CC BY
84
кулянтов различного типа на извлечение дисперсной фазы хрома. Установлено, что наиболее эффективное влияние на электрофлотации. оказывает полиэлектролит анионного типа М-10. При этом, несмотря на то, что увеличение размера и снижение дисперсности частиц соединений хрома (III) в присутствии электролитов незначительно (табл. 1), продолжительность электрофлотации снижается с 10 до 5 минут.
Табл. 1. Результаты влияния полиэлектролита М-10 на размер и дисперсность частиц малорастворимых соединений хрома (Ш) в присутствии электролитов при рН 7
Система Размер частиц, мкм Распределение частиц по размерам, %
^макс. дф d дф 90 % < < 1 мкм < 10 мкм < 100 мкм
Cr-H2O-Na2SO4 106,4 98,3 145,8 0,4 4,7 64,8
Cr-H2O-Na2SO4-M-10 115,1 98,3 145,8 0,4 3,9 64,9
Cr-H2O-NaCl 12,7 14,86 41,4 2,9 36,9 98,9
Cr-H2O-NaCl-M-10 27,9 16,08 52,4 1,9 31,3 100,0
Cr-H2O-NaNO3 115,1 91,3 145,8 0,4 5,1 61,3
Cr-H2O-NaNO3-M-10 124,5 97,7 145,8 0,9 8,7 68,3
УДК 628.16.087
А.В. Перфильева, В.А. Колесников, В.И. Ильин
Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТРЕХВАЛЕНТНОГО ХРОМА
Способ заключается в том, что в сточную воду, содержащую ионы цветных металлов, после введения анионов Cl, или F", или NO3 в виде растворимой соли натрия или калия при массовом соотношении извлекаемого металла и введённого аниона 1:(0,3—1,5) и образования частиц гидроксидов цветных металлов добавляют органическое вещество ^^Диметил-К-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид при массовом соотношении извлекаемого металла к введённому веществу 1:(0,002—0,003) с последующим электрофлотационным извлечением из воды частиц гидроксидов цветных металлов.
To realise the method, waste water containing nickel, copper, zinc and chromium ions is mixed with Cl or F" or NO3 anions in form of a soluble sodium or potassium salt with weight ratio of the extracted metal to the added anion equal to 1: (0,3-1,5) and an organic substance N,N-dimethyl-N-prop-2-
enylprop-2-ene-1-ammonium chloride is added with weight ration of the extracted metal to the added substance equal to 1:(0,002-0,003), followed by electroflotation extraction of the formed residue from water.
В ходе проведения экспериментальных исследований установлено, что если в сточную воду, содержащую ионы трехвалентного хрома с исходной концентрацией 50 мг/л, перед электрофлотацией ввести ионы Cl в виде растворимой соли натрия при массовом соотношении извлекаемого соединения хрома и введённого аниона как 1:(0,35—1,5), с последующим образованием дисперсной фазы гидроксида хрома под действием щелочного реагента, то можно повысить степень электрофлотационной очистки от дисперсной фазы гидроксида хрома с 75-80 до 90-95 %.
Процесс электрофлотации ведут при плотности тока 10,0 мА/см в течение 8 минут с использованием катода из нержавеющей стали и ок-сидно-рутениевотитанового анода.
Повышение эффективности электрофлотации в присутствии хлорид-иона можно объяснить следующим образом. Гидроксид хрома имеет положительный заряд. Чем больше величина заряда, тем хуже флотируется гидроксид металла. Введение в очищаемую воду хлорид-иона приводит к сорбции их в поверхностный слой гидроксида и к снижению величины заряда частиц. При определенном соотношении в сточной воде иона хрома к хлорид-иону величина заряда частиц гидроксида хрома Cr(OH)z-x Clx близка к нулю. В этом случае электрофлотация гидроксида хрома протекает с высокой эффективностью, чем в отсутствии хлорид-иона.
Применение в электрофлотационном процессе оксидно-рутениевотитанового анода позволяет исключить загрязнение продукта флотации продуктами разрушения анодного материала, что очень важно при организации локальной очистки.
Очищенная вода от ионов хрома может частично использоваться на промывке деталей после нанесения гальванических покрытий, частично для смешивания со сточными водами, которые направляются на стадию электрофлотационной очистки.
Дальнейшие исследования показали, что дополнительное введение в систему с рН 7, содержащую дисперсную фазу трехвалентного хрома, органического вещества ^№Диметил-Ы-проп-2-енилпроп-2-ен-1-
аминийхлорид при массовом соотношении извлекаемого металла к введённому веществу 1:(0,002-0,003) позволяет повысить степень электрофлотационной очистки до 99 %.
Условия проведения экспериментов и полученные результаты приведены в табл. 1.
Табл. 1. Результаты извлечения дисперсной фазы хрома (Ш) в присутствии ^^Диметил-^проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорида при рН 7
Вид вводимого аниона г1 3+ по отношению к Сг в оптимальной концентрации 1: (0,3-1,5) 3+ Степень очистки, % при различных соотношениях Сг к ^№Диметил-№проп-2-енилпроп-2-ен-1 -аминийхлориду
1:0,001 1:0,002 1:0,003 1:0,004
С1 99,68 99,99 99,99 99,72
F" 99,45 99,99 99,99 99,58
N03 99,72 99,99 99,99 99,64
Действие органического вещества ^№Диметил-Ы-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид сводится к адсорбционной перезарядке поверхности газовых пузырьков водорода и к возникновению электростатических сил притяжения между противоположно заряженными частицами гидроксидов металлов и пузырьков, а также к уменьшению размера пузырьков и скорости их всплытия, что приводит к повышению эффективности столкновения частиц и пузырьков и образованию флотокомплексов частица-пузырек. Это приводит к повышению степени очистки.
Экономическая эффективность от применения предлагаемого технического решения обусловлена следующими факторами:
- обеспечение экономии хрома путем их эффективного извлечения из сточных вод индивидуальных стоков гальванических производств и повторного использования для корректировки электролитов;
- уменьшение сбросов металла в водные бассейны; организация использования воды повторно для электрофлотационной очистки от металла;
- низкие затраты электроэнергии на обработку 1 м очищаемой воды от 0,06-0,08 кВтч.
Наряду с ионами трехвалентного хрома в сточных водах гальванотехники присутствуют ионы шестивалентного хрома и другие катионы. Во многих случаях, когда на очистных сооружениях отсутствует система вос-
становления шестивалентного хрома, представляло интерес оценить возможность извлечения других соединений хрома, в частности хроматов, а также соединений более сложного состава. В ряде случаев ионы шестивалентного хрома адсорбируется на поверхности свежеобразованных гидро-ксидов металлов и могут извлекаться достаточно эффективно (табл. 2).
Табл. 2. Зависимость степени извлечения ионов шестивалентного хрома Сг(У1) от природы и концентрации катионов при оптимальном значении рНопт
Катион металла Степень извлечения Сг(У1), %
РНопт Соотношение Ме : Сг(У)
0,25:1 0,5:1 1:1 2:1 5:1
Си2+ 9,5 0 80 89 91 92
М2+ 10 0 85 88 90 96
2П2+ 9,5 0 83 84 85 94
Fe3+ 7 80 86 90 94 97
А13+ 6,5 90 93 92 92 91
Сг3+ 7 0 85 85 87 88
Анализ данных табл. 2 показывает, что в присутствии ионов Си2+, М2+, 7п2+, Сг3+ наиболее эффективно процесс извлечения Сг(У1) протекает
3+ 3+
при соотношении Ме : Сг(У1) > 0,5, а для ионов Fe , А1 при соотношении > 0,25. Наиболее эффективно электрофлотационный процесс протекает в присутствии ионов М2+ и Fe3+ (степень извлечения соединений шестивалентного хрома составляет 96-97%).
На практике для обезвреживания соединений шестивалентного хрома часто используют гальванокоагуляцию, электрокоагуляцию или железосодержащие отходы, в этом случае в сточной воде, вследствие протекания окислительно-восстановительного процесса, присутствуют одновременно две системы: Сг(У1)/Сг и Fe2+/Fe3+ (в зависимости от рН среды и соотношения компонентов). Проведённые исследования показали, что при рН=7-9 и соотношении Fe2+/Fe3+: Сг(У1) от 1 до 5 степень извлечения составляет 99,9%.
3+
Остаточная концентрация ионов Сг находится на уровне 0,1 мг/л,
2+ 3+
Fe/Fe - 0,1-0,5 мг/л, Сг(У1) - отсутствует. Остаточное содержание дисперсных частиц не превышает 0,5 мг/л.
Электрофлотационный процесс извлечения протекает, как правило, в течение 5-7 минут.
Таким образом, проведенные исследования показывают, что соединения трехвалентного хрома, присутствующие в сточных водах индивидуально или в смеси с другими ионами металлов, могут быть эффективно извлечены при оптимальных условиях электрофлотацией.
УДК 351.778.34
Р.В. Якушин, В.А. Бродский, В.А. Колесников
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ПРИМЕНЕНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ В ПРОЦЕССАХ УДАЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА (II) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ПРИ ПОСТОЯННОМ ЗНАЧЕНИИ pH
В качестве альтернативного метода извлечения ионов металлов из водных растворов исследовано воздействие импульсных высоковольтных разрядов низкотемпературной плазмы на жидкие среды. Изучено влияние поддержания постоянного pH растворов на извлечение ионов металлов с использованием низкотемпературной плазмы. Результаты показали, что степень извлечения ионов железа (II) возрастала с увеличением времени обработки.
Low-temperature plasma processing using a pulsed high voltage discharge has been investigated as an alternative method for extraction metal ions from aqueous solutions. The extraction of metal ions by electrical discharge with the effects of the retention of constantly pH was investigated. The results showed that the extraction rate of ferrous ions (II) was increased with the rising of the treatment time.
Одной из актуальных задач водоподготовки является удаление ионов тяжелых металлов, включая ионы железа (II), из водных объектов. Существует ряд методов удаления ионов железа (II) из воды, к которым относятся: химическое и каталитическое окисление, флотационные и мембранные методы и т.д. На промышленных объектах широко распространён метод окисления железа (II) кислородом воздуха с использованием барбота-жа. В основе перечисленных методов лежит процесс перевода ионов Fe2+ в
