It-tneħħija tas-silikon tal-aluminat tas-sodju hija proċess tipiku ta' koagulazzjoni{0}}adsorbiment ta' ko-preċipitazzjoni kimika. Il-qalba tal-kalkolu tagħha mhijiex relazzjoni stojkjometrika sempliċi, iżda pjuttost metodu ta 'inġinerija bbażat fuq esperimenti, li jiddependu fuq proporzjonijiet empiriċi, u li jeħtieġu aġġustamenti komprensivi.
I. Mekkaniżmu għat-Tneħħija tas-Silikon
Idroliżi: Aluminat tas-sodju (NaAlO₂ jew NaAl(OH)₄) idrolizza malajr maż-żieda ma 'l-ilma, u jiġġenera kollojdi ta' idrossidu ta 'l-aluminju amorfu (Al(OH)₃) b'erja tal-wiċċ speċifika enormi u kapaċità qawwija ta' assorbiment.
NaAlO₂ + 2H₂O → Al(OH)₃↓ + NaOH
Adsorbiment u kopreċipitazzjoni: Il-kollojde Al(OH)₃ iċċarġjat b'mod pożittiv iffurmat jinnewtralizza l-ħlas ta 'silika attiva ċċarġjata b'mod negattiv fl-ilma (bħal HSiO₃⁻, SiO₃²⁻, normalment rappreżentat bħala SiO₂). Permezz ta' l-assorbiment u l-kumplessazzjoni, tifforma kumplessi ta' aluminosilikat li ma jinħallux jew tiġi miknusa fil-flokk u tikko-preċipita.
Al(OH)₃ + x HSiO₃⁻ → Al(OH)₃·(SiO₂)ₓ (Proċess skematiku, formula ta' reazzjoni mhux-standard)
Dan il-proċess jiddetermina li l-proporzjon tal-konsum kimiku (proporzjon tal-piż ta 'aluminat tas-sodju għas-silika) mhuwiex valur teoretiku fiss, iżda pjuttost firxa empirika influwenzata minn fatturi multipli.
II. Id-determinazzjoni tal-Proporzjon tal-Konsum Kimiku (Valur R)
Il-kalkolu kollu jdur madwar proporzjon empiriku ewlieni, R:
R=Dożaġġ ta' aluminat tas-sodju (mg/L NaAlO₂) / Ammont ta' silikon li għandu jitneħħa (mg/L SiO₂)
1. Determinazzjoni tad-Dejta Bażika
Konċentrazzjoni tas-silikon tal-ilma mhux maħdum [Si]₀: Il-konċentrazzjoni SiO₂ tal-kampjun tal-ilma qabel it-trattament (mg/L).
Konċentrazzjoni ta 'silikon fil-mira [Si]ₜ: Il-konċentrazzjoni meħtieġa ta' SiO₂ wara t-trattament (mg/L).
Ammont ta' silikon li għandu jitneħħa Δ[Si]: Δ[Si]=[Si]₀ - [Si]ₜ (mg/L SiO₂).
2. Proporzjon Empiriku Ewlenin (R)
Dan huwa l-aktar parametru kritiku fil-kalkolu u għandu jinkiseb b'mod sperimentali.
Studju tal-Każ tat-Tneħħija tal-Fluworidu u tas-Silikon - Nanjing Danheng Technology Co., Ltd.
Firxa tipika: Prattika estensiva tal-inġinerija turi li l-valur R huwa tipikament bejn 8 u 20. Dan ifisser li għal kull 1 mg ta 'SiO₂ imneħħija, jeħtieġ li jiżdiedu 8 mg sa 20 mg ta' aluminat tas-sodju.
Għaliex firxa? Minħabba li l-valur R huwa affettwat b'mod sinifikanti mill-fatturi li ġejjin u għandu jiġi determinat permezz ta' testijiet tal-beaker:
Valur tal-pH: It-tieqa tal-pH ottimali għat-tneħħija tas-silika hija dejqa ħafna, tipikament bejn 6.5 u 7.5 (dgħajjef aċiduż għal newtrali). Jekk il-pH huwa baxx wisq (<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 jinħall f'AlO₂⁻, u jikkawża li l-kollojdi jitkissru. Il-punt tal-pH ottimali jvarja kemmxejn skont il-kwalità tal-ilma.
Temperatura tal-ilma: Żieda fit-temperatura tintensifika l-moviment termali molekulari, taċċellera r-rata ta 'reazzjoni, u tippromwovi formazzjoni aħjar tal-flokk, li tista' tbaxxi b'mod xieraq il-valur R.
Ijoni koeżistenti fl-ilma: L-ebusija (Ca²⁺, Mg²⁺) tippromwovi l-flokulazzjoni u tista 'tbaxxi l-valur R; filwaqt li l-materja organika tikkompeti ma 'jew tinkapsula kollojdi, potenzjalment iżid il-valur R.
Konċentrazzjoni inizjali tas-silika: Konċentrazzjonijiet inizjali ogħla jistgħu jirriżultaw f'effiċjenza ogħla ta' tneħħija għal kull unità ta' reaġent (il-valur R jista' jkollu tendenza lejn il-limitu l-aktar baxx tal-medda).
Kundizzjonijiet ta 'reazzjoni: L-intensità tat-taħlit, il-ħin tal-flokulazzjoni u l-ħin tas-saldu kollha jaffettwaw direttament l-effett.
3. Wettaq testijiet tal-beaker biex tiddetermina l-aħjar R u l-aħjar pH
Ħu serje ta 'kampjuni ta' ilma mhux ipproċessat ta 'l-istess volum.
L-ewwel sett ta’ testijiet (pH fiss, dożaġġ varjabbli): Aġġusta l-pH tal-kampjuni kollha tal-ilma għal valur issettjat minn qabel (eż., 7.0), u żid soluzzjonijiet ta’ aluminat tas-sodju fi gradjenti differenti (eż., dożaġġi kkalkulati skont R=5, 10, 15, 20...).
It-tieni sett ta' testijiet (dożaġġ fiss, pH varjabbli): Agħżel dożaġġ intermedju u aġġusta l-pH tal-kampjuni tal-ilma għal gradjenti differenti (eż., 6.0, 6.5, 7.0, 7.5, 8.0).
Wettaq taħwid rapidu standardizzat (taħlit), tħawwad bil-mod (flokulazzjoni), u sedimentazzjoni statika fuq il-kampjuni kollha tal-ilma.
Ħu s-supernatant u ddetermina l-konċentrazzjoni residwa ta’ SiO₂.
Plotting Kurvi: Iplottja l-kurva "Dożaġġ - Silikon Residwu" biex issib id-dożaġġ minimu meħtieġ biex tinkiseb il-mira [Si]ₜ. Iplottja l-kurva tal-"pH - Silikon Residwu" biex issib il-punt tal-pH ottimali għat-tneħħija tas-silikon.
Kalkolu tal-Valur R: Ibbażat fuq il-kurva "Dożaġġ - Silikon Residwu", sib id-dożaġġ C (mg/L NaAlO₂) li tikkorrispondi għall-kisba tal-mira [Si]ₜ. Imbagħad, R=C/Δ[Si].
4. Kalkolu tad-Dożaġġ Attwali
Ladarba l-valur R u l-valur tal-pH ottimali adattati għall-kwalità attwali tal-ilma jiġu determinati permezz ta 'esperimenti, il-kalkoli għall-operat ta' kuljum isiru sempliċi ħafna:
Dożaġġ Teoretiku (mg/L)=R × Δ[Si]
Fejn, Δ[Si] huwa kkalkulat abbażi tal-konċentrazzjoni ta' silikon tal-ilma mhux ipproċessat-immonitorjat fil-ħin reali u l-valur immirat.
III. Kalkoli Awżiljarji u Aġġustamenti Operattivi
Kalkoli tal-Konsum tal-Alkalinità u tal-Aġġustament tal-pH:
L-idroliżi tal-aluminat tas-sodju tipproduċi NaOH, li tikkonsma l-aċidità (H⁺) fl-ilma. Dan ifisser li aċidu addizzjonali (bħal aċidu sulfuriku jew aċidu idrokloriku) huwa ġeneralment meħtieġ biex jistabbilizza l-pH fil-medda ottimali.
L-ammont ta 'OH⁻ prodott mill-idroliżi ≈ (dożaġġ (mg/L NaAlO₂)/82) * 1000 (mmol/L)
L-ammont meħtieġ ta' aċidu (ibbażat fuq 98% H₂SO₄) jista' jiġi stmat bħala: Dożaġġ ta' aċidu (mg/L) ≈ [meħtieġ OH⁻ (mmol/L) × 49]/0.98/η
(Fejn 49 hija l-massa molari ta 'H₂SO₄, 0.98 hija l-purità, u η hija l-koeffiċjent ta' effiċjenza)
Nota: Din hija stima approssimattiva. L-ammont attwali ta 'aċidu miżjud għandu jiġi kkontrollat minn feedback ta' miter tal-pH onlajn u l-frekwenza tal-pompa ta 'l-aċidu aġġustata permezz ta' kontroll PID.
Kalkolu tar-residwu tal-aluminju: Mhux il-preċipitati kollha tal-aluminju miżjud; xi jibqa’ fl-ilma. Il-kontenut tal-aluminju fl-effluwent jeħtieġ li jiġi mmonitorjat biex jiġi żgurat li jissodisfa l-istandards tal-kwalità tal-ilma (ġeneralment<0.2 mg/L). Adding too much not only wastes the reagent, but can also lead to excessive aluminum levels.