Коллоидно-химические методы в обесфторивании технологических стоков тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.11 ВАК РФ

Р Г 6 о

2 1 4,7 ДО*»

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева

На правах рукописи

ШАРАПАНЮК АЛЕКСЕЙ ИГОРЕВИЧ

КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В 0БЕСФТ0РИ8АНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СТОКОВ

02.00.11 — Коллоидная и мембранная химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1994

Работа выполнена на кафедре коллоидной химии Российского химико-технологического университета имени Д. И. Менделеева.

Научные руководители: доктор химических наук, профессор Фролов IÜ. Г.; кандидат химических наук, доцент Ким В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Григорьев Г. А.; кандидат химических наук, старший научный сотрудник Попов В. В.

Ведущая организация — НИИ технического стекла, г. Москва.

Защита диссертации состоится СЬй-рсЛ-А' ¡L 0<У kÚ/-¿f¿Urc VrUuI~/ 1994 г. в I' час, в ауд./_ на заседании спе*

циализированного совета Д 053.34.04 в Российском химико-технологическом университете имени Д. И. Менделеева по адресу: 125047, Москва, А-47, Миусская пл., д. 9.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре РХТУ им. Д. И. Менделеева. ,

Автореферат разослан > J_ 1994 г>

Ученый секретарь специализированного совета

Г, А. ДВОРЕЦКОЦ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ. Необходимость сохранения среды обитания- человека настоятельно требует решения задачи снижения уровня выбросов отходов химичеаадх производств. Одним из наиболее химически и биологически активных компонентов сточных вод предприятий стекольной и электронной промышленности, является фторид и иные фторсо-держащие ионы.-

Традиционные методы обесфторивания технологических вод включают ряд стадий: .выделение фтор- и фторсодержащих ионов из раствора в виде труднорастворимых соединений кальция, извлечение фтора в форме сложных кальций- и алшофторфсюфосфорных солей, Осложнением процесса является повышенная агрегативная устойчивость образующихся дисперсий неорганических солей. Использование водорастворимых полимеров и поверхностно-активных веществ позволяет ускорить флокуляцию и осаждение образующихся дисперсий не-органнческих солей. '

Оптимизация процесса осаждения фторсодержаших' солей определяет необходимость выявления коллоидно-химических закономерностей образования и роста частиц.дисперсной фазы, их гидродинамических и электроповерхностных свойств, установление влияния ионной силы и рН среды, добавок поверхностно-активных и полимерных соединений на агрегативную и седиментационную устойчивость образующихся дисперсий.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Совершенствование технологии обесфторивания технологических стоков на основе коллоидно-химических закономерностей флокуляции и осаждения образующихся дисперсий кальциевых солей.

Для достижения поставленной цели исследования необходимо решение следующих задач:

- установление влияния рН и общей ионной концентрации на седиментационную и агрегативную устойчивость как модельных дисперсий фторида кальция, так и -образующихся при•нейтрализации кислых фторсодержащих стоков;

- выявление-факторов, оказывающие влияние на гидродинамический радиус и электрокинетический потенциал частиц фторида кальция в нейтрализованных технологических стоках;

- определение относительной флокулирутощей способности водо-' растворимых полимеров и ПАВ. .Выявление.оптиуальных условий при-

менения высокомолекулярных флокулянтов при осаждении фторсодер-жащих солей.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Проведено комплексное исследование агрегативной и седиментационйой . устойчивости дисперсий фторида кальция при различных рН и общей ионной концентрации водной среды в присутствии неорганических и полимерных фло»сулянтов. .

Установлен .закономерности изменения гидродинамического радиуса и электрокинетических характеристик частиц фторида кальция в средах с различны« рН и ионной силой.

Выявлены оптимальные облэзти осаждения дисперсий фторида кальция, как в присутствии, так.и в отсутствии неорганических и полимерных флокулянтов.

Определены оптимальнее условия седиментации дисперсий Фторида кальЦия. обеспечивающие наибольшее осветление технологИческих дисперсий в Процессе обесфторивания сточных вод. Осуществлен подбор высокомолекулярного флокулянта, применение которого в технологии обесфторивайия сточных вод . позволяет повысить скорость, осаждения частиц фторида кальция на полтора-два порядка.

Определены оптимальные условия тонкого обесфторивания фтор-содержащих вод. . . 4 . .

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Комплекс экспериментальных данных о агрегативной и седиментационной устойчивости дисперсий фторида кальция в водных средах с. различной рН и ионной силой предоставил основу для оптимизации процесса обесфторивания . фторсодержащих вод.Проведение обесфторивания технологических вод в оптимальных условиях седиментации дисперсии фторйда кальция позволяет улучшить параметры процесса осветления нейтрализованных стоков, уменьшить количество неорганических или пасокомолекулярных флокулянтов. .

Результаты работы использованы на очистных сооружения:: предприятий электронной "Промышленности (ГНШ "Квант", г.Москва; АО "Эявакс", Г.Сходня ), что подтверждено соответствующими актами.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы доложены на Всесоюзном совещании по коллоидно-химическим проблемам экологии, Ашгабат, 1991 г., VII конференций по ПАВ я сырью для их. производства, Белго-

- з -

род, 1992 г,

Основные результаты работы опубликованы в 2 научных работах. ■"'''■"•'.. ■ . ■ СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, ■ выводов, списка литературы и приложения с табли- , цамц эюзпериментаяьных данных. Работа изложена на 133 страницах мзэинопиского текста, содержит 23 рисунка и 15 таблиц. .

Во введенйи приведена сопоставительная оценка ' методов обесфторивания вод и определены задачи исследования.

В главе 2 подробно рассмотрены факторы устойчивости лиофоб-кых дисперсных систем, злектропорерхиостные свойства фторида кальция, охарактеризовано влияние неорганических и высокомолекулярных флокулянтов на агрегативную и седиментационнув устойчивость дисперсий неорганических солей в водных средах.

В глава 3 описаны способы получений модельных дисперсий , фторида кальция, методики эксперимента и разцета. ■

' В главе 4 представлены результаты исследования агрегативной и седиментационной устойчивости как модельных дисперсий фторида кальция, так и полученных при нейтрализации кислых фторсодержа-щкх стоков известковым молоком. На основа полученных данных выявлены оптимальные условия обесфторивания технологических стоков;

ОСНОВНОЕ ООДЕРЯАНИЕ РАБОТЫ 1. Экспериментальная часть Дисперсионный состав и агрогативная' устойчивость суспен- . зий фторида кальция зависит от способа их получения. В настоящей работе синтезировали как модельные системы путей смешения растворов химических чистых реагентов, так и дисперсии на основе фторсодержащи».технологических стоков. Во всех случаях проводили тщательный контроль общей ионной концентрации солей, рН и кинетических условий синтеза суспензий фторида кальция.

Поверхностно-активные вещества (ГЙПХ и олеат натрия) применяются на стадии очистки, кремнийсодерясащего. сырья и находятся в составе технологических стоков. ■'

В работе использовали следующее водорастворимые полимеры: - унифлок, сополимер алкилакрилатов (С2-С4) с акриламидом, с со-

держанием основного вещества не менее 95-96 X и молекулярной массой 400 тыс.;.

- ПАК, полиакриловая кислота, 32 X водный раствор;

- ПАА, полиакриаыид,. Молекулярная масса 100 тысяч; •'

- ГИПАН, гидролизованный поли&крилонитрил, водный раствор с содержанием основного -вещества 45 2;

- ПЭИ, полиэтиленимин, водный раствор с содержанием основного вещества не менее 37 X;

- ПОЭ, полиоксиэтилён. . 1 Определение степени флокуляции и среднестатистического размера частиц суспензий. ' Для агрегативно неустойчивых Дисперсий по кинетическим параметрам сжатия столба Седиыента, можно оценить характер взаимодействия между частицами дисперсной фазы.

В настоящей работе использована методика, позволяющая определить условную скорость . седиментации (иСед) на основе анализа кривых изменения столба седимента и рассчитать условную константу седиментации (Бсед » исвд/В)• Полученная константа седиментации позволяет оценить средний гидродинамический радиус агрегатов/ используя известные из литературы полуэмпирическое уравнение Стейноура. .

11Сед " истокса Ф(е) где : е - объемная доля дисперсионной среды не занятая твердой фазой; <р(е)-фактор формы; иСтокса-. скорость оседания частицы радиуса г ПРИ соблюдений условий выполнения уравнения Стокса. Для разбавленных суспензий , где е-»1,0

иСед " исюксах1Р ^'хе^ ,

и следовательно, радиус агрегированных частиц седимента равен:

/ТкхиседхЮ1-020^' г; /и /--—-——

V гг (Р-РО) е''

Определение гидродинамического радиуса частиц методом. ФКС. При прохождении монохроматического лазерного излучения через.дисперсную систему происходит квазиупругое рассеяние света, анализ которого позволяет установить коэффициент диффузии и гидродина-

нический радиус частиц (метод' фотон-корреляционной спектроскопии, ФКС). Установка ФКС включает He-Ne лазер с мощностью 15 мВт, фотометр $221, цифровой многоканальный коррелятор К223, связанный с управляющим вычислительНШ(( комплексом MERASTER-660. Злектрокинетический потенциал част1Щ фторида кальция определяли методом макроэлектрофореза.

. Определение содержания фторид-ионов, контроль рН исследуе-шх систем пройодили методом' ионселективной потенциометрии.

2. Результаты работы и обсуждение Особенности седиментации суспензии фторида кальция. Установлено, что коллоидно-химическое поведение дисперсий фторида кальция в воде значительно зависит от массового содержания твердой фазы. При концентрации фторида кальция менее 0,2 Z масс, частицы осаждаются независимо друг от друга, а скорость- седиментации пропорциональна квадрату их эквивалентного радиуса. В надосадочкой жидкости имеется "дымка" ив високодксперсных частиц с радиусом около £00 нм (турбвдиметрический анализ), не исчезающая в течение суток. ■ 1 -

При увеличении содержания фторида кальция выше 0,3 I масс, характер седиментации качественно изменяется- В верхней части суспензии образуется четкий фронт раздела между суспенаией И слоем прозрачной осветленной жидкости. С течением времени атот фронт осаждения опускается вниз, причем осветленная жидкость над осадком практически не содержит частиц' твердой фазы (турбидимет-рический анализ).. Обнаружено, что формирование осадка существенно зависит от рН водной фазы. Например, в суспензии с содержанием твердой фазы 0,4 X масс, и рН »1,7 осаждение протекает в течение двух суток без образования четкой Гранины раздела, а при рН => 8,4 (при том же массовом содержаний твердой фазы) процесс седиментации завершается в течении нескольких минут. Влияние рН раствора на седиментационную устойчивость водных дисперсий фторида кальция иллюстрирует рисунок 1.

. Изучение электроповерхностных свойств фторида кальция позволяет объяснить роль ионной силы и рН среды на коллоидную устойчивость исследуемой системы. Установлено (рисунок 2), что с рос-

Рисунок 1. Зависимость условной константы седиментации СаГг от рН. 1 - модельная система; 2 - суспензия, полученная из технологических стоков 1СаГ2] - 0,32 X масс; Г - 0,1. моль/л

Рисунок 2. Зависимость.электрокинетического потенциала поверхности фторида кальция от рН. Ионная сила среды: .1 - 0,01 моль/л; 2 - 0,05 моль/л.

том рН, электрокинетический потенциал поверхности фторида кальт ция в воде уменьшается и проходит через точку нулевого заряда'" при рН = 9,5 * 10,'5. В нейтральной среде поверхность фторида кальция имеет небольшой положительный заряд. При повышении ионг ; кол силы раствора в 5 раз, абсолютная величина электрокинетичес-'.; кого потенциала уменьшается в 2 + 2,6 раза. Полученные' записи-кости изменения электроюгаетического потенциала: частиц позволяют.' предполон'.ть, что наибольшая скорость флокулящш частиц фторида кальция имеет место в слгСо'делочиой среде. Характерно, . что при ., повшенных рН (больше 11 * ■ 12) происходит значительное снижение ', условной константы седиментации (рисунок 1). Это обусловлено ' тем, что при увеличении рН происходит перег-х-оядка поверхности и рост абсолютной величины электрокинетического потенциала, что препятствует росту частиц. В связи с этим понижается к скорость седиментации. Интересно отметить, что при нейтрализации реальных технологических растворов максимум условной константы седиментации в области ИЭТ выражен особенно резко, что, по-видимому, связано с наличием в суспензии частиц йерастворившегося гидроксида кальция а также продуктов гидролиза гексафторсиликат-ионов, способствующих флркуляции образующихся частиц фторида кальция.

Оптимальные параметры седиментации существенно зависят от общей ионной концентрации раствора (рисунок 3). При рН-9,6 то есть при заряде поверхности частиц фторида кальция блиэком к нулю, формирование фронта седиментации и его последующее осаждение наблюдается при любой величине ионной силы раствора. Однако, при рН=б,8, образование фронта осаждения имеет место при ионной силе среды не менее 0,05 М. Вероятно, что влияние общей ионной концентрации солей в растворе связано с изменением параметров ДЭС.

Установлено (рисунок 4,. кривая 1), что в условиях максимальной скорости седиментации (при цизкой ионной силе раствора и рН = 8,4) средний размер агрегатов (рассчитанного по Стейноуру) составляет около 10 мкм (ССаГг^ > 0,4 % масс). При низких рН (около 3 + 5) радиус частиц снижается до значений 0,5 + 1,6 мкм, что обусловлено уменьшением сродства к агрегации частиц суспензии.

л ■ I I » » I ■

о | I I I | I I I | I I I | I I I | I I I |

0.0 0.1 0.2 0:3 0.4 0.5

I, коль/л

Рисунок 3. Влияние рН и ионной силы среды на условную константу седиментации фторида кальция. 1 - рН » 6,8; 2 - рН - 9,6; ССаРг) « 0,75 X масс.

'8

И/шсм в

4

г

о

3 5 7 9 11 13 рН

Рисунок 4. Влияние рН на гидродинамический радиус: 1 - агрегатов по Стейноуру (ССаР23 ■ 0.3** масс); 1-0.1 моль/л; 2 -частиц э разбавленной суспензии (ССаГ2] = 0,1 % масс. ), по методу «КС, 1 - 0,1 моль/л; 3 - неоседаюших частиц "мути", по Геллеру (ССаРгЭ - 0,1 X ыасс),1— О.

Следует отметить, что в разбавленных суспезиях фторида кальция (ССаГгЗ =0,1 7. масс), при увеличении рН, гидродинамические размеры частиц , найденных методом фотон-корреляционной спектроскопии (кривая 2, рисунок 4) также возрастают с 0,13 мкм (рН » 3,2) до 1,8 мкм (рН =9,0).

Анализ найденных значений удельных седяментационных объемов фторида кальция позволяет выявить факторы, определяющие флокуля-цию и седиментацию в дисперсиях свежеосажденногр фторида кальция. На рисунке 5 (1фивая 1), представлены зависимости удельного ' Седим^ктационного объема (Ууд) модельной системы фторИд кальция '/ вода, от рН среды. Как видно, с ростом рН раствора, наблюдается рост УуД, что свидетельствует об увеличении интенсивности взаимодействия частиц. Характерно, что для суспензий, полученных Нейтрализацией промышленных стоков, .значения удельных седимента-шганных объемов при соответствующих рН (рисунок 5, кривая 2) оказываются в 1,5 +. 2 выше, чем для модельных, суспензий.

во

см'/г 40 30

20

10

4 6 3 10 12 14 РН

Рисунок 5. Влияние рН на удельный седимёнтационный объем суспензии фторида кальция. 1 - модельная система; 2 - суспензия, полученная нейтрализацией технологических стоков, I - 0,5 моль/д, ССаГг! = 0,4 7. масс. .

- ♦ 1 1 - » 1 I « 1. . 1

- Í » 1 1 t 1 V * 1 / » 1 / * • * х 2

- ( • г . • t / » 1. 1 • ! j t ' » 1 >

- ! w I » i » • l l i . , i »

Ч Ч Г T" 1 7 í J 1 1 l J i 1 l | 1 » «

Эти результаты . хорошо коррелируют с данными об изменении размеров агрегатов в области рН от 4 до 8 (рисунок 4, кривая 1).

Наличие фронта осаждения частиц при низком содержании твердой фазы в суспензии (около 0,1 % об.) позволило сделать предположение о фрактальном строении агрегатов фторида кальция." Известна методика по определению фрактальной размерности агрегатов по сопоставлению величин удельных седиментациоиных объемов суспензии и скорости перемещения фронта осаждения при различных условиях седиментации. По имеющимся данным рассчитана фрактальная размерность агрегатов фторида.кальция; оказавшаяся раЕНой 1,9. Влияние ПАВ на параметры седиментации-фторида кальция. Введение в суспензию фторида кальция анионного ПАВ - олеата натрия оказывает существенное влияние на скорость флокуляции. Установлено, что'при некоторой критической юнцентрации ( СКр) олеата натрия, скорость флокуляции суспензии фторида кальция резко возрастает . При дальнейшем повышении, концентрации олеата натрия скорость флокуляции практически не изменяется. Найденные значения СКр значительно зависят от величины рН дисперсионной среды. Значение СКр (около Ю~4 моль/л) имеет минимум при рН « 7,5, то есть в той области, где заряд поверхности фторида кальция Имеет небольшую положительную величину. При данном рН равновесие олеат <= => олеиновая кислота смещено вправо, в сторону образования мало, растворимой олеиновой кислоты, что обуславливает рост скорости флокуляции на 1,5 порядка. В кислых средах (рН = 5,8), введение олеата натрия вызывает аналогичное ускорение скорости флокуляции, однако, для этого требуется введение большего количества олеата натрия.

Влияние-водорастворимых полимеров (ВРП) на параметры осаждения. В присутствии высокомолекулярных веществ в суспензии фторида ' кальция могут'протекать как процессы флокуляции, так и стабилизации. Свойства дисперсионной среды оказывают влияние на поверхностные свойства фторида кальция и конформацяю (степень диссоциации) полимерного клубка. В работе рассмотрено влияние ВРП на агрегативную устойчивость свехеосажденного фторида кальция при различных рН дисперсионной . среды. Исследования проводили при концентрациях полизлектродита 0-100 мг/л в интервале рН от 8 до

12. Установлено, что большинство из исследованных ВРП не оказывают заметного влияния на кинетические параметры седиментации суспензии фторида кальция> Наиболее эффективными высокомолекулярными флокулянтами являются ПАК и ПАА. Выявлено, что эффективная концентрация ПАА или ПАК составляет приблизительно.1 мг/л, при этом скорость флокуляции возрастает примерно на 2 порядка. Наблюдается почти мгновенное "створаживание" суспензии.

Установлено, что при концентрации ПАК в суспензии 4 мг/л и ионной силе райтвора I » 0,05 моль/л, оптимальной областью" проведения флокуляции является диапазон рН - 6,8 + 10,4.. Харак-' терно, что применение флокулянта эффективно в определенном интервале рН. В сильнощелочной среде (рН - 11,8) применение ПАК оказывается неэффективным из-за значительного повышения степени ионизации полимерного клубка. При пониженных рН <5,8 для обеспечения необходимой степени флокуляции необходимы повышенные нормы расхода полиэлектролита. Интересно отметить, что использование полиэлектролитов ( ПАК или ПАА) в средах с нивкой общей ионной концентрацией позволяет расширить область агрегативной неустойчивости суспензии и увеличить скорость седиментации.

Введение в суспензию ПАА или ПАК вызывает при рН * 7 ♦ 8 резкое увеличение скорости седиментации, тогда как при рН > 10 практически не оказывает влияния. Найденная зависимость влияния полиэлектролита на флокулирующую эффективность ПАК объясняется тем, что полиэлектролит диссоциирован в наибольшей степени р нейтральной и щелочной средах. Как анионный полиэлектролит, полиакриловая кислота хорошо взаимодействует с положительно заряженными частицами. Поскольку частицы фторида кальция сохраняют положительный заряд вплоть до рН = 9,5 (при [ = 0,£5 моль/л), то очевидно наличие оптимальной области флокуляции.

Кроме того, следует отметить, что сходный хпрак:ер взаимодействие с частицами фторида кальция проявляет и частично гидро-лизованный ПАА, хотя с уменьшением рН -его эффективность уменьшается несколько быстрее, чем ПАК. Однако, в щелочной среде область флокулирующего дейстия ПАА распространяется до более высокого значения рН по сравнению с ПАК. В результате, диапазон эффективной флокуляции суспензии фторида кальция частично гидроли-

_________—зованным ПАА находится в пределах рН = 7,0 + 10,5.

Таким образом, использование высокомолекулярных полиэлектролитов позволяет усилить ' процессы' флокуляции в дисперсной ' системе, значительно ускорить скорость седиментации частиц. . Тем самым решается задача, осветления нейтрализованных стоков.что позволяет существенно снизить выбросы фтора в окружающую среду в виде нерастворимых или ограниченно растворимых неорганических солей. •. .

Совершенствование технологии тонкого обесфторивания стоков. Равновесная концентрация' фтор-ионов в , водных дисперсиях фторида кальция' превышает ПДК фторид-ионов в воде. В этой связи возникает проблема тонкого обесфторивания осветленных стоков.

■ Наиболее достушшм в технологическом аспекте является ре-агёнтный способ доочистки сточных врд от ионов фтора. В качестве неорганических соединений, связывающих остаточное количество фтора используют■• соли фосфорной • кислоты, алюминия (сульфаты, хлориды и др.),' образующие нерастворимые устойчивые комплексы с ионами фтора.

Следует отметить, что соли алюминия являются неорганическими фдокулянт'ами. Высокодисперсные частицы фторида кальция, подвергаются гетерокоагуляции, вовлекаясь в структуру аморфного осадка гидроокиси алймшшя, образующегося при гидролизе сульфата алюминия.

На риоунке 6 представлена зависимость концентрации остаточного фтора, найдешшя путем потенциометрического титрования нейтрализованных'стоков, сульфатом'алюминия. 'Для■сравнения рассмотрены обесфторивание как неосажденной суспензии, так и осветленной жидкости над осадком. Установлено, что предварительная седиментация фторида кальция и удаление образующегося осадка повышает эффективность .обесфторивания технологических йод с помощью сульфата алюминия почти -на .порядок.

. Показано,' что при введении сульфата алюминия в количестве 500 мг/л концентрация остаточного фтора снижается до 1,5 мг/л, то есть достигает ПДК. При значительной . концентрации сульфата алюминия содержание, остаточного фтора увеличивается, что связано, по-видиыоМу ^образованием подиядерных растворимых соедияе-

ний фторида алюминия. Аналогичные данные получении при использовании дигидрофосфата натрия.

400 800 1200 1600 А1а(504)3 . мг/л

Рисунок 6. . Зависимость остаточного' содержания ионов фтора в нейтрализованном стоке от концентрации'сульфата алюминия: 1- без флокуляции частиц; 2 '-при предварительной флокуляции.

Элементы технологического регламента обесфторивания технологических вод. На основе комплекса лабораторных и натурных исследований обесфторивания технологических стоков .'получены результаты, которые учтены ниже ' при рассмотрении технологической схемы обесфторивания'сточных вод, представленной на рисунке 7.

Нейтрализованный сток поступает в отстойник пгр1:ой ступени (3),где происходит осалдение основного количества огокка фторида кальция'. нейтрализованный сток имеет рН =8,0 * 9,0. Предпочтительно контролировать рН непосредственно в.осадителе первой ступени, на стадии седиментации фторида кальция, так как присутствующие в суспензии нерастворившиеся твердые частицы гидроксида кальция постепенно растворяются и повышают величину рН. На ста-

t

»4

о

IH

о

о

о

I

g

s i

о

о

s

cd о о

&

I

g

й

«

I fi

дии осаждения pH должен составлять 8.5 + 0.5. При контроле pH непосредственно в реакторе смешения необходима поправкл на дальнейшее растворение гидроксйда. кальция. Поправка принимается исходя из конкретных технологических особенностей и аппаратурного оформления отделения нейтрализации..

Процесс тонкого обесфторивания существенно-зависит' от , содержания дисперсного фторида кальция в нейтрализованных стоках. Поэтому, необходимо введение ВРП (например, полиакрйламида гидро- _ лизованного) после отстойника первой ступени. В работе представлены данные по оптимизации количества' добавляемого полиэлектролита. В присутствии полиэлектролита происходит ускорение, флокуляции и седиментации в отстойнике второй ступени. В реальных технологических условиях из-за неизбежной турбулизации потоков происходит некоторое взмучивание: суспензии, что обуславливает необходимость организаций каскада отстойников, где происходит седиментация агрегированных частиц фторида кальция..

Смешение.осветленных, стоков с раствором сульфата алюминия производят в смесителе, установленном непосредственно за осади-телями второй ступени. Раствор сульфата алюминия вводят в реактор смешения из емкости для приготовления раствора. Расход раствора дозируется по величине подачи технологических стоков, так чтобы концентрация сульфата алюминия в реакторе составляла: 500 мг/л. Очищенные воды поступают в отстойник и сбрасываются в канализацию,

ВЫЗОДЫ

1., Изучена седимеятационная и агрегативная устойчивость модельных дисперсий фторида кальция при различных pH и концентрациях электролитов. ПАВ и ВРП. Обнаружены опт.теалышс условия осаждений частиц фторида калыда. Показано, что сёдиментациснная устойчивость суспензий фторида кальция значительно зависит от pH водной среды.

2. Методами электрофореза, турбидиметрии, седиментации-и фотон-корреляционной спектроскопии охарактеризовано влияние состава дисперсионной среды и природа вводимых добавок на злектроки- . нетический потенциал, гидродинамический радиус, агрегащю и

осаждение частиц фторида кальция. Установленные параметры использованы для повышения эффективности осаждения фторида кальция в нейтрализованных стоках при помощи неорганических и органических флокулянтов.

3. Выявлены оптимальные условия проведения процесса осаждения фторида кальция на модельных суспензиях. Установлены технологические требования, обеспечивающие эффективную коагуляцию частиц.с формированием агрегатов с размерами не менее 10 мкмХ что позволяет практически полностью очишать надосадочную жидкость от высокодйспесных частиц фторида кальция.

4. Комплекс экспериментальных данных,' характеризующих осаждение нейтрализованных модельных, и технологических растворов хорошо описывается ыоделыо фрактальной коагуляции. Используя чис-^ ленные Методы, определена величина фрактальной.размерности, характеризующая агрегат фторида кальция в суспензии.

б. Установлены закономерности влияния ПАВ (олеат натрия, ГИПХ) и ВРП (полиэлектролиты и оксиэтшшрованные соединения) на седиментационнуга устойчивость фторида кальция. Осуществлен подбор поверхностно-активных и высокомолекулярных- флокулянтов, выявлены оптимальные концентрации и технологические условия их применения.

6. Разработана технологическая схема обесфторивания сточных вод, отличающаяся тем, что для'ускорения' процесса, на выходе первой ступени нейтрализации вводят высокомолекулярный флоку- ' лянт, что позволило снизить расход неорганического комплексооб-разователя.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Ким В., Шарапанюк А.И., Фролов Ю.Г. Особенности фторо-чистки сточных вод в присутствии гидрозоля кремнезема.// Всес. совещание "Коллоидно-химические проблемы экологии": Тез. Докл. Ашхабад, 19Ö1, С.44

2. Горлов И.В., Шарапанюк А.И., Ким В., Гродский A.C., Фролов Ю.Г. Влияние ПАВ и полиэлектролитов на агрегативную устойчивость неорганических солей.//VIII Всес. -яонф. "Применение ПАВ и сырье для их произ-ва": Тез. года.,-Белгород, 1992, С.73-74