СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОАГУЛЯНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ.

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к способам получения кристаллогидрата сульфата алюминия – коагулянта, используемого для очистки воды.
Сущность способа заключается в термическом разложении гидроксида алюминия серной кислотой в реакторе с паровой рубашкой и обратным холодильником и кристаллизацию сульфата алюминия при принудительном охлаждении.

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к способам получения кристаллогидрата сульфата алюминия – коагулянта, используемого для очистки воды.
Известен способ получения коагулянта, включающий разложение в реакторе водной суспензии гидроксида алюминия серной кислотой при температуре 110-120oС с получением 15-17% по Al2O3 плава сульфата алюминия и последующим растворением в баке приготовления раствора до конечной концентрации 7-7,5% по Al2O3. Полученный 15-17% по Al2O3 плав сульфата алюминия перед выгрузкой из реактора разбавляют водой до промежуточной концентрации 13-13,5% по Al2O3 и принудительно транспортируют для последующего растворения до конечной концентрации.
К недостаткам указанного способа можно отнести длительность и многоступенчатость процесса, недостаточно эффективное использование реактора и относительно высокий расход энергоносителя (острого пара), непосредственно подаваемого в реакционную смесь, что приводит к дополнительным операциям по регулированию влажности, и, в итоге – к повышению себестоимости конечного продукта.
Целью изобретения является разработка рациональной технологии производства коагулянта для очистки воды при минимальном расходе реагентов и энергоносителей.
Поставленная цель достигается разложением гидроксида алюминия серной кислотой и последующей кристаллизацией образовавшегося сульфата алюминия.
Взаимодействие гидроксида алюминия с серной кислотой осуществляется по уравнению реакции:
2Al(OH)3 + 3H2SO4 +12H2O = Al2(SO4)3 •18H2O (1)
Принципиальная технологическая схема получения коагулянта представлена на чертеже (фиг.).
Способ осуществляют следующим образом.
В реактор периодического действия, снабженный паровой рубашкой, загружают расчетное количество воды, и, порционно, 93-98% -ную серную кислоту из расчета образования 55-60%-го раствора кислоты. Затем в реактор загружают гидроксид алюминия в количестве несколько большем, чем стехиометрически необходимое, во избежание получения кислого продукта. За счет теплоты гидратации кислоты и экзотермической реакции разложения гидроксида алюминия серной кислотой, температура в реакторе поднимается до 1300С. Рабочую температуру 100-1200С поддерживают путем подачи необходимого количества пара в рубашку реактора. Верхняя часть реактора снабжена обратным холодильником для конденсации паров воды и кислоты. Длительность первой стадии – процесса разложения, составляет 40-60 мин. Образовавшийся плав сульфата алюминия заливают в термостойкие пластиковые формы, в которых при принудительном охлаждении в течение 1-2 ч осуществляется вторая стадия процесса – кристаллизация плава сульфата алюминия.
Предложенная технология позволяет эффективно использовать теплоту гидратации и экзотермической реакции нейтрализации, а также предотвратить потери сырьевых компонентов.
Пример:
Воду в количестве 325 кг, серную кислоту концентрацией 98% в количестве 437 кг (порционно) и гидроксид алюминия в количестве 234 кг последовательно загрузили в реактор. Стадию разложения продолжительностью до 1 ч проводили при 110-1200С. По завершению процесса разложения образовавшийся плав сульфата алюминия залили в термостойкие пластиковые формы, помещенные на стеллажи и обдуваемые вентиляторами. Кристаллизация осуществлялась в течение 2 ч.
Результаты физико-химического анализа и натурных испытаний в лабораторных и промышленных условиях показали, что полученный коагулянт соответствует требованиям ГОСТ 12966 – 75 и не уступает по своим свойствам и коагулирующей способности импортным коагулянтам, при этом его себестоимость в 1,5-2 раза ниже.
В целях реализации способа на территории «ТАлКо Кимиё» был организован участок и изготовлена установка по производству сульфата алюминия с расчетной мощностью до 20 т/сутки, при этом в перспективе планируется наладить производство сульфата алюминия с использованием только местных сырьевых компонентов – серной кислоты и гидроксида алюминия.
Способ прост в осуществлении, позволяет решить актуальную проблему обеспечения чистой питьевой водой и отвечает требованиям национальной и международной программ водной проблематики с решением экологических задач, переходу на использование местного минерального сырья и независимости от импорта.

1. Патент на изобретение RU 2215691. Способ получения коагулянта