|
143 вплоть до 10000 мг/л. Добавление 50 см3/кг морской воды позволило проводить коагуляцию и осаждение коллоидного кремнезема при расходе СаС12 100 мг/л, который в 5 раз меньше критического при 20°С. Обработка в подобном режиме была эквивалентна сумме, порядка 112,5 мг/л, катионов Са21 и М§2+. 2. При обработке сепарата сернокислым алюминием коа1уляция и осаждение кремнезема происходили под действием одиночных трехзарядных А13‘ или *• ^ многозарядных коллоидных комплексов гидратированных катионов алюминия. Коагуляционная способность трехзарядных катионов А13' и многозарядI ных поликатионных комплексов А1 была гораздо выше, чем одиночных двухзарядных катионов Са2" и М§2*. Поэтому критический расход по катионам А13’ Л I оказался гораздо ниже (в 1,90 раза), чем по Са~ при обработке известью. 3. В экспериментах по обработке раствора хлорным железом РеС1з*6Н20 при расходе коагулянта 250-2000 мг/л наблюдалось одновременное осаждение гидроксида железа и коллоидного кремнезема. Гидролиз катионов Ре3+ был сильнее, чем катионов А13+, введенных при обработке сернокислым алюминием, что приводило к еще большему подкислению раствора до рН = 3,02,0. При расходе РеС1з*6Н20 2000-10000 мг/л и уменьшении рН до значений ниже 3,0 происходило повышение растворимости гидроксида железа Ре(ОН)3 и уменьшение заряда коллоидных частиц кремнезема, что приводило к прекращению осаждения и гидратированного железа и кремнезема. 4. Показатель рН один из основных факторов, определяющих кинетику коагуляции и осаждения коллоидного кремнезема. От рН зависит отрицательный электрический заряд поверхности коллоидных частиц и сорбционная способность поверхности по отношению к катионам металлов. От величины рН зависит растворимость гидроксидов металлов и комплексов катионов металлов и силикатионов. С подщелачиванием раствора разработан способ осаждения, позволяющий регулировать кинетику коагуляции и хлопьеобразования, химический состав осаждка, снижать остаточную концентрацию кремнезема и ортокремниевой кислоты, сокращать расход коагулянта на обработку. |
266 0.1455-0.160 ммоль/кг катионов Са2\ В этих реакциях на 1 катион Са2+ приходилось не более 57-58 молекул диоксида кремния ЗЮ2. При 96°С критический расход СаСЬ уменьшился до 300 мг/кг, а скорость процессов коагуляции и хлопьеобразования значительно возросла вследствие увеличения коэффициента диффузии коллоидных частиц кремнезема. При 96ПС из раствора поверхностью коллоидного кремнезема сорбировалось 1.715 % введенных катионов Са2\ в реакциях нейтрализации и образования мостиковых связей на 1 катион Са2+ приходилось не менее 108 молекул ЗЮгОценка плотности поверхностного заряда а5 при рН = 8.5, сделанная на основе данных для 96° С, дала величину а* = 0.664 нм‘2= 10.62 мкКп/см2. 4. Одновременное добавление 50 см3/кг морской воды позволило проводить коагуляцию и осаждение коллоидного кремнезема при расходе СаС12 100 мг/кг, который в 5 раз меньше критического при 20°С. Обработка в подобном режиме была эквивалентна вводу в раствор в сумме порядка 112.5 мг/кг катионов Са2+ и М§2*. В реакциях нейтрализации поверхностного заряда коллоидных частиц и образования мостиковых связей участвовало не более 3.24-3.56 мг/кг = 0.0810.089 ммоль/кг катионов Са2+ и 3.726-4.099 мг/кг = 0.153-0.168 ммоль/кг катионов М§2\ на 1 катион-коагулянт приходилось в среднем 35-36 молекул ЗЮ2. 5. В экспериментах по обработке раствора сернокислым алюминием А12(804) 18Н20 коагуляция и осаждение кремнезема происходили под действием как одиночных трехзарядных А13+, так и многозарядных коллоидных комплексов гидратированных катионов алюминия. Коагуляция и осаждение кремнезема развивались следующим образом: 1. сорбция из раствора на поверхность коллоидных частиц кремнезема катионов А13+ и положительно заряженных поликатионных комплексов алюминия; 2. нейтрализация отрицательного заряда частиц кремнезема; 3. образование связей между частицами с участием катионов алюминия. 6. Коагуляционная способность трехзарядных катионов А13+ и многозарядных поликатионных комплексов А!3+ была гораздо выше, чем одиночных двухзарядных катионов Са2* и М&2\ Поэтому критический расход по катионам алю миния равный 20.2 мг/кг = 0.748 ммоль/кг оказался гораздо ниже (в 1.90 раза), чем по катионам Са2+ при обработке известью. Еще одним следствием повышенной сорбционной способности катионов алюминия и его комплексов явилось то, практически все (18.0-19.8 мг/кг = 0.666-0.733 ммоль/кг) из критического количества введенных в раствор катионов А13+ сорбировались поверхностью коллоидных частиц кремнезема и участвовали в реакциях нейтрализации и образования связей между частицами. В этих реакциях на 1 катион А13+ приходилось не менее 12.5 молекул 8Юг. 7. Отношение А1/ЗЮ2 в составе образцов, осажденных с добавлением А12($04)18Н20, было в пределах 0.036-0.028 и не увеличивалось с ростом расхода коагулянта вплоть до 10000 мг/кг. Отсутствие насыщения поверхности коллоидных частиц кремнезема катионами А13+, торможение процессов коагуляции и осаждения коллоидного кремнезема и устойчивость мономерного кремнезема при высоких расходах А12($04)18Н20 были следствием сильного подкисления раствора и снижения рН до 4.0-3.5 из-за гидролиза катионов алюминия. 8. В экспериментах по обработке раствора хлорным железом РеС13-6Н20 при расходе коагулянта 250-2000 мг/кг наблюдалось одновременное осаждение гидроксида железа и коллоидного кремнезема. Гидролиз катионов Ре3+ был сильнее, чем катионов А13+, введенных при обработке сернокислым алюминием, что приводило к еще большему подкислению раствора до рН = 3.0-2.0. При расходе РеС13-6Н20 2000-10000 мг/кг и уменьшении рН до значений ниже 3.0 происходило повышение растворимости гидроксида железа Ре(ОН)3 и уменьшение заряда коллоидных частиц кремнезема, что приводило к прекращению осаждения и гидратированного железа и кремнезема. 9. Критический расход коагулянта РеС13-6Н20 при 20°С составлял не более 250 мг/кг, что соответствовало вводу в раствор 55.66 мг/кг = 0.996 ммоль/кг трехзарядных катионов Ре3". Критический расход по катионам Ре3" был выше, чем по катионам А13", но заметно ниже, чем по катионам Са2" и М§2+. Это указывало на то, что трехзарядные катионы Ре3+ и его многозарядные гидратированные комплексы сорбируются поверхностью коллоидного кремнезема лучше, чем двухзарядные одиночные катионы Са2+ и М§2\ 10. Показатель рН является одним из основных факторов, определяющих кинетику коагуляции и осаждения коллоидного кремнезема в гидротермальном растворе. От величины рН зависит отрицательный электрический заряд поверхности коллоидных частиц и сорбционная способность поверхности по отношению к катионам металлов. Также от величины рН зависит растворимость гидроксидов металлов и комплексов катионов металлов и силикат-ионов. На основе экспериментов с подщелачиванием раствора разработан способ осаждения, позволяющий регулировать кинетику коагуляции и хлопьеобразования, химический состав осажденного материала, снижать остаточную концентрацию кремнезема, сокращать расход коагулянта на обработку. |