CC BY
19
STUDY OF ELECTROFLOTATION EXTRACTION SPARINGLY SOLUBLE COMPOUNDS OF COPPER (II) IN SOLUTION, USING TARTRATE AND SURFACTANTS
1 2 3
Tangalychev R.D. , Temnikov S.R. , Kraynov D.A. (Russian Federation) Email: [email protected]
1Tangalychev Roman Danilovich - master, DEPARTMENT OF TECHNOLOGY OF ELECTROCHEMICAL PRODUCTION;
2Temnikov Stanislav Romanovich - student;
3Kraynov Denis Alekseyevich - student, DEPARTMENT OF FOOD PRODUCTION EQUIPMENT, FACULTY OF FOOD ENGINEERING, KAZAN STATE TECHNOLOGICAL UNIVERSITY, KAZAN
Abstract: we investigated the electrochemical process flotation sparingly soluble copper compounds (II) from aqueous systems with background additive concentration (tartrate) - 1 g/l and the initial concentration of copper (II) - 2 g/l, as well as the concentration of surfactant additives -10 mg/l. It is found that the extraction process is effective, the degree of metal recovery above 99% after 10 minutes processing. The effect of surfactants on cationic, anionic and nonionic nature studied. It uses laboratory not flow skimmer batch. Keywords: electroflotation, copper, tartrate, the surfactant.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОГО ПРОЦЕССА ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТРУДНОРАСТВОРИМЫХ СОЕДИНЕНИЙ МЕДИ (II) В РАСТВОРАХ ТАРТРАТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАВ Тангалычев Р.Д.1, Темников С.Р.2, Крайнов Д.А.3 (Российская Федерация)
1 Тангалычев Роман Данилович - магистрант, кафедра технологии электрохимических производств, факультет химических технологий;
2Темников Станислав Романович - студент;
3Крайнов Денис Алексеевич - студент, кафедра оборудования пищевых производств, факультет пищевой инженерии, Казанский национальный исследовательский технологический университет, г. Казань
Аннотация: в работе исследован процесс электрохимической флотации труднорастворимых соединений меди (II) из водных систем, с концентрацией фоновой добавки (тартрата) - 1 г/л и начальной концентрацией меди (II) - от 2 г/л, а также концентрацией добавок ПАВ - 10 мг/л. Установлено, что процесс электрофлотационного извлечения протекает эффективно, степень извлечения металла около 99% за 10 минут обработки. Изучено влияние ПАВ катионной, анионной и неионогенной природы. Использован лабораторный непроточный флотатор периодического действия. Ключевые слова: электрофлотация, медь, тартрат, ПАВ.
УДК 544.6
Введение
Сточные воды производства образуются на стадии водной промывки металлических изделий, подвергаемых производственным операциям. При обработке изделий, изготовленных из меди, сплавов меди и деталей, обработанных медью, моющий рабочий раствор загрязняется, в основном, медью и его соединениями.
Сущность электрофлотации заключается в образовании при пропускании постоянного электрического тока через водный раствор мелкодисперсных пузырьков газа (водорода и кислорода), равномерно распределяемых в объеме обрабатываемого раствора. Газовые пузырьки, поднимаясь вверх, сталкиваются с дисперсными частицами извлекаемого вещества,
11
прилипают к ним и затем поднимают их на поверхность воды, образуя устойчивый пенный слой - флотошлам. Сюда же выносятся отдельные растворимые вещества, физически адсорбирующиеся на дисперсных частицах [1].
Электрофлотация значительно расширяет технологические возможности гидромеханических методов очистки и разделения гетерогенных систем, например, процесс разделения ускоряется по сравнению с методом отстаивания в 5 - 10 раз, в сравнении с центрифугированием упрощается конструкция аппарата, по сравнению с флотацией возникает возможность разделения тончайших частиц [2].
Научный интерес вызван предположением, что высокая степень извлечения двухвалентной меди имеет место в системах, составленных из тартрата, а также с использованием ПАВ различной природы. Созданы модельные растворы для проведения практических испытаний.
Экспериментальная часть
Для проведения электрофлотационных опытов по извлечению меди использовалась методика для общих случаев извлечения тяжелых и цветных металлов. Исследования по электролотационному извлечению проводились при комнатной температуре (20±2°С) в непроточном электрофлотаторе объёмом 500 мл с площадью поперечного сечения аппарата 10 см2; используемый анод - ОРТА (оксидный рутениево-титановый анод), катод - сетка из нержавеющей стали.
Для определения концентрации железа использовался атомно-абсорбционный масс-спектрометр. Степень извлечения индивидуального элемента а рассчитывалась по формуле:
а = Сисх ' Сост • 100% (1),
Сисх
где Сисх и Сост - содержание железа исходное и после обработки, мг/л.
Важным этапом проведения исследования является определение оптимального значения pH, при котором будет идти электрофлотационный процесс, в частности, предварительные исследования показали, что предпочтительным значением является pH=8 и pH=10 [3].
Вторым этап заключался в составлении модельного раствора с неизменяемыми концентрациями основных веществ: концентрация ионов меди (II) - 2 г/л, концентрация ионов тартрата - 1 г/л. Добавки ПАВ - 10 мг/л.
Заданы стандартные условия проведения электрофлотационного процесса: объём исследуемого модельного раствора - 500 мл; объёмная плотность тока у„) - 0,4 А/л, t - 22°^ время снятия проб - 10 минут.
Результаты эксперимента представлены в таблице:
Таблица 1. Объединённые данные по условиям извлечения труднорастворимых соединений цинка
из систем с оксалатом при различных рН средах (рН=8: рН=10); видах ПАВ МаОББ (анионный) и СептаПАВ (катионный) и ПЭО-1500(неионогенный)
рН а,%
(С4Н,о6)2+ +СептаПАВ +ПЭО-1500
8 53 47 78 82
10 89 92 99 90
Примечание: каждая добавка использовалась в присутствии тартрат-ионов в растворе.
Выводы
По результатам проведенных работ разработана последовательность процессов для извлечения тартрата меди из водных сред с помощью электрофлотационной обработки.
Исходя из полученных данных, электрофлотационный процесс извлечения меди (II) наилучшим образом происходит при pH=10.
Подобраны оптимальные параметры для процесса извлечения:
Jv - 0,4 А/л; t - 22°^ концентрация ионов меди - 2г/л, концентрация ионов тартрата - 1 г/л; концентрация добавок ПАВ - 10 мг/л.
Смело можно добавить, что наивысшая интенсификация электрофлотационного процесса извлечения (при заданных условиях) происходит при добавлении NaDDS (анионный ПАВ), который повышает степень извлечения (а) до 99%.
Список литературы /References
1. Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство / Под. ред. проф. Кудрявцева. // М.: ПИП «Глобус», 1998. 302 с.
2. Колесников В.А., Ильин В.И., Капустин Ю.И. Электрофлотационная технология очистки сточных вод промышленных предприятий // М.: Химия, Москва, 2007. 307 с.
3. Тангалычев Р.Д. Электрофлотационное извлечение лантана (III) из водных сред в присутствии тартрата // European research, 2017. № 2 (25).
