Способ очистки сточных вод от ионов хрома (iii) и меди (ii)

Авторы патента:

Мальцева Валентина Стефановна (RU)

Корнева Виктория Сергеевна (RU)

Калюжная Татьяна Анатольевна (RU)

Тулупова Анна Альбертовна (RU)

C02F1/62 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

B01J20/10 - содержащие диоксид кремния или силикаты

Владельцы патента RU 2579131:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго - Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)

Изобретение может быть использовано в металлургической и химической отраслях промышленности, применяющих соединения хрома (III) и меди (II), на предприятиях, имеющих травильные и гальванические цеха, в кожевенном производстве при хромовом дублении кож. Для осуществления способа проводят обработку сточных вод ломом асбестоцементного шифера, который измельчают до зерен размером 0,5-3 мм, при контакте фаз в течение 3-5 минут. Способ обеспечивает полное удаление ионов хрома (III) и ионов меди (II) из сточных вод и позволяет повысить скорость очистки сточных вод. Изобретение расширяет круг применяемых для обработки сточных вод эффективных и дешевых реагентов и позволяет утилизировать лом асбестоцементного шифера. 3 пр.

Изобретение относится к сорбционным способам очистки сточных вод от ионов хрома (III) и меди (II) и может быть использовано в металлургической и химической промышленности, на предприятиях, имеющих травильные и гальванические цеха, где используются соединения хрома и меди, в кожевенном производстве при хромовом дублении кож, а также для решения проблем охраны окружающей среды.

Известны сорбционные способы очистки сточных вод от ионов хрома и меди; в качестве сорбентов предложены природные материалы или отходы производств, например, природные цеолиты, предварительно обработанные раствором щавелевой кислоты с концентрацией 0,05-0,1 моль/л при pH=1-2 [Патент №2051112, МПК C02F 1/28, опубл. 27.12.1995]; углеволокнистые фильтрующие материалы [Патент №2006102471, МПК C02F 1/28, опубл. 10.08.2007]; древесные опилки, переведенные обработкой в SO₄ ^2--форму [Патент №2125021, МПК C02F 1/28, C02F 1/62, опубл. 20.01.1999], древесные опилки, выдержанные в растворе фосфата натрия в течение 10 часов [Патент №2313388, МПК B01J 20/24, B01J 20/30, опубл. 27.12.2007]; органоминеральный сорбент на основе гальваношлама, гранулированного полимерным связующим (перхлорвинилом или акрилатом бутадиенстирола) [Патент №2125972, МПК C02F 1/62, C02F 1/58, опубл. 10.02.1999]; лигнин, произведенный на биохимических предприятиях в смеси с зольной жидкостью, полученный озолением сырья КРС кожевенных предприятий [Патент №2088541, МПК C02F 1/62, C02F 1/28, опубл. 10.08.1996] и др.

Недостатки этих методов - технологические сложности при подготовке сорбентов, расход химических реагентов, невысокая скорость процесса очистки.

Наиболее близким по техническому решению к заявляемому изобретению является способ очистки сточных вод от ионов хрома (III) магнийсодержащим природным материалом [Патент №2424192, МПК C02F 1/28, B01J 20/04, C01F 5/14, C01F 5/24, C02F 103/16, опубл. 20.07.2011]. Предлагаемый сорбент состоит из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%), измельченного до зерен размером от 3 мм до 10 мм, при контакте фаз в течение 20-30 минут.

Недостатки способа-прототипа - длительность процесса очистки, использование природных магнийсодержащих реагентов, распространение которых ограничено в земной коре.

Технической задачей изобретения является увеличение скорости процесса очистки сточных вод от ионов хрома (III) и меди (II) при сохранении высокой степени очистки, расширение круга применяемых при обработке сточных вод реагентов за счет техногенных отходов.

Технический результат достигается тем, что в качестве реагента при очистке сточных вод от ионов хрома (III) и ионов меди (II) используют лом асбестоцементного шифера, который измельчают до зерен размером от 0,5 мм до 3 мм, время контакта реагента и сточной воды составляет 3-5 минут.

Асбестоцементный шифер - прочный строительный материал, используемый для покрытия крыш, отделочных работ, в производстве труб. Его готовят из смеси, состоящей из портландцемента (85%), асбеста (11%) и воды.

Портландцемент состоит из оксида кальция, кремнезема, глинозема и оксида железа (III), в масс. %: CaO - 60-67, SiO₂ - 17-25, Al₂O₃ - 3-8, Fe₂O₃ - 0,5-6, MgO - 0,1-4.

Асбест - это группа тонковолокнистых материалов из класса силикатов. Различают 2 типа асбестов: хризотил-асбест (серпентин-асбест, или белый асбест) и амфибол-асбест. Основной вид асбеста, применяемого в настоящее время в промышленности, в том числе в производстве шифера, - хризотил-асбест, имеющий состав 3 MgO·2 SiO₂·2H₂O.

При использовании изделий из асбестоцементного шифера образуются отходы в виде лома, которым нужно найти практическое применение.

Исследование состава лома асбестоцементного шифера, используемого в работе, показало, масс. %: CaO - 51,0-56,95; SiO₂ - 18,74-25,54; Al₂O₃ - 2,55-6,80; Fe₂O₃ - 0,43-5,10; MgO - 5,06-8,23; H₂O - 4,07-9,13.

Опыты по очистке сточных вод от ионов хрома (III), а также от ионов меди (II) проводили, используя модельные растворы и сточные воды гальванического цеха.

Содержание хрома контролировали спектрофотометрическим методом, используя дифенилкарбазид в качестве реагента.

Ионы хрома (III) окисляют в кислой среде персульфатом аммония до дихромат-ионов (Cr₂O₇ ^2-). Дифенилкарбазид образует с ними соединение фиолетового цвета с молярным коэффициентом поглощения, равным 4,2·10⁴ при λ=540 нм.

Содержание меди определяли спектрофотометрическим методом, используя в качестве реагента гидроксид аммония. Молярный коэффициент поглощения аммиачного комплекса меди (II) [Cu(NH₃)₄]²⁺равен 1,0·10² при λ=640 нм.

Эффективность предлагаемого способа очистки сточных вод от ионов Cr³⁺и Cu²⁺и необходимость предлагаемых условий для достижения цели иллюстрируются следующими примерами.

Пример 1. В химические стаканы емкостью до 200 мл помещали по 50,0 мл растворов, содержащих сульфат хрома (III) с концентрацией иона хрома (III) - 0,53 г/л, добавляли лом асбестоцементного шифера, измельченный до зерен размером от 0,5 мм до 3 мм, перемешивали магнитной мешалкой при комнатной температуре. Через определенные промежутки времени отбирали пробы для анализа. В процессе эксперимента изменяли массу сорбента и время контакта фаз. Результаты исследований приведены в таблице 1.

Согласно полученным данным, после 3-5-минутного перемешивания смеси эффективность очистки раствора от ионов хрома (III) составляет 100%.

Пример 2. В химические стаканы емкостью до 200 мл помещали по 50,0 мл растворов, содержащих сульфат хрома (III) с концентрацией иона хрома (III) - 0,53 г/л и сульфат меди (II) с концентрацией иона меди (II) - 0,40 г/л добавляли лом асбестоцементного шифера, измельченного до зерен размером от 0,5 мм до 3 мм, перемешивали магнитной мешалкой. Через определенные промежутки времени отбирали пробы и определяли в них содержание Cr³⁺и Cu²⁺. Результаты исследований приведены в таблице 2.

По результатам анализов можно сделать заключение, что добавление лома асбестоцементного шифера приводит к 100%-ному удалению из растворов ионов хрома (III) и меди (II).

Пример 3. В аналогичных условиях подвергали очистке сточные воды гальванического цеха ОАО «Электроагрегат» (г. Курск), содержащие ионы хрома (III) - 2,4 мг/л, ионы меди (II) - 0,031 мг/л.

К 100 мл сточной воды добавляли 2 г лома асбестоцементного шифера, измельченного до зерен размером от 0,5 мм до 3 мм, перемешивали магнитной мешалкой в течение 3 минут. В отобранных пробах определяли содержание ионов хрома (III) и меди (II) указанными выше методами. Результаты анализов приведены в таблице 3.

Полученные данные показывают, что удаление ионов хрома (III) и меди (II) из сточных вод при введении лома асбестоцементного шифера происходит до норм, соответствующих ПДК.

Заявленный способ, по сравнению с прототипом, позволяет увеличить скорость процесса очистки сточных вод от ионов хрома (III), так как полное (100%-ное) удаление хрома (III) наблюдается за 3-5 минут контакта фаз, а по прототипу для полной очистки воды от ионов хрома (III) требуется 10-20 минут.

Другими преимуществами способа являются:

― снижение затрат на очистку сточных вод за счет использования отходов производства - лома асбестоцементного шифера;

― решение задачи утилизации лома асбестоцементного шифера;

― возможность использовать очищенную воду в оборотном цикле или непосредственно сбрасывать в природные водоемы.

Способ очистки сточных вод от ионов хрома (III) и ионов меди (II), включающий их обработку реагентами, отличающийся тем, что в качестве реагента применяют лом асбестоцементного шифера, измельченный до зерен размером от 0,5 мм до 3 мм, время контакта фаз составляет 3-5 минут.

Изобретение относится к области сорбционной очистки воды. Способ получения сорбента для очистки воды включает обработку гречневой лузги в растворе гидроксида натрия c концентрацией 500 мг/л в течение двух часов.

Способ получения моногидрата фосфата меди(+2)-аммония из отходов производства // 2579107

Изобретение относится к химической технологии неорганических веществ и к промышленной экологии. Способ получения фосфата меди(+2)-аммония включает приготовление реакционного водного раствора, содержащего медь(+2), фосфат и аммоний, образование осадка моногидрата фосфата меди(+2)-аммония и его отделение от раствора.

Способ дозирования озона и установка для обработки питьевой воды // 2578694

Изобретение относится к обработке воды озоном и может быть использовано в системах водоснабжения городов и населенных пунктов для обеззараживания питьевой воды из поверхностных водоисточников, в частности, с большими сезонными колебаниями степени загрязненности воды.

Способ обработки жидкости // 2578324

Изобретение относится к управляемому изменению свойств жидкостей путем интенсивного динамического воздействия на них и может быть использовано в пищевой и нефтехимической промышленности, биотехнологии, медицине, в промышленной гидроэкологии для водоподготовки и сельском хозяйстве для получения суспензий и молекулярных растворов.

Бактерицид от сульфатвосстанавливающих бактерий в минерализованных водных средах // 2578313

Изобретение относится к области защиты металлов в нефтяной отрасли от микробиологической коррозии. Предложено применение в качестве бактерицида для подавления сульфатвосстанавливающих бактерий в минерализованных водных средах гидрохлорида N-аллил-N-(1-метил-2-бутенильного) производных ариламинов формулы: Технический результат: повышение эффективности бактерицидной активности реагента.

Способ очистки жидкости и система для его реализации // 2577835

Изобретение относится к технологиям очистки и/или обессоливания жидкости, преимущественно воды, для бытового и/или питьевого водоснабжения, с рециркуляцией и пневматическим запуском и предназначено для использования в бытовых и/или промышленных условиях, на дачных и садовых участках.

Анод для выделения кислорода и способ его изготовления // 2577402

Изобретение относится к аноду для выделения кислорода при высоком анодном потенциале, содержащему основу из титана или его сплавов, первый промежуточный слой диоксида марганца, нанесенный на основу, второй промежуточный слой оксидов олова и сурьмы, нанесенный на первый промежуточный слой, и внешний слой, состоящий из диоксида свинца.

Обработка сточной воды от коксования // 2577379

Изобретение относится к способу обработки сточной воды, которая образуется в коксовой промышленности. Способ обработки сточной воды от коксования включает пропускание сточной воды от коксования через последовательные стадии в таком порядке: коагуляция, удаление частиц и сильноосновная анионообменная смола стирольного типа.

Гидрофобно модифицированные полиаминовые ингибиторы образования накипи // 2576616

Изобретение относится к полиаминам и способам их применения для противонакипной обработки в промышленных технологических потоках. Предложена композиция для уменьшения или устранения накипи в промышленном процессе, включающая полимерный продукт, полученный путем реакции полиамина, первого химически активного в отношении азота соединения и второго химически активного в отношении азота соединения.

Опреснитель или дистиллятор староверова // 2576295

Изобретение относится к опреснителям и дистилляторам испарительного типа. Аппарат содержит испарительную камеру и камеру конденсата, между которыми находится компрессор, направленный в сторону камеры конденсата.

Способ получения сорбента для очистки воды от углеводородов и их производных // 2579123

Изобретение относится к области сорбционной очистки воды. Способ получения сорбента включает обработку пористого носителя с поверхностно гидроксильными группами раствором хлорида меди, никеля или кобальта, сушку при 180-200°С, обработку ализарином в кислой среде и сушку при 160°С.

Способ получения композиционного магнитного материала на основе оксидов кремния и железа // 2575458

Изобретение относится к получению магнитного материала, содержащего диоксид кремния и оксид железа, и может быть использовано в производстве магнитных сорбентов.

Способ получения адсорбента-коагулянта на основе красного шлама // 2571116

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к технологии получения адсорбента-коагулянта, предназначенного для использования в области экологии для очистки водных объектов: природных водоемов или промышленных стоков, и может быть использовано на предприятиях глиноземного производства для получения из техногенного отхода алюмосиликатного производства - красного шлама - дополнительного товарного продукта.

Сорбенты на основе осажденного диоксида кремния // 2568712

Настоящее изобретение относится к материалу для разделения, содержащему осажденный диоксид кремния, высушенный во вращающейся или распылительной сушилке. Диоксид кремния имеет площадь P поверхности пор, при которой log10 P>2,2, и отношение площади поверхности по BET к площади поверхности по СТАВ, измеренное до какого-либо модифицирования поверхности диоксида кремния, составляющее по меньшей мере 1,0.

Серосодержащая кремнеземная фракция // 2567611

Изобретение относится к материалам для сорбции. Предложен содержащий кремнезем сорбционный состав, имеющий формулу:(SiO2)x(OH)yMzSa, где М представляет собой катион металла или металлоида, S представляет собой серосодержащее соединение, выбранное из, по меньшей мере, одного из следующих соединений: сульфиды и полисульфиды, где 0,01-100% удельной площади поверхности покрыто функционализированным органосиланом.

Способ получения углерод-минерального сорбента из тростника южного для очистки водных сред от органических и неорганических соединений // 2567311

Изобретение относится к способу получения сорбентов. Сорбент получают карбонизацией измельченных стеблей Тростника Южного, которые нагревают при 450-500°С в течение 10-15 минут, до потери ~ 70% массы, обрабатывают раствором 5% азотной кислоты, промывают в воде, высушивают при 100°С.

Серосодержащая кремнеземная фракция // 2567302

Изобретение относится к кремнезёмсодержащим материалам. Предложен состав, содержащий вещество, имеющее эмпирическую формулу (SiO2)х(ОН)yMzOa, где М представляет собой катион металла или металлоида.

Способ очистки газового потока // 2567301

Изобретение относится к сорбционной очистке газов. Способ очистки газового потока, содержащего ртуть, включает контакт газового потока с сорбентом до прохождения устройства для сбора твердых частиц.

Сорбент серосодержащих соединений и способ его получения (варианты) // 2566782

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано при получении сорбентов сернистых соединений, входящих в состав углеводородных газов и нефтяных фракций.

Неорганические мезопористые материалы с хиральными нематическими структурами и способ их приготовления // 2560403

Изобретение описывает композицию и способ получения мезопористых кремнеземных материалов с хиральной структурой. Согласно способу полимеризуемый неорганический мономер взаимодействует в присутствии нанокристаллической целлюлозы (NCC) с образованием материала неорганического твердого вещества с нанокристаллитами целлюлозы, включенными в хиральную нематическую структуру.

Способ получения мезопористого композитного сорбента // 2593768

Изобретение относится к получению сорбентов, используемых для разделения органических веществ методом газовой хроматографии. Способ включает формирование на поверхности пористого носителя слоя мезопористого оксида кремния. Упомянутый слой получают путем растворения гексадецилтриметиламмония бромида в спирте при комнатной температуре при постоянном перемешивании, с последующем добавлением воды, тетраэтоксисилана, гидроксида аммония, доведением pH раствора до pH 9-10. Далее вносят хроматон N-AW, выдерживают в течение 3 ч, сушат на роторном испарителе при температуре 65ºС и давлении 135 мбар. Помещают в сушильный шкаф на 30 мин при температуре 90ºС и прокаливают в муфельной печи при подъеме температуры до 600°С в течение 7 ч со скоростью нагрева 1,5°С/мин. Носитель, содержащий слой мезопористого оксида кремния, обрабатывают хлоридом никеля, сушат, добавляют ацетилацетон и повторно сушат. Получен сорбент с высокой селективностью и повышенной сорбционной активностью. 1 ил., 5 табл., 4 пр.