Ефективність видалення іонів магнію з води в процесах її пом’якшення

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorРадовенчик, Я. В.
dc.contributor.authorГордієнко, К. Ю.
dc.contributor.authorКрисенко, Т. В.
dc.contributor.authorРадовенчик, В. М.
dc.date.accessioned2023-03-16T14:53:24Z
dc.date.available2023-03-16T14:53:24Z
dc.date.issued2022
dc.description.abstractЗначні концентрації іонів кальцію та магнію в природних водах змушують піддавати попередньому пом’якшенню більшість господарсько-питних та енергетичних вод. Тому технології пом’якшення набувають сьогодні особливої гостроти, а дослідження в цій галузі щорічно нарощуються. Оскільки жорсткість води визначається сумарним вмістом іонів кальцію та магнію, то саме ці елементи знаходяться в центрі уваги таких досліджень. Традиційно вважається, що видаленню підлягають, перш за все, іони кальцію, а іони магнію менш схильні до утворення твердої фази. Однак, ефективність технології пом’якшення в однаковій мірі залежить від обох катіонів. Тому іонам магнію варто також приділяти достатньо уваги. Перспективним реагентом в цьому напрямку вважається фосфат натрію. Його використання в процесах видалення іонів кальцію дозволяє забезпечити в широкому діапазоні температур та водневого показника залишкову жорсткість води на рівні 0,1 – 0,2 мг-екв/дм3 . Детальні дослідження використання фосфату натрію в процесах видалення іонів магнію показали його недостатню ефективність. Ефективність содово-натрієвого пом’якшення дозволяє забезпечити при рН 11,0 – 11,5 залишкову жорсткість води на рівні 0,4 – 0,6 мг-екв/дм3 . Але необхідність корегування водневого показника та висока витрата реагентів роблять цю технологію мало придатною для широкого використання. Визначальним фактором в процесах пом’якшення води з використанням фосфат-іонів є співвідношення між концентраціями фосфат-іонів та іонів магнію K = [PO4 3-, мг-екв] / [Mg2+, мг-екв]. Зважаючи на жорсткі вимоги чинних нормативних документів до вмісту фосфатів в оброблених водах, обробку бажано проводити при стехіометричних співвідношеннях реагентів для більш повної реакції між компонентами. Перевагою фосфату натрію як реагенту для видалення іонів магнію можна вважати той факт, що в діапазоні рН 3,16 – 10,07 при К = 1 залишкова жорсткість коливається в межах 1,8 – 3,4 мг-екв/дм3 . При цьому мінімальне значення залишкової жорсткості зафіксовано на рівні 0,75 мг-екв/дм3 при рН 10,07 та К = 2. При зниженні рН спостерігається стабільне зниження ефективності, хоча і не дуже суттєве. Так, при переході з лужного в кисле середовище залишкові концентрації іонів магнію зростають в 2 рази незалежно від значення коефіцієнта К. Подібні тенденції зберігаються і у випадку зміни початкової жорсткості води. Найбільша різниця спостерігається при значеннях К 1, що пояснюється дефіцитом аніонів фосфату та неможливістю формування твердої фази стехіометричного складу. Проте, навіть при стехіометричному співвідношенні реагуючих речовин (К = 1) залишкова жорсткість обробленої води досить значна і коливається в межах 2,5 – 3 мг-екв/дм3 . Подальше збільшення дози фосфату натрію дозволяє дещо знизити залишкову жорсткість обробленої води. Так, мінімальна залишкова жорсткість обробленої води при К = 2,0 зафіксована на рівні 0,7 мг-екв/дм3 при початковій жорсткості 22,9 мг-екв/дм3 . Відмічено також зростання залишкової жорсткості обробленої води при зниженні початкової її жорсткості. Така ситуація викликана, на нашу думку, суттєвим збільшенням маси твердої фази та зростанням рН при збільшенні дози фосфату натрію. Суттєвою перевагою фосфату натрію в якості осаджувача іонів кальцію є той факт, що температура води практично не впливає на ефективність процесу в широкому діапазоні температур. Ця тенденція характерна і для іонів магнію. В діапазоні температур 5 – 70 С ефективність пом’якшення залишається стабільною. Причому, тверда фаза формується відразу після зливання розчинів. Якщо врахувати високу ефективність фосфатів при видаленні іонів кальцію, то в цілому застосування фосфатів для пом’якшення води може бути допустимим за умови повного відділення утвореної твердої фази від води. Детальні дослідження ефективності відділення часток фосфату магнію відстоюванням чи фільтруванням так само важливі, як і самі процеси формування твердої фази.uk
dc.description.abstractotherSignificant concentrations of calcium and magnesium ions in natural waters force the majority of domestic drinking and energy waters to undergo preliminary softening. Therefore, mitigation technologies are becoming particularly acute today, and research in this field is increasing every year. Since water hardness is determined by the total content of calcium and magnesium ions, these elements are the focus of such research. Traditionally, it is believed that calcium ions are the first to be removed, and magnesium ions are less likely to form a solid phase. However, the effectiveness of softening technology depends equally on both cations. Therefore, sufficient attention should also be paid to magnesium ions. Sodium phosphate is considered a promising reagent in this direction. Its use in the processes of removing calcium ions allows to ensure the residual hardness of water at the level of 0.1 - 0.2 mg-eq/dm3 in a wide range of temperatures and hydrogen index. Detailed studies of the use of sodium phosphate in the processes of removing magnesium ions showed its insufficient efficiency. The effectiveness of soda-sodium softening allows to ensure at pH 11.0 - 11.5 the residual hardness of water at the level of 0.4 - 0.6 mg-eq/dm3 . But the need to adjust the hydrogen index and the high consumption of reagents make this technology unsuitable for widespread use. The determining factor in water softening processes using phosphate ions is the ratio between the concentrations of phosphate ions and magnesium ions K = [PO4 3-, mg-eq] / [Mg2+, mgeq]. Taking into account the strict requirements of current regulatory documents for the content of phosphates in treated waters, it is desirable to carry out the treatment with stoichiometric ratios of reagents for a more complete reaction between the components. The advantage of sodium phosphate as a reagent for removing magnesium ions can be considered the fact that in the pH range of 3.16 - 10.07 at K = 1, the residual hardness ranges from 1.8 to 3.4 mg-eq/dm3 . At the same time, the minimum value of the residual stiffness was recorded at the level of 0.75 mg-eq/dm3 at pH 10.07 and K = 2. As the pH decreases, a stable decrease in efficiency is observed, although it is not very significant. Thus, during the transition from an alkaline to an acidic medium, the residual concentration of magnesium ions increases by a factor of 2, regardless of the value of the coefficient K. Similar trends persist in the case of a change in the initial hardness of water. The biggest difference is observed at values of K 1, which is explained by the deficiency of phosphate anions and the impossibility of forming a solid phase of stoichiometric composition. However, even with a stoichiometric ratio of reactants (K = 1), the residual hardness of treated water is quite significant and ranges from 2.5 to 3 mg-eq/dm3 . A further increase in the dose of sodium phosphate allows to slightly reduce the residual hardness of the treated water. Thus, the minimum residual hardness of treated water at K = 2.0 is fixed at the level of 0.7 mg-eq/dm3 with an initial hardness of 22.9 mg-eq/dm3 . An increase in the residual hardness of the treated water with a decrease in its initial hardness was also noted. This situation is caused, in our opinion, by a significant increase in the mass of the solid phase and an increase in pH with an increase in the dose of sodium phosphate. A significant advantage of sodium phosphate as a precipitator of calcium ions is the fact that the temperature of the water practically does not affect the efficiency of the process in a wide range of temperatures. This trend is also characteristic of magnesium ions. In the temperature range of 5 - 70 C, the softening efficiency remains stable. Moreover, the solid phase is formed immediately after draining the solutions. If we take into account the high efficiency of phosphates in removing calcium ions, then in general, the use of phosphates for softening water can be permissible, provided that the formed solid phase is completely separated from the water. Detailed studies of the efficiency of separation of magnesium phosphate particles by settling or filtering are as important as the processes of solid phase formation.uk
dc.format.pagerangeС. 88-94uk
dc.identifier.citationЕфективність видалення іонів магнію з води в процесах її пом’якшення / Радовенчик Я. В., Гордієнко К. Ю., Крисенко Т. В., Радовенчик В. М. // Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». – 2022. – № 4 (21). – С. 88-94. – Бібліогр.: 10 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2617-9741.4.2022.269815
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/53762
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, № 4 (21)
dc.subjectмагнійuk
dc.subjectпом’якшенняuk
dc.subjectфосфатиuk
dc.subjectвидаленняuk
dc.subjectгідролізuk
dc.subjectmagnesiumuk
dc.subjectsofteninguk
dc.subjectphosphatesuk
dc.subjectremovaluk
dc.subjecthydrolysisuk
dc.subject.udc628.164-926.41uk
dc.titleЕфективність видалення іонів магнію з води в процесах її пом’якшенняuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
VKPI-ChemInzh_2022_4_p88-94.pdf
Розмір:
890.09 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.1 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, № 4 (21)