Способ концентрирования и очистки водных растворов серной кислоты

 

Изобретение относится к очистке сточных вод, образующихся при окислении неалмазного углерода смесью серной и ромовой кислот и процессе химического обогащения продукта синтеза алмазов. С целью интенсификации процесса очистки водных растворов серной кислоты, пересыщенных по сульфату хрома, их термообработку при 150-250°С осуществляют в присутствии сульфата марганца и/или никеля при молярном отношении Ме304:Сг2(504)з,равном 0,05-2,ОЛродолжительность процесса 1-2 ч, концентрация кислоты 92,6-95,5%. 1 табл. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 01 В 17/88, 17/90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4852029/26 (22) 18.07.90 (46) 30.03.92. Бюл. № 12 (71) Институт коллоидной химии и химии воды им, А. В. Думанского (72) В. В. Путивльский, А.А. Мильнер и А. К. Запольский (53) 661.254(088.8) (56) Патент Франции

¹ 2403972, кл. С 01 В 17/88, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹923958,,кл. С 01 В 17/88, 1980.

Изобретение относится к очистке сточ- ных вод и может быть использовано в станкостроительной и инструментальной . промышленности, в частности в технологическом процессе химической очистки синтетических алмазов.

При химической очистке алмазов от неалмазного углерода смесью водного раствора хромового ангидрида и серной кислоты образуются стоки, содержащие серную кислоту и сульфат хрома.

Известен способ концентрирования и очистки водных раствооов серной кислоты, содержащих магний, железо, хром, ванадий, включающий испарение. Перед фильтрованием сконцентрированную при испарении суспензию охлаждают 10-250С и выдерживают при этой температуре 12 ч. Но водные растворы серной кислоты, которые получают при химической очистке алмазов, являются сильно пересыщенными по сульфату хрома, а из-за высокой вязкости рас„„ Ж„„1723030A1 (54) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ И

ОЧИСТКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СЕРНОЙ

КИСЛОТЫ (57) Изобретение относится к очистке сточных вод, образующихся при окислении неалмазного углерода смесью серной и ромовой кислот и процессе химического обогащения продукта синтеза алмазов, С целью интенсификации процесса очистки водных растворов серной кислоты, пересыщенных по сульфату хрома, их термообработку при 150-250 С осуществляют в присутствии сульфата марганца и/или никеля при малярном отношении

Ме$04:Сг2($04)з,равном 0,05-2,0.Продолжительность процесса 1-2 ч, концентрация кислоты 92,6-95,5%. 1 табл. творов и образования полимерных связей Я выпадения сульфата хрома не наблюдается даже при многомесячном стоянии.

Наиболее близким к предлагаемому по ъ технической сущности является способ концентрирования и очистки водных растворов р серной кислоты, перемещенных по сульфату хрома (! I!), включающий термообработку при 150-250 С и отделение осадка фильтрацией. При термообработке раствора происходят уменьшение вязкости раствора и Э разрыв полимерных связей с образованием твердого освдкв, копичество которого фв практически не меняется при охлаждении, д раствора. Концентрирование и очистка водного раствора серной кислоты, пересыщенного по сульфату хрома (П1), производства синтетических алмазов, содержащего, мас.%: Си($04)з 11,40; Н2$04 75; Н20 13,60, при 250 С в течение 5 ч приводит к образованию осадка, характеризующегося следующим составом, мас.%: Сг20з 27,92; $0з

1?23030 алмазов, содержащей, мас.%: Crz(SO<)z

11,4; Hz$04 75,0; НгО 13,6, добавляют 0,4 г

MnSO4; при этом молярное отношение

Мп$0д;Сгг($0!)з равно 0,2. Смесь нагревают до 210 С и в термостатированных условиях выдерживают 2 ч. Затем раствор охлаждают, образовавшуюся пульпу переносят на стеклянный фильтр и вакуумированием отделяют жидкую фазу. Полученный осадок после отделения маточника характеризуется следующим составом. мас,%:

СггОз 21,06; $0з 57,73; МпО 2,57; Н О 13,65.

Степень извлечения сульфата хрома в твер40

58,84; Н О 13,24. Степень извлечения сульфата хрома в твердую фазу составляет

95,2 от исходного количества. Массовая доля компонентов в сконцентрированной и очищенной серной кислоте составляет, : 5

Н2$04 88,8; Сг2($04)з 0,8, Hz0 10,4.

Недостатком данного способа является большая длительность процесса термообработки. составляющая 5 ч, для достижения степени перехода сульфата хрома в твер- 10 дую фазу 94,8% при 210 С и 95,2% при

250 С от исходного количества, что связано с повышенными знергозатратами и низкой производительностью процесса, Цель изобретения — .интенсификация 15 процесса концентрирования и очистки водных растворов серной кислоты, пересыщенных по сульфату хрома.

Способ реализуют следующим образом. 20

Водные растворы серной кислоты; пересыщенные по сульфату хрома, подвергают термообработке. при 150-250 С в присутствии сульфата марганца и/или никеля при молярном отношении 25

Ме$04:Crz($04)g, равном 0,05-0,2, где Ме— ма -; анец и/или никель, и отделяют осадок фильтрацией.

В основу предлагаемого способа положена закономерность уменьшения индук- 30 ционного периода образования твердой фазы в присутствии сульфата марганца и/или никеля при термообработке растворов серной кислоты, пересыщенных по сульфату хрома (lll), и сокристаллизации солей при молярном отношении

MeSO4:Crz(SO4)g, равном 0,05-0,2.

П р и м ер. К 25 мл хромсодержащей сточной воды производства синтетических дую фазу составляет 95,0% от исходного количества. Массовая доля компонентов в сконцентрированной и очищенной серной кислоте составляет, %: Нг$0! 87,76;

Сг2($0а)з 0,69; HzO 11,65.

В таблице приведены значения степени извлечения сульфата хрома в твердую фазу для различных температурно-временных условий в зависимости от вида и количества добавки.

Увеличение содержания сульфатов марганца и никеля в отработанном растворе выше заявляемого предела незначительно влияет на степень перехода хрома (И!) в твердую фазу, но приводит к загрязнению регенерированной кислоты. Так, при проведении опыта согласно приведенному примеру и молярном отношении Mn$04;Cr 2($04)з, равном 0,3, степень перехода хрома в твердую фазу не увеличивается, а в регенерированной кислоте появляется сульфат марганца, массовая доля которого составляет 0,53%.

Осуществление термообработки отработанных растворов при молярном отношении Me$04:Crz($04)ç ниже заявляемого предела приводит к значениям степени перехода сульфата хрома (!И) в твердую фазу, незначительно отличающимся от прототипа.

Предлагаемый способ по сравнению со способом-прототипом позволяет в 2-3 раза сократить время термообработки растворов для достижения той же степени очистки от сульфата хрома (!!!), соответственно снизить знергозатраты и повысить производительность процесса в целом. При этом остаточная массовая доля сульфата хрома (III) в регенерированной кислоте составляет менее 0,8%, Формула изобретения

Способ концентрирования и очистки водных растворов серной кислоты, пересыщенных по сульфату хрома (И!), включающий термообработку при 150-250 С и отделение осадка фильтрацией, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сокращения продолжительности процесса, термообработку ведут в присутствии сульфата марганца и/или никеля при молярном отношении

MeSO4:Сг фОа)з = 0,05-0,2, где Me — марганец и/или никель, 1723030 о

Температура, С, термообравотки

Ноля рное отношение Ме004.

:Ст,(5Р4)а

Спосо0

Состав добавки

-- — "- !"- Т ,0 u (0 25 u 0,5 ч > I,0 и 2 p u

210

0,25 ч 0,5 u (1,0 u 2,0 и

0 ° 25 ч 0,5 ч

1,P г

Прототип

12,0 34,3 29,4 57,9 85.6 92,6 36,0

2,0 6,0

62,8 87,7 93,3

Предлагаеиьй

6,2

8,4

11,2

16,6

16,6

2,1

2,9

4,0

5,7

5,8

12,5

16,8

22 ° 0

28,4

28,3

4

NiS0g

2,1 6,1

2,4 7,4 .3,0 8,8

3.9 11,3

3,9 11 4

12,3

14,4

17,1

21,8

2119

2,2 6,3

2,6 8,0

12,4

Смесь 0,02

Мп5С4 и 0,05

8iS0! при 0,10 молярмом 0,20

15,1

19,6

13

3,5 10,0

4,8 13,8

25,1

4,9 14,0

15 отноеении 0,30

1:1

25,1

Составитель В.В.Путивльский

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор А.Лежнина

Заказ 1038 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат" Патент",г,ужгород,уд, Гагарина,101

0,02

0,05

0,10

0,20

0,30

0,02

0,05

0,10

0,20

0,30

34,7

39,1

43,4

51,2

51,3

34,5

35,9

37,6

42„6

42,7

34,6

36,7, 39,5

46,9

47,0

30,1

34,5

38,1

45,4

45 ° 6

29,7

31,5

33,8

37,9

37,9

30,0

32.2

35,9

41,5

41,6

58,5

61,4

65,2

71,0

71,3

58,0

59,2

61,3

64,6

64,5

58,2

60,4

63,3

6.7,8

67,9

85.6 92,7

86,3 93 2

87.6 94,0

89,3 95,0

89,4 95,0

85,5 92,6

85,9 92,9

86,5 93.2

87,4 93.7

87,5 93,8

85,6 92,6

86,2 93,0

87,1 93,6

88,4 94,3

88,5 94,3

36,2

40,9

46,5

54,7

54,9

36 ° I

37,8

40,4

44,6

44,7

36.1

38,9

43,4

49.7

49 ° 8

62,8

67,6

73,2

81,6

81 5

62,9

64,5

66,6

72 3

72,5

62,8

65 ° 7

69,9

76,8

77,0

87,7 93,4

89,0 93,8

90,6 94,5

92,6 95,4

92,9 95,5

87,8 93,3

88,3 93,5 .

89,! 93,8

90,4 94; 3

90,5 94,5

67,7 93,4

88,5 93,6

89,8 94,1

91,6 95,0

91,7 95,1