УДК 543. 39 (0765)

Химия и химические технологии/5. Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологий

Научный руководитель-Абдурахимов Х. А., к.х.н., доцент.

Холхужаев Б.Б .-студент.

Ташкентский институт ирригации и мелиорации, Узбекистан

ПОЛУЧЕНИЕ КОАГУЛЯНТОВ НА ОСНОВЕ АНГРЕНСКОГО КАОЛИНА

Изо дня в день проблема приобретения коагулянтов из - за рубежа становится все труднее и труднее, а в стране нет официальных предприятий, специально занимающихся производством коагулянтов. Проблема замены сульфата алюминия на коагулянт из местного сырья нами поставлена и решается с успехам на удовлетворительном уровне.

Для этого нами, основываясь на химическом анализе, выбрано местное сырье, содержащее каолин, каолиновые глины.

Каолин ангренского месторождения имеет следующие химический состав: SiO₂= 45 - 47%, А1₂О₃ =27 - 28%, Fе₂О₃ = 3,4 - 4%, FеО =0,7 -0,8%, СаО 0,5 - 0,55%, Мg = 0,52 - 0,60%, Nа₂О = 0,35%, К₂0 =0,30 - 0,35% ТiO₂=1,0%.

Из химического состава видно, что содержание алюминия и железа в составе каолина после кремния преобладает другие металлы.

Основываясь на эти данные химического состава и литературные источники (периодические издания и учебные пособия) [1-3] нами разработан способ получения коагулянтов на основе каолина и бентонита.

Использование необогащенного каолина из - за поведения алюминия и железа в пассивном состоянии, трудности извлечения окиси алюминия из минеральной смеси и доступа к нему молекул серной кислоты требуется тепловая обработка. Поэтому колебания химического, минералогического и гранулометрического состава усложняют технологию получения сырья и коагулянта. Требуется подготовительная работа по очистке или обогащению сырья. Для этого 200 г Ангренского каолина, взвешенного с точностью до 0,1 г насыпают в термостойкий тигель из фарфора и помещают в муфельную печь и нагревают до температуры 500 - 550 °С . При этой температуре практически А1₂Si₂О₅(ОН)₄ разлагается и согласно представлениям работы [2] образуется метакаолинит А1₂О_з2SiO₂ и 2Н₂О легко разлагаемый серной кислотой. Дело в том, что до температуры 450°С степень извлечения оксида алюминия незначительна и практически она нами не замечена, а при температуре выше 800°С происходит образование А1₂О₃ и муллита, который трудно растворяется в серной кислоте.

Высокоактивный метакаолинит легко вступает в химической реакцию при комнатной температуре 20 - 30 °С по схеме:

А1₂O₃+ 2SiO₂+3H₂SO₄=Al₂(SO₄)₃+2SiO₂+3H₂O

SiO₂ в виде пeска быстро оседает на дно фарфоровой чашки, а растворенный А1₂(SО₄)_з переливается в другую чашку, выпаривается концентрируется и сушится на песочной бане при температуре 170 - 180°С в течение 3-4 часов. После этого содержимое чашки охлаждается до 20°С производится взвешивание на технических весах чашку с коагулянтом и без него. Выход коагулянта в расчете на каолин максимально составляет около 70 - 75% . Условное название коагулянта СНОК сульфированный необогащенный каолин.

Изучение зависимости выхода коагулянта от температуре прокаливания каолина показывает, что кривая имеет максимум в при температуре 550 - 580°С, при температуре 400 - 450°С, начинается интенсификация выхода окиси алюминия на поверхность минералов, а при 800°С и выше образуется сплавы (муллиты) и практический при такой температуре взаимодействие серной кислоты с муллитами становится не возможным и коагулянт не образуется.

Согласно данных дериватограммы ангренского каолина при нагревании его до температуры 400^оС протекает экзотермический процесс, сопровождающийся объемным расширением оксидов металлов и воды. При температуре 400-580^оС протекает процесс вытеснения воды, сопровождающийся поглощением тепла, разрыхлением структуры минерала и уменьшением массы каолина. Гидратная оболочка, образовавшаяся на поверхности минерала, влияет отрицательно на его активность взаимодействия с серной кислотой. По мере удаления связанной воды с поверхности минерала выход коагулянта будет увеличиваться.

Полученный коагулянт представляет собой комки серого цвета, который легко набухает в водопроводной воде. Для удобства увеличения полезной поверхности и удобства при применении полученного коагулянта его измельчали в шаровой мельнице и просеивали через сито с размером ячейке 0,25 мм. Для получения коагулянта в качестве сырья кроме необогащенного использовали обогащенный ангренский каолин. Технология приготовления сырья и получения из него коагулянта одинаково. Разница в том, что при обжиге обогащенного каолина, ввиду того что в его имеется поверхностно - активная добавка и в начале процесса прокалки до 200 - 250 °С образуется неприятный запах тления и горения органических веществ

Полученные коагулянты на основе местных ресурсов представляют для нашего региона не только научный но и практический интерес.

На основе местных ангренских каолинов никогда и никто не пытался получать коагулянта, однако не исключено что могут быть публикации отрывочного характера.

Список использованной литературы.

1.Абдурахимов Х. А., Тупальская С.Н. Очистка сточных вод производства переработки целлюлозы химическими реагентами. Материалы международной научно-технической конференции «Наука – образование – производство в решениях экологических проблем», 2002, Уфа. Т2., с236-239.

2.Мухамедов К. Г., Абдурахимов Х. А., Абдуганиев Б. А. Очистка сточных вод производства целлюлозы. Узб. хим. ж. 2004, №4.

3.Абдурахимов Х. А., Аралов И. А. Шоли похолидан целлюлоза олиш жараёнида ажраладиган оқова сувларни коагуляцион тозалаш. ТИМИ талабаларининг меҳр ва мурувват йилига бағишланган анжумани тезислари тўплами. Т., ТИМИ, 2004.