Способ удаления ртути из раствора амальгамирования и промывных вод

Изобретение относится к удалению ионов ртути из отработанного раствора амальгамирования и промывных вод и может быть использовано для обезвреживания отработанных растворов при амальгамировании цинковых электродов химических источников тока. Способ подразумевает удаление ртути из отработанного раствора амальгамирования и промывных вод в виде твердых частиц. Отработанный раствор или промывную воду подвергают электрохимической обработке в катодной камере двухкамерного электролизера с катионообменной мембраной, в анодной камере которого расположен платинированный титановый анод, а в катодной камере - катод из титана или нержавеющей стали, вращающийся со скоростью 120-300 об/мин. Анодную камеру заполняют раствором ацетата цинка 1-10 г/л и уксусной кислоты 5-30 г/л. Электролиз ведут при катодной плотности тока 0,1-1 А/дм², пропуская 1-10 А·ч/л, после чего частицы порошка цинка, содержащие ртуть, отделяют от водной фазы. Способ позволяет создать на участке амальгамирования замкнутый технологический цикл и устранить вынос в сточные воды соединений ртути в виде наночастиц, не задерживаемых фильтрами. 1 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к производству химических источников тока, конкретно к удалению ионов ртути из отработанного раствора амальгамирования цинковых электродов и промывной воды на этой операции, которые содержат уксусную кислоту, ионы цинка и ртути.

Известен способ удаления ртути с помощью адсорбции на адсорбентах, образующих с ней комплексные соединения [US 6521131 (B1), оп. 25.01.2001].

Наиболее близким по решаемой задаче и достигаемому эффекту является способ удаления ртути из сточных вод и других жидкостей путем связывания ее в нерастворимые комплексы и последующей ультра - или микрофильтрации. [CA 2734634, оп. 04.03.2010].

Существенный недостаток этого способа - образование микрочастиц, полное удаление которых с помощью фильтрации затруднительно.

Технической задачей предлагаемого изобретения является извлечение ртути из отработанных растворов амальгамирования цинковых анодов и промывной воды на этой операции в форме содержащих ртуть частиц твердой фазы, легко и полностью отделяемых от жидкой фазы.

В предлагаемом изобретении поставленная задача решается тем, что для удаления ртути из отработанного раствора амальгамирования и промывных вод в виде твердых частиц отработанный раствор или промывную воду подвергают электрохимической обработке (см. чертеж) в катодной камере двухкамерного электролизера (1) с катионообменной мембраной (3), в анодной камере (4) которого расположен платинированный титановый анод (5), а в катодной камере расположен катод (2) из титана или нержавеющей стали, вращающийся со скоростью 120-300 об/мин, причем анодную камеру заполняют раствором уксусной кислоты 5-30 г/л и ацетата цинка 1-10 г/л, а электролиз ведут при катодной плотности тока 0,1-1 А/дм², пропуская 1-10 А·ч/л, после чего частицы порошка цинка, содержащие ртуть отделяют от водной фазы.

Процесс извлечения ртути из водных растворов с помощью электроосаждения ее на катоде неприемлем, так как он идет с чрезвычайно малой скоростью. Согласно предлагаемому изобретению основные катодные реакции - разряд ионов водорода и цинка, причем цинк осаждается на катоде в виде дендритов, самопроизвольно отделяющихся от катода и образующих в растворе взвесь кристаллов с очень большой поверхностью. Ртуть контактно осаждается на частицах порошка цинка, образуя на них поверхностную амальгаму. По окончании процесса частицы порошка отделяют от водной фазы фильтрованием или декантацией.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

ПРИМЕР 1

Отработанный раствор амальгамирования содержит ацетат цинка 3 г/л, ацетат ртути 0,3 г/л и уксусную кислоту 30 г/л. 10 л раствора помещают в емкость (1), которая представляет собой катодную камеру двухкамерного электролизера. В емкость помещают погружной электрохимический модуль, представляющий анодную камеру (4) с катионообменной мембраной МК-40, в котором находится платинированный титановый анод (5) и 3 л раствора-анолита, содержащего 10 г/л ацетата цинка и 30 г/л уксусной кислоты. В катодную камеру (1) помещают катод (2) - титановый стержень длиной 30 см и диаметром 0,5 см, вращающийся со скоростью 300 об/мин, и проводят электролиз при катодной плотности тока 1 А/дм², пропуская 10 А·ч/л. По окончании электролиза погружной модуль (4) и катод удалили из емкости (1) с отработанным раствором, а порошок цинка, содержащий удаленную из раствора ртуть и находящийся частично на дне катодной камеры, а частично на поверхности катода, использовали для приготовления новых порций раствора амальгамирования. Ртуть и ее соединения в растворе не обнаружены.

ПРИМЕР 2

В емкость (1) (см. Пример 1) помещают 10 л раствора из ванны непроточной промывки цинковых анодов, выгруженных из ванны амальгамирования. Состав раствора: ацетат цинка - 0,5 г/л, ацетат ртути - 0,03 г/, уксусная кислота - 3 г/л. Состав анолита - раствора в погружном электрохимическом модуле (4): ацетат цинка - 1 г/л, уксусная кислота - 5 г/л.

Титановый катод (2), использовавшийся в Примере 1, заменили пластинкой из нержавеющей стали с поверхностью 1,5 дм², вращавшейся со скоростью 120 об/мин. Электролиз вели при катодной плотности тока 0,1 А/дм², пропуская 1 А·ч/л. По окончании электролиза погружной модуль (4) и катод (2) удалили из емкости (1) с промывной водой, а порошок цинка, содержащий удаленную из промывной воды ртуть и находящийся частично на дне катодной камеры и частично на поверхности катода, использовали для новых порций раствора амальгамирования. Ртуть и ее соединения в обработанной промывной воде не обнаружены.

Предлагаемый способ позволяет создать на участке амальгамирования замкнутый технологический цикл - полностью вернуть в производство отработанные растворы и промывную воду в ваннах непроточной промывки (ваннах улавливания) и устранить вынос в сточные воды соединений ртути в виде наночастиц, не задерживаемых фильтрами, что неизбежно имеет место в известных способах.

1 - емкость с обрабатываемым раствором

2 - вращающийся катод

3 - катионообменная мембрана

4 - погружной электрохимический модуль

5 - платинированный титановый анод

6 - источник питания (выпрямитель)

Способ удаления ртути из отработанного раствора амальгамирования и промывных вод в виде твердых частиц, отличающийся тем, что отработанный раствор или промывную воду подвергают электрохимической обработке в катодной камере двухкамерного электролизера с катионообменной мембраной, в анодной камере которого расположен платинированный титановый анод, а в катодной камере - катод из титана или нержавеющей стали, вращающийся со скоростью 120-300 об/мин, причем анодную камеру заполняют раствором ацетата цинка 1-10 г/л и уксусной кислоты 5-30 г/л, а электролиз ведут при катодной плотности тока 0,1-1 А/дм², пропуская 1-10 А·ч/л, после чего частицы порошка цинка, содержащие ртуть, отделяют от водной фазы.