Исследование сорбции фосфонатов на золе в системе гидрозолоудаления

В процессе обработки подпиточной воды теплосети и циркуляционной воды оборотных систем охлаждения антинакипинами – фосфонатами необходим сброс содержащей эти реагенты воды в водоемы. В случае подпитки теплосети сброс воды производится только в ремонтный период, а продувочная вода оборотных систем охлаждения сбрасывается, как правило, постоянно. Концентрация фосфонатов в воде, сбрасываемой в водоемы, не должна превышать установленных нормативными документами значений. В то же время технология применения фосфонатов иногда требует использования их в концентрациях, значительно превышающих допустимые нормы сброса в водоемы. Одним из методов снижения концентрации фосфонатов в производственной воде является их разбавление водой, не содержащей фосфонатов. Другим способом снижения концентрации фосфонатов перед их сбросом является сорбция фосфонатов на сорбентах, в частности на золе в разомкнутых системах гидрозолоудаления (ГЗУ). Система ГЗУ предназначена для транспортировки золы, образующейся при сжигании угля и другого твердого топлива в котлах. Транспорт золы осуществляется с помощью воды в природные впадины или в специально обвалованные отстойные бассейны большой емкости (золоотвалы), где происходит отстаивание воды. Освобожденная от золы вода перетекает в ближайший природный водоем.

Зола имеет сложный химический состав и содержит соединения кремния, алюминия, железа, кальция, магния, фосфора и др. Зола углей почти всегда содержит более 2% СаО, а зола торфа и сланцев – более 10% СаО [1]. Известно, что органические вещества интенсивно сорбируются на соединениях кальция [2]. Зола обладает развитой поверхностью, так как состоит, в основном, из

фракций размером 0,01 – 0,1 мм; средняя крупность золы составляет 0,03 – 0,07 мм, а максимальная крупность – не более 1 – 2 мм [3]. Вследствие развитой поверхности зола имеет высокую сорбционную способность. По данным УралВТИ оксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФК) практически полностью удаляется из продувочной воды оборотных систем охлаждения при сорбции

ååна золе в системе ГЗУ [4].

Âстатье приведено исследование интенсивности сорбции на золе ряда производимых отечественной промышленностью фосфонатов: ОЭДФК,

ååцинкового комплекса (ОЭДФ-цинк), ИОМС и ПАФ-13А. Концентрация фосфонатов в испытаниях соответствовала их предельно допустимой концентрации в воде хозяйственно-питьевого водопо-

льзования: ИОМС – 4 мг л, ПАФ-13А – 5 мг л, ОЭДФ – 0,6 мг л (по промышленному продукту), ОЭДФ-цинк – 5 мг л (по сухому веществу). Растворы фосфонатов готовили на обессоленной воде. Для проведения испытаний использовали золу двух типов: первый – зола подмосковного бурого угля, содержащая 3 – 4% кальция и большое количество серы, использовавшаяся на Рязанской ГРЭС; второй – зола кузнецкого каменного угля (отбор из электрофильтра), использовавшаяся на Черепетской ГРЭС. Зола первого типа обладает кислотными свойствами: при смешивании этой золы с обессоленной водой (соотношение массы золы и воды составляло 1 20) значение рН воды снижалось с 6,0 до 4,6, а после 1 ч перемешивания за счет вымывания из золы щелочных компонентов значение рН возрастало до 6,6. Зола второго типа обладает щелочными свойствами: при смешивании золы с обессоленной водой (в соотношении 1 20) значение рН воды возрастало до 11,9, а после 1 ч перемешивания значение рН увеличивалось до 12,2.

# 1

Для моделирования условий гидротранспорта смеси воды с золой в системах ГЗУ время испытаний составляло 1 ч [5]. Суспензию золы в растворе фосфонатов с золой перемешивали в ходе испытаний механической мешалкой при комнатной температуре (скорость движения жидкости составляла 1 – 1,5 м с).

По окончании испытаний суспензию фильтровали через фильтр “синяя лента” и определяли в фильтрате остаточную концентрацию фосфоната.

Поскольку методика определения фосфонатов основана на их разложении до ортофосфатов РО34 , предварительно проводили “холостые” опы-

ты по определению количества ортофосфатов, переходящих в водную фазу при одночасовом перемешивании золы с обессоленной водой, не содержащей фосфонатов. Концентрацию ионов РО34 ,

полученную в “холостом” опыте, вычитали из концентрации этих ионов, определенной в испытаниях сорбции фосфонатов. Степень сорбции фосфонатов на золе определяли как отношение остаточной концентрации фосфоната в растворе после испытаний к начальной концентрации фосфоната.

Результаты проведенных испытаний представлены в таблице. Они показывают, что фосфонаты в процессе гидрозолоудаления сорбируются на золе

практически полностью: степень их сорбции составляет не менее 98%. Это позволяет производить очистку содержащей фосфонаты производственной воды путем пропускания их через систему ГЗУ перед сбросом воды в водоем.

Список литературы

1.Энергетическое топливо СССР. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991.

2.Шевченко М. А. Органические вещества в природной воде и методы их удаления. Киев: Наукова думка, 1966.

3.Золошлаковые материалы и золоотвалы Под ред. Мелентьева В. А. М.: Энергия, 1978.

4.ÐÄ 34.22.503-89. Методические указания по стабилизационной обработке охлаждающей воды в оборотных системах охлаждения с градирнями оксиэтилидендифосфоновой кислотой. М.: ВТИ, 1989.

5.Кузнецов П. М. Удаление золы и шлаков на электростанциях. М.: Госэнергоиздат,1954.