Способ очистки сточных вод от ионов шестивалентного хрома

 

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА, включающий электролиз их с использованием пористого катода и фильтрацию через катод в направлении от анода к катоду , отличающийся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии , используют катод, выполненный из порошка меди с размером частиц 0,05-0,50 мм, и электролиз ведут при катодной плотности тока 0,050 ,30 А/дм и рН раствора 2-5.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

И, РЕСПУБЛИМ

З(51) С 02 F 1/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ (21) 3572947/23-26 (22) 05.04.83 (46) 30.08.84. Бюл. В 32 (72) В.В.Образцов, Л .В.Панкрухина, Н.П.Никулина и А.С.Ситник (7 1) Запорожский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного

Знамени автомобильный завод "Коммунар" (53) 628.534(088.8) (56) 1. Патент США У 4292160, кл. С 02 F 1/46, опублик. 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

У 639820, кл. С 02 F 1/46, 1978 (прототип).

„„SU„„1110754 А (54) (57) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

ОТ ИОНОВ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА, включающий электролиз их с использованием пористого катода и фильтрацию через катод в направлении от анода к катоду, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, используют катод, выполненный из порошка меди с размером частиц 0 05-0,50 мм, и электролиз ведут при катодной плотности тока 0,050,30 А/дм и рН раствора 2-5.

1 1110

Изобретение относится к очистке сточных вод, содержащих шестивалентный хром, и может быть использовано .при обезвреживании гальванических стоков.

Известен способ очистки сточных вод, содержащих шестивалентный хром, включающий прокачивание сточных вод через объемно-пористые свинцовые катоды, при этом аноды растворяются (11.

Недостатком этого способа является то, что помимо расхода дорогостоящего материала, возможно загрязнение стоков токсичным свинцом. 15

Наиболее близким по технической сущности и достигаемоь.j результату к предлагаемому является способ очистки сточных вод от ионов шестивалентного хрома, включающий электролиз их с использованием пористого катода и фильтрацию через катод в направлении т анода к катоду. Пористые катоды изготавливают из графита или активированного угля (2 ).

Недостатком этого способа является большой расход электроэнергии, обусловленный физико-химическими свойствами катода, изготовленного из углеродного материала.

Цель изобретения — снижение расхода электроэнергии.

Поставленная цель достигается

reM, что согласно способу очистки сточных вод от ионов шестивалентного хрома, включающему электролиз их с использованием пористого катода и фильтрацию через катод в направлении от анода к катоду, катод выполнен из порошка меди с размером частиц 0,05-0,50 мм и электролиз ведут при катодной плотности тока 0,050,30 А/дм и рН раствора ? — 5.

Способ осуществляют следующим образом.

В проточный электролизер с пористым медным катодом и свинцовым анодом подают сточную воду, содержащую ионы шестивалентного хрома. На катоде поддерживают плотность тока 0 05-0,30 А/

/дм и рН раствора 2-5. В зависимости о от концентрации ионов хрома удельную скорость протока выбирают 1,б-2,0 л/

/дм /ч. Размер частиц медного порошка для изготовления: катода выбирают в пределах 0,05-0,50 мм. 55

Размер частиц медного порошка 0,05

0,50 мм позволяет проводить процесс без диффузионных ограничений с высо754 2 кой скоростью фильтрации и предотвратить унос меди из электролиэера.

Сопротивление электрода зн,".читепьно ниже угольного, что способствует уменьшению энергозатрат (р угля 820 мкОм м, р меди 0,017 мкйм м).

При электролизе разбавленных хромовых растворов на катоде протекают следующие реакции:

СгО„ +14Н +бе 2 Сг +7Н О (1)

0z+4H +4е 2Н О . (2)

0z.h2H<0+4e 40Н (3)

2Н +2е - Н (4)

2Н О+2е Н Ф+2ОН (5)

Из перечисленных реакций наиболее вероятными являются (1), (4), (5), поскольку растворимость кислорода в сточных водах ограничена. Использование медного порошка в качес;ве пористого катода способствует смещению токового баланса в сторону протекания целевой реакции (1). Как следует из уравнения (1), в реакции восстановлений хрома участвуют ионы водорода. Однако они могут расходоваться по уравнению (4) на выделение газообразного водорода. Катод из медного порошка снижает потребление протонов на побочный процесс и они расходуются в основном на протекание восстановления шестивалентного хрома. Это дает возможность проводить реакцию в слабокислой среде (рН=5) с высоким в ых одом по току.

В процессе электрохимической обработки хромсодержащих стоков катод не уменьшается. Образующиеся ионы трехвалентного хрома в зависимости от значения рН гидролизуются непосредственно в объеме катода, где они накапливаются в виде гидроксида хрома. В зависимости от скорости протока зона гидроксида смещается вглубь катода. Медный пористый катод периодически промывают подкисленным или подщелоченным раствором для удаления трехвалентного хрома, либо, работая в режиме накопления, утилизируют катодную массу в виде медьхромового катализатора.

Пример. Восстановление шестивалентного хрома в трехвалентный осуществляют методом электрохимической обработки сточных вод в лектролизере с прочным пористым медным катодом размером зерна 0,05-0,5 мм и нерастворимым свинцовым анодом. Концентрация исходного раствора 10, 50, 100 мг/л. В зависимости от произво1110754.дительности установки удельную скорость протока выбирают 1,6-2 л/дм /ч.

Направленце фильтрации раствора от анода к катоду. На аппарат подают постоянное напряжение, обеспечивающее габаритную плотность тока на катоде в заявляемых пределах. После

2-х ч работы.электролизера режим считают установившимся, отбирают пробу на хром на выходе. Полученные результаты представлены в таблице.

Как следует из таблицы удельный рас од электроэнергии с понижением рН воды уменьшается. Выходы по току в случае медного катода остаются постоянными и зависят от плотности тока и удельной скорости протока, тогда как выходы по току на угле с ростом рН падают. Нижний заявляемый предел кислотности (рН=2) обусловлен технологическими параметрами хромсодержащих сточных вод, поступающих на очистку. Верхним пределом следует считать рН=5, так как при больших значениях гидролиз трехвалентного хрома наступает непосредственно в активной зоне катода и выпадающий гидроксид хрома экранирует поверхность катода.

С увеличением плотности тока энер. гозатраты на восстановление шестивалентного хрома растут, а при токах, превышающих 0,3 А/дм, наблюдается обильное газовыделение на катоде. При плотностях тока, мень5 ших 0,05 А/дм, нарушается устойчивость катода и возрастают габарит,ные размеры оборудования.

Таким образом, оптимальным интервалом плотности тока является 0,051О 0,3 А/дм . Удельный расход электроэнергии на восстановление шес ивалент ного хрома по предлагаемому способу .в 2-3 раз," ниже, чем по известно- мф е

Предлагаемый способ очистки сточных вод по сравнению с известными реагентными способами характеризуется практически безреагентной очисткой, не приводящей к засолению стоков; возможностью создания малоотходного замкнутого производства за счет возврата очищенных стоков в технологию; компактностью и простотой технологического оформления, его автоматизацией.

Экономический эффект от использования предлагаемого способа только за счет экономии химикатов составляет

0,16 руб. на 1 м обрабатываемых хромсодержащих стоков.

1110754

63 >0

4 1:Е

О! Э

СО л а

Ф ч) j .I ! Ю

О С> л л л

О го со с 4 м (1 л о со сч

СО с 4 л л О

СО О

Я л

E о д

Ц о с> (О л м 00

О О (4

О л (О сг> (с> л (»4 С 4 сч (м м л л

М Сс> лМ О1 Сс> л л* л

О> (Ч 00 сЧ л О Р м

О м л л л л

СО О м (ч м сл

СО

1 cd >Я (Г

° ф л л о л

% л л л

0» б л л с>

» л л л л л л л Р Ч„>

0Q Сс> л л л л

СЧ Г

О Cc> O (г\ (. Ь л л .{;) лм

О О л л

00 м л сч

1:г

4:> л A сс> м м м л л

» л л л

С>> О>

Г СО л л л

О сЧ (г> со

Л Л (Г

И ! ф >Я

Ц

kI: 2 >О

Э Э Ц Q

C>,cd e о о

К

0 (d Г а (d-Е» Х 4 х

Э ((!

X х о

О Р, o v л Е» о о

v o u

Е» л о o c>

v v

Е« о о

u u

Е Е» о о и о u u

Е» о о о о

4 х

О,0

Г о о

Р, 4

Щ

1 СЧ М> (4 л л м» % С> 0 С>>

A л л м м, сч о сч

° \ л б С>>

Ch >У > л л

И ,0 1

0j dj Г Io аЕЭ

1=! 4 й, ч — — »

1 х л

С> О (г> г л л

С> 4:> сч л л ю сч и л л л л

Л -0- O

Р ссГ!

О 0

Е !» о о

Р

О л (г

О (г> л

С> О

С 4 и л

О1 СО

Щ Г л л Р Со .4 Ю м С 4

>0

Е» и о х

Е о л >г> и >> 1 (г а а

o v о — м о — м о с 1 л л л л л л л л л »\ л

О О О О О О О О О О О О а а о м л л л

o o o

>(! с

Е» (d

v ы о о

Р Е 4(X о о !

С Р I о,д

iо Оi M л л сч О сч

0Е о

Х

v х о о

:(Ч СЧ СЧ с1 М (Г> Л г> Л Г Л с с1 М

1 1

0! Ж х э (jj Н

ы о р

О

° !

I сЧ М - Л Р Г 0О а О сч

» T

I о а

l»

34

Э

Ц (»

Cf 4 о ! с

СГ ((! а сс!

ЕС о м

Е» л

О cd

Е о а о !с . с:>

0- о о

Г» !С о и х ж

QJ 3 1:

g о-О О О О О О О О О O О

М Ю Г

111б754

Ц

Й г т6 Э 1 со !

»Е 1

-- — -1

>d 1 Р

1 л х 4

v. o

О> л

СЧ

1 —I

О

Е» о

Р

Г l !»

С» л

СО

>Я Ã» 1 I

> 1:

ХЭ ФБ

>!! Х E 1 1 !

> «Р! t(9 >d I

eo eel!

Р1 I Р Ф Ф 1

» E» »I И 1 " I

Я\ л л (\

L х

E о м

Е о о

o, !.

И !

I о

>»о

Ц Ф

1 — — » о Z х о

Q О х

c(j >д

Ц. 2 >d

Э Э Ц аФФ !

l, 1

1

>> f о.. I. Л,. 2.(1 д

Р !>! !» g х

+ о х х

Охо1ОО

-"1 х!

sd > л Ц Д

Ф э э е ц I ха аФФ

CO л

LCI

tel л

Э 1 И Е

Э !>! l

И Е х ц д э о х

Р1 1

1- !Р! О,а

Р М 1 E иФ j oo

Фц аc. х !х

>!! 7 !

» Ц(Оо э х !

» Ф о ы

63

К о

Е

o qI <

Р

И 1 У г» ch o л л о о

I

t( о х и х

Ф

Е 4 I о а 4: о о

Р— о о о о

I

I O о

% E» л оо

Х

К о х

Р Х ф х х о м о ц а э о

kf Х >

Е» о"

Х Р, о хо!

» ж о а х о

С6 х 1» аl-о

Х Ф !»

Ф Н Х е охи д и Р

СО л л л О\

>у> Р л — а л л л о

<»!

> 1 о г л л л

o o o