CS268333B1

CS268333B1 - A method for removing sulfate ions from water

Info

Publication number: CS268333B1
Application number: CS879539A
Authority: CS
Inventors: Artur Ing Csc Brodsky; Teofil Ing Csc Kulhavy; Zdenek Prof Dr Ing Drsc Sauman; Marie Ing Brandstillerova; Miroslav Ing Bucek; Miroslav Ing Galik; Ralf Glaser; Zdenek Ing Bucko; Miroslav Ing Zdrahal; Karel Prom Biol Najvar; Ernest Ing Jesik; Miroslav Ing Csc Sedlacek
Original assignee: Brodsky Artur; Kulhavy Teofil; Sauman Zdenek; Brandstillerova Marie; Miroslav Ing Bucek; Galik Miroslav; Ralf Glaser; Bucko Zdenek; Zdrahal Miroslav; Najvar Karel; Jesik Ernest; Sedlacek Miroslav
Priority date: 1987-12-21
Filing date: 1987-12-21
Publication date: 1990-03-14
Also published as: CS953987A1

Abstract

Způsob odstraňování iontů z vodních roztoků spočívající v tom, že síranové ionty se váží anorganickou reaktivní látkou obsahující sloučeniny oxidu vápenatého a hlinitého v molárním poměru 1 až 3 ku 1. Reaktivní látka se přidá k vodě v hmotnostním poměru 0,1 až 5 reaktivní látky na 1 g síranových iontů v roztoku nebo v molárním poměru 0,127 až 6,3 molu hliníku v reaktivní látce na 1 mol síranových iontů v roztoku. Řízené míchání při gradientu míchání 10 až 600 S'1 po dobu alespoň 15 minut ovlivňuje kladně průběh reakce.A method of removing ions from aqueous solutions, consisting in that sulfate ions are bound by an inorganic reactive substance containing calcium and aluminum oxide compounds in a molar ratio of 1 to 3 to 1. The reactive substance is added to water in a weight ratio of 0.1 to 5 reactive substances per 1 g of sulfate ions in the solution or in a molar ratio of 0.127 to 6.3 moles of aluminum in the reactive substance per 1 mole of sulfate ions in the solution. Controlled mixing at a mixing gradient of 10 to 600 S'1 for at least 15 minutes positively affects the course of the reaction.

Description

Vynález se týká způsobu odstraňování síranových iontů z vodných roztoků.The invention relates to a process for removing sulfate ions from aqueous solutions.

Odstraňování síranových iontů z vod s jejich vyšším obsahem se· provádí buď srážecími oostupy nebo membránovými procesy. Při srážecích postupech se využívá malé ruzpoust2ncsti sraženiny, kterou vytvoří ionty S0$ s jiným iontem, přidaným k vodě. V případě srážení vápenatými ionty vzniká za normálních teplot sádrovec - dihydrát síranu vápenatéhc nebo při vyšší teplotě hemihydrát případně anhidrirf síranu vápenatého. Nevýhodou srážení ve formě dihydrátu je vysoká zbytková koncentrace síranu v důsledku poměrně vysaké rozpustnosti dihydrátu. Srážení za vyšších teplot je sice vzhledem k nižší rozpustnosti produktů efektivnější avšak je energeticky náročné. Srážení barnatými solemi 2s využitím nízké rozpustnosti BaS0$ vede sice k nízkým zbytkovým hodnotám S0$ avšak nedochází k celkovému snížení solnosti, poněvadž ekvivalentně k množství odstraněných 2 S0$ se do vody dostává aniont z rozpustné barnaté soli, použité ke srážení. Je znám též srážecí postup, využívající nízké rozpustnosti komplexního síranu hlinito-vápenatého tzv. ettringitu. Vytvoření komplexního síranu z iontových složek rovněž znamená vnášení do vody ekvivalentního množství původních iontů a navíc produkt srážecí reakce je labilní, což brání průmyslovému využití.Removal of sulphate ions from waters with a higher content is carried out either by precipitation processes or by membrane processes. Precipitation processes use a small difference in the precipitate formed by SO 2 ions with another ion added to the water. In the case of calcium ion precipitation, gypsum calcium sulphate dihydrate is formed at normal temperatures or calcium sulphate hemihydrate or anhydride is formed at higher temperatures. The disadvantage of precipitation in the form of a dihydrate is the high residual concentration of sulfate due to the relatively high solubility of the dihydrate. Precipitation at higher temperatures is more efficient due to the lower solubility of the products, but it is energy intensive. Precipitation with barium salts 2s using the low solubility of BaSO 4 leads to low residual SO 4 values, but there is no overall reduction in salinity, because equivalent to the amount of 2 SO 2 removed, the anion from the soluble barium salt used for precipitation enters the water. A precipitation process using low solubilities of complex aluminum-calcium sulphate, so-called ettringite, is also known. The formation of complex sulphate from ionic components also means the introduction into water of an equivalent amount of the original ions and, in addition, the product of the precipitation reaction is unstable, which hinders industrial use.

Tyto nedostatky jsou odstraněny způsobem odstraňování síranových iontů z vodných roztoků podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se za vodu obsahující síranové ionty působí anorganickou reaktivní látkou obsahující sloučeniny oxidu vápenatého a oxidu hlinitého v molárním poměru 1 až 3 ku 1 tak, že se reaktivní látka přidá k vodě s rozpuštěnými sírany ve váhovém poměru 0,1 až 5 g reaktivní látky na 1 g síranových iontů v roztoku nebo v molárním poměru 0,127 molu až 6,3 molu hliníku v reaktivní látce na 1 mol síranových iontů v roztoku. Po přidání k vodě se reaktivní látka suspenduje mícháním při gradientu 50 až 600 po dobu alespoň 5 sekund a pak se udržuje v supenzi mícháním při gradientu 10 až 100 po dobu alespoň 15 minut. Pak se vodní fáze oddělí od tuhé fáze.These disadvantages are eliminated by the method for removing sulfate ions from aqueous solutions according to the invention, the essence of which consists in treating water containing sulfate ions with an inorganic reactive substance containing compounds of calcium oxide and alumina in a molar ratio of 1 to 3 to 1 by the reactive substance is added to water with dissolved sulphates in a weight ratio of 0.1 to 5 g of reactive substance per 1 g of sulphate ions in solution or in a molar ratio of 0.127 mol to 6.3 mol of aluminum in reactive substance per 1 mol of sulphate ions in solution. After addition to water, the reactive is suspended by stirring at a gradient of 50 to 600 for at least 5 seconds and then maintained in the suspension by stirring at a gradient of 10 to 100 for at least 15 minutes. The aqueous phase is then separated from the solid phase.

Výhodou způsobu podle vynálezu je to, že lze dosáhnout prakticky nulového zbytkového obsahu síranových iontů za normální teploty bez zvýšeného nároku na spotřebu energie a na stupeň předčištění vstupní vody, a to bez vnášení dalších iontů do upravené vody.The advantage of the process according to the invention is that it is possible to achieve practically zero residual content of sulphate ions at normal temperature without increased demand on energy consumption and on the degree of pre-purification of the feed water, without introducing additional ions into the treated water.

Proces odstraňování síranových iontů z vodního roztoku probíhá tak, že síranové ionty vytvářejí s hydratovanými složkami anorganické reaktivní látky krystalickou komplexní sloučeninou 3 CaO.A^O^^ CaS0$. 3 21^0, která je ve vodě velmi málo rozpustná. Vznikající tuhá fáze je dobře oddělitelná od vodní fáze.The process of removing sulfate ions from an aqueous solution proceeds in such a way that the sulfate ions form with the hydrated components of the inorganic reactive substance a crystalline complex compound 3 CaO.A ^ O ^^ CaSO4. 3 21 ^ 0, which is very slightly soluble in water. The resulting solid phase is well separable from the aqueous phase.

Průběh procesu podle vynálezu osvětlí následující příklady: Příklad 1The following examples illustrate the course of the process according to the invention: Example 1

Do nádrže s turbinovým míchadlem s nastavitelným gradientem míchání a naplněné odpadní vodou z těžby hnědého uhlí s obsahem síranových iontů 816 mg/1 byla přidána navážka anorganické reaktivní látky obsahující sloučeniny oxidu vápenatého a oxidu hlinitého v molárním poměru 1 až 3 ku 1 za míchání s gradientem míchání 300 š¹ a pak reakčni směs míchány 20 minut. Výsledná suspenze ponechána sedimentoyat a suspendant analyzován. Výsledky uvedeny v tabulce:A batch of an inorganic reactive substance containing calcium oxide and alumina compounds in a molar ratio of 1 to 3 to 1 was added to a tank with a turbine stirrer with an adjustable mixing gradient and filled with wastewater from lignite mining with a sulphate ion content of 816 mg / l while mixing with a gradient stirring for 300 ^l and then stirring the reaction mixture for 20 minutes. The resulting suspension is left sedimented and the suspender analyzed. The results are shown in the table:

Dávka reakt. hmoty g/lgSO/’ 1,23 3,06 3,68React dose. mass g / lgSO / ’1.23 3.06 3.68

Molární^Qoměr Zbyt, obsah 50$Molar ^ Oomer Zbyt, content 50 $

1,181.18

2,35 '2.35 '

2.822.82

268 333 81268 333 81

Příklad 2Example 2

Oo nádrže z příkladu 1 byla vložena voda odpadající z těžby sádrovce, obsahující 0,14 mg/1 icntů SO^ a podrobena popsanému působení anorganické reaktivní látky obsahující sloučeniny oxidu vápenatého a oxidu hlinitého v molárním poměru 1 až 3 ku 1. Výsledné hodnoty uvedeny v tabulce:Water from the gypsum mining, containing 0.14 mg / l of SO 2 ions, was charged to the tank of Example 1 and subjected to the described treatment with an inorganic reactive substance containing calcium oxide and alumina compounds in a molar ratio of 1 to 3 to 1. The resulting values are given in table:

Oávka reakt. hmoty Oávka react. matter 2- Molární poměr AL 50^ 2- Molar ratio AL 50 ^ 7 _ Zbyt, obsah S0^ mg/1 7 _ Residue, SO 2 mg / l content 2,19 2.19 2,10 2.10 399 399 2,74 2.74 2,69 2.69 221 221 3,28 3.28 3,19 3.19 0 0

Příklad 3Example 3

Oo nádrže z příkladu 1 byla vložena odpadní voda z chemické výroby, jejíž hlavní složka je síran vápenatý v přesyceném roztoku vzniklé, po zneutralizování procesní kyseliny sírové v odpadní vodě vápenným hydrátem a po oddělení krystalického sádrovce, 2obsahující 1818 mg/1 iontů S0^ a podrobena působení anorganickou reaktivní látkou obsahující slouženiny oxidu vápenatého a oxidu hlinitého v molárním poměru 1 až 3 ku 1. Výsledné hodnoty uvedeny v tabulce:Waste water from chemical production, the main component of which is calcium sulphate in a supersaturated solution formed after neutralization of process sulfuric acid in the waste water with lime hydrate and after separation of crystalline gypsum, containing 1818 mg / l of SO 2 ions, was introduced into the tank of Example 1 and subjected to treatment with an inorganic reactive substance containing compounds of calcium oxide and alumina in a molar ratio of 1 to 3 to 1. The resulting values are given in the table:

Oávka reakt. Oávka react. hmoty matter g/lg S0₄ g / lg S0 ₄ Molární poměr Al : Al molar ratio: : S0.²4: S0. ² 4 2_ Zbyt, obsah 50^ mg/1 2_ The residue, content 50 .mu.g / l 2,20 2.20 1,16 1.16 606 606 3,30 3.30 1.74 1.74 136 136 3,58 3.58 1,89 ' 1.89 ' 24 24 3,85 3.85 2,05 2.05 24 24

Vynález najde uplatnění všude tam, kde je třeba odstraňovat síranové ionty z vodného roztoku, aniž by se do vody vnášely ionty v ekvivalentním množství odstraněným síranovým iontům. 'The invention finds application wherever it is necessary to remove sulfate ions from an aqueous solution without introducing ions into the water in equivalent amounts to the removed sulfate ions. '

Claims

. OBJECT OF THE INVENTION

Process for the removal of sulphate ions from aqueous solutions, characterized in that the water containing the dissolved sulphate is treated with an inorganic reactive substance containing calcium oxide and alumina compounds in a molar ratio of 1 to 3 to 1 by adding the reactive substance to water with dissolved sulphates in a weight ratio of 0.1 to 5 g of reactive substance per 1 g of sulfate ions in solution or in a molar ratio of 0.127 mol to 6.3 mol of aluminum in reactive substance per 1 mol of sulfate ions in solution and after addition to water with dissolved sulfate ions is suspended by stirring at a gradient of 50 to 600 S ^-1 for at least 5 seconds and then kept in suspension by stirring at a gradient of 10 to 100 S ^-1 for at least 15 minutes, after which the aqueous phase is separated from the solid phase.