CC BY
18
4. Morazzani-Pelletiez Simonne, Simonne M. Исследование комплексов иона никеля с аминокислотами семейства лейцинов. // J. Chem. Phys. Et Chim. Boil., 1966. Vol. 163. № 2. Р. 278-282.
ПРОЦЕСС ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТРУДНОРАСТВОРИМЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА(Ш) В РАСТВОРАХ ТАРТРАТОВ Тангалычев Р.Д.1, Темников С.Р.2, Фазылова А.Ш.3, Крайнов Д.А.4, Ибрагимова Э.И.5 Email: Tangalychev628@scientifictext.ru
'Тангалычев Роман Данилович — магистрант, кафедра технологии электрохимических производств, факультет химических технологий; 2Темников Станислав Романович — студент, кафедра оборудования пищевых производств, факультет пищевой инженерии; 3Фазылова Алсу Шакировна — магистрант, кафедра технологии электрохимических производств, факультет химических технологий; 4Крайнов Денис Алексеевич — студент, кафедра оборудования пищевых производств, факультет пищевой инженерии; 5Ибрагимова Эльмира Ильшатовна — магистрант, кафедра технологии электрохимических производств, факультет химических технологий, Казанский национальный исследовательский технологический университет,
г. Казань
Аннотация: исследованы основные закономерности электрофлотационного процесса извлечения ионов железа(Ш) из водных сред в форме дисперсных фаз (тартратов и гидроксидов), влияние рН среды, добавок ПАВ и флокулянтов различной природы. Определены эффективность очистки и подбор наиболее оптимальных условий электрофлотации. Объектами исследования являются модельные растворы, содержащие железо(Ш), в частности тартрат железа, поверхностно-активные вещества и флокулянты различных типов: анионные, катионные, неионогенные. Использован лабораторный непроточный флотатор периодического действия.
Ключевые слова: электрофлотация, тартрат железа, ПАВы и флокулянты.
STUDY OF EXTRACTION SPARINGLY SOLUBE COMPOUNDS OF IRON (III) IN THE TARTRATE SOLUTINS USING ELECTROFLOTATION Tangalychev R.D.1, Temnikov S.R.2, Fazylova A.Sh.3, Kraynov D.A.4,
Ibragimova E.I.5
'Tangalychev Roman Danilovich — master, DEPARTMENT OF TECHNOLOGY OF ELECTROCHEMICAL PRODUCTION, FACULTY OF CHEMICAL TECHNOLOGY; 2Temnikov Stanislav Romanovich — student, DEPARTMENT OF FOOD PRODUCTION EQUIPMENT, FACULTY OF FOOD ENGINEERING; 3Fazylova Alsu Shakirovna — master, DEPARTMENT OF TECHNOLOGY OF ELECTROCHEMICAL PRODUCTION, FACULTY OF CHEMICAL TECHNOLOGY; 4Kraynov Denis Alekseyevich — student, DEPARTMENT OF FOOD PRODUCTION EQUIPMENT, FACULTY OF FOOD ENGINEERING; 5Ibragimova Elmira Ilshatovna — master, DEPARTMENT OF TECHNOLOGY OF ELECTROCHEMICAL PRODUCTION, FACULTY OF CHEMICAL TECHNOLOGY, KAZAN STATE TECHNOLOGICAL UNIVERSITY, KAZAN
Abstract: the main regularities of the electroflotation process for the extraction of iron (III) ions from aqueous media in the form of dispersed phases (tartrates and hydroxides), the influence of the pH of the medium, additives of surfactants and flocculants of various natures are studied. The efficiency of cleaning and the selection of the most optimal conditions for electroflotation are determined. The
objects of investigation are model solutions containing iron (III), in particular iron tartrate, surfactants and flocculants of various types: anionic, cationic, nonionic. A laboratory non-permanent flotation plant of periodic action was used.
Keywords: electroflotation, iron tartrate, surfactants andflocculants.
УДК 544.6
Введение
С каждым годом увеличиваются объёмы потребления воды в различных производствах, а значит и количество вредных отходов, сбрасываемых в сточные воды, растёт. Наибольшую опасность в качестве загрязнителей представляют собой ионы тяжелых металлов, в частности трехвалентное железо, которое образуется в связи с химическим или биохимическим окислением железа (II) с образованием соединений, зачастую органических солей (тартрата железа). Примером может служить образование таких загрязнителей в промывочных водах пищевых производств.
Электрофлотация является одним из перспективных направлений очистки сточных вод от примесей тяжелых металлов и некоторых органических соединений. Достоинствами данного метода являются высокая скорость очистки, возможность автоматизации процесса, создание локальных систем требуемого объема и отсутствие вторичных загрязнителей.
Процесс электрофлотации представляет собой физико-химический метод разделения твердой и жидкой фаз, в ходе которого при пропускании через раствор электрического тока образуются газовые пузырьки. Всплывая в объеме жидкости, пузырьки газа взаимодействуют с частицами загрязнений, в результате чего происходит их взаимное слипание, обусловленное уменьшением поверхностной энергии флотируемой частицы и пузырька газа на границе раздела фаз «жидкость - газ». Плотность образующихся агрегатов меньше плотности воды, что обуславливает их транспорт на поверхность [1].
Научный интерес вызван предположением, что высокая степень извлечения трёхвалентного железа из водных сред возможна при использовании тартратов, а также добавление ПАВ и флокулянтов. Созданы модельные системы для проведения практических опытов.
Экспериментальная часть
Для проведения электрофлотационных опытов по извлечению железа использовалась методика для общих случаев извлечения тяжелых и цветных металлов.. Исследования по электрофлотационному 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), катод - сетка из нержавеющей стали [2].
Для определения концентрации железа использовался атомно-абсорбционный масс-спектрометр. Степень извлечения индивидуального элемента а рассчитывалась по формуле:
а = Сисх - Сост •юоо/о (1),
Сисх
где Сисх и Сост - содержание железа исходное и после обработки, мг/л.
Первый этап заключался в составлении модельного раствора с неизменяемыми концентрациями основных исследуемых веществ: концентрация железа(Ш) - 1 г/л, концентрация тартрата - 2 г/л. Добавки флокулянтов и ПАВ - 10 мг/л. Условия электрофлотационного процесса были заданы следующим образом: объёмная плотность тока -0,4 А/л; t - 22°С; время отбора проб - 5, 10 и 20 минут.
Вторым этапом следует определить оптимальное значение pH системы, при котором проходит процесс электрофлотационного извлечения железа(Ш) в присутствии тартрата в водном растворе (рисунок 1 ).
0 5 10 15 20 25 Т, МИН
Рис. 1. Влияние pH на эффективность электрофлотационного извлечения железа (III) в условиях тартратного фона
Как мы видим, наивысшая степень извлечения железа(Ш) происходит при pH=9, это объясняется образованием соединений тартрата железа в форме дисперсной фазы и её дальнейшим отделением при процессе электрофлотации.
Заключительный этап отразил влияние добавок ПАВ и флокулянтов извлечение ионов железа в присутствии тартрата из водных растворов при pH=9. Обобщённые данные представлены в таблице 1.
Таблица 1. Объединённые данные по условиям извлечения труднорастворимых соединений железа(Ш) из систем с тартратом при pH=9 и добавлением флокулянтов (А-137(анионный)); С-496(катионный) и N-300(неионогенный), ПАВ (NaDDS(анионный) и СептаПАВ (катионный))
т, мин а, %
(C4H,O6)2+ +NaDDS +А-137 +СептаПАВ +С-496 +N-300
5 90 88 92 70 77 89
10 94 94 98 84 78 93
Примечание: каждая добавка использовалась в присутствии тартрата.
Выводы
Исходя из проведённых исследований, наивысшая степень извлечения ионов железа происходит при pH = 9. Известно, что высокое извлечение Fe(OH)3 происходит при pH =7. Следовательно, в растворе в большей степени извлекается Fe2(C4H4O6)3 и большую долю в пенном слое имеет именно он. В частности при pH=9 степень извлечения железа (III) имеет значение в 94%.
Смело можно заявить, что интенсификация процесса происходит (при заданных условиях) добавлением А-137 (анионный флокулянт), который повышает степень извлечения до 98%о.
Список литературы / References
1. Колесников В.А., Ильин В.И., Капустин Ю.И. Электрофлотационная технология очистки сточных вод промышленных предприятий. М.: Химия. Москва, 2007. 307 с.
2. Тангалычев Р.Д. Электрофлотационное извлечение лантана (III) из водных сред в присутствии тартрата // European research, 2017. № 2 (25). С. 16-17.
