Способ осаждения ионов хрома (vi)



Способ осаждения ионов хрома (vi)
Способ осаждения ионов хрома (vi)

 


Владельцы патента RU 2572136:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) (RU)

Изобретение может быть использовано при переработке токсичных отходов производства, содержащих хром(VI). Способ осаждения ионов хрома(VI) из растворов включает взаимодействие ионов хрома(VI) с реагентом-восстановителем в кислой среде и последующее добавление осадителя. В качестве реагента-восстановителя используют щавелевую кислоту. Осаждение проводят хлоридами щелочноземельных металлов или хлоридом магния после предварительного добавления карбоната натрия. Изобретение позволяет сократить продолжительность осаждения катионов хрома(VI), повысить экологичность процесса осаждения за счет использования нелетучего восстановителя. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 22 пр.

 

Изобретение относится к области экологии, в частности к способам осаждения соединений хрома(VI), и может быть использовано для переработки токсичных отходов производства, содержащих хром(VI).

Все растворимые в воде соединения хрома(VI) являются высокотоксичными и подлежат полному удалению на очистных сооружениях промышленных предприятий [Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V-VIII групп. - Л.: Химия, 1989; Гигиенические критерии состояния окружающей среды. 61. Хром. - ВОЗ, Женева, 1990; Некоторые вопросы токсичности ионов металлов. - М.: Мир, 1993].

Для удаления (нейтрализации) жидких отходов производства, содержащих хром(VI), применяют:

- ионообменные методы,

- электрохимические методы,

- сорбционные методы,

- экстракционные методы,

- биохимические методы,

- химические методы.

Среди химических методов важное место занимают методы, основанные на восстановлении хрома(VI) в хром(III) путем добавления восстановителей с последующим осаждением хрома(III) в виде нерастворимого в воде соединения [Смирнов Д.Н., Генкин В.Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов. - М.: Металлургия, 1989; Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство. - М.: Глобус, 2002]. Для восстановления хрома(VI) в хром(III) предложено большое число реагентов:

- металлическое железо, металлический алюминий, их сплавы и смеси [АС СССР №882951. МКл C02F 1/70. 1981. Патент РФ №2025467. МПК6 C02F 1/46, C22B 34/32. 1994. Патент РФ №2023674. МПК6 C02F 1/62. 1994. Патент РФ №2056367. МПК6 C02F 1/62. 1996];

- диоксид серы, сульфит, тиосульфат, дитионит, соли железа (+2), пероксид водорода, гидразин, борогидрид натрия (Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство. - М.: Глобус, 2002. АС СССР №1520020. МПК7 C02F 1/62, C02F 101:22, C02F 103:16. 1989; АС СССР №1715713, МПК5 C02F 1/62. 1992), глицерин, глюкоза, целлюлоза (АС СССР №1819863, МПК5 C02F 1/52, C02F 1/62, C01G 37/02. 1993. АС СССР №1623974. МПК5 C02F 1/68. 1991 г.).

Известен способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром(VI), включающий взаимодействие с реагентом-восстановителем, в качестве которого используют тиосульфат натрия в стехиометрическом количестве к хрому(VI) и раствор дополнительно облучают электронным пучком дозой 10-30 Мрад (Патент РФ №2160717. МПК7 C02F 1/62. 2000). Недостатком способа является необходимость дополнительных затрат на оборудование, позволяющее облучать нейтрализуемый раствор электронным пучком.

Известен способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром(VI), включающий взаимодействие хрома(VI) с восстановителем в кислой среде (Патент РФ №2109691. МПК6 C02F 1/62, C02F 1/70. 1998). В качестве реагента-восстановителя используют древесные опилки.

Недостатком способа является то, что он не позволяет надежно нейтрализовывать разбавленные растворы хрома(VI), а также необходимость дополнительных затрат на большое количество серной кислоты, расходуемой в процессе.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром(VI), включающий взаимодействие хрома(VI) с реагентом-восстановителем в кислой среде. В качестве реагента-восстановителя используют формалин, содержащий осадок полимеров формальдегида, выпавший при хранении формалина [Патент РФ №2395463. МПК C02F 1/70, C01G 37/14, C02F 101/22, C02F 103/16. 2010].

Способ осуществляется следующим образом. К известному объему отработанного раствора, содержащего хром(VI), прибавляют заданное количество непригодного для работы формалина, содержащего осадок полимеров формальдегида, и, при необходимости, дополнительно прибавляют минеральную кислоту, например серную. Реакционный раствор непрерывно или периодически перемешивают и затем оставляют стоять, периодически перемешивая, на 3-5 суток.

Недостатком способа является большая продолжительность протекания реакции восстановления. Кроме того, формалин является водным раствором формальдегида - летучего соединения, что создает неблагоприятные с точки зрения техники безопасности условия работы.

Задача изобретения состоит в ускорении процесса осаждения катионов хрома(VI) и придания большей экологичности процессу осаждения.

Это достигается тем, что раствор, содержащий соединения хрома(VI), обрабатывают щавелевой кислотой, после чего добавляют карбонат натрия и осадитель, в качестве которого используют хлориды щелочноземельных металлов, в частности хлорид кальция или хлорид магния, затем выделившийся осадок отделяют от раствора, например центрифугированием.

После этого с помощью фотометрического анализа определяют концентрацию ионов хрома в фугате. По величине оптической плотности судят о степени осаждения катионов хрома(VI). Продолжительность реакции составляет примерно 5…40 мин.

Пример 1. В контрольном опыте к 5 мл раствора хромата калия концентрацией 40 г/л добавляли 0,7 г щавелевой кислоты, нагревали полученную смесь на водяной бане в течение 5 минут. Затем добавляли 5 мл 1 М раствора гидроксида натрия. Раствор охлаждали и для измерения оптической плотности реакционную смесь разбавляли в 5 раз. Оптическую плотность измеряли при 590 нм. Величина оптической плотности разбавленного раствора составила 1,410.

Пример 2. Для осаждения ионов хрома(VI) к 5 мл раствора хромата калия концентрации 40 г/л добавляли 0,7 г щавелевой кислоты, нагревали полученную смесь на водяной бане в течение 5 минут. Затем добавляли 3 г карбоната натрия и после растворения которого добавляли 2 г хлорида кальция. При этом выделялся осадок, который отделяли центрифугированием. У фугата измеряли оптическую плотность при 590 нм. Величина оптической плотности составила 0,056, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 99,5%.

Пример 3. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 2, отличающееся тем, что расход хлорида кальция составил 1,5 г. Величина оптической плотности составила 0,074, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 99,3%.

Пример 4. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 2, отличающееся тем, что расход хлорида кальция составил 1 г. Величина оптической плотности составила 0,085, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 99,2%.

Пример 5. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 2, отличающееся тем, что расход хлорида кальция составил 0,5 г. Величина оптической плотности составила 0,161, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 98,5%.

Пример 6. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 2, отличающееся тем, что вместо хлорида кальция добавляли 2 г оксида кальция. Величина оптической плотности составила 0,180, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 98,3%.

Пример 7. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 3, отличающееся тем, что расход карбоната натрия составил 2,5 г. Величина оптической плотности составила 0,048, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 99,5%.

Пример 8. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 3, отличающееся тем, что расход щавелевой кислоты составил 0,5 г. Величина оптической плотности составила 0,067, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 99,4%.

Пример 9. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 3, отличающееся тем, что расход карбоната натрия составил 2 г. Величина оптической плотности составила 0,038, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 99,6%.

Пример 10. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 3, отличающееся тем, что расход карбоната натрия составил 1,5 г. Величина оптической плотности составила 0,145, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 98,6%.

Пример 11. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 3, отличающееся тем, что расход щавелевой кислоты составил 0,6 г, а расход карбоната натрия составил 2 г. Величина оптической плотности составила 0,062, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 99,4%.

Пример 12. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 3, отличающееся тем, что расход карбоната натрия составил 1 г. Величина оптической плотности составила 0,286, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 97,3%.

Пример 13. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 7, отличающееся тем, что реакцию проводили при комнатной температуре в течение 40 минут. Величина оптической плотности составила 0,332, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 96,9%.

Пример 14. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 9, отличающееся тем, что вместо хлорида кальция добавляли 2,9 мл раствора хлорида магния концентрацией 28,3%. Величина оптической плотности составила 0,015, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 99,9%.

Пример 15. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 14, отличающееся тем, что объем раствора хлорида магния составил 3,5 мл. Величина оптической плотности составила 0,008, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 99,9%.

Пример 16. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 14, отличающееся тем, что объем раствора хлорида магния составил 4 мл. Величина оптической плотности составила 0,003, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 99,9%.

Пример 17. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 14, отличающееся тем, что объем раствора хлорида магния составил 4,5 мл. Величина оптической плотности составила 0,007, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 99,9%.

Пример 18. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 9, отличающееся тем, что вместо раствора хромата калия используют 5 мл раствора бихромата калия концентрацией 30,3 г/л. Величина оптической плотности составила 0,027, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 99,7%.

Пример 19. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 18, отличающееся тем, что вместо хлорида кальция добавляют 4,0 мл раствора хлорида магния концентрацией 28,3%. Величина оптической плотности составила 0,004, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 99,9%.

Пример 20. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 16, отличающееся тем, что объем раствора хромата калия составил 4,5 мл. Величина оптической плотности составила 0,006, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 99,9%.

Пример 21. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 20, отличающееся тем, что объем раствора хромата калия составил 4 мл. Величина оптической плотности составила 0,006, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 99,9%.

Пример 22. Осаждение ионов хрома(VI) в условиях примера 9, отличающееся тем, что хлорид кальция использовали в виде водного раствора, приготовленного из 1,5 г хлорида кальция и 5 мл дистиллированной воды. Величина оптической плотности составила 0,012, что соответствует степени осаждения ионов хрома(VI) 99,9%.

Результаты сведены в таблице.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что предлагаемый способ осаждения катионов хрома(VI) позволяет за значительно меньшее время достичь высокой степени осаждения и повысить степень экологичности процесса.

1. Способ осаждения ионов хрома(VI) из растворов, включающий взаимодействие хрома(VI) с реагентом-восстановителем в кислой среде и последующее добавление осадителя, отличающийся тем, что в качестве реагента-восстановителя используют щавелевую кислоту, а осаждение проводят хлоридами щелочноземельных металлов или хлоридом магния после предварительного добавления карбоната натрия.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве осадителя используют хлорид кальция.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области очистки сточных вод, содержащих трудноокисляемые органические соединения. Установка для очистки воды каталитическим окислением содержит последовательно соединенные сырьевую емкость, заполняемую очищаемой от загрязняемых примесей водой, насос, подающий воду в эжектор для смешения с озоно-кислородной смесью, сатуратор и мембранный блок с каталитически активными мембранами, один выход которого соединен с входом сатуратора для подачи концентрата, при этом в сатуратор встроены теплообменник, краны-газоотводчики, соединенные с деструктором остаточного озона, сатуратор при помощи трубопровода с насосом-дозатором напрямую соединен с сырьевой емкостью для обрабатываемой жидкости, а всасывающий трубопровод насоса, обслуживающего эжектор, соединен с сатуратором, образуя замкнутый цикл.

Изобретение может быть использовано для очистки органических и минеральных растворов и суспензий в горнодобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности и сельском хозяйстве.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для обезвоживания органических и минеральных растворов, суспензий в горнодобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности и сельском хозяйстве.

Изобретение может быть использовано для обезвреживания сульфидно-щелочных смешанных сточных вод на нефтехимических предприятиях, содержащих основные процессы по переработки нефти и нефтепродуктов, а также производство акриловой кислоты, на котором используют медьсодержащие ингибиторы полимеризации, например, дибутилдитиокарбамат меди.

Изобретение относится к способам получения воды путем таяния снега и (или) льда. Погрузочным устройством осуществляется подача снега и (или) льда в приемный бункер камеры таяния.

Изобретение относится к очистке отработанной производственной воды и может быть использовано для защиты окружающей среды. Способ очистки сточных вод от нитроэфиров включает предварительную обработку загрязненной воды 43-46% раствором гидроксида натрия до pH 12.

Изобретение относится к оборудованию для очистки сточных вод от нерастворимых веществ, например от отходов бытового и промышленного происхождения. Устройство для улавливания и выгрузки волокнистых липких материалов из сточных вод содержит раму, фильтрующую решетку, выполненную из подвижных и неподвижных фильтрующих ступенчатых пластин, привод.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ очистки от нефти и нефтепродуктов солоноватоводных и морских объектов и экосистем.

Изобретения могут быть использованы в химической и энергетической области, а также в области переработки органических отходов. Устройство для выделения аммиака из ферментационных жидкостей или остатков брожения на установках по производству биогаза включает флэш-испаритель F, соединенный с ферментером (A) или со складом остатков брожения, для подачи субстрата по трубам (1, 2, 3, 4, 5, 6).

Водораспределитель относится к очистке природных, техногенных и бытовых сточных вод и может быть использован в процессах очистки природных или сточных вод методами осаждения или напорной флотации.

Изобретение относится к области защиты металла от коррозии лакокрасочными покрытиями путем введения ингибитора коррозии в грунтовки по металлу бората хрома состава 2KB5O8·K2CrO4·4H2O и изучено его влияние на коррозионно-электрохимическое поведение стали 3 в 3%-ном растворе NaCl.

Изобретение относится к способу получения оксида хрома (III), включающему стадии: a) взаимодействия хромата щелочного металла или бихромата щелочного металла с газообразным аммиаком, в частности, при температуре от 200 до 800°C, b) гидролиза реакционного продукта, полученного на стадии а), причем pH-значение воды для гидролиза перед гидролизом или щелочного маточного щелока во время или после гидролиза устанавливают равным от 4 до 11, понижая с помощью кислоты, c) выделения продукта гидролиза, выпавшего в осадок на стадии b), d) сушки продукта, полученного на стадии с), и e) кальцинирования продукта гидролиза, полученного на стадии d) при температуре от 700 до 1400°C.
Изобретение может быть использовано в металлургии. Для получения карбида хрома Cr3C2 смесь порошка хрома и сажи механически активируют в центробежной планетарной мельнице при ускорении шаров 25-45 g и соотношении шихта : шаровая загрузка по массе 1:20 в течение 30-40 мин.
Изобретение может быть использовано при изготовлении режущего инструмента, при износостойкой наплавке, для получения композиционных электрохимических покрытий и контактного материала, обладающего повышенным сопротивлением эрозионному действию электрической дуги.

Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к четверному соединению меди, галлия, хрома и селена, которое может найти применение в многофункциональных приборах и схемах, работающих на взаимосвязи магнитного и электрического полей.

Изобретение относится к экстракционным методам извлечения анионов металлокислот из водных растворов и может быть использовано для выделения хрома(VI) из кислых сред.

Изобретение относится к разработке новых сульфидных соединений с особыми магнитоэлектрическими свойствами, которые могут быть использованы в микроэлектронике. .

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в процессах переработки хромсодержащих растворов, образующихся при электрохимической и химической обработке металлов с применением химических методов.

Изобретение относится к способам получения соединений хрома. .

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Кобальтовую или кобальтохромовую тиошпинель получают в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в атмосфере воздуха. В качестве исходных веществ используют порошкообразную смесь сульфида кобальта CoS с добавлением порошка металла кобальта для синтеза Co3S4, хрома для синтеза CoCr2S4 и кристаллической серы, взятых до соответствующего стехиометрического состава с 5% избытком серы. Изобретение позволяет упростить процесс, повысить его производительность, скорость и экологическую чистоту. 1 ил., 2 табл., 4 пр.
Наверх