Аппарат для ионообменной очистки сточных вод

 

Изобретение относится к очистке промышленных сточных вод, преимущественно гальванических производств, путем их ионообменной очистки и пос ледующей регенерации ионита для электрохимического извлечения металлов из элюатов для создания локальных систем Мсшои безотходной технологии . Цель изобретения - повышение степени очистки и обеспечение возможности электрохимической регенерации металлов из элюатов ионообменных фильтров. Аппарат состоит из Загруйка Ч iipi/i I ионита 3 / 1/, Pacmfof (Л с I у 10 со ел со 4;ib 4;;а f7 Е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51)4 С 02 F 1 46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛВСТВУ " :. Г-"»(Ф

4ь вД б е (21) 3944622 /28-26 (22) 26.06.85 (46) 23.11..87. Бюл. У 43 (7 1) Всесоюзный проектно- технологический институт по электробытовым машинам и приборам, Институт химии твердого тела и переработки минерального сырья СО АН СССР и Институт прикладной физики АН МССР (72) В.В.Ковалев, М.И.Судварг, В.К.Варенцов, О.В.Ковалева, С.Я.Брынза и И.Б.Гандзюк (53) 628.543(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(1128980, кл. В 01 J 47/06, 1984. (54) АППАРАТ ДЛЯ ИОНООБМЕННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД (57) Изобретение относится к очистке промьпцленных сточных вод, преимущественно гальванических производств, путем их ионообменной очистки и последующей регенерации ионита для электрохимического извлечения металлов из элюатов для создания локальных систем мало- и безотходной технологии. Цель изобретения — повышение степени очистки и обеспечение возможности электрохимической регенерации металлов из элюатов ионообменных фильтров. Аппарат состоит из

Юагдона

1353744 корпуса 1,. патрубка для ввода раствора 2 и ионита 3, а также вывода раствора 4 и ионита 5. неподвижных

6 и подвижных 7 конусообразных опорно-распределительных решеток, подключенных к отрицательному полюсу источника постоянного тока. и расположенных между ними дополнительньlх подвижных решеток 8, нижчяь. часть которых выполнена из перфорированного диэлектрика., установленных на пружинах 9 и подключе 1ных к полсжительному полюсу источника. тока. На неподвижных решетках б расположена магнитная сферическая ="-агрузкз,О, а на внешней стороне корпуса 1 коаксиИзобретение о-носится к очистке промышленных сточных вод преим = щественно гальванических 17роизнодств., путем их ионообменной Очистки и последующей регенерапии ионита для электролитического извлечения :.етал.— лов из злюатов цля создания локаль— ных систем мало- и аезотходной,ex-. нологи .

Целью изобретения является повышение степени очистки и обеспечение возможности электрохимической регенерации металлов из элюатов ионообменных фильтров.

На чертеже схематически показан предлагаемый апг;арат.

Аппарат состоит из корпуса патрубков для ввода раствора 2, .яони-. та 3, а также патрубков вывода раствора 4 и ионита 5, неподвижных 6 и подв1вкных 7 конусообразных Опорнораспределительных решеlокр подклю ченных к отрицательному полюсу источника постоянного тока, и расположенных между ними дополнятепьных подвижных решеток 8, нижняя часть которых выполнена из перфорированного диэлектрика, установленных на пру-. жинах 9 и подключенных к положительному полюсу источника тока: На неподвижных решетках б расположена магнит-ная сферическая загрузка 1IÎ, а на внешней стороне корпуса 1 коаксиаль = но к нему установлены намагничиваюапьно ему установлены намагничивающие катушки 11, создающие переменное магнитное поле. По оси корпуса расположен канал 16 для отвода электрорегенериронанного отслоившегося порошкообразного металла в бункер.

Аппарат способствует интенсификации электродных процессов и увеличснию выхода ме-,алла по току в условиях принудительног0 .1ротока раствора, турбулизации его при магчитоожижении, вибрации и перемешивания за счет газовь1деления. B также воздействия чалагаемого комбинированного магнитного поля. 1 з,п,. ф-лы, 1 ил таол. щие катушки 11 в ниде со еноидов, создающие переменное магнитное поле, периодически включаемые с помощью распре дели7 еJ7ъноГО . Лек 1 pическОГО

-> устройства 12 с ноз". Ожностью регулиронания подаваемого HB HHx напряжения реостатами 13. Пер ò-.очные каналы

1 - расположены с возможностью перетока ио 1ита 15 сверху вниз. ПО оси корпуса 1 расположен канал,6 для овода электрорегенериронанного отслоившегося порошкообразного ме=-алла в бункер.17.

В качестве сферической магнитной загрузки использую гся сферы, диаметром 4-8 мм из керамики, спеченной совместно с ферритом бария, предварительно намагниченные до состояния маГниткОГО насыщенияр кОторые покрываются методом химической металлизации из растворов химического никелирования с последующим свинцеванием из расплава. Высота слоя этой загрузки на неподвижной опорно-. распределительной решетке должна с.оставлять 0,5 0,7 расстояния -o

Г:одвижной решетки для возможности ее движения в переменном магнитном

„rl0ëå, Аноднополяризуемь1е решетки изготавливают из нерастворимых в обрабатываемых средах материалов тига

ОРТА, свинца и др. Катоднополяризуе11ые подвижные решетки представляют

3 135 собой пакет сеток, например, из нержавеющей стали с увеличивающейся величиной их ячеек сверху вниз от

0,3-0,5 до. 1,0-2,0 мм.

Корпус, переточные каналы и канал для отвода порошкообразного металла изготавливают из диамагнитного неэлектропроводящего материала.

Аппарат работает следующим образом.

Насыщенный металлом ионит непрерывно .вводится в корпус 1 аппарата через патрубок 3 и поступает на подвижные опорно-распределительные решетки 7. Одновременно с этим через патрубок 2 в аппарат вводится регенерационный раствор, содержащий соли вспомогательных компоне"..òñà электролита гальванических ванн. С помощью распределительного электрического устройства 12 и реостатов 13 производится в направлении снизу вверх по ходу движения регенерационного раствора включение катушек 11, представляющих собой соленоид, в сеть переменного тока. При этом сферическая магнитная загрузка 10 начинает совершать хаотические колебательные движения и выбросы в верхнем ее слое.

Величина. такого движения и выбросов может регулироваT üñÿ величиной подаваемого на соленоид напряжения.

Благодаря этому происходит колебательное движение подвижных решеток

7 и 8, чем обеспечивается псевцоожижение слоя ионита, его перетекание через переточные каналы 14 в нижележащие секции аппарата и последующее введение ионита через патрубок

5. Это обеспечивает элюирование ионов металла из ионита, перевод их в раствор в интенсифицированном режиме.

Создание псевдоожиженного слоя ионита за счет колебательного движения сферической магнитной загрузки в переменном магнитном поле обеспечивает турбулизацию потока регенерационного раствора и позволяет интенсифицировать процесс: регенерации ионита за счет ликвидации мертвых зон в аппарате.

На опорно-распределительные решетки 6-8 подается напряжение от источника постоянного тока. При этом решетки 6 и 7, а также сферическая магнитная загрузка поляризуются катодно, а решетки 8 — анодно. Электрический режим подбирается таким

3744

10 щегося осадка или порошка. В условиях магнитоожижения сферической загрузки происходит интенсификация процесса восстановления металла за счет снижения концентрационной поляризации и вследствие влияния наложения магнитного постоянного и переменного полей. Одновременно обеспечивается также высокая скорость восстановле20 ния на сетчатой решетке 7 за счет ее непрерывной вибрации. Соударение частиц сферической магнитной загрузки и вибрация сетчатой решетки приводят к отслаиванию, шелушению и осы25 панию электровосстанавливаемого металла, который, вследствие конусности решеток и под действием вибрации отводится по каналу 16 в бункер 17. !

55 образом, чтобы электрохимическое восстановление металлов на поверхности сферической магнитной загрузки

10 и сетчатой решетки 7 осуществлялось в области потенциалов, соответствующих предельному диффузионному току, что обеспечивает высокую скорость восстановления металла .и выделение его в виде легкоотслаиваюБ результате воздействия переменного магнитного поля, создаваемого катушками 11, и постоянного магнитного поля сферической магнитно; загрузки 10 происходит магнитная обработка регенерационного раствора, что позволяет повысить эффективность извлечения ионов металла из ионитов, а также повысить скорость процесса электроэкстракции металла из раствора.

Выделяющиеся в процессе электролиза пузырьки газов — водорода и кислорода способствуют дополнительному псевдоожижению ионита и улучшению условий массообменных процессов.

Кроме того, вибрация электродов уско« ряет удаление с их поверхности продуктов электродных реакций и одновременно способствует увеличению выхода металла по току, снижая тем самым энергозатраты на проведение процесса электролиза.

Эффективность элюирования ионов металлов из ионита возрастает вследствие постоянного извлечения содержащегося в регенерационном растворе металла в процессе многостадийной электрохимической обработки в аппарате. Это позволяет избежать многостадийной технологии регенерации метал13537

Расход реагента (сульфата натрия) на регенерацию катионита. по отКонцентрация металла (Их) в элюате, мас. Ж

Аппарат ношению к стехиометрии

2. 0-2,5

О, 1-0,2

1,5-2,5

Известный

100 (получение металла в виде порошка) Предлагаемый

ВБИИПИ Заказ 5664/21 Тираж 851 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 лов из ионитов. Выполнение нижней части подвижной решетки в виде диэлектрика предотвращает короткое замыкание при магнитоожижении сферичес5 кой токопроводящей загрузки.

Восстановленный и отслоившийся металл в виде порошка или чешуек за счет конусности решеток и их вибрации отводится через отверстия в канале 10 в бункер 17, откуда периодически удаляется в компактном виде на утилизацию. Данные обработки представлены в таблице.

Регенерационный раствор вследствие 1ц непрерывного электрохимического извлечения из него металлов обладает повышенной элюирующей способностью и отводится через патрубок 4 в состоянии, близком к исходному, что 20 позволяет многократно его использовать в регенерационном цикле.

Ионит через переточные каналы 15 перетекает сверху вниз аппарата и . 25 в отрегенерированном виде отводится через патрубок 5 в сорбционный фильтр.

В сорбционном режиме аппарат может работать без наложения электри+ 30 ческого тока.

Таким образом, предлагаемый аппарат позволяет повысить эффективность процессов регенерации ионитов с одновременным выделением металла из элюирующего раствора в компактном виде.

44

Формула изобретения

1 ° Аппарат для ионообменной очистки сточных вод, содержащий корпус, снабженный намагничивающими катушками, патрубки для ввода и вывода раствора и ионита, неподвижные решетки с размещенной на них магнитной загрузкой, и подвижные со слоями ионита, установленные над неподвижными и соединенные переточными каналами, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки и обеспечения воэможности электрохимической регенерации металлов из элюатов ионообменных фильтров, неподвижные и подвижные решетки выполнены в виде конуса из токопроводящего материала и подключены к отрицательному полюсу источника постоянного тока, а между ними расположены дополнительные подпружиненные подвижные конусообразные решетки, подключенные к положительному полюсу источника тока, нижняя часть которых покрыта перфорированным диэлектрическим покрытием, а по оси корпуса расположена труба, на которой выполнена перфорация в частях, соприкасающихся с магнитной загрузкой, причем последняя имеет токопроводящее покрытие.

2. Аппарат по .и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что размер ячеек подвижных решеток, подключенных к отрицательному полюсу источника постоянного тока, увеличивается сверху ,вниз.