Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОКСИХЛОРИДОВ АЛЮМИНИЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЕГО ВОДНЫХ РАСТВОРОВ (Литературный обзор) 7
1.1. Способы получения высокоосновного пентагидроксохлорида алюминия (ПГОХА) 7
1.2. Существующие производства ПГОХА , 18
1.3. Технико-экономическая целесообразность получения ПГОХА 20
1.4. Физико-химические свойства водных растворов ПГОХА 22
1.5. Свойства, характеристики и механизм агрегатообразования продуктов гидролиза ПГОХА 31
1.6. Токсикологическая оценка ПГОХА 36
1.7. Применение ПГОХА в качестве коагулянта для очистки воды и для других целей 38
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТАГИДРОКСИХЛОРИДА АЛЮМИНИЯ И ИЗУЧЕНИЕ ЕГО СВОЙСТВ
(Обсуждение результатов) 42
2.1. Особенности взаимодействия алюминия и алюминиевых сплавов различных марок
с хлороводородной кислотой и выбор алюминийсодержащего исходного материала
для получения высокоосновного ПГОХА 42
2.2. Кинетические закономерности гетерогенного процесса взаимодействия сплавов алюминия
с хлороводородной кислотой 46
2.3. Оптимизация процесса получения ПГОХА, образующего гель-композиции 61
2.4. Исследование свойств водных растворов ПГОХА и разработка гель-композиций на его основе 72
2.5. Исследование коагуляционной активности ПГОХА. 77
2.6. Сравнительное изучение коагуляционных свойств гель-композиций ПГОХА 86
2.7. Опытно-промышленные испытания ПГОХА и гель-композиций на его основе в процессах водоподготовки и водоочистки сточных вод. Технико-экономические показатели процессов 97
2.8. Применение коагулянта ПГОХА в технологии водоподготовки 98
2.9. Использование коагулянтов «ПГОХА» и «ОХА-Т» в процессах очистки сточных вод Л 101
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 105
ВЫВОДЫ 114
ЛИТЕРАТУРА 116
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение к работе
Проблемы водоподготовки и водоочистки являются одними из актуальных в современном мире. Они усугубляются постоянным ростом водопо-требления и повышением требований к качеству воды. И хотя разработано большое число методов очистки воды, в промышленных масштабах используются только некоторые из них. К ним, прежде всего, следует отнести реа-гентные методы, основанные на использование коагулянтов неорганической или органической природы. До настоящего времени традиционно наиболее широко используется сульфат алюминия [1]. Однако, он имеет ряд существенных недостатков, поэтому в последние годы в качестве коагулянтов все шире применяются основные хлориды алюминия [2]. За рубежом они практически вытеснили из практики водоподготовки сульфат алюминия. В нашей стране первые опытные и полупромышленные разработки были выполнены 30-40 лет тому назад [3], промышленный же выпуск оксихлоридов алюминия организован в 1995-1996 гг. Из существующих способов получения оксихлоридов алюминия наибольшее число связано с использованием в качестве ис-ходного материала металлического алюминия или оксида (гидроксида) алюминия. В России в настоящее время известно более 10 фирм-произвбдителей оксихлоридов алюминия [4]. Производимые ими продукты отличаются по ХИМИЧеСКОМу СОСТаву [Aln(OH)mCl(3n-m)] или «основности» и стоимости. Под основностью понимается отношение числа гидроксильных групп в основной соли к числу атомов алюминия. По этому признаку различают 1-, 2-х и 2,5 -основные хлориды алюминия. Последний в этом ряду - пентагидрок-сохлорид алюминия [А12(ОН)5С1] является наиболее эффективным коагулянтом [5, 6]. Однако, при производстве коагулянта вопрос основности должен связываться с экономическими факторами - доступностью и стоимостью сырья, простотой и эффективностью технологии. Ещё одной важной стороной в производстве коагулянтов является их потребительская форма. Как правило, оксихлориды алюминия выпускаются в виде водных растворов, что приводит к определенным сложностям в их транспортировке и сезонном использовании. Существующие же способы получения кристаллического оксихлорида алюминия (распыление под высоким давлением и создание кипящего слоя [4]) резко повышает стоимость продукта. Поэтому создание твердых форм коагулянта может быть решением важной проблемы потребителей по сохранению и доставке коагулянта в районы с отрицательной среднегодовой температурой - Крайний Север, Сибирь и др.
Как уже отмечалось, основными исходными материалами при производстве оксихлоридов алюминия служат металлический алюминий и порошкообразный гидроксид алюминия. В первом случае возможно получение высокоосновного пентагидроксохлорида алюминия (ПГОХА), однако, ограничением является высокая стоимость алюминия. Второй способ связан с более жесткими условиями процесса (температура 160 °С и давление 0,4 МПа), требует применения аппаратуры из спец материалов и позволяет получать оксихлориды алюминия только низкой или средней основности. Однако стоимость сырья в этом случае значительно ниже (в 3-4 раза). Поэтому вопрос выбора технологии может определяться конкретными местными обстоятельствами и эффективностью получаемого продукта при использовании его в качестве коагулянта.
При постановке задач данной работы принималось во внимание существование в Волгограде крупного алюминиевого производства с определенным ассортиментом алюминийсодержащих полупродуктов и вторичных материалов, а также наличие абгазной соляной кислоты на химических предприятиях города.
Исходя из вышеизложенного, цель данной работы заключалась в создании научных основ производства высокоосновного пентагидроксохлорида алюминия, отличающегося простой технологией и использованием местных исходных материалов, а также в разработке твердых композиционных коагулянтов на основе ГТГОХА, обладающих высокой коагуляционной активностью.