Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб переробки ретентату зворотноосмотичного знефторення природних вод, який відрізняється тим, що ретентат піддають гальванокоагуляційній обробці у присутності гальванопари алюміній:кокс з масовим співвідношенням (1,3÷1,6):1 відповідно, протягом 10÷15 хвилин, і перед обробкою ретентат підкислюють до величини рН=2,6÷3,1.

Текст

Реферат: Спосіб переробки ретентату зворотноосмотичного знефторення природних вод полягає у тому, що ретентат піддають гальванокоагуляційній обробці у присутності гальванопари алюміній:кокс з масовим співвідношенням (1,3÷1,6):1 відповідно, протягом 10÷15 хв. Перед обробкою ретентат підкислюють до величини рН=2,6÷3,1. UA 78891 U (12) UA 78891 U UA 78891 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області обробки води, промислових і побутових стічних вод, зокрема до переробки концентрованих залишків процесів очищення води, і може бути використана для переробки ретентату зворотноосмотичного дефторування природних вод. Відомо, що вживання для пиття води з підвищеним вмістом фтору може стати причиною хронічного отруєння, внаслідок якого спостерігається руйнування зубної емалі та збільшення крихкості кісток [Некрасов Б.В. Основы общей химии. Т. 1. - М.: Химия, 1965.-519 с., с. 249] [1]. В Україні на сьогодні ДСаНПіН 2.2.4-171-10 встановив допустиму наявність фторидів у питній воді 3 на рівні 0,7-1,5 мг/дм (Державні санітарні правила "Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною" (ДСаНПіН 2.2.4-171-10), затв. МОЗ України 12.05.2010, № 400, таблиця 1) [2]. Якщо вода, призначена для питних цілей, містить більшу кількість фторидів, вона повинна піддаватися знефторенню. В процесі знефторення води, наприклад при зворотноосмотичному вилученню фторидів з природних вод [Патент України № 92706, МПК (2009) С02F1/44, опубл. 25.11.2020, бюл. № 22] [3], одержують поруч із питною водою з вмістом фторидів, що відповідає фізіологічно обґрунтованій нормі, і ретентат, де концентрація фторидів значно підвищена порівняно із вихідною (ретентат - це потік, який покидає мембранний модуль, не пройшовши через мембрану [Мулдер М. Введение в мембранную технологию. - М.: Мир, 1999. - 513 с., C. 485] [4]. Таким чином, виникає проблема переробки концентрованого за фторидами розчину, оскільки скидання його в водойми або на рельєф місцевості несе загрозу довкіллю. Відомий спосіб використання ретентату нанофільтраційного знефторення природних вод [Головаш К., Решотко Г., Бурлай В., Дучинський І., Костюченко Н., Невструєв В., Головаш Б. Нове рішення щодо фторування води // Вода і водоочисні технології - 2001. - № 1. - С. 30-32] [5], де запропоновано використання ретентату для фторування води, що має недостатню кількість фтору [5, C. 32]. Але обмеженням такого способу є його нетехнологічність внаслідок географічного віддалення вод, які потребують знефторення, і подальшого використання концентрату та вод, які потребують фторування. Відомі термічні способи переробки сольових стоків (концентратів) після знесолення води зворотним осмосом [пат. США 5575923, кл. 240/714, опубл. 19.11.96 г.] [6], [http://www.iksa.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=147&Itemi d=195] [7]. Відомий спосіб [6] полягає в зневодненні концентрату шляхом вакуумного випарювання з подальшою кристалізацією солей для їх видалення. Як недоліки відомого способу слід відмітити великі енергозатрати та низьку інтенсивність процесу. Відомий спосіб [7] реалізується наступним чином: концентрат піддають термопом'якшенню 3 для зниження карбонатної жорсткості до 3-5 мг-екв/дм (t = 60-80 °C). Далі здійснюється термічне концентрування (t = 40-100 °C), при цьому об'єм стоків зменшується в 50-100 разів. Одержаний концентрат направляють на вакуумне випарювання, де проходить повне випаровування розчину з видаленням водорозчинних солей у вигляді суміші. Реалізація способу [7] дозволяє повністю переробити концентрат після знесолення води з одержанням знесоленої води та суміші солей, які направляють в соленакопичувач. Як недоліки способу [7] слід відмітити багатостадійність технологічної схеми, значні енерговитрати та значну тривалість процесу. Аналіз патентної та науково-технічної літератури показав відсутність технічного рішення, яке було б найбільш близьким аналогом за технічною суттю. Однак, відомий спосіб [7] є найближчим аналогом до заявленого технічного рішення за результатом, що досягається. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб переробки ретентату зворотноосмотичного знефторення природних вод, в якому використання електрохімічної обробки ретентату забезпечило б його ефективне знефторення з утилізацією продуктів електрохімічної обробки: повернення знефтореної води у зворотноосмотичний модуль та використання видалених солей як сировини для електрохімічного одержання алюмінію, зменшити енерговитрати і тривалість процесу та спростити технологічну схему. Для вирішення поставленої задачі запропоновано спосіб переробки ретентату зворотноосмотичного знефторення природних вод, в якому, згідно з корисною моделлю, ретентат зворотного осмосу піддають гальванокоагуляційній обробці у присутності гальванопари алюміній : кокс з масовим співвідношенням (1,3-1,6):1, відповідно, протягом 10-15 хв., і перед обробкою ретентат підкислюють до величини рН = 2,6÷3,1. Нами вперше запропоновано гальванокоагуляційну обробку ретентату зворотноосмотичного знефторення природних вод. Умови обробки ретентату, що заявляються (підкислення ретентату, використання гальванопари алюміній-кокс), забезпечують достатньо глибоке знефторення висококонцентрованого ретентату з одержанням знефтореної води, яку направляють на зворотноосмотичний модуль, та шламу, який використовують для отримання 1 UA 78891 U 5 10 15 20 25 30 алюмінію. В процесі гальванокоагуляційної обробки ретентату рН знефтореної води автоматично досягає величин, близьких до нейтральної реакції. Слід відмітити, що залишковий вміст алюмінію в знефтореній воді знаходиться на рівні, що дозволяє, згідно з нашими даними, використовувати останню для доочищення без додаткового навантаження на зворотноосмотичний модуль. Спосіб реалізується згідно з технологічною схемою, наведеною на кресленні. Технологічна схема складається з гальванокоагулятора 1, відстійника для води, обробленої гальванокоагуляцією, 2 і фільтр-преса 3. Процес переробки ретентату зворотноосмотичного знефторення природних вод здійснюють у гальванокоагуляторі барабанного типу 1, що містить півелементи гальванопари - алюмінієву стружку та кокс, при масовому співвідношенні (1,3-1,6):1 відповідно. Ретентат зворотноосмотичного знефторення, підкислений до рН 2,6-3,1, подають в гальванокоагулятор 1, який обертається з кутовою швидкістю 10 об./хв. Процес очищення проводять протягом 10-15 хв. В процесі очищення знефторена вода має рН 5,7-6,5 і надходить до відстійника 2 для відокремлення останньої від утвореного шламу. Шлам після відстоювання надходить на фільтр-прес 3 і після зневоднення направляється на електрохімічне отримання алюмінію. Вода після відстійника 2 та віджимні води з фільтр-преса 3 повертаються на доочищення в зворотноосмотичний модуль. У вихідній і знефтореній воді визначали: вміст фтор-іонів за допомогою фторселективного електрода ЕЛІС-131F та іономера І-160МІ згідно з інструкцією [Иономер лабораторный И-160МИ. Руководство по эксплуатации. М: НПО "Измерительная техника ИТ", 2005. - 57 с., C. 38-49] [8], [Электрод ионоселективный ЭЛИС-131 F. Паспорт. М: НПО "Измерительная техника ИТ", 2005. - 8 с.] [9]; вміст алюмінію фотометруванням з алюміноном (Новиков Ю.В., Ласточкина К.О., Болдина 3.Н. Методы исследования качества воды водоемов. - М.: Медицина, 1990. - 400 с.) [10]; рН середовища за допомогою іономера універсального ЕВ-74 [Универсальный иономер ЭВ74. Паспорт. - Гомель: з-д измерительных приборов, 1979. - 40 с.] [11]. Приклад виконання за корисною моделлю. 3 1 дм ретентату після зворотноосмотичного знефторення природної води, показники якої представлені в таблиці, рядок 1, підкислюють, наприклад, сірчаною кислотою до рН 3,0, і поміщають у гальванокоагулятор. У гальванокоагулятор завантажують 107 г алюмінію та 72 г коксу, що відповідає масовому співвідношенню алюміній:кокс = 1,5:1. Процес гальванокоагуляційної обробки води проводять при кутовій швидкості обертання гальванокоагулятора 10 об./хв. протягом 10 хв. 35 Таблиця №п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 40 Умови обробки Показники одержаної води масове співвідношення вміст іонів F , вміст іонів F , Аl зал., рН рН 3 3 3 алюміній:кокс мг/дм мг/дм мг/дм Ретентат після зворотного осмосу 6,7 41,5 за корисною моделлю 1,3:1 3,0 41,5 12,7 6,1 0,14 1,5:1 3,0 41,5 12,4 6,2 0,15 1,6:1 3,0 41,5 12,1 6,2 0,15 1,3:1 2,6 41,5 11,9 5,7 4,62 1,6:1 2,6 41,5 11,4 5,8 4,20 1,3:1 3,1 41,5 13,0 6,4 2,84 1,6:1 3,1 41,5 12,9 6,5 2,55 позамежні значення 1,2:1 3,0 41,5 16,8 6,5 0,10 1,7:1 3,0 41,5 15,7 6,7 0,12 1,5:1 2,5 41,5 10,3 4,1 8,89 1,5:1 3,2 41,5 18,1 6,8 0,10 Одержана вода характеризується такими показниками (таблиця, приклад 3): 3 вміст фтор-іонів 12,4 мг/дм ; рН середовища дорівнює 6,2; 3 вміст алюмінію 0,15 мг/дм . 2 UA 78891 U 5 10 15 20 25 30 35 Аналогічно прикладу виконання за корисною моделлю були здійснені досліди з обробки 3 ретентату після зворотноосмотичного знефторення природної води (вміст іонів F 41,5 мг/дм ) при різних масових співвідношеннях елементів гальванопари та рН середовища, як у діапазонах, що заявляються, так і при позамежних значеннях (таблиця, приклади 2-12). Експериментально встановлено, що при масовому співвідношенні алюміній:кокс (1,3÷1,6):1, відповідно, та величині рН підкисленого ретентату 2,6÷3,1, забезпечуються оптимальні умови переробки ретентату з одержанням знефтореної води, показники якої (вміст фтор-іонів, алюмінію, рН) дозволяють направити на доочищення в зворотноосмотичний модуль (таблиця, приклади 2-8). При цьому одержують шлам, який можна використовувати для електрохімічного отримання алюмінію. При позамежному зменшенні співвідношення алюміній:кокс, наприклад, до 1,2:1, тобто при зменшенні кількості алюмінію (анодної складової гальванопари), утворюється недостатня кількість коагулянту, що призводить до зниження ефективності процесу знефторення, яке характеризується підвищенням фторидів у знефтореній воді (таблиця, приклад 9). При позамежному збільшенні співвідношення алюміній:кокс, наприклад до 1,7:1, тобто при зменшенні кількості коксу (катодної складової гальванопари), в процесі гальванокоагуляції не виникає необхідної кількості гальваноконтактів, що призводить до зменшення ефективності процесу - підвищується вміст фторидів у знефтореній воді (таблиця, приклад 10). При переробці ретентату з величиною рН нижче заявленої межі, наприклад 2,5, одержують знефторену воду з низьким значенням рН, рівним 4,1, та великим вмістом алюмінію, яку недоцільно направляти на доочищення, через додаткове навантаження на зворотноосмотичний модуль (таблиця, приклад 11). Верхня межа величини рН підкисленого ретентату 3,2 обмежена тим, що при подальшому збільшенні рН наприклад, до 3,2, різко збільшується вміст фторидів у знефтореній воді (таблиця, приклад 12), що є технологічно недоцільно. Переваги запропонованого способу переробки ретентату зворотноосмотичного знефторення природних вод полягають в наступному: реалізація запропонованого способу забезпечує ефективне знефторення ретентату з утилізацією продуктів електрохімічної обробки; 3 одержання знефтореної води, показники якої (залишковий вміст фторидів (11,4-12,9 мг/дм ) 3 та алюмінію(0,14-4,62 мг/дм ), рН (5,7-6,5)), дозволяють направити на доочищення у зворотноосмотичний модуль; одержання видаленого шламу, що можна використовувати для електрохімічного одержання алюмінію. Слід також відмітити, що запропонований спосіб характеризується зменшеними величинами енерговитрат і тривалості процесу при реалізації спрощеної технологічної схеми. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Спосіб переробки ретентату зворотноосмотичного знефторення природних вод, який відрізняється тим, що ретентат піддають гальванокоагуляційній обробці у присутності гальванопари алюміній:кокс з масовим співвідношенням (1,3÷1,6):1 відповідно, протягом 10÷15 хвилин, і перед обробкою ретентат підкислюють до величини рН=2,6÷3,1. 3 UA 78891 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Process for the processing of retentate of reverse osmosis defluorination of natural water

Автори англійською

Honcharuk Vladyslav Volodymyrovych, Deremeshko Liudmyla Arkadiivna, Balakina Marharyta Mykolaivna, Kucheruk Dmytro Dmytrovych, Baranov Oleksandr Ivanovych

Назва патенту російською

Способ переработки ретентата обратноосмотического обесфторивания природных вод

Автори російською

Гончарук Владислав Владимирович, Деремешко Людмила Аркадьевна, Балакина Маргарита Николаевна, Кучерук Дмитрий Дмитриевич, Баранов Александр Иванович

МПК / Мітки

МПК: C02F 1/44, C02F 1/46

Мітки: вод, спосіб, ретентату, природних, переробки, зворотноосмотичного, знефторення

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/6-78891-sposib-pererobki-retentatu-zvorotnoosmotichnogo-zneftorennya-prirodnikh-vod.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб переробки ретентату зворотноосмотичного знефторення природних вод</a>

Подібні патенти