Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов

 

Использование: гальванические производства и предприятия цветной металлургии . Сущность изобретения: в сточные воды yfeu fe вводят смесь высокодисперсного железа и угольного порошка при массовом соотношении компонентов 1:(0,05-0,1). Реагент вводят в количестве, стехиометрическом к суммарному содержанию ионов тяжелых металлов. Процесс ведут при мэгнитоожижении среды, обеспечиваемом за счет интенсивного движения намагниченных сферических частиц в переменном электромагнитном поле напряженностью 5-15 кА/м. Способ позволяет повысить степень очистки, получить осадок с повышенной гидравлической крупностью и снизить энергозатраты . 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 02 F 1/62, 1/52

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ HT СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4823796/26 (22) 07.05.90 (46) 15.09.92. Бюл. М 34 (71) Кишиневское научно-производственное . объединение "Технология" (72) В.В.Ковалев и О.В.Ковалева (56) Авторское свидетельство СССР

И. 614621, кл. С 02 F 1/46, 1976. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ

ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ (57) Использование: гальванические производства и предприятия цветной металлургии. Сущность изобретения: в сточные воды

Изобретение относится к способам обработки воды и может быть использовано для очистки стоков гальванического производства и предприятий цветной металлургии.

Известен способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов путем разделения очищаемой воды на части, в одной из которых получают электролизом железосодержащий коагулянт, после чего отделяют и смешивают его с другой частью воды.

Недостатками известного способа являются высокие энергозатраты, низкая степень очистки, а также то, что образующиеся осадки гидроксидов металлов обладают аморфной структурой, плохо отстаиваются, обезвоживаются и утилиэируются.

Целью изобретения является повышение степени очистки и увеличение гидравлической крупности осадка.

Для осуществления способа в сточные воды вводят смесь высокодисперсного железа, предпочтительно дендритообразной

„,. Ж, „1761686 А1 вводят смесь высокодисперсного железа и угольного порошка при массовом соотношении компонентов 1:(0,05-0,1). Реагент вводят в количестве, стехиометрическом к суммарному содержанию ионов тяжелых металлов. Процесс ведут при магнитоожижении среды, обеспечиваемом за счет интенсивного движения намагниченных сферических частиц в переменном электромагнитном поле напряженностью 5-15 кА/м. Способ позволяет повысить степень очистки, получить осадок с повышенной гидравлической крупностью и снизить энергозатраты. 1 табл. структуры, и угольного порошка при массовом соотношении компонентов 1:(0,05-0,1).

Реагент вводят в виде суспензии в количестве, стехиометрическом к суммарному содержанию ионов тяжелых металлов, Величина частиц железа 0,05-1,0 мкм, Процесс обработки ведут при магнитоожижении среды, обеспечиваемом за счет интенсивного движения намагниченных до О насыщения сферических частиц, например, иэ спеченного гексаферрита бария, в пере- О1 менном электромагнитном поле напряжен- ©© ностью 5-15 кА/м. о

Высокодисперсное железо получают в процессе электролиза, например, отработанных соляно- и сернокислотных растворов от травления стали. Электролиз осуществляют при непрерывном снятии порошка железа с вращающегося барабанноГо катода.

Процесс электролиза осуществляют при рН раствора травления 0,5-1,8 и значениях электродных потенциалов 0,9-1,1 в двухфаз1761686 ной среде, где второй фазой над водным раствором электролита является слой органических веществ. Благодаря наличию второй фазы над раствором электролита в условиях непрерывного отвода осаждаемого на катоде металлического железа обеспечивается его высокая дисперсность. Выход по току выделяющегося железного порошка составляет 95-997;, Отделенное дисперсное железо представляет собой суспензию монокристаллов дендритообразной структуры с величиной кристаллитов 0,05-1,0 мкм.

Высокодисперсное железо можно получать также механическим истиранием, плазменно-физическим диспергированием и т,д., однако, наилучшие результаты достигаются при использовании электролитически восстановленного дисперсного железа не только из-за характерной дендритообразной структуры монокристаллов, но и благодаря тому, что в процессе катодного восстановления железных осадков в их кристаллическую решетку включается некоторое количество водорода в протонированной форме, усиливающего восстановительные свойства реагента, Для повышения восстановительных свойств полученного железа в него вводят угольный порошок, который может быть получен в процессе истирания в шаровых мельницах либо при разрушении в процессе электролиза насыпных или спрессованных анодов. В последнем случае диспергированный уголь, образуя дисперсию в электролите, извлекается в смеси с катодно-восстанавливаемым железным порошком. Количество образующегося угольного порошка B дисперсном железе зависит от марки угольных электродов.

Смесь железного и угольного порошков в высокодисперсном состоянии образуют гальванопару, смещающую потенциал железа в электроотрицательную область, что обуславливает еще более высокие восстановительные свойства реагента. Благодаря этим свойствам реагента при введении его в воду ионы таких металлов, как медь, никель. цинк, хром и другие, в соответствии с правилом электроотрицательности восстанавливаются до металлического состояния, в то время как железо вновь переходит в

2+ раствор в виде ионов Fe которые в нейтральной или слабощелочной среде гидролйзуются с образованием Fe(OH/. При наличии в обрабатываемых сточных водах ионов Cr(Vl), последние взаимодействуют с соединениями двухвалентного железа, восз+ з+ станавливаясь до Cr и совместно с Fe выпадают в виде гидроксидов, соосаждаясь

10 с металлической фазой осадка. Образующиеся частицы осадка сорбируют присутствующие в воде органические вещества.

Количество вводимого реагента поддерживают в стехиометрическом соотношении к ионам тяжелых металлов, Образующийся осадок преимущественно в виде свободных металлических фаз имеет кристаллическую структуру, обладает повышенной гидравлической крупностью до 1,2-1,5 мм/с, легко отстаивается и обезвоживается, что снижает капитальные и эксплуатационные затраты при проведении этих операций. Кроме того, облегчается проблема утилизации таких осадков, например, в металлургическом производстве, Пример. Очистке подвергают сточные воды, соуержащие мг/л: Ni - 53,17, Си

27,21, Zn — 32,53,Cr - 72-35.

Процесс очистки производят в проточных условиях путем введения реагента-смеси электрохимически полученного высокодисперсного железа дендритообразной структуры и диспергированного угольного порошка — в зону магнитоожижения, образуемую интенсивным движением намагниченными сферическими частицами гексаферита бария. Переменное электромагнитное поле напряженностью 10 кА/м создают соленоидом, размещенным с внешней стороны трубы. Массовое соотношение компонентов смеси — 1:0,1, дисперсность частиц железа — 0,05 мкм. Анализ на содержание ионов тяжелых металлов до и после

35 очистки осуществляют на рентгенофлюоресцентном анализаторе. Гидравлическую крупность образующегося осадка определяют по стандартной методике. После очистки вода имеет следующие характеристики, мг/л: Ю вЂ” 0,02, Cu2 — отсутствует, Еп

0,01, Cr — 0,01. Гидравлическая крупность

6+ осадка — 1,5 мм/с, удельные затраты электроэнергии — 0,4 кВт.ч/м, осадок имеет кристаллическую структуру, 45 В таблице представлены данные по эффективности очистки воды от ионов тяжелых металлов и характеристики отделяемого осадка в зависимости от параметров процесса очистки.

50 Снижение количества вводимого реагента ниже стехиометрического не обеспечивает достаточной очистки воды, а превышение этого количества выше стехиометрического нецелесообразно, поскольку ведет к перерасходу реагента. Уменьшение количества диспергированного угля по отношению к дисперсному железу ниже, чем

1: 0,05 снижает эффективность очистки воды и гидравлическую крупность осадка, а превышение этого соотношения выше, чем

1761686

Удельнме затратм электроэнергии, кбт.ч/нь

Ори" нер

Оаране ри процесса очистки

Гмдраелмческая крупность осадка, нм/с

Характеристика осадка

Концентрация твистах металлов после обработки води, юк-/л

Напрявенност ь эл/магнит. поля, кд/н рН обрабатьеаенод води

Соотноиенме кои

Дисперсност ь частиц мелева, мим

Ni Cu

Се аь

Дь понентов снеси

Оо известному способу

10 0,1 О:2

0,3 0,08

0,3 Хлопья аморфных гидроксмдов

0,92

По предлоленнону способу

0,4

0,01

1,5 Кристаллич,структура

0,02 Не обна" 0,01 руи °

1:0,05 Ь

2 0,05

0,42

0,5

0,Ч

3 0,05

4 0,05

5 0,05

l,5 То ие

1.5

1,48

1:0,1 Ь

1:0,01 6

1:0,15 6

0,01 0,01

0,05 0,03

0,01 0,01

0,01

0,1

0,01

0,05

t4:. оо6 àpyu.

0,01

0,02 0,01

0,01 Не обнаРуи °

0,t 0,02

О. 25 0,3

0,02 0,01

0,01 Не обнару|к.

0,08 0,05

0,4

0,42

0,43

1,5

1,45

0,01 0,01

0,02 0,02

0,01 0,01

1:0,05 Ь

1:0,1 6

1:0,15 Ь

Ь 1,0.

7 1,0

8 1,0

1,44

1,12

1,5

1.5 н

0,08

0,15

0,02

0,01

0,42

0,4

0,4

0,41

1:0,01. 6

1:0,1 5

1:0,1 Ь

1:0,1 В

9 1,0

10 0,1

11 0,1

12 0,1

0,05

0,1

0,02

Отс.

ЛО

0,8 Смесь гмдроксидов и металлических Оаз

0,08.0,46

1:О,! 9

0,1

10 l3

0,45

0,4

0,12 0,08

0,01 Не обнарук.

0i0I

0,01

0,12 0,2

0,01 О-с.

То we

Кристаллическая структура

То ие

То хе

То хе

То ке

1,05

1,5

1:0,1 7

1:0,1 7

14 1,5

15 О, 03

0,1

0,01

0,2

0,01

IЬ О, 1

17 0,1

18 О,!

19 0,1

1,4

I 38

1,4

t,35

0,4

О, 48

0,38

0,62

0,0!

0,01

0,05

0,01

1:0,1 7

1:0,1 7

1:0,1 7

1:0,1 7

0,03

0,02

0,03

О, 01

20

Составитель А. Стадник

Техред М.Моргентал Корректор Л.Пилипенко

Редактор

Заказ 691 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1:0,1 существенно не сказывается на эффективности очистки и свойствах образуемого осадка.

Уменьшение напряженности переменного электромагнитного поля ниже 5 кА/м не обеспечивает достаточное магнитоожижение обрабатываемой воды и снижает эффективность очистки. Превышение этого значения выше, чем 15«A/м приводит к увеличению удельных энергозатрат и снижает гидравлическую крупность осадка.

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, включающий введение железосодержащего реагента с последующим отделением образующегося осадка, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения степени очистки и увеличения гидравлической крупности осадка, в качестве реагента используют смесь высокодисперсИспользование предложенного способа позволяет повысить степень очистки от ионов тяжелых металлов, получить легко отстаиваемый и обезвоживаемый осадок с по5 вышенной гидравлической крупностью, предотвратить дополнительное засоление очищаемой воды, снизить энергоэатраты, повысить надежность работы очистных сооружений.

10 ного железа и угольного порошка при массовом соотношении компонентов 1:(0,0515 0,1) в количестве, стехиометрическом к суммарному содержанию ионов тяжелых металлов, и процесс осуществляют при магнитоожижении среды в переменном магнитном поле напряженностью 5-15 кА/м в

20. присутствии намагниченных сферических частиц.