1. Номер державної реєстрації теми - 0112U002228, НТУУ «КПІ» - 2542-п.
2. Науковий керівник - д.т.н., проф. Гомеля М.Д., Гомеля Н.Д., Gomelya Nikolay D.
3. Суть розробки, основні результати.
(укр.)
Вивчено процеси освітлення низькомінералізованих та морських вод з використанням додаткових реагентів. Встановлено можливість використання та ефективність в процесах освітлення різних типів коагулянтів та флокулянтів, відібрані найбільш придатні з них для освітлення низькомінералізованих, визначено оптимальні дози реагентів, умови їх використання, встановлено лімітуючі фактори, що визначають ефективність знебарвлення з допомогою хімічних реагентів. Вивчено процеси реагентного пом'якшення вод цього типу. Досліджено умови отримання якісного перміату при попередній стабілізаційній обробці води. Встановлено, що подальша обробка води на баромембранних установках дозволяє отримати в якості перміату до 90 – 95 % від початкового об’єму. При цьому значна кількість води повертається в технологічний процес після переробки концентратів реагентними, електрохімічними чи іонообмінними методами.
Досліджено процеси вилучення сульфатів із водних розчинів з використанням сполук кальцію та барію. Встановлено, що вилучення сульфатів з розчину сульфату натрію з допомогою вапна можливе лише при нейтралізації лужних розчинів, що утворюються після додавання вапна та гідроксоалюмінату натрію. Вивчено процеси очищення води від сульфатів з одночасним її пом’якшенням при обробці вапном та металевим алюмінієм. Показано, що ефективність процесу зростає при збільшенні надлишку вапна та алюмінію, а також при видаленні залишку вапна з допомогою вуглекислого газу. Встановлено, що лімітуючою стадією процесу є дифузія розчину до поверхні металу, а ступінь вилучення сульфатів досягає високого значення при температурі 20 ºС незалежно від початкової їх концентрації у воді. На основі проведених досліджень створенні ефективні процеси попередньої обробки води, виходячи із характеристик природних вод, з досягненням необхідної стабільності води для забезпечення високого виходу перміату при мінімальних об’ємах рідких відходів – концентратів.
Досліджено застосування методу електролізу в електролізерах з іонообмінними мембранами для переробки хлормістких концентратів та регенераційних розчинів з отриманням кислоти, лугу, реагентів для знезараження води. Встановлено, що наявність кислоти або лугу в робочому розчині мало впливає на ефективність процесу. В цілому, можна сказати, що при електролізі кислих розчинів знижується вихід за струмом лугу, а при електролізі лужного розчину знижується вихід за струмом кислоти. Щодо ефективності електрохімічних методів переробки регенераційних розчинів, то можна сказати, що вона насамперед визначається концентраціями кислоти та лугу, які можна отримати в результаті реалізації даних процесів. Сфера використання отриманих реагентів значно розширюється при досягненні високих концентрацій (20 % і вище). При низьких концентраціях кислоти та лугу їх повторне використання буде дуже обмеженим. В загальному випадку, електродіаліз можна ефективно застосовувати для переробки кислих, нейтральних та лужних відпрацьованих регенераційних розчинів сульфату натрію з отриманням кислоти та лугу.
Створено маловідходну технологію демінералізації солонуватих вод. В основу розробки покладено результати, отримані при стабілізаційній обробці води з допомогою слабокислотного катіоніту в кислій формі та результати по вилученню сульфатів із концентратів при їх пом'якшенні вапном. В технологічній схемі попереднє освітлення води проводять шляхом обробки коагулянтом та флокулянтом при двохстадійному фільтруванні. Для стабілізації води щодо осадковідкладень на мембрані воду пропускають через катіонообмінний фільтр, заповнений слабокислотним катіонітом в кислій формі. При цьому лужність розчину знижується до нуля, рН знижується до 2,7−4,0, концентрація іонів кальцію - до значень, менших 1,50 мг-екв/дм3. Тому навіть при ступені відбору перміату більше 90 % концентрація сульфату кальцію в концентраті не перевищує 20 мг-екв/дм3 (1360 мг/дм3), що значно нижче розчинності гіпсу у воді. Для знезараження води використовують електролізер, який забезпечує утворення гіпохлориту натрію із розчину хлористого натрію. Розчин хлориду натрію готують з використанням очищеної води, що не пройшла стадію мінералізації. Схема знесолення морської води передбачає пом’якшення води на іонообмінних фільтрах, що забезпечує надійну роботу мембран. Регенерація іонітів здійснюється концентратом перед скидом у море. Відбір перміату визначається селективністю мембран та осмотичним тиском.