Способы (обескремнивания) удаления кремния из воды

Соединения кремния попадают в природную воду путем:

Воздействия на растворимые продукты различных минералов, особенно алюмосиликатов, водой с примесью двуокиси углерода.
Разложения биомассы наземных и водных растительных организмов.
Загрязнения окружающей среды отходами предприятий, производящих керамические, цементные и стекольные изделия, силикатные краски, вяжущие материалы и кремнийорганические каучуки.

Содержание кремния (силикатов) и солей в природных водах обычно колеблется от 1 до 60 мг/л. Такие концентрации кремния в воде приводят к образованию отложений на стенках котлов, турбин, а также различных теплообменных аппаратов, а так же понижают качество продукции (целлюлозы, полупроводников, лекарственных препаратов) ряда производств. Сами отложения обладают низким коэффициентом теплопроводности 0,05 – 0,2 ккал/м×ч×град, что может привести к «отдутлинам» и разрывам котельных труб. Для использования воды с высоким содержанием кремния, для указанных целей необходимо произвести предварительное удаление кремния из воды.

Глубина обескремнивания питательной воды для котлов зависит от их рабочего давления, температуры и конструкции. Так содержание силикатов в добавочной воде обычно до 0,05-0,1 мг/л (считая по SiО₃^2-).

Выделяют четыре основных способа (обескремнивания) удаления кремния из воды:

посредством ионного обмена. Необходимо отметить, что при этом способе происходит наиболее полное удаление данного вида примесей. Так, ионный обмен позволяет достичь остаточного содержания примесей в пределах 0,02–0,05 мг/л.
Достаточно часто для удаления соединений кремния из воды используют такой доступный и дешевый продукт, как гашеная известь. Этот реагент, представляющий собой сильное основание – Са(ОН)₂, взаимодействует с кремниевой кислотой, в результате чего происходит образование нерастворимого силиката кальция. Практика показывает, что введение в воду гашеной извести позволяет снизить содержание примесей кремния в пересчете на анион SiО₃^2- до 0,3–0,5 мг/л.
В ряде случаев удаление соединений кремния проводится на стадии осветления и обесцвечивания. Так, при очистке воды от соединений кремния с помощью коагуляции эффективный расход солей железа составляет около 2 мг на 1 мг удаляемых коллоидных силикатов.
При использовании соединений алюминия наиболее распространенными реагентами являются алюминат натрия (NaAlO₂) и сульфат алюминия (A1₂(SO₄)₃). Причем наиболее эффективный осадитель – алюминат натрия, NaAlO₂ (10-15 мг/л на 1 мг SiО₃^2-).
Удаление из воды соединений кремния (силикатов) может осуществляться также с помощью мембранного метода, имеющего, однако, существенный недостаток. Как показали исследования по обессоливанию воды с высокой минерализацией, на поверхности мембраны происходит полимеризация соединений кремния, переход их в коллоидное состояние. Это приводит к забиванию пор мембраны и, в конечном счете, снижает скорость фильтрации.

Выбор метода обескремнивания воды зависит от предъявляемых к воде требований и экономических показателей.