ферраты официальная версия1
TRANSCRIPT
Ферраты
Немного химии• Все ферраты- производные железа, но…Стабильные в природе формы железа:
1. металлическое (Fe0);2. в виде соединений железа III (Fe3+);3. в виде соединений железа II (Fe2+).
• Все остальные формы железа стремятся к ближайшей стабильной форме.
• Ферратами называют соединения железа IV и VI (или Fe4+ и Fe6+) с кислородом и щелочными металлами:Na2FeO4 или Na2FeO3 или Na4FeO5 или…
Но любой феррат попав в воду…
FeO42-Любой феррат
+H2O
FeO42- + H2O Fe3+ Fe(OH)3
Fe6+ Fe3+ Fe3+ Раствор осадок
Окисление С водой
На примере феррата VI
Чудеса…
Окислительный потенциал
Большая площадь поверхностиFeO4
2- +H2O Fe3+ Fe(OH)3
• Высокоразвитая поверхность- эффективный осадитель тяжелых металлов
• Образование частиц из раствора- захват примесей
• Окислительный потенциал Феррата наиболее высокий среди всех окислителей, используемых для очистки воды.
Возможные области применения• Очистка воды:
– Подготовка питьевой воды;– Очистка загрязнённой воды (в том числе пластовых, сбросовых вод итд);– Дезинфекция, коагуляция, флокуляция;
• Повышение емкости субстатов:– Увеличение емкости природных грунтов;– Модификация природных сорбентов;
• Новые технологии элементов питания;
• Новые технологии дезинфицирующих средств;
• Новые технологии ракетных топлив;
• …
Результат чудес 1 водоочистка
FeO42- + H2O Fe3+ Fe(OH)3
Fe6+ Fe3+ Fe3+ Раствор осадок
Окисляет микрорганизмы и примеси по аналогии с хлором или озоном (без остаточного эффекта);
Сорбирует примеси из воды при образовании Fe(OH)3;Осаждает взвеси увлекая последние при осаждении.
Окисление С водой
Результат чудес 1 водоочистка
Может быть применено при:При подготовке питьевой воды (водоканал);Очистке бытовых сбросовых вод (дезинфекция);Очистка промышленных сбросовых вод (дезинфекция и
осаждение примесей).
Преимущества один компонент- дезинфектант и осадитель, в одном!Экологически чистый- только соединения железа;Осадок Fe(OH)3 может подвергаться вторичной
переработке для получения снова феррата.
Результат чудес 2 повышение емкости субстрата
FeO42- + H2O Fe3+ Fe(OH)3
Fe6+ Fe3+ Fe3+ Раствор осадок
• “Пропитывание” раствором субстрата, который обладает низкой емкостью по отношению к металлам;
• Образование Fe(OH)3, в структуре субстрата (возможно увлечение по аналогии с водоочисткой);
• Субстрат становиться сорбентом и осаждает примеси.
Окисление С водой
Два принципа получения
Жидкостной +Доступные реагенты;+Возможность производства “на
месте”;+Высока скорость производства;Применима только в областях водоочистки или связанных с
растворами.
Высокотемпературный +Возможность выделения “чистого продукта”;+Более сложная технология;+Неограниченный срок хранения
продукта;+Нет ограничений по рабочей концентрации.
Иллюстрация жидкостной технологии
Что у нас есть, в т. ч. проблемы
• Разработана методика определения выхода феррата (основана на комбинации методов, в том числе, весьма дорогих);
• Доработана технология получения феррата натрия IV, известная с 50-х годов, достигнут выход 60- 70%.
Na2O2(избыток)+Fe2O3Na2FeO3+Na2O+O2
Но…избыток дорогого пероксида (Na2O2) и мешающего оксида натрия (Na2O)!!!
Что у нас есть, в т. ч. проблемы• Проведены работы по разработке безотходной
технологии синтеза:Na2O2(избыток)+Fe2O3Na2FeO3+O2+Na2O
Na2O+Н2O2(избыток) Н2O+Na2O2
• Проработана циклическая схема выработки «чистого феррата»:
Na2FeO3+Н2ONa2FeO4+Na2FeO2+Н2O
Na2FeO2+Na2O2(избыток)Na2FeO3+Na2O+O2
Na2FeO4+Na2FeO2+ Na2Oраствор(Na2FeO4)
раствор(Na2FeO4)кристаллический(Na2FeO4)
Что у нас есть, в т. ч. проблемы• Разработана прецизионная высокотемпературная печь
и специальная оснастка к ней:
Что у нас есть, в т. ч. проблемы• Начаты работы по разработке модели автоматической
линии для производства ферратной шихты;
• Частично проведены работы по исследованию:– Сорбционных характеристик продуктов распада феррата;– Дезинфицирующих свойств;– Устойчивости сорбционных свойств во времени;– Качества закрепления продуктов распада на субстратах;
Общемировые проблемы применения ферратов
• Отсутствие адекватной технологии производства;
• Высокая цена продукта;• Не проведены полноценные исследования
(продукт не доступен широкому кругу);• Нет заинтересованного потребителя;
Хотя первый производитель станет монополистом!
Конкуренты и аналоги• ФТТ- Ferrate Treatment Technologies
– Производит по жидкостной технологии;– Опыт продвижения на американском рынке;– Не может решить проблемы с избытком
примесей.
• “Экрос” и “Невская Мануфактура”– Производство по высокотемпературной
технологии, но с низкими выходами;– Проблемы при хранении;– Отсутствие потребителей;– Высокая стоимость.
Что нам надо• Для окончания работ по разработке,
необходимо:– 100 человеко-дней;– 500000 рублей инвестиций в оборудование;
• В результате будет получена:– циклическая технология безотходного производства
феррата и переработки соединений железа;– Лабораторный прототип производственной линии,
производительностью до 10-100 кг/сутки.
Но…