Аміачні стічні води, зокрема конденсат ПГХ, містять значну кількість смол та масел переважно у вигляді емульсій. Наявність смол та масел в аміачних водах ускладнює експлуатацію обладнання. На підприємствах зазвичай для розділення таких емульсій використовують гравітаційні методи. Головним їх недоліком є те, що вони не дозволяють виділити частки розміром до 20 мкм. Вміст фракції 0–20 мкм в конденсаті ПГХ складає приблизно 450–620 мг/л. Для збільшення ефективності осідання необхідно мати частки розміром ›20 мкм.
Для очищення аміачних вод від домішок диспергованих кам’яновугільних смол та масел використовують різні методи: відстоювання, флотацію, центрифугування, фільтрування, адсорбцію та ін. Для всіх них характерні певні недоліки, та більшість з них малоефективні для очищення вод від кам’яновугільних смол та масел.
З нашої точки зору, одним з найбільш перспективних способів підвищення ефективності очищення смолоемульсійних технологічних та стічних вод є процес, що заснований на коалесценції.
Метод коалесценції може бути реалізований шляхом фільтрування емульсії крізь різні матеріали. Призначення коалесцуючих матеріалів – укрупнення дрібних емульгованих крапель дисперсної фази.
Всі коалесцуючі матеріали можна поділити на гранульовані, волокнисті та пористі штучного та природного походження.
Аналіз літературних джерел показав, що більш високий ефект коалесценції мають волокнисті полімерні та мінеральні матеріали. Враховуючи, що конденсат ПГХ характеризується високою дисперсністю, для розділення водної кам’яновугільної емульсії був обраний мінеральний волокнистий матеріал (МВМ) на основі природних мінералів.
Процес коалесценції диспергованих часток смол та масел водокам’яновугільних емульсій через коалесцуючий матеріал є результатом складної взаємодії адгезійних та гідродинамічних сил, тобто властивостей, геометричної форми, розмірів коалесцуючого матеріалу та швидкості протікання емульсії крізь нього.
Вивчення коалесцуючих властивостей мінерального волокна проводили на колонці, що заповнена МВМ. Вивчали водну кам’яновугільну емульсію (конденсат ПГХ), що містить фракцію 0-20 мкм.
Седиментаційний аналіз дозволив оцінити вміст різних фракцій до та після коалесцуючого фільтру.
Під ефектом коалесценції ми розуміємо кількість фракції 0–20 мкм, що перейшла у фракцію більше 20 мкм.
Результати досліджень наведені в таблицях 1 та 2.
Таблица 1 – Зміна фракційного складу дисперсної фази конденсату ПГХ при різних умовах фільтрування через МВМ
| № оп | t, оC | Швидкість фільтрування, м/годи | Фракційний склад, мкм | |||||
| 11-20 | 0-11 | |||||||
| С0, мг/л | С, мг/л | С0/С | С0, мг/л | С, мг/л | С0С | |||
| 1 | 40 | 10 | 329 | 3,7 | 88 | 121 | 28 | 4,3 |
| 2 | 40 | 10 | 419 | 104 | 4,0 | 174 | 34 | 5,1 |
| 3 | 40 | 20 | 390 | 85 | 4,6 | 171 | 44 | 3,9 |
| 4 | 40 | 20 | 337 | 96 | 3,5 | 162 | 40 | 4,0 |
| 5 | 60 | 10 | 358 | 103 | 3,5 | 151 | 29 | 5,2 |
| 6 | 60 | 10 | 382 | 112 | 3,4 | 150 | 30 | 5,0 |
| 7 | 60 | 20 | 393 | 97 | 4,0 | 196 | 42 | 4,7 |
| 8 | 60 | 20 | 342 | 85 | 4,0 | 133 | 30 | 4,4 |
Таблица 2 – Ефективність коалесценції смолистих речовин на волокні МВМ
| № оп | t, оC | Швидкість фільтрування, м/годи | Вміст смолистих речовин, мг/л | Ефект коалесценції К, % | |
| С0 | C | ||||
| 1 | 40 | 10 | 450 | 116 | 74,2 |
| 2 | 40 | 10 | 593 | 138 | 76,7 |
| Сер. 75,5 | |||||
| 3 | 40 | 20 | 561 | 129 | 77,0 |
| 4 | 40 | 20 | 499 | 136 | 72,8 |
| Сер. 74,9 | |||||
| 5 | 60 | 10 | 509 | 132 | 74,1 |
| 6 | 60 | 10 | 532 | 142 | 73,3 |
| Сер. 73,7 | |||||
| 7 | 60 | 20 | 589 | 139 | 76,4 |
| 8 | 60 | 20 | 475 | 115 | 75,8 |
| Сер. 76,1 | |||||
Дослідження властивостей мінерального волокнистого матеріалу показало, що він має високу коалесцуючу (К = 73,7 – 76,1 %) та сорбційну (9,8 г смоли/ 1 г волокна) здатність. Використання МВМ дозволяє знизити кількість смолистих часток ‹ 20 мкм приблизно в 4 рази (табл.2).
Як бачимо з отриманих результатів, з підвищенням температури кількість фракції 0–11 мкм зменшується в 3,9 – 5,2 рази, причому зі зниженням швидкості фільтрування зменшення кількості фракції 0–11 мкм відбувається в більшій мірі.
Однією з переваг МВМ є те, що за умов оптимального режиму в ньому відбувається не накопичення смолистих речовин, а укрупнення дрібнодисперсних часток. Завдяки цьому не потрібна буде часта регенерація матеріалу фільтру.
Таким чином, метод коалесценції на МВМ – один з найбільш перспективних методів очищення стічних вод від диспергованих кам’яновугільних смол та масел без використання хімічних реагентів.