सोडियम एल्युमिनेट सिलिकॉन निष्कासन एक विशिष्ट रासायनिक जमावट {{0}सोखना सह {{1}वर्षण प्रक्रिया है। इसकी गणना का मूल एक साधारण स्टोइकोमेट्रिक संबंध नहीं है, बल्कि प्रयोगों पर आधारित एक इंजीनियरिंग पद्धति है, जो अनुभवजन्य अनुपातों पर निर्भर है, और व्यापक समायोजन की आवश्यकता है।
I. सिलिकॉन निष्कासन तंत्र
हाइड्रोलिसिस: सोडियम एल्युमिनेट (NaAlO₂ या NaAl(OH)₄) पानी में मिलाने पर तेजी से हाइड्रोलाइज हो जाता है, जिससे एक विशाल विशिष्ट सतह क्षेत्र और मजबूत सोखने की क्षमता के साथ अनाकार एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड (Al(OH)₃) कोलाइड उत्पन्न होता है।
NaAlO₂ + 2H₂O → Al(OH)₃↓ + NaOH
सोखना और सहअवक्षेपण: धनात्मक रूप से आवेशित Al(OH)₃ कोलाइड पानी में ऋणात्मक रूप से आवेशित सक्रिय सिलिका के आवेश को निष्क्रिय कर देता है (जैसे कि HSiO₃⁻, SiO₃²⁻, जिसे आमतौर पर SiO₂ के रूप में दर्शाया जाता है)। सोखने और संकुलन के माध्यम से, यह अघुलनशील एल्युमिनोसिलिकेट कॉम्प्लेक्स बनाता है या फ्लोक में बह जाता है और अवक्षेपित हो जाता है।
Al(OH)₃ + x HSiO₃⁻ → Al(OH)₃·(SiO₂)ₓ (योजनाबद्ध प्रक्रिया, गैर-मानक प्रतिक्रिया सूत्र)
यह प्रक्रिया निर्धारित करती है कि रासायनिक खपत अनुपात (सोडियम एल्यूमिनेट और सिलिका का वजन अनुपात) एक निश्चित सैद्धांतिक मूल्य नहीं है, बल्कि कई कारकों से प्रभावित एक अनुभवजन्य सीमा है।
द्वितीय. रासायनिक खपत अनुपात (आर मान) का निर्धारण
संपूर्ण गणना एक मूल अनुभवजन्य अनुपात, आर के आसपास घूमती है:
आर=सोडियम एल्यूमिनेट खुराक (मिलीग्राम/एल NaAlO₂) / निकाले जाने वाले सिलिकॉन की मात्रा (मिलीग्राम/एल SiO₂)
1. मूल डेटा का निर्धारण
कच्चे पानी की सिलिकॉन सांद्रता [Si]₀: उपचार से पहले पानी के नमूने की SiO₂ सांद्रता (मिलीग्राम/एल)।
लक्ष्य सिलिकॉन सांद्रता [Si]ₜ: उपचार के बाद आवश्यक SiO₂ सांद्रता (मिलीग्राम/एल)।
निकाले जाने वाले सिलिकॉन की मात्रा Δ[Si]: Δ[Si]=[Si]₀ - [Si]ₜ (मिलीग्राम/L SiO₂)।
2. प्रमुख अनुभवजन्य अनुपात (आर)
यह गणना में सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर है और इसे प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त किया जाना चाहिए।
फ्लोराइड और सिलिकॉन रिमूवल केस स्टडी - नानजिंग डानहेंग टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड।
विशिष्ट सीमा: व्यापक इंजीनियरिंग अभ्यास से पता चलता है कि आर मान आम तौर पर 8 और 20 के बीच होता है। इसका मतलब है कि प्रत्येक 1 मिलीग्राम SiO₂ को हटाने के लिए, 8 मिलीग्राम से 20 मिलीग्राम सोडियम एल्यूमिनेट जोड़ने की आवश्यकता होती है।
एक दायरा क्यों? क्योंकि R मान निम्नलिखित कारकों से महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित होता है और इसे बीकर परीक्षणों के माध्यम से निर्धारित किया जाना चाहिए:
पीएच मान: सिलिका हटाने के लिए इष्टतम पीएच विंडो बहुत संकीर्ण है, आमतौर पर 6.5 और 7.5 (कमजोर अम्लीय से तटस्थ) के बीच। यदि पीएच बहुत कम है (<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 AlO₂⁻ में घुल जाएगा, जिससे कोलाइड टूट जाएंगे। पानी की गुणवत्ता के आधार पर इष्टतम पीएच बिंदु थोड़ा भिन्न होता है।
पानी का तापमान: बढ़ा हुआ तापमान आणविक थर्मल गति को तेज करता है, प्रतिक्रिया दर को तेज करता है, और बेहतर फ्लोक गठन को बढ़ावा देता है, जो आर मान को उचित रूप से कम कर सकता है।
पानी में सह-अस्तित्व वाले आयन: कठोरता (Ca²⁺, Mg²⁺) फ्लोक्यूलेशन को बढ़ावा देती है और R मान को कम कर सकती है; जबकि कार्बनिक पदार्थ कोलाइड्स के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं या उन्हें घेर लेते हैं, जिससे संभावित रूप से आर मान बढ़ जाता है।
प्रारंभिक सिलिका सांद्रता: उच्च प्रारंभिक सांद्रता के परिणामस्वरूप अभिकर्मक की प्रति इकाई उच्च निष्कासन दक्षता हो सकती है (आर मान सीमा की निचली सीमा की ओर बढ़ सकता है)।
प्रतिक्रिया की स्थिति: मिश्रण की तीव्रता, फ़्लोक्यूलेशन समय और निपटान समय सभी सीधे प्रभाव को प्रभावित करते हैं।
3. इष्टतम आर और इष्टतम पीएच निर्धारित करने के लिए बीकर परीक्षण करें
समान मात्रा के कच्चे पानी के नमूनों की एक श्रृंखला लें।
परीक्षणों का पहला सेट (निश्चित पीएच, परिवर्तनीय खुराक): सभी पानी के नमूनों के पीएच को एक पूर्व निर्धारित मान (उदाहरण के लिए, 7.0) पर समायोजित करें, और अलग-अलग ग्रेडिएंट्स पर सोडियम एल्यूमिनेट समाधान जोड़ें (उदाहरण के लिए, आर =5, 10, 15, 20... के अनुसार गणना की गई खुराक)।
परीक्षणों का दूसरा सेट (निश्चित खुराक, परिवर्तनीय पीएच): एक मध्यवर्ती खुराक का चयन करें और पानी के नमूनों के पीएच को विभिन्न ग्रेडिएंट्स (जैसे, 6.0, 6.5, 7.0, 7.5, 8.0) में समायोजित करें।
सभी पानी के नमूनों पर मानकीकृत तीव्र सरगर्मी (मिश्रण), धीमी गति से सरगर्मी (फ्लोक्यूलेशन), और स्थैतिक अवसादन करें।
सतह पर तैरनेवाला लें और अवशिष्ट SiO₂ एकाग्रता निर्धारित करें।
प्लॉटिंग वक्र: लक्ष्य [Si]ₜ प्राप्त करने के लिए आवश्यक न्यूनतम खुराक ज्ञात करने के लिए "खुराक - अवशिष्ट सिलिकॉन" वक्र प्लॉट करें। सिलिकॉन हटाने के लिए इष्टतम पीएच बिंदु खोजने के लिए "पीएच - अवशिष्ट सिलिकॉन" वक्र प्लॉट करें।
आर मान की गणना: "खुराक - अवशिष्ट सिलिकॉन" वक्र के आधार पर, लक्ष्य [Si]ₜ प्राप्त करने के अनुरूप खुराक C (मिलीग्राम/L NaAlO₂) खोजें। फिर, आर=सी/Δ[सी]।
4. वास्तविक खुराक गणना
एक बार जब प्रयोगों के माध्यम से वर्तमान जल गुणवत्ता के लिए उपयुक्त आर मान और इष्टतम पीएच मान निर्धारित किया जाता है, तो दैनिक संचालन के लिए गणना बहुत सरल हो जाती है:
सैद्धांतिक खुराक (मिलीग्राम/एल)=आर × Δ[सी]
जहां, Δ[Si] की गणना वास्तविक समय पर निगरानी किए गए कच्चे पानी सिलिकॉन एकाग्रता और लक्ष्य मूल्य के आधार पर की जाती है।
तृतीय. सहायक गणना और परिचालन समायोजन
क्षारीयता खपत और पीएच समायोजन गणना:
सोडियम एल्युमिनेट हाइड्रोलिसिस NaOH का उत्पादन करता है, जो पानी में अम्लता (H⁺) का उपभोग करता है। इसका मतलब यह है कि पीएच को इष्टतम सीमा के भीतर स्थिर करने के लिए आमतौर पर अतिरिक्त एसिड (जैसे सल्फ्यूरिक एसिड या हाइड्रोक्लोरिक एसिड) की आवश्यकता होती है।
हाइड्रोलिसिस द्वारा उत्पादित OH⁻ की मात्रा ≈ (खुराक (मिलीग्राम/L NaAlO₂)/82) * 1000 (mmol/L)
एसिड की आवश्यक मात्रा (98% H₂SO₄ पर आधारित) का अनुमान इस प्रकार लगाया जा सकता है: एसिड खुराक (मिलीग्राम/एल) ≈ [आवश्यक OH⁻ (mmol/L) × 49]/0.98/η
(जहाँ 49 H₂SO₄ का दाढ़ द्रव्यमान है, 0.98 शुद्धता है, और η दक्षता गुणांक है)
नोट: यह एक मोटा अनुमान है. जोड़े गए एसिड की वास्तविक मात्रा को ऑनलाइन पीएच मीटर फीडबैक द्वारा नियंत्रित किया जाना चाहिए और एसिड पंप आवृत्ति को पीआईडी नियंत्रण के माध्यम से समायोजित किया जाना चाहिए।
एल्युमीनियम अवशेषों की गणना: सभी जोड़ा गया एल्युमीनियम अवक्षेपित नहीं होता; कुछ पानी में रह जाता है. यह सुनिश्चित करने के लिए कि यह पानी की गुणवत्ता मानकों (आमतौर पर) को पूरा करता है, प्रवाह में एल्यूमीनियम सामग्री की निगरानी की जानी चाहिए<0.2 mg/L). Adding too much not only wastes the reagent, but can also lead to excessive aluminum levels.
