Is gnáthphróiseas téachta ceimiceach -chomh-asaithe-dísiúcháin cheimiceach é baint sileacain alúmana sóidiam. Ní gaol simplí stoichiometric é a chroílár ríofa, ach modh innealtóireachta atá bunaithe ar thurgnaimh, ag brath ar chóimheasa eimpíreacha, agus a éilíonn coigeartuithe cuimsitheacha.
I. Meicníocht do Bhaint Sileacain
Hidrealú: Déanann alúmana sóidiam (NaAlO₂ nó NaAl(OH)₄) hidrealú go tapa nuair a chuirtear uisce leis, ag giniúint colloids hiodrocsaíd alúmanaim éagruthach (Al(OH) ₃) le achar dromchla sonrach ollmhór agus cumas láidir asaithe.
NaAlO₂ + 2H₂O → Al(OH)₃↓ + NaOH
Asú agus comhthéascadh: Déanann an colloid Al(OH)₃ atá luchtaithe deimhneach a neodrú an lucht de shilice gníomhach luchtaithe go diúltach in uisce (cosúil le HSIO₃⁻, SiO₃²⁻, a léirítear mar SiO₂ de ghnáth). Trí asaithe agus trí choimpliú, cruthaíonn sé coimpléisc alúmanaisileacáit dothuaslagtha nó scuabtar isteach san floc é agus déanann sé deascadh.
Al(OH)₃ + x HSIO₃⁻ → Al(OH)₃·(SiO₂)ₓ (Próiseas scéimreach, foirmle imoibrithe neamh-)
Cinneann an próiseas seo nach luach seasta teoiriciúil é an cóimheas tomhaltas ceimiceach (cóimheas meáchain idir alúmana sóidiam agus shilice), ach raon eimpíreach a bhfuil tionchar ag fachtóirí iolracha orthu.
II. An Cóimheas Tomhaltais Cheimiceach (Luach R) a Chinneadh
Tá an ríomh iomlán bunaithe ar chroí-chóimheas eimpíreach, R:
R=Dáileog alúmana sóidiam (mg/L NaAlO₂) / Méid sileacain le baint (mg/L SiO₂)
1. Sonraí Bunúsacha a Chinneadh
Tiúchan sileacain amhuisce [Si]₀: An tiúchan SiO₂ den sampla uisce roimh chóireáil (mg/L).
Sprioc-tiúchan sileacain [Si]ₜ: An tiúchan SiO₂ riachtanach tar éis cóireála (mg/L).
Méid sileacain le baint Δ[Si]: Δ[Si]=[Si]₀ - [Si]ₜ (mg/L SiO₂).
2. Príomhchóimheas Empíreach (T)
Is é seo an paraiméadar is tábhachtaí sa ríomh agus ní mór é a fháil go turgnamhach.
Cás-Staidéar ar Bhaint Fluairíde agus Sileacain - Nanjing Danheng Technology Co., Ltd.
Raon tipiciúil: Léiríonn cleachtas innealtóireachta fairsing go bhfuil an luach R de ghnáth idir 8 agus 20. Ciallaíonn sé seo gur gá 8 mg go 20 mg de alúmanam sóidiam a chur leis le haghaidh gach 1 mg de SiO₂ a bhaintear.
Cén fáth a bhfuil raon? Toisc go bhfuil tionchar suntasach ag na fachtóirí seo a leanas ar an luach R agus ní mór é a chinneadh trí thástálacha eascra:
Luach pH: Tá an fhuinneog pH is fearr le haghaidh bhaint shilice an-chúng, go hiondúil idir 6.5 agus 7.5 (lag aigéadach go neodrach). Má tá an pH ró-íseal (<6.0), Al(OH)₃ colloids will dissolve into Al³⁺, losing their adsorption capacity; if the pH is too high (>8.0),
Díscaoilfidh Al(OH)₃ isteach in AlO₂⁻, rud a fhágann go mbrisfidh na colloids. Athraíonn an pointe pH optamach beagán ag brath ar cháilíocht an uisce.
Teocht an uisce: Treisíonn teocht mhéadaithe tairiscint theirmeach mhóilíneach, luasghéaraíonn sé an ráta imoibrithe, agus cuireann sé foirmiú floc níos fearr chun cinn, a fhéadfaidh an luach R a ísliú go cuí.
Iain chómhaireachtála in uisce: Cothaíonn cruas (Ca²⁺, Mg²⁺) flocasúchán agus féadfaidh sé an luach R a ísliú; fad is atá ábhar orgánach in iomaíocht le colloids nó á gcuimsiú ann, rud a d’fhéadfadh an luach R a mhéadú.
Tiúchan tosaigh shilice: D'fhéadfadh éifeachtacht bhaint níos airde in aghaidh an aonaid imoibrí a bheith mar thoradh ar thiúchan tosaigh níos airde (d'fhéadfadh go mbeadh an luach R i dtreo teorainn níos ísle an raoin).
Coinníollacha imoibrithe: Bíonn tionchar díreach ag an éifeacht a mheascadh déine, am flocasúchán, agus am socraithe.
3. Déan tástálacha eascra chun an R is fearr agus an pH is fearr a fháil
Glac sraith samplaí uisce amh den toirt chéanna.
An chéad sraith tástálacha (pH seasta, dáileog athraitheach): Coigeartaigh pH na samplaí uisce go léir go luach réamhshocraithe (m.sh., 7.0), agus cuir tuaslagáin alúmana sóidiam leis ag grádáin éagsúla (m.sh. dáileoga arna ríomh de réir R=5, 10, 15, 20...).
Dara sraith tástálacha (dáileog seasta, pH athraitheach): Roghnaigh dáileog idirmheánach agus coigeartaigh pH na samplaí uisce go grádáin éagsúla (m.sh., 6.0, 6.5, 7.0, 7.5, 8.0).
Déan corrshuíomh caighdeánach (meascadh), corrú mall (flocasúchán), agus dríodrú statach ar gach sampla uisce.
Glac an súthach agus cinn an tiúchan SiO₂ iarmharach.
Cuar Breacadh: Breac an cuar "Dosage - Residual Silicon" chun an dáileog íosta a theastaíonn chun an sprioc [Si]ₜ a bhaint amach. Breac an cuar "pH - Sileacan Iarmharach" chun an pointe pH is fearr a aimsiú chun sileacain a bhaint.
Luach R a Ríomh: Bunaithe ar an gcuar "Dosage - Sileacan Iarmharaigh", faigh an dáileog C (mg/L NaAlO₂) a fhreagraíonn do bhaint amach na sprice [Si]ₜ. Ansin, R=C/Δ[Si].
4. Ríomh Dosage Iarbhír
Nuair a chinntear an luach R agus an luach pH optamach atá oiriúnach do cháilíocht an uisce reatha trí thurgnaimh, déantar na ríomhanna le haghaidh oibriú laethúil an-simplí:
Dáileog Theoiriciúil (mg/L)=R × Δ[Si]
Más rud é, ríomhtar Δ[Si] bunaithe ar an tiúchan sileacain amhuisce arna mhonatóireacht fíor-ama agus an luach sprice.
III. Ríomhanna Cúnta agus Coigeartuithe Oibriúcháin
Tomhaltas Alcaileacht agus Ríomhanna Coigeartaithe pH:
Táirgeann hidrealú alúmana sóidiam NaOH, agus ídíonn sé an aigéadacht (H⁺) san uisce. Ciallaíonn sé seo go mbíonn gá le haigéad breise (cosúil le haigéad sulfarach nó aigéad hidreaclórach) chun an pH a chobhsú laistigh den raon optamach.
An méid OH⁻ a tháirgtear trí hidrealú ≈ (dosage (mg/L NaAlO₂)/82) * 1000 (mmol/L)
Is féidir an méid aigéad riachtanach (bunaithe ar 98% H₂SO₄) a mheas mar: Dáileog aigéid (mg/L) ≈ [riachtanach OH⁻ (mmol/L) × 49]/0.98/η
(I gcás inarb é 49 mais molar H₂SO₄, is é 0.98 an íonacht, agus is é η an chomhéifeacht éifeachtúlachta)
Nóta: Is meastachán garbh é seo. Ní mór an méid iarbhír aigéad a chuirtear leis a rialú ag aiseolas méadar pH ar líne agus minicíocht an chaidéil aigéad a choigeartú trí rialú PID.
Ríomh iarmhair alúmanaim: Níl gach deascán alúmanam breise; fanann cuid acu san uisce. Is gá monatóireacht a dhéanamh ar an ábhar alúmanaim san eisilteach chun a chinntiú go gcomhlíonann sé caighdeáin cháilíochta uisce (de ghnáth<0.2 mg/L). Adding too much not only wastes the reagent, but can also lead to excessive aluminum levels.