Використання поверхнево-активних речовин для ефективного видалення часток фосфату кальцію із води

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorРадовенчик, В. М.
dc.contributor.authorГордієнко, К. С.
dc.contributor.authorРадовенчик, Я. В.
dc.contributor.authorКрисенко, Т. В.
dc.date.accessioned2023-03-16T13:18:13Z
dc.date.available2023-03-16T13:18:13Z
dc.date.issued2022
dc.description.abstractПом’якшення води в офісах та приватних будинках проводиться сьогодні, переважно, іонообмінним методом, незважаючи на значний його негативний вплив на гідросферу. Надзвичайно актуальною сьогодні є розробка альтернативних безпечних технологій в цій галузі. Такою альтернативою можна вважати використання ефективних реагентів, що переводять іони жорсткості в тверду фазу. Використання фосфатів в якості таких реагентів дозволяє, в залежності від умов, знизити залишкову жорсткість води до рівня 0,1 мг-екв/дм3 і менше. Важливою проблемою такої технології є ефективність відділення твердої фази від маточного розчину. Цей етап може бути реалізований шляхом відстоювання чи фільтрування. Використовуючи модельні розчини кальцію, оброблені відповідними дозами фосфату натрію та флокулянтів, виділено найбільш ефективні з них в процесах відстоювання. В якості флокулянтів використовували поліакриламід – як неіоногенний флокулянт, Magnofloc – 336 фірми Ciba – як флокулянт аніонного типу, Zetag – 7692 фірми Ciba – як флокулянт катіонного типу. Флокулянт Magnofloc – 336 виявився найбільш ефективним при відстоюванні високодисперсних часток фосфату кальцію. При концентрації флокулянта в 30 мг/дм3 за 10 хв відстоювання уявний об’єм твердої фази знижується до 30 % від початкового об’єму суспензії і на цьому значенні стабілізується. Інші типи флокулянтів та інші їх дози були менш ефективними. Дещо інша ситуація спостерігається при відділенні твердої фази фільтруванням. Найбільший вплив на швидкість фільтрування справляє температура, водневий показник та співвідношення між компонентами. На швидкість фільтрування суттєво впливають лише температури нижче 20 С. Особливо це помітно при температурі в 5 С. За такої температури об’єм фільтрату на 8 – 20 хвилин відстає від об’єму фільтрату дистильованої води. При 15 С ця різниця менше, а при температурах вище 20 С криві взагалі накладаються. В діапазоні рН 5 – 9 суттєвого впливу на швидкість фільтрування не спостерігається. Лише в сильно лужному середовищі необхідні терміни фільтрування суттєво зростають, що, на нашу думку, пов’язано із формуванням значної кількості аморфних часток різноманітного складу, котрі здатні перекривати пори фільтрів. При стехіометричному співвідношенні компонентів крива зміни швидкості фільтрування практично співпадає із кривою зміни швидкості фільтрування дистильованої води за тих же умов. При зміні співвідношення як в бік зменшення, так і в бік збільшення, умови фільтрування суспензії погіршуються. І чим більше співвідношення відрізняється від стехіометрії, тим розвинутішу структуру має тверда фаза і тим гірше відбувається її відділення від рідкої фази. Із зміною співвідношення між компонентами змінюється і рН нульового заряду твердих часток. Якщо при стехіометричному співвідношенні компонентів вона знаходиться при рН 8,15, то при зменшенні співвідношення до 0,5 знижується до рН 7,41, а при збільшенні до 2 – зростає до рН 8,64. Зміна співвідношення компонентів впливає не лише на знак заряду поверхні, а й на його величину, що не може не впливати на ефективність відділення твердої фази. Тип та дози флокулянтів, визначені як найбільш ефективні при відстоюванні, не завжди забезпечують аналогічний ефект при фільтруванні. Найбільшу швидкість фільтрування мають суспензії без додавання флокулянтів. Дослідження впливу флокулянтів при їх концентраціях 10 та 30 мг/дм3 показало, що жоден з різних їх типів та при їх різних концентраціях не сприяє підвищенню швидкості фільтрування. Очевидно, значні дози флокулянтів сприяють швидкій кольматації пористого середовища фільтрів та викликають зниження швидкості транспортування рідкої фази. Отримані результати дозволяють визначити ефективні реагенти для видалення іонів кальцію із природних вод та оптимальні умови їх застосування і слугувати базою для розробки ефективних та безпечних для довкілля технологій пом’якшення природних вод.uk
dc.description.abstractotherToday, softening of water in offices and private homes is mainly carried out by the ion exchange method, despite its significant negative impact on the hydrosphere. The development of alternative safe technologies in this field is extremely relevant today. Such an alternative can be considered the use of effective reagents that transfer hardness ions into the solid phase. The use of phosphates as such reagents allows, depending on the conditions, to reduce the residual hardness of water to the level of 0.1 mg-eq/dm3 or less. An important problem of this technology is the efficiency of separating the solid phase from the mother liquor. This step can be implemented by advocating or filtering. Using model calcium solutions treated with appropriate doses of sodium phosphate and flocculants, the most effective of them in settling processes were selected. As flocculants, polyacrylamide was used - as a nonionic flocculant, Magnofloc - 336 from Ciba - as an anionic flocculant, Zetag - 7692 from Ciba - as a cationic flocculant. The flocculant Magnofloc - 336 turned out to be the most effective in settling highly dispersed particles of calcium phosphate. At a flocculant concentration of 30 mg/dm3 for 10 min of settling, the apparent volume of the solid phase decreases to 30 % of the initial volume of the suspension and stabilizes at this value. Other types of flocculants and other doses were less effective. A somewhat different situation is observed when separating the solid phase by filtration. The greatest influence on the filtration rate is caused by the temperature, the hydrogen index and the ratio between the components. Only temperatures below 20 C significantly affect the rate of filtration. This is especially noticeable at a temperature of 5 C. At this temperature, the volume of filtrate is 8-20 minutes behind the volume of filtrate of distilled water. At 15 C, this difference is smaller, and at temperatures above 20 C, the curves generally overlap. In the pH range of 5-9, there is no significant effect on the filtration rate. Only in a strongly alkaline environment do the necessary filtering times increase significantly, which, in our opinion, is due to the formation of a significant number of amorphous particles of various composition, which can block the pores of the filters. With the stoichiometric ratio of the components, the curve of the change in the filtration rate practically coincides with the curve of the change in the filtration rate of distilled water under the same conditions. When the ratio changes both downward and upward, the conditions for filtering the suspension deteriorate. And the more the ratio differs from stoichiometry, the more developed the structure of the solid phase is and the worse its separation from the liquid phase is. As the ratio between the components changes, so does the pH of the zero charge of the solid particles. If the stoichiometric ratio of the components is at pH 8.15, then when the ratio decreases to 0.5, it decreases to pH 7.41, and when it increases to 2, it increases to pH 8.64. A change in the ratio of components affects not only the sign of the surface charge, but also its magnitude, which cannot help but affect the efficiency of solid phase separation. The type and dosage of flocculants determined to be most effective in settling do not always provide the same effect in filtration. Suspensions without the addition of flocculants have the highest filtration speed. The study of the effect of flocculants at their concentrations of 10 and 30 mg/dm3 showed that none of its different types and at their different concentrations contributes to an increase in the filtration rate. Obviously, significant doses of flocculants contribute to the rapid calming of the porous medium of the filters and cause a decrease in the rate of transport of the liquid phase. The obtained results make it possible to determine effective reagents for removing calcium ions from natural waters and the optimal conditions for their use and serve as a basis for the development of effective and environmentally safe technologies for softening natural waters.uk
dc.format.pagerangeС. 94-102uk
dc.identifier.citationВикористання поверхнево-активних речовин для ефективного видалення часток фосфату кальцію із води / Радовенчик В. М., Гордієнко К. С., Радовенчик Я. В., Крисенко Т. В. // Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». – 2022. – № 3 (21). – С. 94-102. – Бібліогр.: 8 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2022.265365
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/53754
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceВісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження» : збірник наукових праць, 2022, № 3 (21)
dc.subjectпом’якшенняuk
dc.subjectкальційuk
dc.subjectфлокулянтuk
dc.subjectвідстоюванняuk
dc.subjectфільтруванняuk
dc.subjectзаряд поверхніuk
dc.subjectsofteninguk
dc.subjectcalciumuk
dc.subjectflocculantuk
dc.subjectsettlinguk
dc.subjectfiltrationuk
dc.subjectsurface chargeuk
dc.subject.udc628.164-926.41uk
dc.titleВикористання поверхнево-активних речовин для ефективного видалення часток фосфату кальцію із водиuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
VKPI-ChemInzh_2022_3_p94-102.pdf
Розмір:
1.4 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
1.71 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження»: збірник наукових праць, № 3 (21)