Способ ионообменной очистки сточных вод и технологических растворов от ионов меди и никеля

 

Изобретение относится к ионообменной очистке растворов и сточных вод от никеля и меди. Очищаемый раствор пропускают через колонку, загруженную смесью аминокарбоксильного катионита в солевой или водородно-солевой форме и низкоосновного анионита полимеризационного типа в гидроксильной или гидроксильно-солевой форме, взятых в объемном соотношении (0,5 1,5) 1. При этом аминокарбоксильный катионит берется в Kat⁺ или Kat⁺/H⁺ -форме, где Kat⁺ ион щелочного металла или аммония в OH^- или OH^-/An^- -форме, где An^- анион минеральной кислоты. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к очистке сточных вод и технологических растворов ионитами и может быть использовано для очистки сточных и промывных вод гальванических производств.

Известен способ очистки сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов, путем пропускания вод через емкости с ионообменной смолой с последующей промывкой смолы водой и прямоточным элюированием pегулирующим агентом. Способ не допускает смешивания в одном потоке разных металлов, главным его преимуществом является возможность централизованной регенерации смол с раздельной утилизацией металлов [1] Известен способ извлечения никеля из промывных вод гальванических производств, включающий сорбцию никеля на фосфорнокислом или аминокарбоксильном полиамфолите в смешанной Na/H-форме, элюирование никеля серной кислотой, промывку катионита водой и регенерацию путем присоединения к катиониту анионита в ОН-форме и прокачиванию через замкнутую систему промывной воды до установления рН 5-9 [2] Недостатком данного способа является невозможность установления оптимального соотношения Na:H форм катионита при его регенерации промывной водой, состав которой колеблется и зависит от случайных факторов. Это приводит к неполной реализации емкостных свойств катионита в процессе очистки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ ионообменной очистки сточных вод от никеля путем пропускания воды через смесь слабокислотного катионита в водородной форме и сильноосновного анионита в гидроксильной форме при соотношении 1:1 по обменной емкости с последующим разделением катионита и анионита и их раздельной регенерацией [3] Однако использование ионитов в водородной форме приводит к снижению их емкости по цветным металлам, и кроме того, этот способ требует раздельной регенерации катионита и анионита, что усложняет процесс.

Задача изобретения разработка ионообменного способа очистки вод от никеля и меди, который позволил бы очистить воду до уровня санитарных требований при сокращении количества ионитов за счет увеличения их емкости, скорректировать минеральный состав очищенной воды до уровня, позволяющего повторно использовать ее для нужд производства, в том числе для промывки деталей после гальванообработки. Кроме того, данный способ должен обеспечить возможность предотвращения изменения объема слоя ионита в процессе очистки, что позволит более стабильно провести процесс сорбции и облегчить в последующем проведение процесса регенерации традиционными методами без предварительного разделения ионитов в отличие от прототипа.

Задача решается с помощью способа очистки сточных вод и технологических растворов от ионов никеля и меди путем их пропускания через смесь аминокарбоксильного катионита и низкоосновного анионита полимеризационного типа, взятых в соотношении (0,5-1,5):1 соответственно, при этом аминокарбоксильный катионит берут в Каt⁺ или Каt⁺/H⁺-форме, где Kat⁺-ион щелочного металла или аммония, а низкоосновный анионит берут в ОН^- или ОН^-/An-форме, где An^- анион минеральной кислоты.

Технический результат, который достигается вышеизложенной совокупностью существенных признаков, можно объяснить следующим: использование смеси выбранных ионитов в их смешанной форме позволяет реализовать их максимальную емкость и селективность по меди и никелю при сорбции их растворов; выбранное соотношение ионитов позволяет взаимно компенсировать изменение объемов индивидуальных ионитов при изменении их солевого состава, что обеспечивает постоянство объема смеси.

П р и м е р. Через ионообменную колонку высотой 100 мм и диаметром 11,3 мм, заполненную смесью аминокарбоксильного катионита и низкоосновного анионита (марки и формы указаны в таблице), снизу вверх пропускали исходный раствор (составы указаны в таблице) со скоростью 100 мм/ч.

На выходе из колонки периодически отбирались пробы очищенной воды. Процесс очистки проводят до тех пор, пока концентрация меди не превысит 0,05 мг/л, а никеля 0,1 мг/л.

Результаты примеров по очистке сведены в таблицу.

Из представленной таблицы видно, задача изобретения решена, а именно: объем очищенной до санитарного уровня воды увеличен по сравнению с прототипом в 1,2 раза; рН и минеральный состав очищенной воды позволяет вернуть ее на стадию промывки деталей; процесс сорбции протекает стабильно, практически без изменения объема ионита, что облегчает процесс последующей регенерации традиционными способами без разделения катионита и анионита.

Преимущества регенерации с использованием традиционных способов можно проиллюстрировать следующим.

Смесь ионитов, отобранную в условиях примера 1, регенерируют путем последовательного пропускания через нее сначала эквивалентного количества минеральной кислоты (например, 0,5 N раствором H₂SO₄), а затем расчетного количества раствора щелочи (например, 0,5 N раствора NaOH, после чего смесь ионитов переходит в рабочее состояние и может быть использована в процессе очистки.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет провести очистку технологических растворов и сточных вод от никеля и меди до санитарных норм с невысоким расходом ионитов и химических реактивов, облегчить в последующем регенерацию ионитов и обеспечить возможность возврата очищенной воды в производственный процесс.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИОНООБМЕННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ ОТ ИОНОВ МЕДИ И НИКЕЛЯ путем их пропускания через ионообменные смолы, отличающийся тем, что пропускание ведут через смесь аминокарбоксильного катионита и низкоосновного анионита полимеризационного типа, взятых в объемном соотношении 0,5 1,5 1 соответственно.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что аминокарбоксильный катионит берут в Kat⁺- или Kat⁺/H⁺- форме, где Kat⁺ ион щелочного металла или аммония, а низкоосновный анионит берут в OH^- или OH-An- форме, где An анион минеральной кислоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1