Способ очистки сточных вод

 

Использование: очистка сточных вод, содержащих ионы железа (2) и ионы тяжелых металлов, и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности. Сущность: в обработанные щелочью с одновременным окислением сточные воды вводят мочевину в количестве 0,25-2 мас.ч. на 1 мас.ч. осадка, формальдегид, кислоту до рН 1,5-2,8, процесс ведут при 65-75 °С, полученный окрашенный осадок отделяют фильтрованием. Молярное соотношение Мочевины и формальдегида (1-1,25):1. Образовавшийся окрашенный осадок может быть использован, в лакокрасочной промышленности в качестве пигмента и наполнителя, в производстве пластмасс, а очищенная сточная вода возвращается в рецикл. Степень очистки 98- 99,7%. 1з.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕCflYEJlик (st)s С 02 F 1/62

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ-НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4&52358/26 (22) 17.07.90 (46) 07.02.93. Бюл. М 5 (71) Днепропетровский химико-технологи,: ческий институт им. Ф.З.Дзержинского (72) Б.И.Мельников, А.А.Евтушенко, О.А,Пе:рехрест, Л,И.Николаенко и Ж.И.Анисина (73)Днепропетровский химико-технологический институт (56) Заявка. Японии М 57-31955, кл. С 02 F

1/62, 1962. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД (57) Использование: очистка сточных вод, содержащйх ионы железа (2) и ионы тяжелых металлов, и может быть использовано в

Изобретение относится к способам очистки сточных вод, содержащих ионы железа (И) и ионы тяжелых металлов и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Известен способ очистки сточных вод от ионов Fe(2) и ионов тяжелых металлов, включающий введение щелочи до рН 5,2-3,5 без образования промежуточного осадка с одновременным окислением до Fe(3). Ионы железа в форме поликристаллических частиц из соединенных мельчайших немагнит- ных частиц игольчатой формы или частиц с сильными магнитными свойствами с адсорбированными тяжелыми металлами выпадают в осадок, который затем удаляют.

К недостаткам известного способа следует отнести сложность регулирования скорости окисления Fe(l t) и трудность

„„5lJ „„1 794059 АЗ металлургической, химической и других отраслях промышленности. Сущность: в обработанные щелочью с одновременным окислением сточные воды вводят мочевину в количестве 0,25-2 мас.ч. на 1 мас,ч. осадка, формальдегид, кислоту до рН 1,5-2,8, процесс ведут при 65-75 С, полученный окрашенный осадок отделяют фильтрованием.

Малярное соотношение мочевины- и фар- . мальдегида (1-1,25):1, Образовавшийся окрашенный осадок может быть использован в лакокрасочной промышленности в качестве пигмента и наполнителя, в производстве пластмасс, а очищенная сточная вода возвращается в рецикл. Степень очистки 9899,7 1з.п, ф-лы, 1 табл. реализации недостаточно чистых йродуктов осаждения.

Цель изобретения — обеспечение pere- Q нерации сточйых вод и утилизация образо- ам вавшихся осадков; О.

Поставленйая цель достигается тем, что (Я. в известном способе очистки сточных вод, содержащих ионы железа (2) или ионы Fe(2) и ионы тяжелых металлов,.включающем обработку щелочью до рН 5,2-3.5 без образования промежуточного осадка с одновременным окислением до железа (В), согласно изобретению в обработанные сточные воды вводят мочевину и формальдегид при мольном соотношении 1:1, 25:1, кислоту до рН 1,5-2, процесс ведут при 65 75 С с последующим выделением окрашенного осадка. Мочевину вводят в количестве 0,252 на 1 мас.ч осадка.

3 1794059 4

При обработке сточных вод щелочами с ответствующйх гидроксокомплексов будет одновременным окислением Ре(П) в Ре(!И)об- повышаться постепенно.. разуются различные формы оксидов и окси- Проведение процесса выше 75 С пригидроксидовжелеза: а-FeOOH, P- FeOOH, водит к уменьшению вязкости растворов, у -FeOOH, а также д - FeOOH. 5 что является положительным эффектом, одВ предложенном способе при медлен- нако при этом возможно появление конвекном окислении получают а -FeOOH, а.при тивных токов и это отрицательно быстром а-FeOOH. Кристаллизации обра-. сказывается на седиментационных и фильтзовавшегося продукта способствует присут- рованных характеристиках. Кроме того, мествие мочевины. После обработки сточной 10 тилольные производные мочевины при воды щелочью с одновременным окислени- принятых значениях рН стойки в этом инем перекисью или кислородом воздуха вво- тервале температур. Реакция мочевины с дят при перемешивании 0,25-2 мас.ч. формальдегидом проходит вдве стадии; на мочевины на 1 мас.ч, осадка, Проведение первой. стадии получают метилольные пропроцесса в заданном соотношении обуслов- 15 изводные, Вторую стадию процесса-кон-. лено тем, что соотношение между рН в ðàñ- денсацию метилольных производных творе и средним значением ОН/Fe в . проводят при кислотном катализе. системе осадок/раствор, а также время кон- ..При низких значениях рН конденсация такта реагентов позволяют получить осадок: протекает быстро и трудно поддается контопределенного состава. При этом происхо-. 20 ропе. дит уменьшение кажущегося объема осад-, Избыток кислоты приводит к образованию нерастворимых пространственных поло

Установлено, что на состав образующе-. имеров. Повышение температуры выше 75 С гося осадка оксигидроокиси железа оказы- . также сказывается на свойствах образующевает влияние добавка 25 гося олигомера, при этом снижается раство.комплексообразующего. Введение мочеви- . римость в воде ны способствует кристаллизации образо-:. Многообразие:возможных продуктов вавшегося продукта с одной стороны; а . поликонденсацииобъясняетсяполифункцитакжедальнейшей полимеризации оксигид- . ональностью мочевины в реакциях с фор- . роокиси железа; Установлено, что при коли-. 30 мал ьдегидом. Предложенные условия честве вводимой мочевины меньше 0,25 процесса позволяют очистить сточные воды мас.ч. не создается условий для образова- ". и вернуть..их в рецикл, а образовавшийся ния полимеризационных соединений и зна-: осадок использовать при изготовлении плачительная часть аморфных частиц может .. стмасс в качестве пигмента и наполнителя остаться в сточных водах. Увеличение коли - 35 для лакокрасочной промышленности, а так- чества вводимой мочевины больше 2 мас.ч, же при соответствующей температурной обна 1 мас,ч, образовавшегося осадка окси- работке получить гидраты железа и других гидроокиси железа не приводит к повыше- .материалов. нию эффективности очистки и Пример 1. Сточные воды с рН 2,03, г+ j+ сопровождается осложнением процесса из- "0 содержащие: Fe 200 г/л; Сц 0,35 г/л; Nl

6+ за изменения рН среды иобразованияболь- 0,96 г/л; Мп 1,8 г/л;Сг, 0,2 г/л, обрабатышого количества осадка, При. последующем вают щелочным реагентом:с одновремен-.

z+ з+ добавлении формальдегида происходит ре- ным окислением Fe в Fe до рН. 5 в акция с образованием карбамидоформаль-: течение 30 мин, затем сточные воды пододегидного олигомера, адсорбирующегося 45 гревают до 65 С и загружают при перемена поверхности образовавшегося осадка..шивании мочевину в количестве 30 г (0,15

При конденсации мочевины с формальдеги- мас.ч. на 1 мас,ч, осадка), формальдегиддодом в водном растворе экспериментально зируют в количестве 1 мас.ч. формальдегида подобраны значения рН среды, температу- .. на 1 мас.ч. мочевины, вводят кислоту до рН ра и соотношение мочевины и формальдеги- 50 1,5; перемешивают в течение 30 мин, Обрада. Избыток формальдегида приводит к зовавшийся осадок выделяют фильтровани-: тому, что при значении рН и температуре ем. Степень очистки 58,7g,, Вода пригодна водные растворы мочевины и избытка фор- для возвращения в рецикл. Осадок испольмальдегида становятся see более вязкими, зуют как пигмент и наполнитель в лакокрачто приводит к тому, что реакция в этих 55 сочной промышленности, а также для условиях не регулируется и в растворе оста- получения органо- или водорастворимых ется свободный формальдегид. полимеров.

В этих условиях благодаря медленному Пример 2. Обработанные сточные воды о окислению концентрация ионов Fe(ill) и со- согласно примеру 1 подогревают до 65 С.

Мочевину загружают в количестве 50 r (0,25

1794059 мас.ч, на 1 мас.ч. образовавшегося осадка) и формальдегид дозируют в количестве 1,5 мас.ч. на 1 мас.ч. мочевины, кислоту до рН

2, перемешивают в течение 30 мин. Образо. вавшийся осадок выделяют фильтрованием, Степень очистки 83%. Вода пригодна для возвращения в рецикл. Осадок используют как пигмент и наполнитель в лакокрасочной промышленности, а также для получения полимеров.

Пример 3. Промышленную сточную воду подвергают обработке аналогично . примеру 1, подогревают до 70 С. Мочевину загружают в количестве 200 г (1 мас.ч. на 1 мас.ч. образовавшегося осадка) формальдегид в количестве 1 5 мас.ч. формальдегида на 1 мас.ч. мочевины, кислоту до рН 2,8 перемешивают в течение 40 мин. Образовавшийся окрашенный осадок выделяют фильтрованием. Степень очистки 97,7%.

Полученные экспериментальные данные приведены в таблице; позволяющей бо. лее наглядно сравнивать преимущества предложенного способа веденйя процесса.

Пример 4 — (известный способ). B г+, сточные вод2ы, содержац ие 76 г/л Fe

13,68 г/л Си, 22,8 г/л Zn +, 34,2 г/л Cr c рН 2,2 и подогретые до 70 С, добавляют водный раствор или барботируют воздух, содержащий аммиак, доводя рН раствора до величины рН 4,5 0,2. Расход воздуха 200 л/ч, Через 4 ч ионы двухвалентного железа полностью окисляются и рН раствора повышают от 4,7 до 7,1. Полученный осадок легко отделяют от раствора сульфата аммония.

Степень очистки 97,7%, Содержание Cr э+

0,01%.

Пример 5 (известный способ). В 10 л раствора, содержащего ионы металлов: олова 18%, шестивалентного хрома 25%, меди

6%, кадмия 18%, ртути 7%, кобальта 5%, свинца 15%, добавляют сульфат железа (И) до концентрации 0,15 моль/л, нагревают до

70 С, с помощью NaOH устанавливают рН среды в пределах 5,0-5,2. При этом через раствор пропускают воздух 250 л/ч, осуществляя окисление ионов Fe .. Через 2,5 ч рН

z+ раствора увеличивают до 8,3. В фильтрате содержатся ионы металлов в следующих количествах; Зп 0,7%; Си 1,8%; Hg 0,4%; Pb

1,5%; общий Cr 1,2; Cd 4,5%; Со 0,8 К такому раствору добавляют сульфат двухвалентного железа и, пропуская через него газообразный аммиак, устанавливают рН

- среды на уровень 4,5 + 0,1 и при 60 С осаждают осадок коричневого цвета. Через

3 ч рН раствора увеличивают до 7,2. Остаточное содержание ионов раствора: Sn

0,5%; общий хром 0,01%; Си 0,05%; Hg ме5 нее 0,001%; Со 0,05%" Pb 0,05%.

К недостаткам известного способа следует также отнести взрывоопасность, длительность процесса, многоступенчатость очистки. Использование аммиаков в качест- .

10 ве щелочного реагента нецелесообразно иэза образования с некоторыми из металлов водорастворим ых комплексов.

По предложенному способу. качество

15 очищенной воды аналогично известному способу, а в некоторых случаях превышает.

Очистка сточных вод гальванических. производств, особенно концентрированных, представляется наиболее рациональ20 ным таким приемом, в котором загрязняющие вещества (в частности, ионы тяжелых металлов) извлекаются в виде возможных для промышленной реализации продуктов. Между тем известный способ не позволяет применять одноступенчатую очистку концентрированных растворов сточных вод, нет указаний по промышленной реализации полученных продуктов.

Предложенный способ предусматрива30 ет регенерацию и повторное использование воды, а также рекуперацию ценных компонентов сточных вод.

Использование предложенного метода промышленной утилизации сточных вод

35 гальванических производств. с получением конечных товарных продуктов позволит решить не только экологическую, но и экономическую задачу. путем. вовлечения в производство вторичного сырья, что в ком40 плексе с основным производством создает предпосылки перехода действующих предприятий к малоотходной технологии.

Эффективность рекуперации ионов тяжелых металлов иэ сточных вод определяет45 ся не только условиями достижения максимальной степени очистки, но и получением нового продукта определенного каче- . ства, а также остаточным содержанием реагирующих веществ..

Рациональное применение полученных продуктов в народном хозяйстве заключается в полной или частичной замене применяющихся для этих целей пигментов, окислов

55 металлов, мела и т. д. на вторичные получен- . ные материалы, что позволяет сократить дефицит товарных веществ.

1794059

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод, содержащих ионы железа (И) и ионы тяжелых металлов, включающий обработку щелочью до рН 3,5-5,2 с одновременным окислением и отделение образовавшегося осадка, о т л ич а ю шийся тем, что с целью обеспечения регенерации сточных вод, утилизации осадка, в сточные воды, обработанные щелочью с одновременным окислением, вводят при перемешивании мочевину и формальдегид при молярном соотношении 1-1,25:1, кислоту до рН 1.5-2 и процесс ведут при 65-75 С, 2, Способ по и. 1, о тл и ч à ю щи йс я . тем, что мочевину вводят в количестве 0,25-2 мас.ч. на 1 мас.ч. осадка. рН стадии ноликонденсации

Степень очистки-, Соотношение мочевины и

Температура ведения процесса, ос осадка

Составитель О,Перекрест

Техред M. Моргентал Корректор Л.Лукач

Редактор С.кулакова

Заказ 523 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, ул.Гагарина. 101

0,15;1

0,15:1

0,15:1

0,15:l

0,15:1

0,25;1

0,25:1

0,25:1

0,25:1

0,25:1

1:1

1 1

1:1

1 .1

1:1

2:1

2:1

2:1

2:1

2:1

2,5:1

2,5:1

2,5:1

2,5:1

2,5:1

80 60

1 1;5. 2

1,5 2

1 1,5 2

1,5 2

1 1;5 2

1,5 2

1 1,5 2

1,5 2

1 1,5 2

1,5 2

1 1,5 2

1 1,5 2 l,5 2

1 15 2

1„5 2

1 . 1,5 2

1 1,5 2

1 1,5 2

1 1,5 2

1 1,5 2

1 1,5 2

1,5 2

1 1,5 2

1 l,5 2

1 1,5 2

2,8 3

28 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2;8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 3

2,8 . 3

56 57 58,1 59,3 59,7

56,4 56,7 59,4. 61,7 61

57 59,3 62 64,1 63

57,3 .,60.8 64; 65,2 . 64,8

57.: ., 59;1 63 64,3 . 62

78 80: 81 .: 82,6 81,6

78,7 81,2 83 84,4 83,9

793 81;9 85 853 848

81,5 83 86,3 87,1 86,7

80 82,5 85,4 . 86 85,2

91,5 93,5 94,7 95,2 94,3

92 " 94,2 95,8.. 96,8 95,1

93,7 95 .. 97 97.7 97

94,8 96;4 98 . 99 98,7:

93,4 95 96,7 97;5. 96,3

95,7, 97.5 98,4 99,1 97

96,1 . 98,2 99 99,5 97,7

97,4 98,5 . 99,4 99,6 98;3

98,3. 96,3 99;& 99,9: 98,7

96,7 98 0 98,1 98,7 98.

90; . 92,5 93,3 . . 94,2 .93

92,2, 93, 94;2 96 . 95,3

92,8 93,7 94,9 96,8. "- 96,1

93,5 94,5 96,8 . 97,8 97

93 94 4,9 95 0 94,2