проблемы больших городов и
промышленных зон
УДК 544.77:622
Извлечение
солей алкиламмония из водных растворов методом осадительной микрофлотации
Широкое использование
поверхностно-активных веществ (ПАВ) в различных отраслях промышленности, а
также в быту ставит перед технологами новые задачи, связанные с выделением их
из технологических растворов, бытовых и
промышленных сточных вод. Это объясняется с одной стороны тем, что ПАВ вызывают
серьезные трудности при очистке сточных вод химическими и биохимическими
методами, а с другой, тем, что они негативно влияют на живые организмы,
растения и технологические свойства поверхностных и подземных вод [1, 2].
В последние годы все большее внимание исследователи привлекает метод
микрофлотации в связи с его высокой
экономичностью и эффективностью. Однако
данных о количественных и качественных характеристиках флотационного
выделения катионных
поверхностно-активных веществ, применяемых в промышленности явно не достаточно.
Таким образом целесообразным является расширение
исследований, которые направлены на разработку теоретических и практических
основ микрофлотационной очистки сточных
вод, загрязненных поверхностно-активными веществами [1].
Объект исследования: катионные поверхностно-активные вещества,
применяемые в промышленности.
Предметом исследования определены катионные поверхностно-активные
вещества, а именно хлориды алкиламмония содержащие от 8 до 16 атомов углерода и
технический препарат ГИПХ-3а представляющий смесь хлоридов алкиламмония.
Цель работы. Извлечение солей алкиламмония из водных
растворов методом осадительной микрофлотации.
Флотационную обработку растворов ПАВ осуществляли на установке, основным
элементом которой являлась стеклянная
колонка высотой 140 мм, диаметр 45мм. Дном колонки и диспергатором воздуха служила стеклянная пористая
пластинка (фильтр Шотта № 4). В качестве газовой фазы использовали воздух,
который подавался в колонку
снизу через фильтр Шотта под определенным давлением, измеряемым
манометром.
Объем раствора, заливаемого в колонку, равнялся 30 мл, скорость продувания
воздуха через пористую пластинку -25-58 см3/мин, время флотации от
10 до 20 минут. В процессе флотации растворы периодически анализировали на содержание в них катионных ПАВ. Об эффективности процесса флотации
ПАВ судили по степени выделения
их из раствора a.
При увеличении концентрации растворов хлоридов алкиламмония и
технического катионного ПАВ ГИПХ от 0 до 50 мг/дм3, степень их концентрирования
в пене a и степень перехода раствора в пену b непрерывно возрастают.
Изменение рН растворов ГИПХ-3а в интервале рН
2-10 сопровождается сначала снижением (за счет уменьшения степени диссоциации
ионогенных групп хлоридов алкиламмония, входящих в состав ГИПХ-3а), а затем
повышением степени выделения a (за счет перехода части ПАВ из истинно-растворенного
состояния в коллоидно-растворенное). Минимальное значение a наблюдается в области значений рН 3-5.
Аналогичное изменение степени выделения a происходят и при микрофлотационном выделении
хлоридов алкиламмония.
Наши исследования показали, что повышение
температуры растворов от 20 до 500 С катионных ПАВ незначительно увеличивает степень флотационного
выделения a ПАВ и степень перехода растворов b ПАВ в пену. Это является следствием того,
что с ростом температуры поверхностное натяжение на границе раздела фаз раствор
- газ уменьшается, а скорость синерезиса пены увеличивается.
Хотя, безреагентная
микрофлотация существенно снижает содержание ПАВ в растворе, но не обеспечивает
необходимых показателей качества очищенной воды, а объем раствора, перешедшего
в пену велик .
Исследования показали, что эффективность
процесса микрофлотационного извлечения исследуемых катионных ПАВ может быть в
ряде случаев повышена путем перехода от безреагентной микрофлотации к осадительной
.
Введение гексацианоферрата (III) (K3[Fe(CN)6])
и гексацианоферрата (II) (K4[Fe(CN)6]) калия в растворы
катионных ПАВ для полного их связывания в труднорастворимые соединения
значительно повышает степень выделения практически до 100 % и сокращает степень
перехода раствора в пену до 5-7 % объема раствора, подвергающегося флотационной
обработке. Положительное влияние указанных добавок на процесс микрофлотационного
извлечения катионных ПАВ обусловлено тем, что в результате их взаимодействия с
ПАВ образуются комплексные соединения, адсорбция таких комплексов на поверхности
пузырьков воздуха носит необратимый характер, что повышает эффективность процесса микрофлотации.
Достоинствами такого способа извлечения
катионных ПАВ методом осадительной микрофлотации, являются относительно низкая
стоимость неорганических осадителей, их широкая доступность и легкость подбора.
Так, при флотации катионных ПАВ в качестве неорганических осадителей следует
применять электролиты, которые диссоциируют с образованием высокозарядных
анионов.
Таким образом, осадительная микрофлотация является наиболее эффективным и экономичным методом по сравнению с безреагентной флотацией, что делает ее использование перспективным.
1.
Свиридов В.В.
Физико-химические основы процессов микрофлотации / В.В. Свиридов, А.В.
Свиридов, А.Ф. Никифоров. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГЛТУ: ГОУ ВПО УГТУ – УПИ,
2006. – 578 с.
2.
Стрельцова Е.А.,
Хромышева Е.А. Флотационное выделение катионных ПАВ // Химия и технол. воды. –
2000. – Т. 22, №3. – С. 259-267.