139 появилась тонкая осветлившаяся полоска. При расходе РеС13-6Н20 250 и 500 мг/л активное образование осадка после обработки также не наблюдали, раствор только приобретал мутность. Через 15-20 ч после обработки на поверхности была различима тонкая полоска осветлившегося раствора. При расходе РеС1з*6Н20 1000 мг/л и выше через 10-20 мин после обработки появлялся красно-коричневый осадок. При этом проба не осветлялась полностью, в объеме воды находилась небольшая часть мелких хлопьев во взвешенном состоянии. В горячем растворе при 96°С активное образование осадка сразу после обработки наблюдали при высоком расходе РеС1з-6П20 5000 мг/л. В холодном растворе при 20°С после добавления 5000 мг/л РеС1з*6Н20 без подщелачивания раствор оставался прозрачным: из-за сильного подкисления коагуляция кремнезема оказывалась сильно заторможенной. При расходе ЕеС1з*6Н20 1000 и 2000 мг/л в холодном растворе осаждение происходило, но спустя значительное время после обработки. Преимущественно осаждался гидроксид железа Ре(ОН)3, соосаждение коллоидного кремнезема было слабым. В горячем растворе при 96°С и расходе РеС1з*бН20 1000-5000 мг/л почти все железо, введенное в раствор с коагулянтом осаждалось, при этом соосаждалась значительная доля коллоидного кремнезема (табл. 4.16). Общее содержание снижалось до значения близкого к растворимости Сс аморфного кремнезема при температуре обработки, остаточное общее содержание Сс и концентрация мономерного кремнезема С8 мало отличались. Такое ускорение коагуляции и осаждения кремнезема в горячем растворе, который подкислялся сильнее, чем холодный при равном расходе РеС13-6Н20, можно объяснить увеличением коэффициента диффузии и повышением подвижности коллоидных частиц с ростом температуры. Для исследования влияние рН и заряда поверхности коллоидных частиц на коагуляцию и осаждение кремнезема была выполнена обработка гидротермального раствора хлорным железом и дополнительным подщелачиванием |
В таблице 4.14а приведены данные по химическому составу образцов, осажденных при 20°С с добавлением хлорного железа, при различном расходе РеС1з-6Н20. В таблице 4.146 показана величина отношения Ре/ЗЮ2 в зависимости от расхода РеС13-6Н20. Отношение Ре/8Ю2 быстро увеличивалось с ростом расхода коагулянта и при расходе РеС13-6Н20 2000 мг/кг достигло значения 5.5419. Такой быстрый рост отношения Ре/8Ю2 был связан с увеличением количества осадившегося железа и уменьшением количества осадившегося кремнезема из-за подкисления раствора. Осадок, полученный с добавлением хлорного железа, имел аморфную структуру (рис. 4.46,в). В спектре образцов, осажденных при малом расходе РеС13-6Н20, было выражено обычное аморфное гало (рис. 4.46). Спектр образцов, осажденных при высоком расходе коагулянта, сильно менялся (рис.4.4в), так как большую часть таких образцов составлял аморфный гидроксид железа. Наименьшее значение Ре/8Ю2 0.0974 было при расходе РеС13-6Н20 250 мг/кг и расходе катионов железа Ре3+ 51.5 мг/кг. При отношении Ре/8Ю2 в составе осадка, равном 0.0974, количество осадившихся катионов железа было порядка 48.7 мг/кг, то есть большая часть катионов, введенных в раствор, осаждалась. Это объяснялось как сорбцией катионов железа и их поликатионных гидратированных комплексов поверхностью коллоидных частиц кремнезема, так и осаждением гидроксида железа. На Л катион железа Ре3+ в составе осажденного материала приходилось около 10 молекул диоксида кремния 8Ю2. Для того, чтобы исследовать влияние показателя рН и заряда поверхности коллоидных частиц на коагуляцию и осаждение кремнезема была выполнена обработка гидротермального раствора хлорным железом и дополнительным подщелачиванием натриевой щелочью. Результаты обработки раствора коагулянтом РеС13-6Н20 без подщелачивания показаны в таблице 4.15а, результаты обработки с последующим подщелачиванием до рН = 8.5 в таблице 4.156. При расходе РеС1з-6Н20 от 100 до 200 мг/кг, который ниже критического, образования осадка не происходило (табл. 4.15а). Обработанный раствор приобретал мутность и красно-коричневую окраску, густота которой увеличивалась с расходом коагулянта. Через 15-20 мин после обработки из осветлившейся части раствора над слоем осадка отбирали аликвоты раствора для определения остаточных концентраций коллоидного и мономерного кремнезема и катионов железа (табл. 4.16). Активное осаждение в растворе, обработанном при расходе коагулянта 200 мг/кг, не произошло. Через 2-3 суток после обработки на поверхности воды появилась тонкая осветлившаяся полоска. При расходе РеС13-6Н20 250 и 500 мг/кг активное образование осадка после обработки также не наблюдали, раствор только приобретал мутность. Через 15-20 ч после обработки на поверхности была различима тонкая полоска осветлившегося раствора. При расходе РеС13-6Н20 1000 мг/кг и выше через 10-20 мин после обработки появлялся красно-коричневый осадок. При этом проба не осветлялась полностью, в объеме воды находилась небольшая часть мелких хлопьев во взвешенном состоянии. В горячем растворе при 96°С активное образование осадка сразу после обработки наблюдали при высоком расходе РеС13-6Н20 5000 мг/кг. В холодном растворе при 20°С после добавления 5000 мг/кг РеС13-6Н20 без подщелачивания раствор оставался прозрачным: из-за сильного подкисления коагуляция кремнезема оказывалась сильно заторможенной. При расходе РеС13-6Н20 1000 и 2000 мг/кг в холодном растворе осаждение происходило, но спустя значительное время после обработки. Преимущественно осаждался гидроксид железа Ре(ОН)3, соосаждение коллоидного кремнезема было слабым. В горячем растворе при 96°С и расходе РеС13-6Н20 1000-5000 мг/кг почти все железо, введенное в раствор с коагулянтом осаждалось, при этом соосаждалась значительная доля коллоидного кремнезема (табл. 4.16). Общее содержание С, снижалось до значения близкого к растворимости Сс аморфного кремнезема при температуре обработки, остаточное общее содержание С, и концентрация мономерного кремнезема С5 мало отличались. 265 Такое ускорение коагуляции и осаждения кремнезема в горячем растворе, который подкислялся сильнее, чем холодный при равном расходе РеС1з-6Н20, можно объяснить увеличением коэффициента диффузии и повышением подвижности коллоидных частиц с ростом температуры. Выводы 1. В экспериментах по обработке хлористым кальцием СаС12 коагуляция и осаждение коллоидного кремнезема в гидротермальном растворе происходили под действием катионов Са2\ При этом принципиальный механизм коагуляции и осаждения был подобен тому, что наблюдался в экспериментах по обработке гашеной известью и морской водой с вводом катионов Са2+ и М&2+. Катионы Са2+ сорбировались из раствора поверхностью коллоидных частиц кремнезема, нейтрализовывали отрицательный поверхностный заряд частиц, что приводило к образованию мостиковых связей между частицами с участием катионов Са2\ к коагуляции и осаждению частиц. 2. После добавления 500-10000 мг/кг СаС12 показатель рН раствора снижался до 8.7-8.3, вероятно, из-за небольшого гидролиза хлористого кальция. Мономерный кремнезем не осаждался даже при самых высоких расходах СаС12 вплоть до 1000Ф мг/кг, что связано со снижением рН раствора, также как и при обработке морской водой. Оседание хлопьев осадка после обработки СаС12 происходило без формирования однородного сплошного слоя с отчетливой верхней границей между слоем хлопьев и осветлившимся раствором над ним. 3. Критический расход СаС12 при температуре 20°С составлял 500 мг/кг, что соответствовало вводу в раствор 180.18 мг/кг = 4.504 ммоль/кг катионов Са2\ Отношение СаО/$Ю2 в составе осадка, полученного при обработке СаС12, увеличивалось с ростом расхода коагулянта от 1500 до 10000 мг/кг незначительно: от 0.0163 до 0.0755 при 20°С. Поверхность коллоидных частиц кремнезема слабо насыщалась катионами Са2+ из-за снижения рН. При расходе СаС12 близком к критическому в реакциях нейтрализации заряда коллоидных частиц и образовании мостиковых связей между частицами участвовало не более 5.82-6.4 = |