Степень загрязнения водных бассейнов промышленными стоками возрастает год от года. В связи с этим одной из актуальных в современном мире является проблема водоочистки. Коагуляционный метод очистки воды – один из относительно недорогих, но эффективных методов решения этой проблемы [1-3]. В данной работе представлены исследования реагента, полученного на основе гидроксохлорида алюминия (ГОХА) и полиаминосахарида хитозана (ПАС), обладающего свойствами как коагулянта, так и флокулянта.
ГОХА получали взаимодействием алюминиевого сырья (отходы алюминиевого производства, обрезки прокатного листа, гранулированный алюминий и др.) с хлороводородной кислотой. ПАС вносили в раствор либо на стадии синтеза ГОХА, либо по окончании его получения. При этом динамическая вязкость продукта достигала 100-160 Па·с, а массовое соотношение ГОХА:ПАС составляло (0,01-0,20) соответственно.
При взаимодействии ПАС с полимерным ГОХА [Al2(OH)5Cl] образуется комплексный реагент в результате того, что одна часть фрагментов макромолекулы хитозана связывается с металлическим ядром ГОХА, а другая остаётся свободной, находясь в растворе в виде «хвостов» и «петель», способных образовывать полимерные мостики между соседними молекулами. Это приводит к более разветвлённой структуре комплексного реагента при его гидролизе, что увеличивает коагуляционно-флокуляционную активность продукта.
В таблице 1 представлены результаты исследований, которые проводились на стоках Волжского трубного завода. Исходная сточная вода, используемая в данной серии опытов, имела следующие параметры: химическое потребление кислорода (ХПК)-581 мг О2/л, взвешенные вещества – 432 мг/л, pH 5,6, содержание общего железа (Fe2+, Fe3+) – 51,8 мг/л.
Концентрация вводимого чистого ГОХА была выбрана по максимальной степени очистки и составляла по основному веществу Al3+ 45,6 мг/л. Концентрация же реагента (ГОХА+ПАС) по Al3+ была гораздо ниже – 11,2 мг/л.
Таблица 1
Влияние состава реагента на степень очистки стоков трубного завода
|
Состав реагента |
Соотношение ГОХА:ПАС, масс. ч. |
ХПК, мг О2/л |
Взве- шенные. вещества, мг/л |
Содержание общего железа (Fe2+, Fe3+), мг/л |
Степень очистки, % |
||
|
по ХПК |
по взвеш. вещест-вам |
по ионам железа |
|||||
|
ГОХА + ПАС |
1 : 0,005 |
279 |
168 |
40 |
52 |
61 |
23 |
|
1 : 0,01 |
122 |
48 |
15 |
79 |
89 |
71 |
|
|
1 : 0,05 |
99 |
30 |
11 |
83 |
93 |
79 |
|
|
1 : 0,10 |
81 |
22 |
10 |
86 |
95 |
81 |
|
|
1 : 0,20 |
64 |
17 |
7 |
89 |
96 |
87 |
|
|
1 : 0,30 |
64 |
13 |
6 |
89 |
97 |
88 |
|
|
ГОХА |
- |
273 |
181 |
41 |
53 |
58 |
21 |
Из таблицы видно, что применение комплексного реагента позволяет улучшить показатели очистки стоков по сравнению с чистым ГОХА. Модификация ГОХА флокулянтом хитозаном при гораздо меньшей дозировке по Al3+ позволяет получить существенно более высокую степень очистки стоков. Особенно это касается очистки от ионов тяжёлых металлов, в частности от железа. Если чистый ГОХА выводит из системы всего 20-26 % ионов железа, то комплексный реагент (ГОХА+ПАС) улучшает этот показатель в 3,5 раза.
Таким образом, предлагаемый продукт (ГОХА+ПАС) обладает комбинированными свойствами коагулянта и флокулянта, что позволяет обеспечивать высокую эффективность очистки по сравнению с традиционно применяемыми в водоочистке реагентами.