагается сплав алюминия с добавками индия,галлия и олова. Содержание каждой добавки составляет от 0,5 до 5 масс. . Сплав с таким содержанием перечисленных добавок обладает высокой активностью при взаимодействии с водой. Реакция проходит с образованием гидроксида алюминия и водорода в любых водных растворах. Ниже приведены конкретные примеры использования предлагаемого изобретения. Пример 1. Для проведения исследований приготовили сплав, содержащий 97 вес. А, 1 . , 1 вес., 1 .(образец 1). При проведении опытов в лаборатории выдерживали условия экспериментов аналогичные действующим на городских водных станциях. При лабораторных исследованиях в пробу воды объемом 1 дм 3 вводили(6-10) 10-6 кг/дм 3 хлора и навеску сплава алюминия по заявляемому изобретению, перемешивали электрическими мешалками в течение 300 с. После чего мешалки отключали и вода отстаивали 3600 с. Затем воду фильтровали через бумажный фильтр и проводили определение характеристик согласно методикам, изложенным в Государственных Стандартах. В таблице 1 приведены результаты анализа исходной речной воды,обработанной по стандартной технологии и с применением различных доз активированного алюминия. Речная вода была плохого качества, с большим количеством мутных частиц, забор воды из реки проводили после обильных дождей. Из таблицы следует, что при введении в воду до кг/дм 3 активированного алюминия 25010-6 основные характеристики обработанной воды укладываются в требования ГОСТов к питьевой воде. При дальнейшем увеличении дозы вводимого активированного алюминия в воде наблюдается завышенное по отношению к предельно допустимому количество остаточного алюминия при одновременном улучшении других характеристик. Таблица 1. Результаты исследования речной воды до и после обработки сплавом 97 А, 1 , 1 , 1 .п.п. Доза А, 10-6 кг/дм 3 1 50 2 100 3 250 4 500 5 750 6 1000 Предельно допускаемые значения Исходная вода Вода после стандартной обработки Дополнительно был проведен бактериологический анализ воды после обработки ее активированным алюминием. Исходная вода - 3600 бак. В 10-6 дм 3. Посев после обработки воды активированным алюминием дозой 10010-6 кг/дм 3 сплавом 97 вес.А, 1 в., 1 вес.,Через 3600 с - 250 бак. в 10-6 дм 3 Через 10800 с - 310 бак. в 10-6 дм 3. Пример 2. Для определения оптимального содержания активирующих добавок были приготовлены сплавы,состав которых приведен в таблице 2. Таблица 2 Испытания образцов проводилось по методике,описанной в примере 1. Для очистки воды использовали 25010-6 кг/дм 3 исследуемого сплава. Обработку воды проводили в Таблица 3. Результаты исследования речной воды до и после обработки сплавами различного состава.образца Мутность 10-6 кг/дм 3 Цветность. Град. 1 2 3 4 5 6 Из таблицы 3 следует, что при введении в воду до 25010-6 кг/дм 3 активированного алюминия основные характеристики воды, обработанной сплавами 2-6 укладываются в требования ГОСТов к питьевой воде. При увеличении содержания каждой активирующей добавки в сплаве выше 5 не приводит к существенному улучшению результатов,но увеличивает стоимость сплава. Таким образом,показана возможность использования активированного алюминия в качестве коагулянта для очистки воды природных источников для получения высококачественной питьевой воды, способствующей сохранению здоровья и долголетия человека и обеспечения экологической безопасности человека и окружающей среды. Воздействие продуктов реакции активированного алюминия не только улучшает свойства воды, но имеет и бактерицидный эффект. Реакция взаимодействия алюминия с водой экзотермическая из чего следует, что использование сплавов на основе алюминия будет особенно эффективно в холодное время года, при весенних и осенних паводках. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Коагулянт для очистки питьевой воды,содержащий активированный кальций-алюминат,отличающийся тем, что коагулянт представляет собой сплав алюминия с индием, галием и оловом, в следующих соотношениях компонентов, мас.