Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и шестивалентного хрома

 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и Cr(VI) сорбцией и может найти применение на предприятиях металлургической и химической промышленности, имеющих травильные и гольванические цеха. Целью изобретения является повышение эффективности очистки от ионов тяжелых металлов за счет дополнительного извлечения ионов шестивалентного хрома. Для осуществления способа сточные воды, содержащие ионы хрома и другие тяжелые металлы, пропускают через слой цеолита, предварительно обработанный раствором щавелевой кислоты с концентрацией 0,05 0,1 моль/л в присутствии минеральной кислоты до pH 1 2. Способ позволяет повысить степень очистки воды от ионов хрома (VI) до 100% при сохранении высокой степени очистки по другим ионам тяжелых металлов. 3 табл.

Изобретение относится к сорбционной очистке сточных вод и может быть использовано для извлечения ионов тяжелых металлов и хрома из растворов травильных и гальванических производств в химической и металлургической промышленности после реагентной очистки.

Известен способ извлечения ионов тяжелых металлов из питьевой воды и сточных вод промышленных предприятий с использованием в качестве адсорбента природных цеолитов (клиноптилолита и морденита) путем пропускания сточных вод через слой адсорбента.

Данный способ позволяет адсорбировать ионы цинка, меди, кадмия, свинца, замещая в кристаллической решетке цеолита ионы калия, натрия, кальция, магния. Подобный обмен осуществляется, когда ионы тяжелых металлов находятся в растворе в виде аквакомплексов типа Ме(Н₂О)_x^z+. Шестивалентный хром присутствует в растворе в виде анионов Cr₂O₇^2- и CrO₄^2-.

Недостатком способа является то, что шестивалентный хром не сорбируется цеолитами, однако, сточные воды гальванических производств содержат Cr (VI) в количествах, значительно превосходящих предельно допустимые концентрации (ПДК) его в водоемах различного назначения. Кроме того, с помощью этого способа очистки сточных вод не извлекается шестивалентный хром, являющийся одним из наиболее токсичных ионов.

Цель изобретения повышение эффективности очистки от ионов тяжелых металлов за счет дополнительного извлечения ионов шестивалентного хрома.

Цель достигается тем, что в известном способе очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов путем пропускания сточных вод через слой адсорбента в качестве адсорбента используют природный цеолит, предварительно обработанный раствором щавелевой кислоты с концентрацией 0,05-0,1 моль/л и рН 1-2, а затем проводят сорбцию.

Для определения оптимальных параметров адсорбции растворов щавелевой кислоты цеолитсодержащими туфами проводились опыты при различных величинах рН и разной концентрации растворов щавелевой кислоты. В каждом опыте рассчитывалась величина предельной адсорбции щавелевой кислоты А моль/1 г на 1 г цеолита. Результаты приведены в табл.1.

Из полученных данных следует, что концентрация щавелевой кислоты менее 0,05 моль/л не позволяет достичь величины предельной адсорбции, концентрация более 0,1 моль/л является нецелесообразной, так как величина предельной адсорбции существенно не увеличивается и остается практически постоянной. Оптимальное значение рН растворов щавелевой кислоты с концентрацией 0,05-0,1 моль/л составляет 1-2. Уменьшение рН до 0,5 при выбранных концентрациях щавелевой кислоты не позволяет достичь оптимальной величины предельной адсорбции, а увеличение рН до 2,5 при этих же концентрациях является нецелесообразной, так как приводит к снижению величины предельной адсорбции.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что в качестве адсорбента используют цеолит, предварительно обработанный 0,05-0,1 моль/л раствором щавелевой кислоты с рН 1-2. Кроме того, не обнаружено в патентной и научно-технической литературе технических решений способов очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и шестивалентного хрома, в которых для решения поставленной цели используют цеолит, предварительно обработанный раствором щавелевой кислоты с концентрацией 0,05-0,1 моль/л и рН 1-2.

П р и м е р. В сорбционную колонку диаметром 2 см помещают 100 г цеолита с размером частиц (5-10) ˙10^-8 м³. Затем через слой сорбента пропускают раствор щавелевой кислоты концентрации 0,1 моль/л и рН 1, полученный введением минеральной кислоты, в течение 3,5-4 ч.

После подготовки сорбента через колонку с определенной скоростью пропускают сточную воду, содержащую ионы железа, цинка, меди, хрома (VI), хрома (III). Для анализа отбирают пробу очищенной воды. Определение содержания ионов меди, хрома (VI) проводят фотоколориметрически с диэтилдитиокарбаматом натрия, содержание ионов железа, цинка и хрома (III) атомно-адсорбционным методом. Результаты приведены в табл.2.

Для подтверждения правильности выбранных интервалов концентраций щавелевой кислоты и рН ее растворов проведена серия опытов по очистке сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов и шестивалентный хром, результаты которых представлены в табл.3.

Из данных табл.3 следует, что максимальная степень очистки достигается при выбранных значениях рН и концентрации щавелевой кислоты (рН 1-2, С 0,05-0,1 моль/л).

Использование предлагаемого способа очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и шестивалентного хрома обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества: повышается эффективность очистки сточных вод за счет дополнительного извлечения ионов шестивалентного хрома; степень очистки по ионам Cr (VI) достигает 100% при сохранении высокой степени очистки по ионам меди, железа и цинка и составляет соответственно 98,2% 99,2% 98,1% Предлагаемый способ позволяет использовать очищенную воду в оборотном цикле или непосредственно сбрасывать в природные водоемы, так как вода удовлетворяет уровню предельно допустимой концентрации по содержанию этих ионов в воде.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА, заключающийся в пропускании сточных вод через слой адсорбента, отличающийся тем, что в качестве адсорбента используют природный цеолит предварительно обработанный раствором щавелевой кислоты с концентрацией 0,05-0,1 моль/л и рН 1-2.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3