Способ очистки сточных вод от хрома

 

Изобретение относится к очистке сточных вод, в частности гальванических производств, и может быть использовано для очистки сточных вод от хрома. Способ осуществляют путем нейтрализации сточных вод и сорбции на пористом материале, в качестве которого используют гидроксид меди. Способ обеспечивает повышение производительности процесса и увеличение интервала температур для сорбции. 1 табл.

Изобретение относится к очистке промышленных сточных вод, в частности, гальванических производств, после предварительной грубой очистки, при которой еще не достигается содержание металлов, отвечающее нормам ПДК.

Известен способ очистки хромсодержащих сточных вод [1]по которому очистку ведут электролизом. В раствор вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ), силикат натрия, соду и фосфорнокислую соль натрия (Na₃P₂O₁₀) и проводят электроосаждение.

Недостатком данного способа является сложность подготовки раствора к очистки и использование большого количества веществ, добавляемых в раствор, что существенно удорожает способ очистки.

Известен способ очистки растворов (сточных вод) от хрома [2] путем сорбции металлов на фильтр-картоне, пористом материале, содержащем штаммы дрожжей. За 24-96 ч степень очистки достигает 48-95% Недостатком данного способа является большая длительность процесса (не менее 12 ч) и узкие пределы температуры для сорбции хрома (25-35^oC), что связано с физиологическими функциями дрожжей.

Задача изобретения повышение производительности процесса и увеличение интервала температур для сорбции.

Поставленная задача достигает тем, что согласно способу очистки сточных вод от хрома их контактируют с неорганическим сорбентом, в качестве которого используют гидроксид меди Cu(OH)₂.

Технология предложенного способа заключается в следующем.

Хромсодержащие сточные воды направляют на нейтрализацию и на сорбцию в колонку, содержащую твердые гранулы Cu(OH)₂. При прохождении сточных вод через твердые гранулы осуществляется сорбция хрома на их поверхности. Линейная скорость фильтрации через слой сорбента высотой 15 см (диаметр колонки 1 см) составляет 0,8-5 см/с. Концентрация хрома на выходе из колонки не превышает 0,020-0,050 мг/дм³,что значительно меньше норм ПДК (0,1 мг/дм³. Определено, что обменная емкость сорбента равна 5-16 мг/г.

После сорбции сорбент выгружается из колонки и направляется на смыв хрома раствором серной кислоты (pH 1-2,5). Смыв хрома производится в течение 2-5 мин. Если смыв хрома ведется в более кислом растворе (15-20 г/дм³ H₂SO₄), то в раствор наряду с хромом частично переходит медь, которая из раствора легко удаляется железной стружкой. Сорбент после элюирования промывали водой с добавлением 0,1% NaOH и вновь направляли на сорбцию хрома из сточной воды. Сорбент Cu(OH)₂ получали путем растворения CuSO₄·5H₂O (марки ЧДА) в воде, затем водный раствор CuSO₄ обрабатывали NaOH. Осадок Cu(OH)₂ промывали и сушили на открытой поверхности в течение 10 сут. Насыпной вес воздушно сухого пористого гидроксида меди Cu(OH)₂ в зависимости от крупности частиц составлял 1,3-1,8 г/см³.

Опыт 1.

Сточная вода после нейтрализации до pH 6 (NaOH), содержащая хром (III), после непродолжительной выдержки в стакане для осаждения взвешенной части поступала в колонку на сорбционную очистку. Температура сточной воды на выходе из колонки составляла 23^oC. Исходное содержание хрома до очистки составило 14 мг/дм³. Количество Cu(OH)₂ в колонке составило 15,3 г. За 23 мин было пропущено 5,4 дм³ сточной воды. Обменная емкость Cu(OH)₂ составила 5 мг/г. Содержание хрома в очищенной сточной воде составило 0,05 мг/дм³. Степень извлечения хрома равна 99,6% Опыт 2.

Сточная вода (pH=6) с содержанием 180 мг/дм ³ хрома (YI) была подвергнута очистке в колонке, в которой находилось 16 г Cu(OH)₂. За 18 мин. было очищено 0,9 дм³ сточной воды. Содержание хрома после колонки составило 0,02 мг/дм³. Степень очистки достигла 99,89% Температура сточной воды поддерживалось на уровне 32^oC.

Опыт 3.

Сточную воду гальванического производства после нейтрализации до pH 5,5, содержащую 260 мг/дм³ хрома, направили на очистку в колонку высотой 15 см и диаметром 1 см. Количество Cu(OH)₂ равнялось 16 г. За период 12 мин через колонку было пропущено 0,6 л сточной воды. Обменная емкость равнялась 10 мг/г сорбента. Линейная скорость фильтрации через сорбент составила 0,8 см³/с. Температура сточной воды находилась в пределах 50^oC. Повышенная температура не приводила к снижению степени сорбции хрома, которая составила в данном опыте 99,7% Содержание Cr(YI) в очищенной сточной воде не превышало 0,04 мг/дм³.

В таблице 1 приведены данные по степени и времени очистки сточных вод от ионов хрома путем сорбции на гидроксиде Cu(OH)₂.

Из приведенных данных видно, что по способу прототипа степень очистки от хрома за 24 ч равна 48% а за 48 ч только достигает 80% По предложенной технологии степень очистки сточных вод аналогично состава не менее 99,6% (опыт 1). Продолжительность очистки сокращается примерно в 60-100 раз. Температура сточных вод может колебаться от 23 до 50^oC.

Внедрение предложенного способа позволяет существенно повысить производительность процесса очистки, перерабатывать горячие и холодные растворы, т. е. упростить их подготовку к очистке.

Повышение степени очистки сточных вод от хрома до норм ПДК и ниже позволяет исключить загрязнение водного бассейна. Кроме этого дополнительно извлекается хром и возвращается в производство. При сбрасывании ежесуточно в реку 30 м³ сточных вод потери хрома в год составляет 30·365·0,2=2190 кг, где 0,2 кг содержание хрома в 1 м³ воды 30 количество сточных вод в сутки, м³.

При стоимости хрома 1,35 млн. рублей за 1 т условный экономический эффект равен A 1,35·2,19 2,95 млн. рублей в год.

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод от хрома, включающий их нейтрализацию и сорбцию пористым материалом, отличающийся тем, что в качестве пористого материала используют гидроксид меди.

РИСУНКИ

Рисунок 1