Условия совместного удаления соединений кремния и гуминовых веществ из природных вод в присутствии продуктов термической обработки магнезита

Abstract

Актуальность. Подземные воды Западно-Сибирского региона характеризуются повышенным содержанием ионов железа, силикат ионов и органических веществ гумусового происхождения. Эти примеси способствуют образованию устойчивой коллоидной системы. При использовании природной воды в качестве теплоносителя на поверхности труб формируются силикатные отложения за счет связывания катионов кальция, магния, алюминия, железа. Совместное присутствие силикатов и органических примесей приводит к снижению эффективности очистки воды с применением существующих технологий водоподготовки. Цель: определение концентрационных и температурных условий образования соединений кремния с гуминовыми веществами и скорости их осаждения в присутствии продуктов термической обработки магнезита (каустического магнезита). Объекты: природные воды и модельные растворы, содержащие соединения кремния и растворенные гуминовые вещества, каустический магнезит. Методы: фотоколориметрия, рН-метрия, титриметрия, атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ICAP-6000). Результаты. Установлен интервал массовых соотношений растворимых гуминовых веществ и силикатов ГВ: SiO3 2-=0,8-4, в котором гуминовые вещества и SiO3 2--ионы при совместном присутствии в интервале рН=5…9 связываются в органо-минеральные комплексы. В природных высокоцветных водах (содержание органических веществ до 30 мгО/л) до 40 % силикат ионов может быть связано в такие комплексы. Размер образующихся коллоидных частиц составил порядка 200 нм, значение £-потенциала составило -38 mV. При использовании каустического магнезита в качестве реагента-осадителя взаимодействие в системе «силикат-гуминовые вещества» протекает в две стадии, определяющие технологическую целесообразность одновременного удаления из воды силикатов и гуминовых веществ.

The relevance. Ground sources of drinking water supply in the West Siberian region are characterized by high content of iron ions, silicate ions and organic substances of humus origin. These impurities lead to formation of a stable colloidal system. When using water as a cooler and in heating systems, silicate deposits are formed on the surface of the pipes, due to the ability of silicic acid to form insoluble compounds with calcium and magnesium cations, as well as with aluminum, iron and sodium cations. The combined presence of silicates and organic impurities reduces the effectiveness of existing water purification technologies. The aim of the research is to study the conditions of formation of silicon compounds with humic substances and the kinetics of interaction with caustic magnesite. Objects of research are natural waters and model solutions containing silicon compounds and dissolved humic substances, natural caustic magnesite. Methods: photocolorimeter, pH-meter, titrometry, inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICAP-6000). Results. The authors have established the concentration ratio of silicate ions/humic substances in which colloidal particles are formed at concentrations of silicate ions 20 mg/L and humic substances 80 mg/L at pH=5…9. The size of the resulting colloidal particles is 200 nm, and the value of £-potential is -38 mV. It is shown that in the range of рН values from 7,0 to 10 the colloidal compounds are stable.When using caustic magnesite as a precipitant reagent, the interaction in the «silicate-humic substances» system proceeds in two stages, which determine the technological feasibility of simultaneous removal of silicates and humic substances from water.