Настоящие исследования направлены на разработку технологии перевода жидкого гидроксохлорида алюминия (ГОХА) в твёрдое состояние. В последние годы ГОХА широко применяется в качестве высокоэффективного коагулянта в практике водоочистки и водоподготовки. Однако, в большинстве случаев коагулянты такого типа производятся в виде водных растворов, что несколько снижает их потребительские качества из-за необходимости применения специальной возвратной упаковочной тары, больших транспортных расходов и др. Поэтому задача получения ГОХА и других коагулянтов на его основе в твёрдом виде остаётся актуальной.
Ранее нами были предложены способы перевода жидкого ГОХА в кристаллическое состояние с помощью добавок хлоридов и сульфатов металлов, а также природного бишофита в качестве гелеобразующих компонентов [1 – 3]. Однако, добавки некоторых из неорганических солей повышают гигроскопичность конечного продукта, что приводит к его слёживаемости при длительном хранении.
На данном этапе исследований нам удалось устранить этот недостаток, применив в качестве структурирующего агента гексаметилентетраамин (СН2)6N4 (ГМТА). В исходный жидкий коллоидный раствор ГОХА с динамической вязкостью 90–180 Па·с добавляли при перемешивании ГМТА, равномерно распределяя его по объёму. Выбор интервала концентраций вводимого ГМТА ограничивался по нижнему пределу (в массовом соотношении ГОХА : ГМТА = 1 : 0,01) большим временем перехода ГОХА в твёрдое состояние. По верхнему пределу (1 : 0,1) лимитировался тем, что при использовании полученного продукта в качестве коагулянта для очистки природной воды возможно превышение ПДК по ГМТА, которое составляет 0,5 мг/л. Результаты этой серии опытов при рН 4,0 представлены в табл. 1.
Ещё одним полезным свойством ГМТА является его способность структурироваться в сильнокислой среде, причём даже тогда, когда часть основных хлоридов алюминия находится в виде низкомолекулярного полимера. Сульфаты и хлориды металлов, а также бишофит в сильнокислой среде не переводят ГОХА в твёрдое состояние. Добавленный же ГМТА связывает ионы водорода, рН повышается и ГОХА под действием образующегося многозарядного катиона [C6H12N4(H+)4]4+ переходит в твёрдое состояние (табл. 2).
Таблица 1
Влияние концентрации ГМТА на время структурирования ГОХА
|
№ п/п |
Динамическая вязкость, Па·с |
Масс. соотношение ГОХА : ГМТА |
Время перехода ГОХА в твёрдую форму, мин |
|
1 |
140 180 |
1 : 0,01 |
120 40 |
|
2 |
100 140 180 |
1 : 0,05 |
786 90 23 |
|
3 |
90 100 140 180 |
1 : 0,1 |
400 120 40 5 |
Таблица 2
Влияние вязкости раствора ГОХА на время перехода в твёрдое состояние (ГОХА : ГМТА = 1 : 0,1; рН 3,5)
|
№ п/п |
Динамическая вязкость, Па·с |
Время перехода ГОХА из жидкой фазы в твёрдую, мин |
|
1 |
100 |
400 |
|
2 |
140 |
150 |
|
3 |
180 |
12 |
Таким образом, в процессе перехода ГОХА из коллоидного раствора в твёрдую фазу при добавлении ГМТА происходит образование комплексных соединений между атомами азота из ГМТА и ионами алюминия, при этом происходит структурирование по типу гелей.
Полученный твёрдый коагулянт обладает более высокой флоккулирующей активностью, т.к. при гидролизе данного коагулянта высвобождается четырёхзарядный катион, который служит дополнительным коагулирующим агентом.
Данный продукт обладает сильным противомикробным и противобактериальным действием, поскольку структурирующий агент ГМТА применяют в медицине как дезинфицирующее средство.
Библиографическая ссылка
Жохова О.К., Пудовкин В.В., Бутов Г.М. ПРИМЕНЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В КАЧЕСТВЕ СТРУКТУРИРУЮЩИХ АГЕНТОВ ПРИ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДАХ ГИДРОКСОХЛОРИДА АЛЮМИНИЯ // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3-4. ;URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=14211 (дата обращения: 21.11.2024).