Главная > Статьи > Страница10
Проблема необходимости удаления растворенного кремния всегда вносила сумятицу в умы продавцов систем водоподготовки. Кремний — второе за распространением в земной коре вещество ( после кислорода). Химия кремния по сложности уступает только химии углерода. Диоксид кремния (химическая формула — SiO2) – содержится в разных концентрациях во всех природных водах. В водоподготовке диоксид кремния рассматривается как загрязняющее вещество, способное откладывать твердую силикатную накипь на всех контактных поверхностях. Отложения не содержат кварц в чистом виде, но представляют собой силикаты, содержащие двухвалентный или трехвалентный катион.
Твердое соединение диоксида кремния – кварц. Кварц инертен, но при сочетании определенных условий (очень высокая температура (> 400оС) и щелочная среда) слабо реагирует с водой, образуя кремниевую кислоту. Реакция представляет собой процесс деполимеризации с последующим гидролизом и образованием очень слабых метакремниевой (силикатной) и ортокремниевой кислот – соответственно H2SiO3 и H4SiO4. Это обясняет почему диоксид кремния лучше растворяется в среде с высоким рН (>10), в присутствии большого количества свободных анионов ОН—.
Вода с кремниевой кислотой не может использоваться для питания котлов высокого давления из-за образования силикатной накипи, обладающей низкой теплопроводностью. Такая вода осложняет работу котлов и турбин, не пригодна для использования в фармацевтике, текстильной промышленности, технологических процессах, предполагающих нагрев воды до образования пара или требующих химически чистой воды. Требования к содержания кремния в питательной воде котлов высокого давления – не более 0,1 мг/л. В соответствии с ДСАНПИН 2.2.4-171-10 содержание кремния в водопроводной воде не должно превышать 10мг/л.
Водоподготовка. Удаление кремния.
Коллоидные силикаты, обычно представляющие незначительную часть кремния в природной воде, удаляются коагуляцией с последующей фильтрацией. В задачах, предполагающих полное обескремнивание воды, задействуются в многоступенчатом сочетании технологии «ионного обмена» и «обратного осмоса», позволяющие получить итоговые концентрации кремния в воде не более 0,1 мг/л.
Обратный осмос.
Большинство мембран обратного осмоса обладают умеренным отторжением диоксида кремния и удаляют кремний эффективнее только с повышением рН воды. Однако в любом случае системы обратного осмоса не позволяют получить полное удаление из воды кремния.
Ионный обмен.
Все сильноосновные анионообменные смолы (SBA) в гидроксильной форме обладают способностью расщеплять соли. Это означает, что они обладают способностью удалять слабоионизированные частицы – CO2 и SiO2. Селективность SBA значительно ниже для силикатов чем для сульфатов и хлоридов, однако, значительно выше чем для гидроксида. При этом SBA в хлоридной форме обладает нулевой емкостью в отношении силикатов.
Удаление силикатов ионным обменов – ступенчатая технология. На первой стадии используется обработка воды сильнокислотным катионитом в натриевой форме. На второй стадии – сильноосновный анионит в гидроксильной форме (регенерация анионита слабым раствором щелочи). На второй стадии силикаты удаляются совместно с другими анионами.
Эта двухступенчатая технология, подобно процессу «деминерализации», обладает массой недостатков, однако, тем не менее, позволяет удалять силикаты совместно с другими анионами. На последок стоит также отметить, что традиционная теория удаления анионообменными смолами SiO2 в виде иона, например, аналогично удалению аниона-бикарбоната, не способна точно объяснить поведение SiO2 и возникающие трудности с его удалением.
