Способ очистки сточных вод от ионов свинца
Владельцы патента RU 2426695:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) (RU)
Изобретение относится к способам очистки сточных вод от ионов свинца и может быть использовано на предприятиях электротехнической промышленности, приборостроения, радиоэлектроники, имеющих производства свинцовых аккумуляторов, печатных плат и гальванические цеха. В сточную воду, содержащую ионы свинца, имеющую рН гидратообразования, вводят смесь хлористой соли Fe(II) и сернокислой соли Fe(III) при их массовом соотношении к свинцу 1:/0,9-1,1/, при этом массовое соотношение ионов Fe(II):Fe(III) в смеси составляет /0,4-0,6/:/0,6-0,4/, с последующим электрофлотационным извлечением из воды образовавшихся взвешенных частиц ферритов металлов при плотности тока 7,5-8,0 мА/см2 и времени очистки 4-5 минут. Способ позволяет повысить степень очистки и скорость процесса очистки от ионов свинца, сократить продолжительность процесса, а также снизить удельные энергозатраты. 2 табл.
Изобретение относится к способам очистки сточных вод от тяжелых и цветных металлов, в частности от свинца, и может быть использовано на предприятиях электротехнической промышленности, приборостроения, радиоэлектроники и др., имеющих производства свинцовых аккумуляторов, печатных плат и гальванические цеха.
Известен способ очистки сточных вод от свинца с применением растворимого алюминиевого анода в процессе электрофлотации (патент Франции №2177054, кл. С02С 5/12, 1974). Недостатком данного способа является низкая степень очистки, составляющая не более 10%.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки сточных вод от ионов свинца в присутствии фтор-ионов - F-, SiF6 -, BF4 -, включающий электрофлотацию с нерастворимыми анодами, заключающийся в том, что с целью повышения степени очистки в очищаемую воду с рН 8-10,0 вводят растворимую сернокислую либо хлористую соль металла, выбранного из ряда медь, цинк, олово, никель, при массовом соотношении свинца к введенному металлу 1:/0,5-2,5/ (авторское свидетельство №1675216, кл С02F 1/465, 1991).
К недостаткам относятся недостаточно высокие степень извлечения и скорость процесса очистки, а также использование дефицитных солей металлов. Этот способ выбран за прототип.
Задачей данного изобретения является разработка способа очистки сточных вод от ионов свинца, позволяющего повысить степень очистки и скорость электрофлотационного процесса очистки за счет образования нерастворимых соединений ферритов металла.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе в сточную воду с рН гидратообразования, содержащую ионы свинца в присутствии фтор-ионов - F-, SiF6 -, BF4 -, вводят смесь солей Fe(II) и Fe(III) при массовом соотношении свинца к смеси 1:/0,9-1,1/, при этом соотношение ионов Fe(II):Fe(III) составляет /0,4-0,6/:/0,6-0,4/, в результате образуются нерастворимые соединения ферритов металлов, растворимость которых меньше, чем растворимость гидроксидов металла, с последующим электрофлотационным извлечением из воды образовавшихся взвешенных частиц ферритов при плотности тока 7,5-8,0 мА/см2 и времени очистки 4-5 минут.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. В электрофлотатор помещают 1 л очищаемой воды, содержащей 25 мг-ион свинца, 75 мг-ион фтора (в виде NaF), устанавливают рН 9,5 и вводят смесь солей Fe(II) и Fe(III) при массовом соотношении свинца к смеси 1:0,9, при этом соотношение ионов Fe(II):Fe(III) составляет 0,4:0,6. Подают токовую нагрузку на аппарат. Электролиз ведут при плотности тока 7,5 мА/см2 в течение 4 минут. В результате образующихся электролитических газов кислорода и водорода из объема на поверхность воды всплывают ферриты металлов, которые удаляются механически.
Очищенную воду анализируют на содержание свинца и железа методом атомно-адсорбционной спектроскопии. Остаточная концентрация ионов свинца после электрофлотации составляет 0,001 мг/л, что составляет 99,99%, а ионов железа 0,01 мг/л.
Аналогичные опыты проводят при соотношении ионов Fe(II):Fe(III) в смеси /0,3:0,7/, /0,5:0,5/, /0,6:0,4/, /0,7:0,3/. Данные представлены в табл.1.
Как видно из приведенных данных, при соотношении свинца к введенному иону железа 1:0,9 наибольшая степень извлечения наблюдается при массовом соотношении ионов Fe(II):Fe(III) /0,4-0,6/:/0,6-0,4/.
Аналогичные результаты получились при соотношении свинца к введенному иону железа 1:1.
Пример 2. Исходный раствор того же состава, как в примере, 1 очищают по такой же схеме, но при массовом соотношении свинца к смеси 1:0,8. Как видно из табл.1, степень извлечения свинца во всем диапазоне соотношений ионов Fe(II):Fe(III) мала. При уменьшении соотношения менее 1:0,9 не образуется достаточное количество взвешенных частиц ферритов металлов и, соответственно, уменьшается степень очистки.
Пример 3. Исходный раствор того же состава, как в примере 1, очищают по такой же схеме, но при массовом соотношении свинца к смеси 1:1,1. Как видно из табл.1, степень извлечения во всем диапазоне соотношений ионов Fe(II):Fe(III) меньше, чем при соотношении свинца к введенному иону железа /1:0,9/ и /1:1/. При увеличении соотношения более 1:1 происходит стабилизация агрегативной устойчивости дисперсной системы, что приводит к ухудшению степени очистки.
Пример 4. Исходный раствор того же состава, как в примере 1, очищают по такой же схеме, при массовом соотношении свинца к смеси 1:0,9, при этом соотношение ионов Fe(II):Fe(III) составляет 0,5:0,5. Электрофлотацию ведут при плотности тока 7,5 мА/см2. Как видно из приведенных в табл.1 данных, наибольшая степень извлечения наблюдается при времени 4 и 5 минут. Как видно, 3 минут не хватает для достижения высокой степени очистки, а при увеличении времени более 5 минут происходит разрушение пенного слоя и уменьшение степени извлечения.
Аналогичные опыты проводят при плотности тока /7,0/, /8,0/, /8,5/ мА/см2. Как показано в табл.1, при плотности тока 7,0 мА/см2 электрофлотационная очистка менее эффективна, чем при использовании плотности тока 7,5 и 8,0 мА/см2, из-за недостаточного газонаполнения раствора, что в свою очередь приводит к ухудшению условий электрофлотации.
При плотности тока 8,5 мА/см2 очистка также менее эффективна, чем при использовании плотности тока 7,5 и 8,0 мА/см2, из-за появления в растворе турбулентных потоков в жидкости в результате слишком бурного выделения газовых пузырьков.
Для сравнения эффективности известного и предлагаемого способов проводилась очистка сточных вод с использованием одной и той же системы электродов, конструкции электрофлотатора, исходной концентрации ионов свинца и фтора, рН среды. Полученные результаты представлены в таблице 2.
В предлагаемом способе степень очистки выше на 0,19% и скорость электрофлотационного процесса очистки на 1-2 минуты меньше по сравнению с прототипом. Кроме того, плотность тока составляет 7,5-8,0 мА/см2, что на 2,0-2,5 мА/см2 меньше, чем в известном способе.
| Таблица 2 | |||
| Способ очистки | Время процесса очистки, мин | Степень очистки от свинца, % | Плотность тока, мА/см2 |
| Известный | 6 | 99,8 | 10 |
| Предлагаемый | 4 | 99,99 | 8,0 |
| Предлагаемый | 4 | 99,99 | 7,5 |
Способ очистки сточных вод от ионов свинца в присутствии фтор-ионов - F-, SiF6 -, BF4 -, включающий обработку очищаемой воды до рН гидратообразования и последующую электрофлотацию с нерастворимыми анодами, отличающийся тем, что перед электрофлотацией в очищаемую воду вводят смесь хлористой соли Fe(II) и серно-кислой соли Fe(III) при массовом соотношении свинца к смеси 1:(0,9-1,1), при этом соотношение ионов Fe(II):Fe(III) - (0,4-0,6):(0,6-0,4), а электрофлотацию осуществляют при плотности тока 7,5-8,0 мА/см2 в течение 4-5 мин.
