Способ очистки промывных вод гальванического производства

Изобретение относится к области очистки промывных вод электрохимического и химического производства реагентным методом с доочисткой ионным обменом с целью возврата их в замкнутый цикл для повторного применения. Способ может быть использован в гальванических производствах, цветной металлургии, теплоэнергетике и других отраслях промышленности. Для осуществления способа промывные воды гальванического производства при нанесении двухслойного никель-хромового покрытия проводят осаждение катионов и анионов с помощью насыщенного при комнатной температуре раствора гидроокиси бария с последующим отделением осадка отстаиванием и доочистку осветленной воды, причем гидроокись бария добавляют в количестве, обеспечивающем остаточную концентрацию катионов металлов и анионов кислот менее 30 мг/л, в том числе катионов бария в количестве 0,8-1,0 мг/л, а доочистку осветленной воды проводят последовательно на катионите КУ-2, а затем на анионите АВ-17. Способ обеспечивает повышение степени очистки промывной воды, увеличение периода работы смол до их регенерации, оптимизацию структуры осадка для последующего отделения, сокращение расхода реагентов, упрощение технологии. 1 табл.

 

Изобретение относится к области очистки промывных вод электрохимического и химического производств, в частности к технологии получения обессоленной воды реагентным методом с доочисткой ионным обменом с целью возврата ее для повторного применения, и может быть использовано в гальванических производствах, цветной металлургии, теплоэнергетике и других отраслях промышленности.

Известен способ обработки морской воды по А.С. №1724605 C 02 F 5/02, 1992, Б.И. №13, включающий реагентную обработку (добавление гидроокиси кальция), отделение осадка (осветление) и Na-катионирование.

Недостатком данного способа является то, что после реагентной обработки в осветленной воде остается много катионов кальция и анионов SO₄ ².

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения воды по патенту РФ №2186736 кл. C 02 F 1/42; C 02 F 103/02, опубликованному 10.08.2002 г. (прототип) включающему реагентную обработку исходной воды известью или содой до рН 8,5÷11,6, отделение выпавшего осадка и пропускание осветленной воды через ионообменный фильтр с загрузкой карбоксильным катионитом.

Недостатком данного способа является то, что он имеет узкий диапазон технологических возможностей, в основном для умягчения воды, когда удаляются только катионы металлов.

Реагентная обработка известью промывных вод гальванических производств, содержащих катионы тяжелых металлов (никель, железо, медь) и анионы сильных кислот (серной, хромовой, фосфорной), не удаляет из воды анионы этих кислот и тем самым не снижает нагрузку на ионообменные смолы, что не увеличивает период работы до их регенерации. Кроме того, образующиеся гидроокиси никеля, железа, меди имеют структуру коллоидов и трудно отделяются от воды, что требует применения специального оборудования (фильтры, центрифуги).

Технический эффект изобретения - расширение технологических возможностей способа, увеличение периода работы смол до их регенерации, оптимизация структуры осадка для последующего отделения, сокращение расхода реагентов, упрощение технологии.

Указанный технический эффект достигается тем, что в способе очистки промывных вод гальванического производства, включающем осаждение реагентами катионов и анионов, отделение осадка и доочистку фильтрата ионообменными смолами, согласно заявляемому техническому решению в качестве реагента для осаждения используют насыщенный при комнатной температуре раствор гидроокиси бария в количестве, обеспечивающем значение рН промывных вод в интервале рН 7,8÷8,4, а отделение осадка производят отстаиванием.

Нами установлено, что при реагентной обработке промывной воды, содержащей катионы металлов Ni²⁺, Cu²⁺, Fe²⁺ и анионы SO₄ ^2-, CrO₄ ^2-, PO₄ ^3-, насыщенным при комнатной температуре раствором гидроокиси бария до значения рН в интервале 7,8÷8,4 практически полностью удаляются из воды катионы металлов в виде осадков гидроокисей и анионы сильных кислот в виде осадка труднорастворимых солей бария. При этом соли бария (сульфат, хромат, фосфат) имеют кристаллическую структуру, легко осаждаются за счет большой атомной массы бария (137) и совместно с ними легко соосаждаются гидроокиси металлов. Небольшая остаточная концентрация в воде солей дочищается на ионообменных смолах, при этом нагрузка на них незначительная, и увеличение периода работы до их регенерации возрастает в 10 раз по сравнению с реагентной обработкой воды известью.

Способ реализуется следующим образом.

В промывную воду, содержащую катионы тяжелых металлов и анионы сильных кислот, добавляют насыщенный при комнатной температуре раствор гидроокиси бария в таких количествах, чтобы рН обработанной воды находился в интервале 7,8÷8,4. Из образовавшейся суспензии удаляют отстаиванием осадки гидроокисей металлов и соли бария сильных кислот (серной, фосфорной, хромовой). Осветленную воду пропускают последовательно через катионитовый фильтр с загрузкой катионита в Н форме и анионитовый фильтр с загрузкой анионита в ОН форме. В результате получают фильтрат - обессоленную воду с сопротивлением 1 МОм, которую можно повторно использовать для промывки деталей после всех операций технологического процесса нанесения покрытий.

В процессе фильтрации на катионите адсорбируются катионы бария, натрия и следы катионов тяжелых металлов, а на анионите - анионы соляной кислоты, борной и следы анионов серной, хромовой и фосфорной кислот. В связи с тем, что концентрация в промывной воде катионов бария, натрия и анионов соляной и борной кислот незначительны (менее 30 мг/л), цикл насыщения ионообменных смол длительный, и их регенерация производится редко, что сокращает расход реагентов и объем элюатов.

Пример.

Промывную воду с линии нанесения никелевого и хромового покрытия, содержащую Ni²⁺≈0,2 г/л, SO₄ ^2-≈0,3 г/л, CrO₄ ^2-≈0,3 г/л, Fe²⁺≈0,01 г/л, Cl^-≈0,02 г/л с рН 2, обрабатывают насыщенным при комнатной температуре раствором гидроокиси бария (ГОСТ 4107-78) до значения рН 8,4. При этом доза гидроокиси бария составила 1 г на 1л исходной воды. Выделившийся осадок отделяют от жидкой фазы отстаиванием в течение 60 мин и получают осветленную воду следующего состава: Ni²⁺≈0,1 мг/л, SO₄ ^2-≈1,0 мг/л, Ва²⁺≈1,0 мг/л, CrO₄ ^2-≈0,5 мг/л, Fe²⁺≈1,0 мг/л, Cl^-≈0,02 г/л. Осветленную воду пропускают последовательно через стеклянные колонки, в первую из которых загружен катионит КУ2-8 в Н^- форме в количестве 100 см³, а во вторую - анионит АВ-17 в ОН^- форме в количестве 100 см³.

Пропускание воды прекратили, когда сопротивление ее снизилось до 10 кОм. За это время через колонки было пропущено 130 л осветленной воды.

В случае реагентной обработки промывной воды гидроокисью бария до значения рН меньше 7,8 не происходит полноты осаждения гидроокисей металлов (никеля, железа), а при достижении рН более 8,4 в воде остается избыток катионов бария, что также увеличивает нагрузку на ионообменные смолы (см. таблицу 1).

Таблица 1.
Компонентный состав раствора	Исходная концентрация,	Содержание компонентов после обработки при различных рН, мг/л
г/л	8,7	8,4	8,0	7,8	7,4
Ва2+	-	2,0	1,0	0,9	0,8	0,7
Ni2+	0,2	0,1	0,1	0,15	0,2	0,4
Na+	0,01	1,0	10	10	10	10
Fe2+	0,05	0,1	0,1	0,1	0,1	0,2
SO4 2-	0,3	0,9	1,0	1,0	1,2	1,5
Cl-	0,02	20	20	20	20	20
CrO4 2-	0,3	0,5	0,5	0,5	0,7	0,8
Количество пропущенной воды, м3/л до регенерации смол	0,1	1,0	1,3	1,2	1,1	0,9

Таким образом, использование в качестве реагента для осаждения насыщенного при комнатной температуре раствора гидроокиси бария в количестве, обеспечивающем значение рН промывных вод в интервале рН 7,8÷8,4, позволяет осаждать не только катионы металлов, но и анионы сильных кислот (SO₄ ^-2, PO₄ ^-3, CrO₄ ^-2), что значительно расширяет технологические возможности способа, увеличивает период работы смол до их регенерации; при этом образующийся осадок гидроокисей металлов и солей бария вследствие кристаллического строения имеет оптимальную структуру, благодаря чему не требуется дорогостоящего оборудования для его осаждения, сокращается расход реагентов и упрощается технология.

Способ очистки промывных вод гальванического производства при нанесении двухслойного никель-хромового покрытия, включающий осаждение катионов и анионов с помощью раствора гидроокиси бария с последующим отделением осадка отстаиванием и доочистку осветленной воды, отличающийся тем, что гидроокись бария добавляют в виде насыщенного при комнатной температуре раствора в количестве, обеспечивающем остаточную концентрацию катионов металлов и анионов кислот менее 30 мг/л, в том числе катионов бария в количестве 0,8-1,0 мг/л, а доочистку осветленной воды проводят последовательно на катионите КУ-2, а затем на анионите АВ-17.