Naatriumaluminaadi silikoniseerimine on tüüpiline keemiline koagulatsioon{0}}adsorptsiooniga koossadestamise protsess. Selle põhiarvutus ei ole lihtne stöhhiomeetriline seos, vaid pigem katsetel põhinev tehniline meetod, mis tugineb empiirilistele suhetele ja nõuab põhjalikku kohandamist.
I. Desilikoniseerimismehhanism
Hüdrolüüs: naatriumaluminaat (NaAlO₂ või NaAl(OH)4) hüdrolüüsub vee lisamisel kiiresti, tekitades amorfse alumiiniumhüdroksiidi (Al(OH)₃) kolloidid, millel on suur eripind ja tugev adsorptsioonivõime.
NaAlO₂ + 2H₂O → Al(OH)₃↓ + NaOH
Adsorptsioon ja kaassadestamine: Positiivse laenguga Al(OH)3 kolloidid neutraliseerivad negatiivselt laetud aktiivse räni laengu vees (nagu HSiO3⁻, SiO32⁻, mida tavaliselt tähistatakse kui SiO2) ning adsorptsiooni ja kompleksi moodustumisega moodustavad lahustumatud kompleksid või aluminosilikaadid. kaas-sade.
Al(OH)₃ + x HSiO₃⁻ → Al(OH)3·(SiO₂)ₓ (Illustratiivne protsess, mitte-standardne reaktsioonivalem)
See protsess määrab, et kemikaalikulu suhe (naatriumaluminaadi ja ränidioksiidi massisuhe) ei ole fikseeritud teoreetiline väärtus, vaid empiiriline vahemik, mida mõjutavad mitmed tegurid.
II. Kemikaalide tarbimise suhte (R väärtus) määramine
Kogu arvutus keerleb empiirilise põhisuhte R ümber:
R=Naatriumaluminaadi annus (mg/l NaAlO₂) / eemaldatava ränidioksiidi kogus (mg/l SiO₂)
1. Põhiandmete määramine
Toorvee ränidioksiidi kontsentratsioon [Si]₀: veeproovi SiO₂ kontsentratsioon enne töötlemist (mg/L).
Ränidioksiidi sihtkontsentratsioon [Si]ₜ: nõutav SiO₂ kontsentratsioon pärast töötlemist (mg/L).
Eemaldatava räni kogus Δ[Si]: Δ[Si]=[Si]₀ - [Si]ₜ (mg/L SiO₂).
2. Kriitiline empiiriline suhe (R)
See on arvutamisel kõige kriitilisem parameeter ja see tuleb katseliselt saada.
Tüüpiline vahemik: Laialdane inseneripraktika näitab, et R väärtus on tavaliselt vahemikus 8 kuni 20. See tähendab, et iga 1 mg eemaldatud SiO₂ kohta tuleb lisada 8 mg kuni 20 mg naatriumaluminaati.
Miks vahemik? Kuna R väärtust mõjutavad oluliselt järgmised tegurid ja see tuleb määrata keeduklaasi testidega:
pH väärtus: optimaalne pH-aken räni eemaldamiseks on väga kitsas, tavaliselt vahemikus 6,5–7,5 (nõrgalt happeline kuni neutraalne). Kui pH on liiga madal (<6.0), Al(OH)₃ colloids will dissolve into Al³⁺, losing their adsorption capacity; if the pH is too high (>8.0),
Al(OH)3 lahustub AlO2⁻-ks ja kolloidid lagunevad. Optimaalne pH-punkt varieerub veidi sõltuvalt vee kvaliteedist. Vee temperatuur: kõrgem temperatuur intensiivistab molekulaarset soojusliikumist, kiirendab reaktsiooni kiirust ja soodustab paremat helveste moodustumist, mis võib potentsiaalselt langetada R väärtust.
Kooseksisteerivad ioonid vees: kõvadus (Ca²⁺, Mg²⁺) soodustab flokulatsiooni ja võib alandada R väärtust; aga orgaaniline aine konkureerib kolloididega või kapseldab neid, suurendades potentsiaalselt R väärtust.
Ränidioksiidi algkontsentratsioon: kõrgemad algkontsentratsioonid võivad kaasa tuua suurema eemaldamise efektiivsuse reaktiiviühiku kohta (R väärtus võib kalduda vahemiku alumise piiri poole).
Reaktsioonitingimused: Segamise intensiivsus, flokulatsiooniaeg ja settimisaeg mõjutavad otseselt mõju.
3. Tehke keeduklaasi testid, et määrata optimaalne R ja optimaalne pH. Võtke rida võrdse mahuga toorveeproove.
Esimene testide komplekt (fikseeritud pH, muutuv annus): reguleerige kõigi veeproovide pH eelseadistatud väärtuseni (nt 7,0) ja lisage erineva gradiendiga naatriumaluminaadi lahuseid (nt R=5, 10, 15, 20... järgi arvutatud annused). Teine katsete komplekt (fikseeritud annus, muutuv pH): valiti konkreetne vaheannus ja veeproovide pH reguleeriti erinevatele gradientidele (nt 6,0, 6,5, 7,0, 7,5, 8,0).
Kõik veeproovid läbisid standardiseeritud kiire segamise (segamise), aeglase segamise (flokulatsiooni) ja settimise.
SiO2 jääkkontsentratsioon mõõdeti supernatandis.
Kõvera joonistamine: eesmärgi [Si]ₜ saavutamiseks vajaliku minimaalse annuse leidmiseks joonistati kõver "annuse-jääkräni". Räni eemaldamiseks optimaalse pH-punkti leidmiseks joonistati "pH-jääkräni" kõver.
R-väärtuse arvutamine: "Doosi-jääkräni" kõvera põhjal leiti annus C (mg/L NaAlO₂), mis vastab sihtväärtuse [Si]ₜ saavutamisele. Seetõttu R=C/Δ[Si]. 4. tegeliku annuse arvutamine
Kui praegusele veekvaliteedile sobiv R väärtus ja optimaalne pH väärtus on katsetega kindlaks määratud, muutuvad igapäevase töö arvutused väga lihtsaks:
Teoreetiline annus (mg/L)=R × Δ[Si]
Kus Δ[Si] arvutatakse reaalajas jälgitava ränidioksiidi kontsentratsiooni-toores vees ja sihtväärtuse alusel.
III. Abiarvutused ja operatiivsed kohandused
1. Aluselisuse tarbimise ja pH reguleerimise arvutused:
Naatriumalumiinaadi hüdrolüüsil tekib NaOH, mis kulutab vee happesuse (H⁺). See tähendab, et pH stabiliseerimiseks optimaalses vahemikus on tavaliselt vaja täiendavat hapet (nt väävelhapet või vesinikkloriidhapet).
Hüdrolüüsi teel toodetud OH⁻ kogus ≈ (annus (mg/l NaAlO₂)/82) * 1000 (mmol/l)
Vajaliku lisatava happe koguse (98% H2SO4 alusel) saab hinnata järgmiselt: Happe lisamine (mg/L) ≈ [vajalik OH⁻ (mmol/L) × 49]/0,98/η
(Kus 49 on H2SO4 molaarmass, 0,98 on puhtus ja η on efektiivsuskoefitsient)
Märkus. See on ligikaudne hinnang. Tegelikku lisatud happe kogust tuleb kontrollida veebipõhise pH-meetri tagasiside abil ja happepumba sagedust reguleerida PID-juhtimisega.
Alumiiniumijäägi arvutamine: mitte kõik lisatud alumiiniumi sademed; osa jääb vette. Alumiiniumisisaldust heitvees tuleb jälgida, et tagada selle vastavus vee kvaliteedistandarditele (tavaliselt<0.2mg/L). Overdosing not only wastes reagents but also leads to excessive aluminum levels.