ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Применение клиноптилолита для удаления следовых количеств ионов аЛония при повторном использовании волы из "Химия промышленных сточных вод" Даже небольшие концентрации аммиака в воде могут помешать ее использованию. В ряде случаев для технологических процессов с использованием воды и/или водопроводных систем нежелательно присутствие аммиака, поэтому необходимо удалять даже субмиллиграммовые концентрации его. В частности, только весьма незначительные концентрации NHs могут быть терпимы при размножении и выращивании рыбы. Попадая через жабры, аммиак действует на рыбу как яд [1]. Гиперплазия жаберных пластин может произойти уже при концентрации NH3 0,006—0,008 мг/л [2]. Источниками аммиака в рыбопитомнике являются выдыхаемый рыбами газ, который содержит 60—90% общего выделяемого ими азота 3—5] разложение избытка корма [2] и экскременты рыб [3, 6. [c.214] Известно, что растущая радужная форель выделяег 17 мг NH3 на 1 кг своей маосы в 1 ч [7]. Образование аммиака происходит при разложении избытка корма гетеротрофными бактериями [8]. Доля аммиака из экскрементов весьма незначительна [6, 8]. в незагрязненных озерах и реках поступление аммиака из указанных источников обычно не учитывается, однако в закрытых выростных системах рыбопитомников они могут создать смертельные для рыб концентрации. [c.214] Клиноптилолит — цеолит, селективный для ЫН4+ в присутствии ионов Са +, M.g + и Ма+. Впервые возможность его использования для удаления ЫН4+ из сточных вод была отмечена в работе [9]. В последующих исследованиях [10] клиноптилолит использовался для удаления ЫН4+ из сточных вод после биологической очистки. В США существуют две станции полной очистки бытовых вод, использующих клиноптилолит [11]. Клиноптилолит используется и для удаления ЫН4+ из циркулирующей воды рыбопитомника [12]. [c.215] Значение, равное 1 для Qs показывает, чтр цеолит в равной степени адсорбирует и ион А, и ион В Р 1—цеолит более избирателен к иону А Р 1—цеолит более избирателен к иону В. Таким образом, чем больше значение Qs, тем более селективен ионообменник для иона А. Оценки селективности позволяют легко определить применимость обменника для удаления одного или более ионов из воды. [c.216] Термин степень использования ионообменной колонки применяется для оценки цикла истощения, а термин эффективность — цикла регенерации [13]. Степень использования характеризует долю использованной обменной емкости. Эффективность определяется как отношение теоретически возобновляемых обменных центров к фактически возобновляемым центрам обмена на единицу объема регенерирующего раствора. При эксплуатации ионообменной колонки существует зависимость между степенью ее использования и эффективностью. Это связано с тем, что реакции ионного обмена являются реакциями равновеоными и для полного сдвига реакции влево (уравнение 1) требуются слишком большие количества регенерирующего раствора. Увеличение объема регенерирующего раствора на единицу массы цеолита увеличивает степень регенерации, однако полученная емкость колонки не прямо пропорциональна увеличению количества использованного регенерирующего раствора. Эффективностью регенерации обычно жертвуют для достижения разумной степени использования колонки. [c.216] В обычных для эксплуатации условиях влияние температуры на кинетику истощения и регенерации клиноптилолита незначительно. Исследование работы ионообменной колонки при комнатной температуре (23 °С) дает примерно такие же (результаты, как и при температуре воды выростного пруда 12°С [12]. [c.216] Клиноптилолит наиболее часто регенерируют раствором извести, содерл ащим Na l или СаСЬ или сразу оба этих вещества, для увеличения активности регенерирующего раствора [9—. [c.217] Однако при высоком pH возникает проблема, связанная с уменьшением, прочности цеолита. Степень разрушения цеолита равна примерно 0,25, 0,35 и 0,55% за полный цикл при использовании регенерирующих растворов с рН = 11,5, 12,0 и 12,5 соответственно [13]. Таким образам, если использован регенерирующий раствор с высоким pH, стоимость восполнения цеолита составляет значительную часть общей стоимости удаления NH4+ клиноптилолитом. [c.217] Для регенерации клиноптилолита на строящихся установках предполагается использовать 2%-ный раствор Na l с нейтральной реакцией [11,]. При этом для регенерации потребуется объем раствора 25—30-кратный объему по сравнению с 10—30-кратным при регенерации раствором с высоким pH, регенерирующий раствор будет возвращаться для повторного использования в замкнутой системе. Изучена также биологическая регенерация цеолита, например нитрификация [15, 16]. [c.217] Для определения полной обменной емкости по NH4+ в системе, где отсутствуют конкурирующие ионы, применены колонки непрерывной фильтрации сверху вниз. В каждом опыте через колонку с клиноптилолитом в натриевой форме пропускался 1 М раствор NH4 I со скоростью 60 мл/ч, пока концентрации на входе и выходе не уравнялись. NH4+ вытеснялся из колонки 0,5 М раствором Na l. Обменная емкость по NH4+ была определена по выходным кривым, полученным при пропускании в 1 ч 15 объемов (по отношению к объему загрузки) раствора NH4 I через колонку с клиноптилолитом в Ыа+-форме, концентрации NH4+ в фильтрате измеряли как функцию от объема пропущенной воды. [c.217] Исследования проводились с водой из выростного пруда. Две экспериментальные колбы содержали насадку из полиэтиленовых колец Коха, две контрольные колбы — битое стекло. Общая площадь поверхности насадки — 476,6 см на 1 л воды была одинаковой в экспериментальном и контрольном реакционном сосудах. Концентрацию NH4+ и НСОз увеличивали путем введения отработанного регенерирующего раствора. [c.218] Исходные концентрации NH4+ и H Oj- во всех сосудах были доведены до 6 мг/л и 1000 мг/л в пересчете на СаСОз соответственно. [c.218] При подготовке воды выростного пруда для опытов по нитрификации были использованы нитрифицирующие бактерии, выведенные в лаборатории. В начале и конце опытов концентрацию нитрифицирующих микроорганизмов определяли методом, описанным в работе [17]. Скорости нитрификации и размножения нитрифицирующих бактерий в экспериментальных и контрольных сосудах определялись автоматически. [c.218] Концентрацию кальция я магния определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре Перкин-Элмер 303, снабженном графитовой горелкой HGA-2000 и самописцем Перкин-Элмер, модель 065. Концентрацию калия и натрия определяли методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии. Для определения активностей ионов аммония и нитрата использовали селективные электроды в комплекте с рН-метром Орион, модель 801, и цифровым печатающим устройством, модель 751. Значения активностей были представлены в виде концентраций азота в мг/л. [c.218] Образцы клиноптилолита для очистки от пыли промывали дистиллированной водой, обрабатывали 1 М раствором Na l и отмывали дистиллированной водой до отрицательной реакции с AgNOa на С1 . Образцы сушили при 105 °С и затем помещали в колонки для дальнейшего исследования. [c.218] Ионообменные колонки из полистирола (57X1 см) содержали от 1 до 20 г цеолита, который для улучшения распределения потока был уложен на ватный тампон, укрепленный на резиновой подложке. Все колонки имели отношения высоты загрузки к ее диаметру от 7 до 28. Фильтрация проводилась сверху вниз, за исключением трех циклов, со скоростью от 5 до 50 объемов загрузки в 1 ч, а в опытах по насыщению и регенерации — от 5 до 50 и 15 объемов загрузки в 1 ч соответственно. Жидкость протекала через колонки самотеком. Поступающая вода была свободна от взвешенных твердых веществ. Все эксперименты по насыщению и регенерации проведены при комнатной температуре около 23 °С. [c.218] Различия между обменными емкостями, полученными в параллельных опытах, были всегда больше, чем различия в обменных емкостях испытанных цеолитных материалов различных месторождений и размеров. Средняя обменная емкость по МН4+ клиноптилолита в Ка+-форме была 1,96 мэкв/г (сухого) цеолита. [c.219] К и ЫН4+ в жидкой фазе из обменной емкости по катионам, равной 1,96 мэкв/г. Недостаток этого метода в том, что ошибки в определении концентраций других катионов в жидкой фазе суммируются в значении концентрации Ыа в твердой фазе. Факторы разделения и коэффициенты селективности показывают, что в присутствии изученных конкурирующих катионов удаление ЫН4+ происходит предпочтительнее по сравнению с К+ и Ыа+ в средне- и высококонцентрированных многокомпонентных системах удаление К предпочтительней, чем КН4+. В слабоконцентрированной многокомпонентной системе значения для системы N1 4+—Ма+ меньше 1,0 из-за очень низкой концентрации Ыа+ в поступающей воде. Такие же результаты получены в опытах с водой рыбопитомника 12]. Полученные факторы разделения и коэффициенты селективности ясно показывают применимость клиноптилолита для удаления ЫН4+ иэ изученных многокомпонентных систем. [c.221] Результаты изучения влияния скорости фильтрации на удаление КН4+ из слабоконцентрированного искусственного раствора показаны на рис. 19.2. При высокой скорости фильтрации, равной 25 объемам загрузки в 1 ч (верхняя кривая), до проскока 0,035 мэкв/л N1-14+ было пропущено 2700 объемов. При низкой скорости фильтрации, равной 14 объемам загрузки в 1 ч, до того же проскока было пропущено 3000 объемов. [c.221] Вернуться к основной статье