Патент на изобретение №2255898
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДОГО ХЛОРАЛЮМИНИЙСОДЕРЖАЩЕГО КОАГУЛЯНТА
(57) Реферат:
Изобретение относится к способам получения коагулянта на базе основных хлоридов алюминия. Данный коагулянт может быть использован для очистки природных и сточных вод от взвесей и обладает дезинфицирующими свойствами по отношению к патогенным микроорганизмам, позволяющим получать питьевую воду в экстремальных условиях при индивидуальном применении в виде таблеток. Твердый хлоралюминийсодержащий коагулянт получают из жидкого коллоидного раствора гидроксохлорида алюминия с динамической вязкостью 90-180 Па·с, который подвергают взаимодействию с гесаметилентетраамином в массовом соотношении 1:(0,01-0,10) соответственно. Процесс получения твердого коагулянта протекает при комнатной температуре без затраты энергии в течение короткого времени. Из полученного продукта легко получить таблетки, что удобно для индивидуального применения в экстремальных условиях при получении питьевой воды. 2 табл.
Изобретение относится к способам получения коагулянта на базе основных хлоридов алюминия. Данный коагулянт может быть использован для очистки сточных и природных вод от взвесей и обладает дезинфицирующим действием по отношению к болезнетворным организмам, позволяет получать питьевую воду в экстремальных условиях при индивидуальном применении. Известен способ получения гидроксохлорида алюминия (ГОХА), заключающийся в обработке металлического алюминия хлороводородной кислотой различной концентрации (А.С. СССР, №618343, кл. С 01 F 7/56, опубл.05.08.78). Однако в этом случае получается жидкий ГОХА, который обладает повышенной коррозионной активностью за счет свободной хлороводородной кислоты, образующейся вследствие гидролиза ГОХА. Это требует применения специальной возвратной упаковочной тары и вызывает неудобства при использовании ГОХА в качестве коагулянта в экстремальных условиях. Для устранения этих неудобств необходимо перевести коагулянт в более удобную твердую форму. Известен способ получения твердого ГОХА путем периодического нагрева до 70°С с последующим охлаждением до 0°С водного раствора хлорида алюминия. С течением времени при 30-40°С выделяется твердый ГОХА (Патент №49-43478, Япония, опубл. 21.11.1974). Недостатком этого метода являются большие энергетические затраты на нагрев и охлаждение. Кроме того, резко возрастает время получения конечного продукта. Известен также способ получения твердого ГОХА путем кипячения раствора хлорида алюминия в течение 2-4 часов с последующей сушкой распылением (Патент №390471, США, опубл. 09.09.70). Недостатком этого метода является применение специального оборудования для слишком жидкого продукта, высокие энергетические затраты и длительное время перевода ГОХА из жидкого состояния в твердое. Наиболее близким является способ получения твердого ГОХА путем обработки жидкого коллоидного раствора гидроксохлорида алюминия хлоридами или сульфатами металлов или природным бишофитом (Патент Ru №2122973, МКИ С 01 F 7/ 00, 7/56, опубл.10.12. 98, бюл.№34). К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известных способов, относятся следующие: во-первых, при использовании хлоридов и сульфатов металлов, а также природного бишофита в качестве гелеобразующих компонентов наблюдается увеличение солесодержания в очищаемой воде, приводящее к стабилизации частиц взвести за счет адсорбции, что требует дополнительного расхода ГОХА; во-вторых, уменьшается интервал дозировок, что приводит либо к стабилизации дисперсии, либо к резкому возрастанию скорости гидролиза ГОХА за счет увеличения ионной силы раствора на стадии ввода коагулянта и перемешивания. Образующиеся флокулы из продуктов гидролиза ГОХА и дисперсной фазы очищаемой воды разрушаются, трудно оседают в отстойниках. Это приводит к уменьшению производительности фильтров. Кроме того, резко сокращается время цикла работы фильтров; в-третьих, некоторые хлориды и сульфаты металлов и природный бишофит, введенные в ГОХА для перевода его в твердое состояние, сообщают ему гигроскопичность, что приводит к слеживаемости при длительном хранении в неблагоприятных условиях. В предлагаемом изобретении решается важная задача получения твердого основного хлорида алюминия, применяемого в качестве коагулянта и обладающего высокой противомикробной и противобактериальной активностью при очистке природной воды в экстремальных условиях. При реализации предлагаемого способа получения твердого ГОХА получают следующий технический результат: во-первых, процесс получения твердого ГОХА идет при значительно меньшей концентрации гексаметилентетрамина, который является структурирующим агентом, что снижает стоимость конечного продукта, а также дополнительно не вносит в очищаемую воду веществ, ухудшающих качество очистки; во-вторых, полученный твердый продукт обладает сильным противомикробным и противобактериальным действием, поскольку предлагаемый реагент применяют в медицине как дезинфицирующее вещество; в третьих, полученный твердый коагулянт обладает более высокой флокулирующей активностью (более крупные хлопья, чем при применении солей и природного бишофита). Это связано с тем, что при гидролизе полученного коагулянта высвобождается четырехзарядный катион, который служит дополнительным коагулирующим агентом; в-четвертых, структурирующий агент в кислой и нейтральной средах обладает большим положительным зарядом по сравнению с применяемыми электролитами, что позволяет уменьшить концентрацию структурирующего агента по сравнению с прототипом. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что берут жидкий коллоидный раствор гидроксохлорида алюминия с динамической вязкостью 90-180 Па·с и подвергают взаимодействию с гексаметилентетрамином (ГМТА) в массовом соотношении 1:(0,01-0,10) соответственно. При добавлении к коллоидному раствору ГОХА ГМТА в различных количествах, наблюдается возрастание вязкости ГОХА, и при добавлении оптимальной дозы ГМТА (заявляемые соотношения) он переходит в твердое состояние. Выделение дисперсионной среды (вода) не происходит. В процессе образования твердого алюминийсодержащего коагулянта из коллоидных растворов ГОХА при добавлении ГМТА происходит образование комплексных соединений между атомами азота из ГМТА и ионами алюминия, при этом происходит структурирование по типу гелей. Процесс получения твердого коагулянта протекает при комнатной температуре без затраты энергии в течение короткого времени. Из полученного продукта легко получать таблетки, что удобно для индивидуального применения в экстремальных условиях при получении питьевой воды. Жидкий хлоралюминийсодержащий коагулянт с динамической вязкостью 90-180 Па·с получают растворением металлического алюминия в хлороводородной кислоте. В колбу емкостью 2 л вносят 1,5 л 10% хлороводородной кислоты и порциями добавляют гранулированный алюминий до тех пор, пока динамическая вязкость не станет равной 90-180 Па·с. Температура процесса растворения 70-95°С. Способ осуществляется следующим образом. Полученный коллоидный раствор ГОХА переводят в твердое состояние путем добавления ГМТА при перемешивании для равномерного его распределения по объему. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. ПРИМЕР 1. В этом примере обусловлено получение твердого ГОХА путем перевода его из жидкого коллоидного состояния в твердое под действием ГМТА В стакан емкостью 100 мл вносят 20 г жидкого коллоидного раствора ГОХА с различной динамической вязкостью и добавляют в него различное содержание ГМТА согласно табл.1. Температура смешения 20°С. Как видно из табл.1, переход ГОХА из жидкого состояния в твердое под действием ГМТА происходит при значительно меньших концентрациях, чем в случае присутствия солей металлов по прототипу. Выбор интервала концентраций вводимого ГМТА (1:0,01) ограничивается по нижнему пределу большим временем перехода ГОХА в твердое состояние; по верхнему пределу (1:0,10) лимитируется тем, что при использовании полученного продукта в качестве коагулянта для очистки природной воды возможно превышение ПДК по ГМТА (ПДКГМТА=0,5 мг/л). Пример 2. В этом примере обусловлено применение ГМТА в сильно кислой среде по сравнению с прототипом. Процесс структурирования гидроксохлорида алюминия протекает в более кислой среде, тогда как в прототипе этот процесс не наблюдается. Это важное свойство позволяет проводить структурирование даже тогда, когда часть гидроксохлорида алюминия находится в виде низкомолекулярных соединений. Вводимый структурирующий агент способен связывать ионы водорода, давая при этом четырехзарядный катион (ГМТА), который и является действующим началом перевода гидоксохлорида алюминия из жидкого состояния в твердое. В сильно кислой среде сульфаты и хлориды металлов, а также природный бишофит не переводят ГОХА в твердое состояние. Добавленный ГМТА связывает ионы водорода, рН повышается и ГОХА под действием образующегося многозарядного катиона [C6Hl2N4(H+)4]+4 переходит в твердое состояние (табл.2). Как видно из табл. 2, время перехода в твердое состояние резко снижается при выбранном значении рН и динамической вязкости ГОХА в случае структурирования ГМТА. В этих условиях хлорид натрия не структурирует ГОХА.
Исходя из приведенных примеров следует: во-первых, способ получения твердых хлоралюминийсодержащих коагулянтов, заключающийся в смешении жидкого коллоидного раствора ГОХА с ГМТА, позволяет получить твердый ГОХА при меньшей концентрации структурирующего агента; во-вторых, получение продукта возможно при меньшем значении рН; в-третьих, полученный продукт обладает обеззараживающим действием из-за наличия ГМТА; в-четвертых по сравнению с прототипом при очистке воды солесодержание в ней не увеличивается, поскольку ГМТА не диссоциирует на ионы.
Формула изобретения
Способ получения твердого хлоралюминийсодержащего коагулянта из жидкого коллоидного раствора путем превращения его в твердое состояние, отличающийся тем, что берут жидкий коллоидный раствор гидроксохлорида алюминия с динамической вязкостью 90-180 Па·с и подвергают его взаимодействию с гексаметилентетраамином в массовом соотношении 1:(0,01-0,10) соответственно.
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 07.07.2008
Извещение опубликовано: 20.06.2010 БИ: 17/2010
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
