CC BY
25
ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АНИОНООБМЕННЫХ МЕМБРАН ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА ИЗ
СТОЧНЫХ ВОД
Квятковская Адель Станиславовна
канд. техн. наук, доцент, Уфимский Государственный Авиационный
Технический Университет, РФ, г. Уфа Сабурова Юлия Борисовна канд. техн. наук, доцент, Уфимский Государственный Авиационный
Технический Университет, РФ, г. Уфа Амирханова Наиля Анваровна д-р техн. наук, профессор, Уфимский Государственный Авиационный
Технический Университет, РФ, г. Уфа E-mail: kvyatkovskay@mail. ru
RESEARCH OF ANION EXCHANGE MEMBRANE EFFECTIVENESS FOR HEXAVALENT CHROMIUM EXTRACTION FROM WASTE WATER
Adel Kvyatkovskaya
candidate of Technical Sciences, Associate professor, Ufa State Aviation Technical
University, Russia, Ufa Julia Saburova
candidate of Technical Sciences, Associate professor, Ufa State Aviation Technical
University, Russia, Ufa Nailya Amirkhanova
doctor of Technical Sciences, Professor, Ufa State Aviation Technical University,
Russia, Ufa
АННОТАЦИЯ
В данной статье предложен метод удаления ионов Cr2O72- и CrO42- из растворов хромирования и хроматирования с помощью анионообменного волокна. Проведен анализ растворов после промывки деталей из ванн хромирования и хроматирования.
ABSTRACT
In the article the method of ions extraction Cr2O72- и CrO42- from solutions of chromium plating and chromating using anion-exchange fiber is offered. The analysis of the solutions after cleaning parts of the chromium plating bath and chromating is carried out.
Ключевые слова: сточная вода; ионы хрома; волокнистые материалы; полиакрилонитрильное волокно нитрон.
created by free version of
DociFreezer
Keywords: waste water; chrome ions; fiber materials; polyacrylic fiber of nitrones.
Изучалась анионообменная емкость хроматов из растворов, содержащих разные концентрации хроматов (0,5 г/л, 1 г/л, 2 г/л, 2,5 г/л), для создания кислой рН, необходимого для эффективной анионообменной емкости в растворы добавлялась серная кислота. Для того чтобы определить эффективность анионообменного материала образцы ткани помещались в модельные растворы разной концентрации, объем раствора составлял 200 мл. Образцам анионообменных мембран присваивались следующие номера 1,2,3.
Под номером 1 была выбрана анионактивная мембрана, которая была изготовлена в лаборатории кафедры химии УГАТУ по патенту № 2368711 в январе 2013 года. Под номером 2 выбран образец анионактивной мембраны предоставленный опытным предприятием [5]. Образец № 3 анионактивной мембраны предоставлен одним из авторов патента 2013 года [1].
Заготавливались образцы мембраны с одинаковой площадью 49 см2. В 12 химических стаканов объемом 250 мл, которые были пронумерованы, наливали модельный раствор хромата разной концентрации, в данные стаканы помещались все три виды исследуемых образцов. Исследовалась анионообменная емкость трех мембран в течении разного промежутка времени от 1 до 25 суток. Для определения эффективности анионактивной мембраны после выдерживания образцов мембран в растворах той или иной концентрации хроматов, проводилась регенерация мембраны [2—4]. Анионактивные мембраны помещались в раствор 0,1 н щелочи, далее промывались проточной и дистиллированной водой и в конце для восстановления анионной активности образцов, ткань помещали в 0,1 н раствор соляной кислоты в течение суток. Данные представлены в таблице 1 и 2.
Таблица 1.
Концентрация Сг6+после регенерации в щелочи
С Сг6+ в промывочной воде, мг
воде после ^ОИ, мг
4,7 73 5,2
2,2 71 6,6
3 51 7,4
Таблица 2.
С Сг6+ суммарная вышедшая из волокна, мг С Сг6+ было до извлечения, мг С Сгб+ осталось в волокне, мг % выхода
82,9 263,22 180,32 31,49
79,8 251,1 171,30 31,78
61,4 247,94 186,54 24,76
Выявлено, что при регенерации анионообменного волокна выход составляет примерно 33 %.
Для приближения экспериментальных исследований к производственным изучалась анионная активность мембраны изготовленной на кафедре химии УГАТУ в электролите взятом в гальванотермическом цехе № 4 УМПО, где концентрация хромата составляла 55мг/л.
В данном электролите изучалось влияние площади ткани на анионообменную емкость, площадь варьировалась от 42,25 см2 до 84,5 см2.
Результаты исследований по анионной активности мембран в зависимости от времени анионного обмена и площади анионной мембраны представлено в виде гистограмм 1 и 2.
Гистограмма 1. Степень очистки (%) электролита анионообменной мембраной разной площади 2Б—84,5 см2,1—42,25 см2, в зависимости от
времени выдержки
Гистограмма 2. Остаточная концентрация хрома в электролите после анионного обмена мембраной разной площади 2Б—84,5 см2,1—42,25 см2, в
зависимости от времени выдержки
Анализ гистограмм показывает, что наиболее эффективно использование удвоенной площади мембраны. После 1 суток при удвоенной площади мембраны концентрация хромата уменьшается почти в 14 раз, а после четырех суток в 110 раз. При меньшей площади мембраны через сутки количество хрома уменьшается в 11 раз, а после четырех суток в 36 раз. Через 13 суток мембраны с удвоенной площадью уменьшает количество хромата в 36 раз, а при меньшей площади количество хромата уменьшилось в 12 раз. По истечении 22 суток, выявлено следующие, что мембрана с удвоенной площадью сокращает хроматы в 27,5 раз, а при меньшей площади мембраны количество хромата уменьшилось в 12 раз. Выявлено, что анионная активность мембраны изменяется не в прямолинейной зависимости, а периодически, что очевидно обусловлено термодинамическим равновесием в зависимости от состояния мембраны. Однозначно можно сделать следующие вывод, что анионная активность зависит от площади мембраны. Рекомендуется использовать площадь мембран 85,5 см2 на 200 мл раствора.
Изучалось влияние на анионную активность мембран взвешенных частиц. С опытного предприятия брались пробы электролитов из двух ванн, где концентрация хрома составляла 55 мг/л, но раствор из 1 ванны был без осадка, а раствор из 2 ванны с осадком. Данные по исследованиям представлены на гистограммах 3 и 4.
12,5 12 11.5 11 10,5 С 10 и: 9.5 5 9
^ 8 5
123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Гистограмма 3. Концентрация остаточного содержания шестивалентного хрома в электролитах с осадком и без, в зависимости от времени выдержки: I — чистый электролит, II — электролит с осадком
Гистограмма 4. Степень очистки шестивалентного хрома в электролитах с осадком и без, в зависимости от времени выдержки: I — чистый электролит, II — электролит с осадком
Установлено, что анионная активность мембран зависит от наличия взвешенных частиц. В загрязненном электролите при наличии шлама анионная активность мембраны снижается, что обусловлено адсорбцией частиц шлама на мембране, которые затрудняют процесс анионообменных свойств мембраны. Выводы:
1. В целом длительные испытания показали, что образец мембраны изготовленный на кафедре химии по патенту обладает большой анионной емкостью, которая не снижается в течении 25 суток.
2. Установлено, что для эффективного удаления хроматов площадь мембраны должна быть для 200 литров электролита должна составлять 42250 см2.
3. При проведении данных исследований можно судить об эффективной работе анионообменных мембран в течении 25 суток. Выявлено, что действие мембраны наиболее эффективно по истечении 4 суток при удвоенной площади, а после 22 суток степень очистки достигает лишь 18 %. Таким образом после четырех суток необходимо регенерировать мембрану для сохранения анионной активности.
4. Регенерация мембраны не трудоемка, так как заключается в обработке мембраны 0,1 н раствором щелочи. Вторая операция промывка мембраны, третья выдержка мембраны в течении суток в растворе 0,1н соляной кислоты.
Список литературы:
1. Гафурова Д.А., Мусаев У.Н., Хакимжанов Б.Ш., Мухамадиев М.Г. Синтез ионообменных волокнистых материалов на основе нитрона и их применение// Вестник ТашГУ. Ташкент, — 1999. — № 2. — С. 27—29.
2. Зеркаленкова М.В., Новые подходы и решения проблемы очистки сточных вод от хрома (VI) // Вестник Брянского государственного университета. — 2010. — № 4. — С. 140—144.
3. Зубарева Г.И., Филипьева М.Н., Дегтев М.И., Способы очистки сточных вод от соединений хрома (VI) // Экология и промышленность России. — 2005. — № 2. — С. 30—33.
4. Каратаев О.Р., Кудрявцева Е.С., Мингазетдинов И.Х., Очистка сточных вод от ионов шестивалентного хрома // Вестник казанского технологического университета. — 2014. — Т. 17. — № 2. — С. 52—55.
5. Кулинский Д.А., Емец Л.В., Котецкий В.В., Вольф Л.А., Модифицирование полиакрилонитрила и волокон на его основе гидроксиламином // Химические волокна. — 1976. — № 6. — С. 21—22.
DociFreezer
created by free version of
