198658. lajstromszámú szabadalom • Eljárás agyagtartalmú ipari hulladékvizek és/vagy zagyok, iszapok ülepítési és szűrési tulajdonságainak javítására
1 HU 198658 B 2 A találmány tárgya eljárás agyagásványt tartalmazó hulladékvizek és/vagy zagyok, iszapok ülepitési és szűrési tulajdonságainak javítására. Szilárd anyagok mellett agyagot tartalmazó hulladékvizek szűrési, illetve ülepitési tulajdonságainak javítására számos flokkulációö eljárás, flokkuléciót elősegítő vegyszer, mechanikus és kombinált műszaki megoldás ismert az ipari gyakorlatból és a szakirodalomból (például 1 119 826 NSZK, 3 398 093 US, 4 017 392 US, 155 111 HU szabadalmak; kolloidkémiai monográfiák flokkulációval foglalkozó fejezetei, mint például H. van 01- phen: An Introduction to Clay Colloid Chemistry, Wiley Interscience Pul., New York, stb.). Az említett megoldások hátránya:- a flokkuláló vegyszerek ára magas,- a szuszpenziók ülepíthetóségét növelik ugyan, de a víztelenítési műveletet (szűrés) megnehezítik;- kőrnyezetidegen anyagot juttatnak a likvidálandó folyadékfázisba;- általában többlépcsős, technológiában alkalmazhatók, költséges berendezésekkel;- az alkalmazott flokkulálószerek, elsősorban a polimer alapúak (polielektrolitok, például poliakrilamid-, raetil-cellulóz, biopolimeralapúak) rendkívül érzékenyek az oxidációs behatásokra, a vizes fázisban jelenlévő többértékű kationokra (kalcium, magnézium, alumínium, vas), a nyírási igénybevételre, továbbá a mindenütt jelenlévő baktériumokra, amely hatások a technológiai idő alatt e vegyszereket olyan mértékben képesek degradálni, hogy hatásukat nagymértékben, vagy teljesen elvesztik;- az agyagásványokra, különösen pedig a duzzadóképes agyagásványokra (például montmorillonit, bentonit, nontronit, vermikulit, stb.) nincsenek szerkezeti hatással, azok diszpergálódását nem akadályozzák meg, ezért az agyagásványok okozta minden technológiai nehézség, a flokkulálószerek alkalmazása ellenére, megmarad. Az agyagásványokat is tartalmazó ipari hulladékvizek szilárd anyag tartalmának jobban ülepedővé, illetve jobban szűrhetővé tételét jelen találmány nem a szokásos flokkulációs alapelvek oldaláról közelíti meg, hanem a rendszereket rendkívül kellemetlen befolyásoló agyagásványok oldaláról. Ha ugyanis az agyagásványok, elsősorban pedig a duzzadóképes agyagásványok koagulációját, szemcsesűrűség-növekedését, diszperziós stabilizálását megfelelő adalékanyaggal elérjük, akkor az elektrosztatikus kölcsönhatások következtében, az agyagszemcsék felületének hidratáltsága és töltése következtében fellép bizonyos mértékű flokkuláció, ami öszszességében az egész rendszer ülepedési és szűrhetóségi tulajdonságait kedvezően befolyásolja. Úgy találtuk, hogy ezt a hatást minden olyan szervetlen vagy szerves vegyülettel biztosítani lehet, amelynek pozitív töltésű gyöke vagy hidratált kationja 0,12-0,15 nm átmérőjű, koordinációs száma pedig 12, vagyis képes irreverzibilisen lecserélni az agyagásványok kalcium, magnézium vagy nátrium ionjait. Ezáltal a C-tengely irányában az egységcellát nagy erővel összehúzza, így növelve meg a szemcsesűrűséget (gyorsítva az ülepedést) és növelve a diszpergálódással szembeni stabilitást. Az így kezelt agyagásvány szemcsék flokkulációs gócokként hatnak, vagyis az egész diszperz rendszer ülepedési és szűrhetóségi tulajdonságait kedvező irányban változtatjuk meg. A találmány tárgya tehát eljárás agyagásványokat tartalmazó hulladékvizek és/vagy zagyok, iszapok ülepitési és szűrési tulajdonságainak javítására. A találmány értelmében az agyagásványokat tartalmazó, különböző technológiák során keletkező, adott esetben egyéb szilárd anyagokat is tartalmazó hulladékvizeket és/vagy zagyokat, iszapokat 0,12-0,15 nm hidratált ionátmérójű, 12-es koordinációs számú ionokat tartalmazó vegyületekkel kezeljük 0,0005-500 kg/to szilárdanyag, előnyösen 0,001-400 kg/to szilárdanyag koncentrációban. A találmány lényege az, hogy olyan ipari hulladékvizek tisztításának javítására ad módszert, amelyek agyagokat, különösképpen duzzadóképes agyagokat is tartalmaznak egyéb ásványi eredetű szennyező szilárd anyag mellett (például szénpor, foszfátok, pernye, ércpor, stb.), amelyeknek vizes közegből történő eltávolítása, a jelenleg alkalmazott technológiákkal és vegyszerekkel rendkívül drága, sót, az esetek többségében nem is lehetséges. A találmány műszaki megoldása abban áll, hogy az agyagásványokat, különösképpen pedig a 2:1 rétegszerkezetű, duzzadóképes agyagásványokat tartalmazó vizeket, zagyokat olyan, 0,12-0,15 nm hidratált ionátmérójű 12-es koordinációs számú ionokkal, illetve az ezen ionokat tartalmazó vegyületekkel kezeljük, amelyek ioncsere során beépülnek az agyagásványok szerkezetébe, itt fixálódnak, csökkentve az elemi cella C-tengely irányú méretét, azaz csökkentve az agyagásványok hidratáltságát, tehát a diszpergálódásra való hajlamát, egyidejűleg megnövelve az ásványszemcsék sűrűségét és stabilitását, következésképpen az ülepitési és szűrhetóségi tulajdonságait. Az agyagásványok számos fajtájából, kémiai állapotától, kémiai környezetétől, a hulladékvíz egyéb ásványi anyag tartalmától, a diszperz rendszer granulometriás jellemzőitől függően, a kitűzött cél számos vegyülettel érhető el, amelyek közül előnyösen a különböző szervetlen és szerves kálium-, ammonium-, cézium- és cirkónium-vegyületeket választhatjuk, a kezelendő diszperz rendszer tulajdonságaitól függően 0,0005-500 kg/to szilárdanyag, előnyösen 0,001-400 kg/to szilárdanyag koncentrációban, összetett rend5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
