Mae tynnu silicon alwmin sodiwm yn broses arsugniad cemegol nodweddiadol o wlybaniaeth. Nid yw ei graidd cyfrifo yn berthynas stoichiometrig syml, ond yn hytrach yn ddull peirianneg yn seiliedig ar arbrofion, yn dibynnu ar gymarebau empirig, ac yn gofyn am addasiadau cynhwysfawr.
I. Mecanwaith Symud Silicon
Hydrolysis: Mae aluminad sodiwm (NaAlO₂ neu NaAl(OH)₄) yn hydrolysu'n gyflym wrth ychwanegu at ddŵr, gan gynhyrchu coloidau alwminiwm hydrocsid amorffaidd (Al (OH) ₃) gydag arwynebedd arwyneb penodol enfawr a chynhwysedd arsugniad cryf.
NaAlO₂ + 2H₂O → Al(OH)₃↓ + NaOH
Arsugniad a coprecipitation: Mae'r coloid Al(OH)₃ â gwefr bositif a ffurfiwyd yn niwtraleiddio gwefr silica gweithredol â gwefr negyddol mewn dŵr (fel HSIO₃⁻, SiO₃²⁻, a gynrychiolir fel SiO₂ fel arfer). Trwy arsugniad a chymhlethdod, mae'n ffurfio cymhlygion aluminosilicate anhydawdd neu'n cael ei ysgubo i mewn i'r ffloc a chyd-gwaddodi.
Al(OH)₃ + x HSIO₃⁻ → Al(OH)₃·(SiO₂)ₓ (Proses sgematig, fformiwla adwaith ansafonol)
Mae'r broses hon yn pennu nad yw'r gymhareb defnydd cemegol (cymhareb pwysau sodiwm aluminate i silica) yn werth damcaniaethol sefydlog, ond yn hytrach yn ystod empirig sy'n cael ei ddylanwadu gan ffactorau lluosog.
II. Pennu'r Gymhareb Defnydd Cemegol (Gwerth R)
Mae'r cyfrifiad cyfan yn troi o amgylch cymhareb empeiraidd graidd, R:
R=Dos alwminiad sodiwm (mg/L NaAlO₂) / Swm y silicon i'w dynnu (mg/L SiO₂)
1. Pennu Data Sylfaenol
Crynodiad silicon dŵr crai [Si]₀: Crynodiad SiO₂ y sampl dŵr cyn ei drin (mg/L).
Crynodiad silicon targed [Si]ₜ: Y crynodiad SiO₂ gofynnol ar ôl triniaeth (mg/L).
Swm y silicon i'w dynnu Δ[Si]: Δ[Si]=[Si]₀ - [Si]ₜ (mg/L SiO₂).
2. Cymhareb Empirig Allweddol (R)
Dyma'r paramedr mwyaf hanfodol yn y cyfrifiad a rhaid ei gael yn arbrofol.
Astudiaeth Achos Tynnu Fflworid a Silicon - Nanjing Danheng Technology Co, Ltd.
Amrediad nodweddiadol: Mae arfer peirianneg helaeth yn dangos bod y gwerth R fel arfer rhwng 8 a 20. Mae hyn yn golygu, am bob 1 mg o SiO₂ a dynnwyd, bod angen ychwanegu 8 mg i 20 mg o sodiwm aluminate.
Pam ystod? Oherwydd bod y ffactorau canlynol yn effeithio'n sylweddol ar y gwerth R a rhaid ei bennu trwy brofion bicer:
Gwerth pH: Mae'r ffenestr pH gorau posibl ar gyfer tynnu silica yn gul iawn, fel arfer rhwng 6.5 a 7.5 (asidig gwan i niwtral). Os yw'r pH yn rhy isel (<6.0), Al(OH)₃ colloids will dissolve into Al³⁺, losing their adsorption capacity; if the pH is too high (>8.0),
Bydd Al(OH)₃ yn hydoddi i AlO₂⁻, gan achosi i'r coloidau dorri i lawr. Mae'r pwynt pH gorau posibl yn amrywio ychydig yn dibynnu ar ansawdd y dŵr.
Tymheredd y dŵr: Mae tymheredd uwch yn dwysáu symudiad thermol moleciwlaidd, yn cyflymu'r gyfradd adwaith, ac yn hyrwyddo gwell ffurfiant ffloc, a all ostwng y gwerth R yn briodol.
Ïonau sy'n cydfodoli mewn dŵr: Mae caledwch (Ca²⁺, Mg²⁺) yn hybu llif a gall ostwng y gwerth R; tra bod deunydd organig yn cystadlu â choloidau neu'n eu crynhoi, gan gynyddu'r gwerth R o bosibl.
Crynodiad silica cychwynnol: Gall crynodiadau cychwynnol uwch arwain at effeithlonrwydd tynnu uwch fesul uned o adweithydd (gall gwerth R dueddu tuag at derfyn isaf yr amrediad).
Amodau ymateb: Mae cymysgu dwyster, amser flocculation, ac amser setlo i gyd yn effeithio'n uniongyrchol ar yr effaith.
3. Cynnal profion bicer i bennu'r R gorau a'r pH gorau posibl
Cymerwch gyfres o samplau dŵr crai o'r un cyfaint.
Set gyntaf o brofion (pH sefydlog, dos newidiol): Addaswch pH yr holl samplau dŵr i werth rhagosodedig (ee, 7.0), ac ychwanegwch hydoddiannau aluminate sodiwm ar wahanol raddiannau (ee, dosau wedi'u cyfrifo yn ôl R=5, 10, 15, 20...).
Ail set o brofion (dos sefydlog, pH amrywiol): Dewiswch ddos canolradd ac addaswch pH y samplau dŵr i wahanol raddiannau (ee, 6.0, 6.5, 7.0, 7.5, 8.0).
Perfformio troi cyflym safonedig (cymysgu), troi araf (llogi), a gwaddodiad statig ar bob sampl dŵr.
Cymerwch y supernatant a phenderfynwch ar y crynodiad SiO₂ gweddilliol.
Cromliniau Plotio: Plotiwch y gromlin "Dosage - Silicôn Gweddilliol" i ddarganfod y dos lleiaf sydd ei angen i gyrraedd y targed [Si]ₜ. Plotiwch y gromlin "pH - Silicon Gweddilliol" i ddod o hyd i'r pwynt pH gorau posibl ar gyfer tynnu silicon.
Cyfrifo Gwerth R: Yn seiliedig ar y gromlin "Dosage - Silicon Gweddilliol", darganfyddwch y dos C (mg/L NaAlO₂) sy'n cyfateb i gyrraedd y targed [Si]ₜ. Yna, R=C/Δ[Si].
4. Cyfrifiad Dos Gwirioneddol
Unwaith y bydd y gwerth R a'r gwerth pH gorau posibl sy'n addas ar gyfer ansawdd y dŵr presennol yn cael eu pennu trwy arbrofion, mae'r cyfrifiadau ar gyfer gweithrediad dyddiol yn dod yn syml iawn:
Dos Damcaniaethol (mg/L)=R × Δ[Si]
Lle, mae Δ[Si] yn cael ei gyfrifo ar sail y crynodiad silicon dŵr crai a fonitrwyd amser real a'r gwerth targed.
III. Cyfrifiadau Ategol ac Addasiadau Gweithredol
Defnydd Alcalinedd a Chyfrifiadau Addasiad pH:
Mae hydrolysis aluminate sodiwm yn cynhyrchu NaOH, gan ddefnyddio'r asidedd (H⁺) yn y dŵr. Mae hyn yn golygu bod angen asid ychwanegol (fel asid sylffwrig neu asid hydroclorig) fel arfer i sefydlogi'r pH o fewn yr ystod optimaidd.
Swm yr OH⁻ a gynhyrchir gan hydrolysis ≈ (dos (mg/L NaAlO₂)/82) * 1000 (mmol/L)
Gellir amcangyfrif y swm gofynnol o asid (yn seiliedig ar 98% H₂SO₄) fel: Dos asid (mg/L) ≈ [gofynnol OH⁻ (mmol/L) × 49]/0.98/η
(Lle 49 yw màs molar H₂SO₄, 0.98 yw'r purdeb, a η yw'r cyfernod effeithlonrwydd)
Sylwer: Amcangyfrif bras yw hwn. Rhaid i'r swm gwirioneddol o asid a ychwanegir gael ei reoli gan adborth mesurydd pH ar-lein ac addasu amlder y pwmp asid trwy reolaeth PID.
Cyfrifiad gweddillion alwminiwm: Nid yw pob gwaddod alwminiwm ychwanegol; mae rhai yn aros yn y dŵr. Mae angen monitro'r cynnwys alwminiwm yn yr elifiant i sicrhau ei fod yn bodloni safonau ansawdd dŵr (fel arfer<0.2 mg/L). Adding too much not only wastes the reagent, but can also lead to excessive aluminum levels.
