Способ очистки кислых сточных вод от цинка

Изобретение относится к области переработки водных растворов, содержащих тяжелые металлы, и может быть использовано в машиностроении для очистки кислых сточных вод, загрязненных соединениями тяжелых металлов, в частности цинка. Для осуществления заявленного способа очистки кислых сточных вод от цинка проводят двухстадийное осаждение с использованием на первой стадии гидроксида кальция и на второй стадии карбоната натрия, причем на первой стадии в процессе очистки совместно вводят растворы гидроксида натрия и хлорида кальция до конечного значения рН от более 7 до 8, а количество карбоната натрия определяют мольным отношением к хлориду кальция, близким к единице. Предлагаемый способ позволяет очистить сточные воды от цинка до тысячных долей мг/л. Совместное введение растворов гидроксида натрия и хлорида кальция позволяет отказаться от традиционного использования известкового молока, а дозированный расход карбоната натрия позволяет точно регулировать рН осаждения, добиваясь наибольшей полноты осаждения. 1 табл.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для очистки кислых сточных вод, загрязненных соединениями тяжелых металлов, в частности цинка.

Известен способ, предусматривающий обработку едким натром, затем хлорсодержащими неорганическими соединениями кальция, причем в качестве хлорсодержащих неорганических соединений кальция используют хлорид кальция и гипохлорит кальция, а мольное соотношение реагентов NaOH:CaCl₂:Ca(ClO)₂ составляет 1:(0,20-0,26):(0,10-0,13), при этом едкий натр берут в количестве 0,04-0,29 мас.%. [1]

Недостатком данного способа является использование гипохлорита кальция, а также недостаточная полнота осаждения цинка.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому изобретению является способ очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов (меди, железа и марганца). Осаждение тяжелых металлов из кислых сточных вод осуществляется в две стадии: вначале раствором гидроксида кальция, а затем раствором карбоната натрия. Гидроксидом кальция сточную воду нейтрализуют до рН 6,5-7,0. далее тяжелые металлы осаждаются раствором карбоната натрия, вводимым до рН 9,0-9,5. [2]

Недостатком данного способа является неполное осаждение цинка при снижении рН осаждения первой стадии ниже 7,0 и увеличение рН второй стадии осаждения выше 9,5, а также необходимостью приготовления гидроксида кальция.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении эффективности очистки за счет увеличения степени осаждения цинка и упрощении процесса за счет устранения гидроксида кальция. Это достигается тем, что в способе очистки кислых сточных вод, включающем двухстадийное осаждение с использованием на первой стадии гидроксида кальция и на второй карбоната натрия, на первой стадии в процессе очистки совместно вводят растворы гидроксида натрия и хлорида кальция до конечного значения рН от более 7 до 8, а количество карбоната натрия определяется мольным отношением к хлориду кальция, близким к единице.

В заявляемом способе осаждение цинка из кислых сточных вод осуществляется в две стадии. Вначале сточные воды обрабатываются растворами гидроксида натрия и хлорида кальция, затем раствором карбоната натрия. Совместное использование растворов гидроксида натрия и хлорида кальция позволяет отказаться от использования гидроксида кальция, а дозированный расход карбоната натрия, близкий к эквимолярному расходу хлористого кальция, на первой стадии позволяет точно регулировать рН осаждения, добиваясь наибольшей полноты осаждения цинка при рН 9,2-9,5.

Пример конкретного выполнения способа. Осаждение цинка проводили при комнатной температуре из кислого раствора, содержащего 100мг/л Zn²⁺, pH 3,0. Количество очищаемого раствора во всех опытах брали равным 3000 мл, температура осаждения 20°С Ориентировочные расходы реагентов определялись в соответствии со стехиометрией протекаемых при очистке реакций. На первой стадии очистки при перемешивании вводили совместно раствор 20% хлористого кальция в количестве от 1,5 до 2,6 мл и 10% раствор гидроксида натрия в количестве 0,5-0,7 мл и замеряли рН. Через три минуты для второй стадии очистки дополнительно в каждом опыте вводили 10% раствор карбоната натрия в количестве 1,5-2,7 мл и замеряли конечное значение рН. Растворы после каждого опыта отфильтровывали. Остаточное содержание цинка в очищенных растворах определяли атомно-абсорбционной спектроскопией. Данные о расходах реагентов на очистку и результаты анализа по содержанию цинка для разных опытов представлены в таблице.

номер опыта	10% р-р NaOH, мл	20% р-р CaCl2, мл	рН р-ра после первой стадии очистки	10% р-р Na2CO3, мл	рН р-ра после второй стадии очистки	содержание Zn2+ после очистки мг/л
1	0,7	2,6	8,0	2,7	9,8	0,018
2	0,5	1,5	7,1	1,5	9,0	0,012
3	0,6	2,0	7,6	2,1	9,5	0,005
4	0,6	1,5	7,4	1,5	9,2	0,008

Данный способ позволяет повысить эффективность очистки за счет увеличения степени осаждения цинка и упростить процесс за счет устранения гидроксида кальция. Совместное использование растворов гидроксида натрия и хлорида кальция позволяет отказаться от использования гидроксида кальция, а дозированный расход карбоната натрия, близкий к эквимолярному расходу хлористого кальция, на первой стадии позволяет точно регулировать рН осаждения, добиваясь наибольшей полноты осаждения цинка при рН 9,2-9,5.

Источники информации

1. Балуев В.А. Способ очистки сточных вод. Патент РФ №2003100148, 7С 02 F 1/62, 1/58, 2004.

2. Попик В.П., Заманский В.Я., Павилайнен Ю.В., Трубицин М.Б., Федотов А.К., Богданов А.Е., Сидоров А.П. Способ очистки кислых сточных вод от ионов тяжелых металлов. Патент РФ №2010013 C1, 7C 02 F 1/62, 1/66, 1994.

Способ очистки кислых сточных вод от цинка, включающий двухстадийное осаждение с использованием на первой стадии гидроксида кальция и на второй стадии карбоната натрия, отличающийся тем, что на первой стадии в процессе очистки совместно вводят растворы гидроксида натрия и хлорида кальция до конечного значения рН от более 7 до 8, а количество карбоната натрия определяют мольным отношением к хлориду кальция, близким к единице.