В лаборатории сорбционных методов
Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской
академии наук (ГЕОХИ РАН) совместно с сотрудниками Университета
Тунцзи (Шанхай) разработали технологию получения ценного коагулянта для
очистки воды — полиоксихлорида алюминия (ПОХА) — из богатой железом и кальцием
золы угольных ТЭС.
Метод включает оптимизированное солянокислотное
выщелачивание и последующую полимеризацию, что превращает опасные отходы в
полезный продукт. Результаты исследования опубликованы в журнале Separation
and Purification Technology.
Ежегодно угольная энергетика производит сотни
миллионов тонн золы-уноса, складирование которой приводит к загрязнению
окружающей среды. При этом зола содержит значительные количества оксидов
алюминия и железа, которые можно использовать для синтеза коагулянтов,
применяемых на станциях водоподготовки.
Новое исследование демонстрирует эффективность
использования золы с высоким содержанием кальция и железа, которая не требует
предварительной активации перед выщелачиванием. Исследователи детально изучили
влияние концентрации соляной кислоты, температуры, продолжительности процесса и
других факторов на извлечение алюминия. Оптимальные условия (25 % HCl, 110 °C,
4 часа) позволили достичь степени извлечения алюминия 70 % с получением
раствора, пригодного для дальнейшего синтеза.
Полученный раствор перерабатывали в жидкий коагулянт
ПОХА путём введения алюмината кальция. Итоговый продукт соответствовал
требованиям стандарта GB/T 22627-2022: содержание оксида алюминия составило 9
%, а концентрация тяжёлых металлов осталось в пределах ПДК. Коагуляционная
способность полученного ПОХА оказалась сопоставима с коммерческим аналогом,
обеспечив снижение мутности модельной сточной воды на 95,59 %.
«Наше исследование показывает, что даже
зола с высоким содержанием железа и кальция является качественным сырьём для
производства коагулянтов. Технико-экономический анализ подтверждает
рентабельность процесса: прибыль от переработки одной тонны золы оценивается в
124 доллара США. Это создает двойной положительный эффект — решение проблемы
отходов и производство востребованного химического реагента»,
— комментирует ведущий научный сотрудник лаборатории сорбционных методов ГЕОХИ
РАН кандидат технических наук Дмитрий Валеев.
Расчёты показали, что из 1 тонны золы можно получить
около 0,93 тонны ПОХА. Твёрдый остаток после выщелачивания, состоящий в
основном из диоксида кремния, может быть использован в производстве
строительных материалов. Разработанная технология предлагает практическое
решение для утилизации золы уноса в промышленных масштабах, способствуя
переходу к экономике замкнутого цикла в энергетике и водоподготовке.
Исследование выполнено при финансовой поддержке
Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.
Источник: пресс-служба Минобрнауки России.