PL68520B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 16.11.1967 Wegry Opublikowano: 24.XI.1973 68520 KI. 85b,2/01 MKP C02b 1718 CZYTELNIA Urzedu Patentowego Polskiej Rieif»: - --i L: ^\ Wlasciciel patentu: Simonacco Limited, Carlisle, Cumberland (Wielka Brytania) Sposób klarowania wody zawierajacej zawiesine cial stalych Przedmiotem wynalazku jest sposób klarowania wód, a zwlaszcza oddzielania cial stalych koloidalnych lub wie¬ kszych, tworzacych zawiesine w wodach powierzchniowych, sciekach przemyslowych lub innych.Znane jest klarowanie zawiesin wodnych za pomoca srod¬ ków chemicznych, umozliwiajace uzyskiwanie wody pitnej lub Jo celów przemyslowych. Takimi srodkami chemicznymi sa na przyklad sole metali trójwartosciowych, jak siarczan glinowy lub sole zelazowe, które ulegaja hydrolizie, tworzac osad wodorotlenku w postaci klaczków majacych znaczna objetosc. Klaczki te wiaza sie ze stalymi skladnikami zawie¬ siny i podczas procesu klarowania wzrastaja i osadzaja sie.Przykladem innych chemikalii klarujacych jest zel kwasu krzemowego o róznej wielkosci i budowie czastek.W celu zwiekszenia skutecznosci procesu klarowania sto* suje sie równiez dodatek polielektrolitów, na przyklad polia- kryloamidu, poliamin, polimerów kwasu akrylowego i alginia- nów, ale zakres stosowania tych srodków jest ograniczony.Znane jest tez stosowanie srodków obciazajacych, na przyklad piasek kwarcowy lub siarczan barowy, który do¬ dany do zawiesiny podczas klarowania, laczy sie z powsta¬ jacymi klaczkami, zwiekszajac ich ciezar wlasciwy. Sposób ten zwieksza wprawdzie wydajnosc procesu klarowania, ale i on ma ograniczony zakres stosowania.Znane jest, przy zmiekczaniu wody, stosowanie flokulan- tów w postaci krzemionki aktywowanej lub polielektrolitów a to ze wzgledu na lekkosc powstajacych klaczków. Stosuje sie równiez flokulanty nieorganiczne takie jak sole glinu, ben¬ tonity i ziemia Fullera, a to w przypadku gdy zanieczysz¬ czona woda ma niska temperature lub gdy ilosc zawieszo¬ nych w wodzie zanieczyszczenjest niewielka.Pierwsza grupa flokulantów jest bardzo kosztowna w sto¬ sowaniu, przede wszystkim ze wzgledu na wysoka cene polielektrolitów oraz na koniecznosc stosowania duzej ilosci zwiazków organicznych w przypadku krzemionki akty¬ wowanej.Koniecznosc stosowania duzych ilosci tych zwiazków wystepuje równiez w przypadku drugiej grupy flokulantów, to jest flokulantów ilastych.Ponadto flokulanty z obu grup nie nadaja sie do klaro¬ wania zwiazków chemicznych o stosunkowo duzym ciezarze.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wspomnianych wad dotychczasowych sposobów klarowania oraz znaczne zmniejszenie kosztów tej operacji.Dla osiagniecia tego celu postawiono sobie za zadanie opracowac sposób klarowania wody za pomoca taniego flo- kulanta, pozwalajacy jednoczesnie na zmniejszenie ilosci uzy¬ wanych w procesie klarowania zwiazków organicznych i na¬ dajacy sie do stosowania równiez w przypadku zwiazków o stosunkowo duzym ciezarze wlasciwym.Zadanie to rozwiazano wedlug wynalazku przez opraco¬ wanie sposobu, w którym jako flokulant stosuje sie filokrze- miany, przy czym zawiesine filokrzemianów poddana uprzednio aktywacji na drodze wymiany jonów rozprasza sie, poddaje peptyzacji w osrodku wodnym a nastepnie dodaje sie do klarowanej wody wraz ze zwiazkiem zawierajacym gru¬ py hydroksylowe, karboksylowe, amidowe, aminowe karbo- nylowe i karboksyalkilowe, a powstale klaczki osadu zawie¬ rajace stale czastki zanieczyszczen oddziela sie dowolnym 6852068520 znanym sposobem i w miare potrzeby zawraca sie do obiegu z tym, ze na kazdy litr klarowanej wody dodaje sie 10-3000 mg filokrzemianu o wielkosci ziarna mniejszej niz 0,05 mikronów oraz co najmniej 0,01 mg wspomnianych zwiazków organicznych.Jako filokrzemian mozna wedlug wynalazku stosowac gline mineralna, która zawiera równiez i inne krzemiany. Ko¬ rzystnie jest stosowac jedna lub kilka glin mineralnych montmorylanitowych, na przyklad beidelit, hektoryt, sapo- ryt, nontronit, wermikulit, alewardyt, ilit, haloizyt, kaolinit i glaukonit Aby uczynic je bardziej podatnymi do peptyzacji w srodowisku wodnym, mineraly te aktywuje sie za pomoca wymiany jonowej z kationami jednowartosciowymi, wytwa¬ rzajac filokrzemiany w postaci sodowej, potasowej, amono¬ wej lub wodorowej. Wielkosc czastek filokrzemianu w srodo¬ wisku wodnym powinna byc nie mniejsza niz 0,05 mikrona.Jako zwiazki chemiczne zdolne do wiazania sie z filokrze- mianem korzystnie jest stosowac zwiazki organiczne typu amin lub monomery i/lub oligomery albo polimery zawie¬ rajace takie grupy funkcjonalne, jak grupa karbonylowa, ami¬ dowa, aminowa, karboksylowa lub karbodwualkilowa, przy czym najodpowiedniejsze sa zwiazki tworzace wiazania wo¬ dorowe. Przykladami takich zwiazków sa poliakryloamidy, wodne dyspersje oligomeru lub polimeru poliakrylonitrylu, kwasy organiczne i kleje, jak tanina i klej, karboksymetylo- celuloza i rózne skleroproteiny. Dobre wyniki uzyskuje sie równiez przy stosowaniu pewnych zwiazków o niskim cie¬ zarze czasteczkowym, na przyklad etylenodwuaminy lub dwuetylenotrójaminy.Wedlug wynalazku, na 1 litr zawiesiny stosuje sie korzys¬ tnie co najmniej 0,01 mg zwiazku chemicznego oraz 10-3000 mg filokrzemianu. Wskazane jest dodawac zwiazek chemiczny w postaci roztworu o stezeniu 0,01-5% w sto¬ sunku objetosciowym.Po wytworzeniu w zawiesinie klaczków zawierajacych zwiazek chemiczny, filokrzemian i ciala stale z zawiesiny od¬ dziela sie za pomoca wirówek, hydrocyklonów lub innych srodków mechanicznych. Korzystnie jest stosowac wirówki.Kompleks zawierajacy zwiazek chemiczny i filokrzemian, oddzielony po procesie klarowania w postaci klaczkowatego osadu, moze byc zwracany ponownie do klarowania zawiesin wodnych, przy czym do jego ponownego zdyspergowania przez mieszanie zuzywa sie stosunkowo niewiele energii Wedlug wynalazku, korzystnie jest najpierw zdyspergo- wac filokrzemian w czesci zawiesiny, która ma byc sklarowa¬ na, po czym w pozostalej ilosci zawiesiny rozpuszcza sie zwiazek chemiczny i obie partie zawiesiny razem miesza ener¬ gicznie. Nastepnie przy powolnym mieszaniu tworza sie klaczki ojednolitej strukturze.Pierwotne tworzenie sie klaczków moze sie odbywac poza reaktorem do klarowania i jezeli na skutek procesu mie¬ szania przy wprowadzaniu ich do reaktora ulegna zdyspergo- waniu, to powstaja nastepnie ponownie w reaktorze.Wydaje sie, ze filokrzemian ulega adsorpcji na powierz¬ chni czastek stalych w zawiesinie i/lub, zaleznie od wielkosci czastek, inne czastki zawieszone w wodzie ulegaja zaadsorbo- waniu przez filokrzemian, zas zwiazek chemiczny powoduje, ze skupienia te ulegaja przemianie czesciowo lub calkowicie na kompleksy glinowe i stracaja sie w postaci klaczków, które tworza sie szybko.Temperatura nie ma zasadniczego znaczenia dla przebiegu procesu klarowania wedlug wynalazku i dobre wyniki uzys¬ kuje sie w temperaturze ponizej 5°C, a nawet w temperaturze 0,5°C. Sposób wedlug wynalazku moze byc stosowany w od¬ niesieniu do wód o równym stopniu zmetnienia, na przyklad mozna klarowac wody powierzchniowe o stopniu zmetnienia rzedu 10-2000 mg Si02 na 1 litr, a w przypadku zawiesin w sciekach przemyslowych dobre wyniki osiaga sie przy jesz¬ cze silniejszym zmetnieniu. Wydaje sie równiez, ze i pH sro- * dowiska nie ma decydujacego znaczenia dla przebiegu pro¬ cesu wedlug wynalazku.Proces wedlug wynalazku moze przebiegac szybko, kla¬ czki zatrzymuja czastki stale z zawiesiny, zespalaja sie szybko, ich ciezar wlasciwy wzrasta i moga byc oddzielane io natychmiast po utworzeniu. Dzieki temu wydajnosc procesu klarowania jest duza i sprawnosc znanych urzadzen klaruja¬ cych mozna zwiekszyc przez zastosowanie sposobu wedlug wynalazku, wzglednie istniejace znane urzadzenia mozna za¬ stapic prostszymi. W reaktorze do klarowania mozna wytwo- is rzyc ciezka, ciagla przeslone zelowa, dzialajaca jak filtr dla opadajacych klaczków, co takze zwieksza wydajnosc pro¬ cesu. Chemikalia stosowane wedlug wynalazku nie sa koszto¬ wne, zuzycie ich nie jest duze, a przy tym sa one w wielu krajach dopuszczone do klarowania wody pitnej. m Przez odpowiedni dobór stopnia dyspersji i wielkosci czastek filokrzemianu zaleznie od stezenia zawiesiny, mozna w dosc szerokich granicach regulowac ciezar wlasciwy straconych klaczków.Sposób wedlug wynalazku jest blizej wyjasniony w nizej « podanych przykladach.Przyklad I. Aktywowany filokrzemian przygotowuje sie z surowego bentonitu przez mielenie go z 6-10% wago¬ wymi bezwodnej sody. Mieszanine bentonitu z soda dysper- * guje sie z woda i odparowuje na lazni wodnej. Pozostalosc miesza sie z nadmiarem wody i oddziela montmorylonit so¬ dowy o wielkosci czastek ponizej 30 mikronów. Do oddziela¬ nia stosuje sie wirówki, ale mozna to tez przeprowadzac metoda zwyklego osadzania. Aktywowany filokrzemian ' mozna tez otrzymac przez poddawanie grubo zmielonej gliny procesowi pecznienia w wodzie i nastepnie mielenie jej na mokro z woda, róznymi fosforanami sodowymi, fluorkiem sodowym lub wodoroweglanem metalu alkalicznego, po czym postepuje sie dalej jak wyzej opisano. 40 Surowa zawiesine wodna o temperaturze 0,5°C i o stop¬ niu zmetnienia 60 wlewa sie do zlewki i dodaje do niej montmorylonit sodowy o czastkach ponizej 30 mikronów, w ilosci 300 mg/litr zawiesiny, po czym dodaje sie 0,5 mg/litr 4« karboksymetylocelulozy. Zawiesine miesza sie energicznie w ciagu 2 minut, a nastepnie powoli w ciagu 15 minut, po czym pozostawia do odstania na przeciag 30 minut i pobiera próbke z glebokosci 5 cm ponizej powierzchni cieczy.Próbka ta wykazuje stopien zmetnienia 12.PrzykladH. Postepujac w sposób opisany w przykla¬ dzie I, zawiesine wodna o stopniu zmetnienia 240 traktuje sie w temperaturze 12°C Hitem potasowym o czastkach mniejszych niz 40 mikronów, w ilosci 280 mg/litr i dodaje sie ' poliakryloamid w ilosci 0,4 mg/litr. Po procesie klarowania stopien zmetnienia próbki wynosi 28.' P r z y k l ad III. Postepujac w sposób opisany w przykladzie I, zawiesine wodna o stopniu zmetnienia 120 traktuje sie w temperaturze 10°C mieszanina, skladajaca sie 60 w stosunku wagowym w 40% z kaolinitu amonowego 160% montmorylonitu potasowego, majaca czastki mniejsze niz 40 mikronów. Mieszanine te dodaje sie w ilosci 310 mg/litr zawiesiny i dodaje sie równiez 0,3 mg/litr poliakryloamidu i 0,5 mg/litr kleju. Po procesie klarowania próbka wykazuje " stopien zmetnienia 24.5 68520 6 Przy klad IV. Postepujac w sposób opisany w przykladzie I, zawiesine zawierajaca 300 mg wlókien drze¬ wnych na 1 litr wody traktuje sie kwasnym montmorylo- nitem o czastkach ponizej 20 mikronów, w ilosci 250 mg/litr zawiesiny i dodaje 40 mg/litr kaolinitu silnie rozdrobnionego oraz 0,6 mg/litr mieszaniny poliakryloamidu i karbóksymety- 1oce!ulozy. Po procesie klarowania próbka wykazuje stopien zmetnienia 15.Przyklady. Do klaryfikatora o wysokosci 4 m i srednicy 0,3 m, zawierajacego wode z Dunaju o stopniu zmetnienia 40, przeplywajaca z predkoscia 0,4 mm/sekunde i majaca temperature 5°C, dodaje sie na 1 litr 300 mg mont- morylonitu sodowego o wielkosci czastek ponizej 30 mikro¬ nów oraz 0,5 mg karboksymetylocelulozy. Z klaryfikatora, po uplywie 0,5-1,5 godziny wyplywa woda o stopniu zmetnienia 14-18.Przy klad VI. Postepujac w sposób opisany w przykladzie V, do klaryfikatora, przez który przeplywa woda z Dunaju, dodaje sie na 1 litr wody 150 mg klaczkowa- tego osadu odzyskanego przy próbie opisanej w przykla¬ dzie V, jak równiez 120 mg montmorylonitu amonowego o czastkach ponizej 20 mikronów, i 0,3 mg karboksymetylo¬ celulozy. Proces prowadzi sie tak, ze w polowie wody prze¬ znaczonej do klarowania jest zdyspergowany montmorylonit sodowy i klaczkowaty osad, natomiast do drugiej polowy wody dodaje sie karboksymetyloceluloze w postaci roztworu o stezeniu 0,02% w stosunku objetosciowym. Nastepnie obie partie wody laczy sie i miesza energicznie, po czym miesza sie lagodnie w celu sklaczkowania zawiesiny i wprowadza do klaryfikatora. Do próby bierze sie wode z Dunaju o tempera¬ turze 8°C i o stopniu zmetnienia 50. Po przetrzymaniu w kla- ryilkatorze w ciagu 0,5-1 godziny uzyskuje sie wode w stop¬ niu zmetnienia 10-12. Substancje stale z klaryfikatora od¬ wirowuje sie, przy czym odplywajaca woda ma stopien zmetnienia 10-12.Przyklad VII. Do klaryfikatora opisanego w przy¬ kladzie V, wprowadza sie wode z Dunaju o stopniu zmetnie¬ nia 41—47 i temperaturze 4°C, powtarzajac proces opisany w przykladzie VI. Otrzymuje sie wode o stopniu zmetnienia 12-15, a z odwirowywania stalego osadu odplywa woda o stopniu zmetnienia 10-12.Przyklad VIII. Postepujac w sposób opisany w przykladzie V, do klaryfikatora wprowadza sie wode z Dunaju o stopniu zmetnienia 320 i o temperaturze 3°C.Woda przeplywa z predkoscia 0,6 mm/sekunde, przy czym z klaryfikatora uzyskuje sie wode o stopniu zmetnienia 17.Przy podwyzszeniu predkosci przeplywu wody do 1,0 mm/sekunde stopien zmetnienia otrzymywanej wody wzrasta do 25-30.Nr :óbki 1 2 3 4 5 6 7 8 Temp.°C 12 14 13 14 11 12 12 13 Tabli PH 7,9 7,7 7,4 7,6 7,4 7,3 7,2 7,3 ca A Stopien zmetnienia w mg SiO, na 1 litr przed po klarowaniem klarowaniu 200 150 360 260 240 160 190 170 10 12 14 13 8 7 9 8 Przy kladX. Próbki surowej wody o róznej tempera¬ turze i róznych wartosciach pH klaruje sie w sposób opisany w przykladzie IX. Cechy poszczególnych próbek wody i uzy¬ skane wyniki podano w tablicy B Nr próbki 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Temp.°C 17 18 17 17 17 17 35 30 20 10 0,5 Tabl PH 3,0 4,0 5,0 7,0 8,0 9,0 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 ica B Stopien zmetnienia w mg SiO, na 1 litr przed po klarowaniem klarowaniu 210 210 310 210 210 210 165 165 165 165 165 4 6 6 5 8 4 7 9 8 6 8 Przyklad XI. Próbki wody z Dunaju (próbki 1 i 2, tablica C) oraz próbki wody kopalnianej (próbki 3-5 tabli¬ ca C) poddaje sie klarowaniu poprzedzonemu zmiekczaniem wody wapnem. Do próbek dodaje sie konieczna ilosc mleka wapiennego i po 10 minutach mieszania dodaje sie na 1 litr wody 300 mg mieszaniny 1 :1 montmorylonitu sodowego i potasowego, zawierajaca 10% ilitu sodowego i 5% kaolinitu, 0 czastkach ponizej 50 mikronów. Preparat ten dodaje sie w postaci zawiesiny, zawierajacej 60 g substancji stalej na 1 litr wody. Po energicznym wymieszaniu w ciagu 2 minut, do kazdej próbki dodaje sie na 1 litr 0,8 mg mieszaniny, za¬ wierajacej alkiloceluloze sodowa oraz skleroproteine w sto¬ sunku 8 :2. Dane charakterystyczne poszczególnych próbek wody oraz dane dotyczace zmiekczania i otrzymane wyniki sa podane w tablicy C.Tablica C Przy klad IX. Postepujac w sposób opisany w przykladzie I, w klaryfikatorze przerabia sie surowa wode z Dunaju (próbki 1-4 w tablicy A) oraz wode kopalniana (próbki 5-8 w tablicy A). Do kazdej próbki wody dodaje sie na 1 litr 250 mg montmorylonitu sodowego o czastkach po¬ nizej 50 mikronów, w postaci zawiesiny o stezeniu 50.g/litr.Po zmieszaniu dodaje sie na 1 litr 0,5 mg karboksymetyloce¬ lulozy. Wyniki prób podano wtablicy A Nr Stopien zmetnienia w mg próbki SiO, przed klar. 1 270 2 350 3 160 4 190 5 180 na 1 litr po klar. 14 12 10 11 9 Twardosc w stopniach niemieckich przed klar. po klar. 10,0 4,0 11,0 4,1 29,0 7,0 24,0 6,0 23,0 6,07 68520 8 PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób klarowania wody zawierajacej zawiesine cial stalych, za pomoca koagulacji i filokrzemianem, znamienny tym, ze zawiesine filokrzemianu poddana uprzednio aktywa¬ cji na drodze wymiany jonów, rozprasza sie i poddaje pepty- zacji w osrodku wodnym a nastepnie dodaje sie do oczysz¬ czanej wody wraz ze zwiazkiem zawierajacym grupy hydro¬ ksylowe, karboksylowe, amidowe, aminowe, karbonylowe i karboksyalkilowe a powstale klaczki osadu zawierajace stale czastki zanieczyszczen oddziela sie dowolnym znanym sposobem i w miare potrzeby zawraca do obiegu, przy czym na kazdy litr oczyszczanej wody dodaje sie 10-3000 mg filo¬ krzemianu o wielkosci ziarna mniejszej niz 0,05 mikronów oraz co najmniej 0,01 mg wspomnianych zwiazków organicz¬ nych.

2. Sposób wedlug zaslrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie • filokrzemiany w postaci sodowej, potasowej, amonowej lub wodorowej.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze jako filokrzemiany stosuje sie glinki typu montmorylonitowego takie jak beidelit, hectoryt, saporyt, nontronit, wermikulit, alewardyt, illit, halozyt, kaolinit, glankonit lub ich mie¬ szanine.

4. Sposób wedlug zastrz. 1 do 3, znamienny tym, ze orga¬ niczny zwiazek chemiczny stosuje sie w postaci roztworu o stezeniu 0,01 do 5,0% objetosciowo. 10 Prac. Repr. UP PRL. Zam. 51/73, naklad 120+18 Cena 10 zl PL PL