Natriy aluminati kremniyni olib tashlash odatiy kimyoviy koagulyatsiya-adsorbsion ko-cho'ktirish jarayonidir. Uning hisob-kitob yadrosi oddiy stoxiometrik munosabatlar emas, balki tajribaga asoslangan, empirik nisbatlarga tayangan va har tomonlama tuzatishlarni talab qiluvchi muhandislik usulidir.
I. Kremniyni olib tashlash mexanizmi
Gidroliz: natriy aluminat (NaAlO₂ yoki NaAl(OH)₄) suvga qoʻshilganda tez gidrolizlanadi va amorf alyuminiy gidroksidi (Al(OH)₃) katta oʻziga xos sirt maydoni va kuchli adsorbsiya qobiliyatiga ega kolloidlarni hosil qiladi.
NaAlO₂ + 2H₂O → Al(OH)₃↓ + NaOH
Adsorbsiya va cho'kma: hosil bo'lgan musbat zaryadlangan Al(OH)₃ kolloid suvdagi manfiy zaryadlangan faol silika dioksidining zaryadini neytrallaydi (masalan, HSiO₃⁻, SiO₃²⁻, odatda SiO₂ sifatida ifodalanadi). Adsorbsiya va kompleks hosil qilish orqali u erimaydigan aluminosilikat komplekslarini hosil qiladi yoki flok va ko-cho‘kmalarga singib ketadi.
Al(OH)₃ + x HSiO₃⁻ → Al(OH)₃·(SiO₂)ₓ (Sxematik jarayon, -standart bo'lmagan reaksiya formulasi)
Bu jarayon kimyoviy iste'mol nisbati (natriy aluminatining kremniy dioksidiga nisbati) qat'iy nazariy qiymat emas, balki ko'plab omillar ta'sirida bo'lgan empirik diapazon ekanligini aniqlaydi.
II. Kimyoviy iste'mol nisbatini aniqlash (R qiymati)
Butun hisob-kitob asosiy empirik nisbat atrofida aylanadi, R:
R=Natriy aluminat dozasi (mg/L NaAlO₂) / Olib tashlanadigan kremniy miqdori (mg/L SiO₂)
1. Asosiy ma'lumotlarni aniqlash
Xom suvdagi kremniy konsentratsiyasi [Si]₀: tozalashdan oldin suv namunasining SiO₂ konsentratsiyasi (mg/L).
Maqsadli kremniy konsentratsiyasi [Si]ₜ: davolashdan keyin talab qilinadigan SiO₂ konsentratsiyasi (mg/L).
Chiqariladigan kremniy miqdori D[Si]: DA[Si]=[Si]₀ - [Si]ₜ (mg/L SiO₂).
2. Asosiy empirik nisbat (R)
Bu hisoblashda eng muhim parametr bo'lib, uni eksperimental ravishda olish kerak.
Ftorid va kremniyni olib tashlash misoli - Nanjing Danheng Technology Co., Ltd.
Oddiy diapazon: Keng muhandislik amaliyoti shuni ko'rsatadiki, R qiymati odatda 8 va 20 orasida bo'ladi. Bu har 1 mg SiO₂ olib tashlanganiga 8 mg dan 20 mg natriy aluminat qo'shilishi kerakligini anglatadi.
Nima uchun diapazon? Chunki R qiymatiga quyidagi omillar sezilarli darajada ta'sir qiladi va uni stakan sinovlari orqali aniqlash kerak:
pH qiymati: kremniyni olib tashlash uchun optimal pH oynasi juda tor, odatda 6,5 dan 7,5 gacha (zaif kislotadan neytralgacha). Agar pH juda past bo'lsa (<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 AlO₂⁻da eriydi, bu esa kolloidlarning parchalanishiga olib keladi. Optimal pH nuqtasi suv sifatiga qarab bir oz farq qiladi.
Suv harorati: Haroratning oshishi molekulyar termal harakatni kuchaytiradi, reaksiya tezligini tezlashtiradi va R qiymatini mos ravishda pasaytirishi mumkin bo'lgan yaxshi flok shakllanishiga yordam beradi.
Suvda birga mavjud bo'lgan ionlar: qattiqlik (Ca²⁺, Mg²⁺) flokulyatsiyani rag'batlantiradi va R qiymatini pasaytirishi mumkin; organik moddalar kolloidlar bilan raqobatlashadi yoki ularni qamrab oladi, bu esa R qiymatini oshirishi mumkin.
Boshlang'ich kremniy kontsentratsiyasi: Yuqori boshlang'ich kontsentratsiyalar reagent birligi uchun yuqori olib tashlash samaradorligiga olib kelishi mumkin (R qiymati diapazonning pastki chegarasiga moyil bo'lishi mumkin).
Reaktsiya shartlari: aralashtirish intensivligi, flokulyatsiya vaqti va cho'kish vaqti ta'sirga bevosita ta'sir qiladi.
3. Optimal R va optimal pH ni aniqlash uchun stakan sinovlarini o'tkazing
Bir xil hajmdagi bir qator xom suv namunalarini oling.
Sinovlarning birinchi to‘plami (belgilangan pH, o‘zgaruvchan doza): Barcha suv namunalarining pH qiymatini oldindan belgilangan qiymatga (masalan, 7,0) sozlang va turli gradientlarda natriy aluminat eritmalarini qo‘shing (masalan, R=5, 10, 15, 20... bo‘yicha hisoblangan dozalar).
Sinovlarning ikkinchi to'plami (belgilangan doza, o'zgaruvchan pH): Oraliq dozani tanlang va suv namunalarining pH ni turli gradientlarga moslang (masalan, 6,0, 6,5, 7,0, 7,5, 8,0).
Barcha suv namunalarida standartlashtirilgan tez aralashtirish (aralashtirish), sekin aralashtirish (flokulyatsiya) va statik cho'ktirishni amalga oshiring.
Supernatantni oling va qoldiq SiO₂ konsentratsiyasini aniqlang.
Egri chiziqlarni chizish: [Si]ₜ maqsadiga erishish uchun zarur bo'lgan minimal dozani topish uchun "Dozaj - qoldiq kremniy" egri chizig'ini chizing. Kremniyni olib tashlash uchun optimal pH nuqtasini topish uchun "pH - qoldiq kremniy" egri chizig'ini chizing.
R qiymatini hisoblash: “Dozaj - qoldiq kremniy” egri chizig‘iga asoslanib, [Si]ₜ maqsadiga erishishga mos keladigan C dozasini (mg/L NaAlO₂) toping. Keyin, R=C/DA[Si].
4. Haqiqiy dozani hisoblash
Tajribalar orqali joriy suv sifatiga mos keladigan R qiymati va optimal pH qiymati aniqlangandan so'ng, kundalik ish uchun hisob-kitoblar juda oddiy bo'ladi:
Nazariy dozasi (mg/L)=R × D[Si]
Bu yerda DA[Si] real vaqtda kuzatilgan xom suv kremniy kontsentratsiyasi-va maqsadli qiymat asosida hisoblanadi.
III. Yordamchi hisob-kitoblar va operatsion tuzatishlar
Ishqoriylik iste'moli va pH sozlash hisoblari:
Natriy aluminat gidrolizi suvdagi kislotalilikni (H⁺) iste'mol qilib, NaOH hosil qiladi. Bu shuni anglatadiki, pH ni optimal diapazonda barqarorlashtirish uchun odatda qo'shimcha kislota (masalan, sulfat kislota yoki xlorid kislotasi) talab qilinadi.
Gidroliz natijasida hosil bo'lgan OH⁻ miqdori ≈ (doza (mg/L NaAlO₂)/82) * 1000 (mmol/L)
Kerakli kislota miqdori (98% H₂SO₄ asosida) quyidagicha baholanishi mumkin: Kislota dozasi (mg/L) ≈ [kerakli OH⁻ (mmol/L) × 49]/0,98/ķ
(Bu erda 49 - H₂SO₄ ning molyar massasi, 0,98 - tozalik va ē - samaradorlik koeffitsienti)
Eslatma: Bu taxminiy taxmin. Haqiqiy qo'shilgan kislota miqdori pH o'lchagichning onlayn fikr-mulohazasi va PID nazorati orqali sozlangan kislota pompasi chastotasi bilan nazorat qilinishi kerak.
Alyuminiy qoldiqlarini hisoblash: Barcha qo'shilgan alyuminiy cho'kmalari emas; ba'zilari suvda qoldi. Oqova suvdagi alyuminiy miqdori suv sifati standartlariga javob berishini ta'minlash uchun kuzatilishi kerak (odatda<0.2 mg/L). Adding too much not only wastes the reagent, but can also lead to excessive aluminum levels.