CC BY
6
УДК 544.6;546.47;546.56
Аунг Пьяе, Хейн Тху Аунг, Колесников А.В., Колесников В.А.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОВМЕСТНОГО ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ МЕДИ И ЦИНКА В ПРИСУТСТВИИ КАТИОННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ
Аунг Пьяе, аспирант кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ имени Д.И. Менделеева
Хейн Тху Аунг, к.т.н., докторант кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ имени Д.И. Менделеева
Колесников Артем Владимирович, к.т.н., старший научный сотрудник Технопарка <<Экохимбизнес 2000+>> РХТУ имени Д.И. Менделеева
Колесников Владимир Александрович, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ имени Д.И. Менделеева
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20 8(916)107-66-24 aungpYae05@gmail.com
Для совместного извлечения труднорастворимых ионов меди и цинка методом электрофлотации и фильтрации были определены оптимальные значения pH среды. Установлено положительное влияние катионного поверхностно-активного вещества дидецилдиметиламмоний хлорид (СептаПАВ) и катионного флокулянта (Zetag-8160) на электрофлотационный процесс совместного извлечения ионов меди и цинка. Показана принципиальная возможность и эффективность последующего удаления соединений меди и цинка с помощью фильтрации.
Ключевые слова: электрофлотация, фильтрация, сточные воды, медь, цинк, катионный пав, катионный флокулянт.
INVESTIGATION OF THE PROCESS OF JOINT ELECTROFLOTATION EXTRACTION OF COPPER AND ZINC IONS IN THE PRESENCE OF CATIONIC ORGANIC IMPURITIES
Aung Pyae, Hein Thu Aung, Kolesnikov A.V., Kolesnikov V.A. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
For the joint extraction of soluble of copper and zinc ions by the method of electro-flotation and filtration was determined the optimal pH environment. The influence of cationic surfactants didecyl-dimethylammonium chloride (DDAC) (Septopal) and cationic flocculant (Zetag-8160) on flotation process of joint extraction of copper and zinc ions. Demonstrated the possibility and the efficiency of the subsequent removal of copper and zinc compounds by filtration. Keywords: electroflotation, filtration, wastewater, copper, zinc, cationic surfactant, cationic flocculant.
Сегодня важной задачей охраны окружающей среды является обезвреживание токсичных отходов, которые образуются на производственных предприятиях.
Достаточно эффективным методом для очистки промышленных сточных вод является метод электрофлотации (ЭФ). Его главными преимуществами являются высокая скорость электрофлотационного процесса и интенсивное выделение дисперсной фазы в пенный продукт [1]. Извлечение загрязнения происходит путем прилипания коллоидных частиц к пузырькам газа Н2 и О2, всплывание которых обеспечивает высокий эффект удаления загрязнения. С точки зрения экологии, важной задачей является обезвреживания стоков, содержащих ионы тяжёлых металлов (ИТМ) [2].
Важное значение в эффективности ЭФ процесса также играет размер частицы. Так, для гидроксидов металлов Си и Zn радиус частицы заметно увеличивается, что аналогично повышает и степень их извлечения. К большей по размеру частице может присоединиться большое количество пузырьков, что суммарно повышает их подъемную силу. Закрепление и удержание частицы на поверхности пузырьков является важным параметром.
Главным параметром эффективности ЭФ процесса является степень извлечения а дисперсной фазы:
Снсс-Сост Л пп п/
аЭф= —--100 %,
Снск
где Сисх, Сост - соответственно исходная и остаточная концентрация дисперсной фазы в водной среде, г/м3(мг/л).
Схема лабораторной электрофлотационной установки описана в литературе [1]. Дополнительную фильтрацию проб проводили с помощью фильтровальной бумаги.
Исследуемое катионное поверхностно-активное вещество СептаПАВ - дидецилдиметиламмоний хлорид (didecyl-dimethylammonium chloride) и катионный флокулянт (Zetag-8160) приминяемый для интенсификации электрофлотационного процесса. [2,3]
На рисунке 1 представлены сравнительные результаты извлечения в первые 5 минут электрофлотации , которые характеризуют интенсивность процесса. [2]
Рис 1. Влияние кислотности среды на интенсивность процесса электрофлотации в присутствии катионных добавок.
Условия эксперимента: Си2+ = 50мг/л, 2п2+ = 50мг/л, №2804 = 1 г/л, Орг = 5 мг/л, I = 0.2 А/л,
В работе впервые изучено влияние катионного флокулянта (2е1а§-8160) на процесс электрофлотационного извлечения смеси Си и 2п. Полученный результат сопоставляем с ранее полученным автором материалом. [2]
Установлено, что ПАВ не оказывает никакого влияния на последующую фильтрацию, что свидетельствует о практически полном извлечении дисперсной фазы смеси гидроксидов в ходе ЭФ процесса.
Отметим также, что дидецилдиметиламмоний хлорид оказывает влияние в стехиометрическом недостатке (1:0.1), поэтому можно сделать вывод,
что не образуется новое соединение, а влияние проявляется за счёт изменения поверхностных свойств (смещение заряда в более положительную область).
Из представленных экспериментальных результатов отметим положительное влияние СептаПАВ во всём изученном диапазоне рН. Исследуемое поверхностно-активное вещество (СептаПАВ) способствует стабилизации процесса извлечения, что подтверждают данные на стадии 20 минут (рис.2).
20 мнн(Без ПАВ)
Ч 10
-$»ПД8Си
рН
20 мин(С ПАВ)
9
- С Г]АВ(Септапав) Си
-Г "А?|". Л,.П ::'|"П
рН
Рис. 2. Кинетика совместного ЭФ извлечения гидроксидов меди и цинка в присутствии СептаПАВ (дидецилдиметиламмоний хлорид)
На рисунке 2 видно, что без добавления ПАВ и с добавлением флокулянта (2е1а§-8160) при разных значениях рН степень извлечения а ухудшается. Однако, с добавлением СептаПАВ при исследуемых значениях рН степень извлечения а достигает 99% и остается неизменной.
В таблице 1 представлены сводные экспериментальные результаты, показывающие влияние поверхностно-активного вещества (дидецилдиметиламмоний хлорид) и флокулянта (2е1а§-8160) на кинетику процесса
электрофлотационного извлечения гидроксидов меди и цинка в слабощелочном диапазоне рН (8 -11).
Таблица 1. Степень электрофлотационного извлечения гидроксидов меди и цинка в зависимости от рН, а%
Время, мин а%
8 9 10 11
Cu Zn Cu Zn Cu Zn Cu Zn
Без ПАВ [2]
5 88 65 67 90 87 88 56 59
10 93 83 66 94 94 92 45 50
20 97 87 66 95 90 92 22 26
30+фильтрация 99 96 99 96 97 96 99 96
С ПАВ(Септапав)
5 91 96 92 95 42 19 36 27
10 95 97 97 99 62 60 63 64
20 96 97 97 99 94 96 95 96
30+фильтрация 86 97 97 99 97 99 95 99
Флок (Zetag-8160)
5 38 95 59 94 93 96 13 38
10 93 95 62 98 91 98 15 77
20 95 96 57 92 92 95 53 78
30+фильтрация 92 97 62 98 95 99 84 96
Условия эксперимента: Cu2+ = 50мг/л, Zn2+ = 50мг/л, Na2SO4 = 1 г/л, Орг. = 5 мг/л , I = 0.2 А/л
Часть работы выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках Соглашения о предоставлении субсидии N°14.574.21.0169 от 26 сентября 2017 г., уникальный идентификатор работ (проекта) RFMEFI57417X0169.
Список литературы
1. З.М. Шуленина, В.В. Багров, А.В. Десятов, В.А. Колесников. Вода техногенная: проблемы, технологии, ресурсная ценность. // Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. — 401с.
2. Аунг Пьяе, Хейн Тху Аунг, Колесников А.В., Колесников В.А. Повышение эффективности электрофлотационного процесса совместного извлечения ионов Cu и Zn в составе многокомпонентных систем. // МКХТ-2017-UCChT . — 23с .
3. Колесников А.В., Кузнецов В.В., Колесников В.А., Капустин Ю.И. Роль поверхностно активных веществ в электрофлотационном процессе извлечения гидроксидов и фосфатов меди, никеля и цинка // Теоретические основы хим. технологии 2015. — Том 56. № 1. — С. 3-11.
