VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015
ПРИМЕНЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В КАЧЕСТВЕ СТРУКТУРИРУЮЩИХ АГЕНТОВ ПРИ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДАХ ГИДРОКСОХЛОРИДА АЛЮМИНИЯ
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
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
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 |
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).
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.
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 |
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.
Литература
1. Майер Н.А., Жохова О.К., Бутов Г.М. //Современные наукоёмкие технологии, 2014. № 7 (часть 2). С. 105-106.
2. Блинов А.А., Жохова О.К., Бутов Г.М. // Современные наукоёмкие технологии, 2013. № 9. С. 75-76.
3. Патент РФ № 2122973 /Новаков И.А., Быкадоров Н.У, Радченко С.С., Жохова О.К., Уткина Е.Е. -1998. Бюл. № 34.