Способ очистки сточных вод от цветных и тяжелых металлов

 

Область использования: очистка сточных вод на предприятиях электронной и химической промышленности, черной и цветной металлургии, тяжелого машиностроения, как для очистки общего стока, так и для локальной очистки. Сущность изобретения заключается в том, что сточную воду, содержащую цветные и тяжелые металлы, доводят до значения pH 9-10, а затем вводят раствор ортофосфата натрия при массовом соотношении извлекаемого металла к введенному ортофосфат-иону 1 : (0,5-1,0), что приводит к образованию нерастворимого соединения гидроксифосфата металла, растворимость которого меньше, чем растворимость соответствующего гидроксида металла. Для извлечения образующихся соединений применяется электрофлотационный метод с нерастворимыми анодами. Степень очистки сточных вод от цветных и тяжелых металлов соответствует нормам сброса в рыбохозяйственные водоемы. 2 табл.

Изобретение относится к способам очистки сточных вод от ионов цветных и тяжелых металлов, в частности от никеля (Ni²⁺), меди (Cu²⁺), цинка (Zn²⁺), хрома (Cr³⁺) и может быть использовано на предприятиях электронной и химической промышленности, черной и цветной металлургии, тяжелого машиностроения как для очистки общего стока, так и для локальной очистки.

Известен способ очистки сточных вод от тяжелых металлов методом электрофлотации с использованием в качестве коагулянта растворимых солей железа и алюминия (пат. США N 3975269, 1976, кл. 204-149).

Недостатками данного способа являются большой расход коагулянта и невысокая степень очистки.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является очистка сточных вод от цветных и тяжелых металлов с добавлением в качестве реагента Cl^--ионов и гидроксида натрия с последующим электрофлотационным извлечением образовавшихся соединений (авторское свидетельство N 1675217, кл. C 02 F 1/465, 1991). Этот способ выбран за прототип.

К недостаткам относится невысокая степень очистки от 97,4 до 99,8%.

Задачей данного изобретения является разработка способа очистки сточных вод от цветных и тяжелых металлов с высокой степенью очистки.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе очистки сточную воду, содержащую цветные и тяжелые металлы, доводят до значения pH 9,0-10,0, затем вводят раствор ортофосфата натрия при массовом соотношении извлекаемого металла к введенному ортофосфат-иону PO³₄^- 1:(0,5-1,0) с последующим электрофлотационным извлечением металлов в виде нерастворимых соединений.

Метод электрофлотации основан на адгезии взвешенных частиц нерастворимых соединений высокодисперсными пузырьками газов водорода и кислорода, образующихся при электролизе воды. Газовые пузырьки, всплывая в объеме жидкости, взаимодействуют с твердыми частицами, в результате этого происходит их взаимное слипание.

Плотность образующихся агрегатов из взвешенных частиц с прилипшими к ним пузырьками меньше плотности воды, что обуславливает их транспорт на поверхность жидкости и накопление там в виде пенопродукта, который периодически удаляется механическим способом.

Использование нерастворимых анодов из титана с депассивирующим активным покрытием из смеси оксидов титана и рутения обеспечивает высокое качество очистки и не приводит к вторичному загрязнению очищаемых стоков продуктами разрушения анодов.

В результате взаимодействия ортофосфат-ионов PO³₄^- с гидроксидом металла Me(OH)_n в щелочной среде образуется нерастворимое соединение гидроксифосфата Me₃OH(PO₄)_n, растворимость которого меньше, чем растворимость гидроксида металла.

Кроме того, ионы ортофосфата PO³₄^- и гидроксила OH^-, имеющие отрицательный электрический заряд, обеспечивают нейтрализацию положительного электрического заряда частиц гидроксида металла, что позволяет инициировать процесс флокуляции, т. е. укрупнения частиц путем изменения сил межфазного взаимодействия. Увеличение размера частиц улучшает их способность к процессу флотации.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример. В 1 л очищаемой воды, содержащей 50 мг-ион никеля Ni²⁺, добавляют раствор щелочи NaOH до значения pH 9,0-10,0 и вводят 50 мг-ион ортофосфата PO³₄^-, при этом соотношение иона никеля к введенному ортофосфат-иону составляет 1:1. Раствор перемешивают и подают в электрофлотационный аппарат для отделения образующихся частиц нерастворимых соединений от воды при плотности тока 10 мА/см². Процесс электрофлотации ведут в течениe 7 мин.

Очищенную воду анализируют на содержание никеля методом атомно-адсорбционной спектроскопии. Аналогичные опыты проводят при других соотношениях иона металла к ортофосфат-иону. Таким же образом проводят очистку растворов, содержащих ионы металлов меди, хрома, цинка. Полученные результаты представлены в табл. 1.

Для сравнения эффективности известного и предлагаемого способов проводилась очистка сточных вод с использованием одной и той же системы электродов, конструкции электрофлотатора и исходной концентрации металлов. Полученные результаты представлены в табл. 2.

В предлагаемом способе достигается высокая степень очистки от металлов - 99,85-99,98%, что выше на 1-2%, чем в известном способе.

Технико-экономическая эффективность от применения предлагаемого технического решения обусловлена следующими факторами: достижение требуемой степени очистки сточных вод от тяжелых и цветных металлов при их сбросе в рыбохозяйственные водоемы; повторное использование очищенной воды в технологическом цикле.

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод от цветных и тяжелых металлов, в присутствии иона растворимой соли щелочного металла, включающий электрофлотацию с нерастворимыми анодами, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, в очищаемую воду с рН 9,0-10,0 вводят ортофосфат-ионы PO^-₄³ в виде растворимой соли ортофосфата натрия при массовом соотношении извлекаемого иона металла к введенному ортофосфат-иону 1:(0,5-1,0).

РИСУНКИ

Рисунок 1