CC BY
14
УДК 544.6, 546.72
Тхан Зо Хтай, Маслянникова Д.В.
ВЛИЯНИЕ ИОНОВ МАГНИЯ, КАЛЬЦИЯ И БАРИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТРУДНОРАСТВОРИМЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА (III) В ПРИСУТСТВИИ АНИОННЫХ ПАВ
Тхан Зо Хтай, аспирант кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ имени Д.И. Менделеева,thanzawhtaw20191993@gmail.com
Маслянникова Дарья Валерьевна, магистрант 2-го года кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии РХТУ имени Д.И. Менделеева, dar_m_95@mail.ru
Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, 125047, Москва, Миусская площадь, 9 В данной работе приведены результаты экспериментальных исследований по электрофлотационному извлечению поверхностно-активных веществ на примере додецилсульфата натрия из водных растворов в присутствии гидроксида железа (III) в присутствии ионов магния, кальция и бария. Было установлено, что ПАВ улучшает электрофлотационный процесс извлечения гидроксидов железа при добавлении ионов кальция и бария. Ключевые слова: очистка сточных вод; поверхностно-активные вещества; железо. THE INFLUENCE OF IONS OF CALCIUM MAGNESIUM BARIUM ON THE EFFICIENCY OF FLOTATION EXTRACTION OF INSOLUBLE COMPOUNDS OF IRON (III) IN THE PRESENCE OF ANIONIC SURFACTANTS Than Zaw Htay, Maslyannikova D.V.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
This paper presents the results of experimental studies on electroflotation extraction of surfactants using the example of sodium dodecyl sulfate from aqueous solutions of iron hydroxide (III) in the presence of magnesium, calcium and barium ions. It was founded that surfactant improves the electroflotation process of extracting iron hydroxides by adding calcium ions and barium.
Keywords: wastewater treatment; Surface-active substances; ions.
Сточные воды гальванического производства содержат большое количество цветных металлов в виде растворимых солей (хлориды, нитраты, сульфаты), а также кислоты (H2SO4, pH 4-5) и характеризуются присутствием ПАВ и растворимых органических соединений.
Для очистки сточных вод от ионов металлов (Бе, Си, Сг, N1, Zn, Со) используют технологии электрофлотационного извлечения
труднорастворимых соединений (гидроксидов, фосфатов, карбонатов), также как процессы седиментации, флотации и фильтрации[1,2]. Эффективным методом очистки промышленных сточных вод от ионов тяжёлых и цветных металлов является электрофлотация. В процессах водоочистки для отделения гидроксидов металлов (Бе, А1, Си, Zn и др.) сточная вода подвергается обработке щелочными реагентами: ШОИ, Са(ОН)2, Mg(OH)2, Ba(OH)2, Na2CO3 с целью формирования осадка. Для последующего отделения дисперсной фазы используются седиментация, фильтрация и флотация.[3].
Основным определяющим параметром эффективности ЭФ процесса является степень извлечения дисперсной фазы а:
а = е,=,-Да=т. 1(Ю% (1)
где Сисх, Сост - соответственно исходная и остаточная концентрация дисперсной фазы в водной среде, г/м3(мг/л).
Схема лабораторной электрофлотационной установки описана в литературе. Дополнительную фильтрацию проб осуществляли с помощью фильтровальной бумаги.
Исследования проводили на модельных растворах, содержащих примеси ионов железа (III), солей жесткости магния кальция и бария, ПАВ анионного типа - додецилсульфат натрия (NaDDS) и хлорид натрия концентрацией 1 г/л[4].
В таблице 1 представлены экспериментальные результаты, показывающие влияние ионов магния, кальция, бария и поверхностно-активного вещества (додецилсульфата натрия) на кинетику процесса электрофлотационного извлечения гидроксида
ьия
соответственно
железа(Ш) при рН=7.
Таблица 1. Сравнение степени электрофлотационного извлечения Fe(OH)3 в зависимости от концетрации солей жёсткости в присутствии анионных ПАВ
Время, мин а, % Fe(OH)3
Без ПАВ С АПАВ (NaDDS)
Без Солей Mg2+ 0,5г/л Ca2+ 0,5г/л Ba2+ 0,5г/л Без Солей Mg2+ 0,5г/л Ca2+ 0,5г/л Ba2+ 0,5г/л
5 73 30 24 11 90 45 44 90
10 82 47 36 20 98 48 73 96
20 94 58 49 53 98 67 89 98
30+ф 98 99 99 96 99 99 99 99
Условия эксперимента: Fe = 100 мг/л, NaCl = 1 г/л, pH = 7, Jv - 0,4 А/л, ПАВ=5 мг/л.
Установлено, что процесс
электрофлотационного извлечения
труднорастворимых гидроксидов железа в присутствии солей жёсткости подавляется. Снижение эффективности процесса извлечения Ре(ОИ)3 связано с адсорбцией Mg2+, Са2+ и Ва2+ на осадках Fe(OH)3, изменения величины потенциала частиц и уменьшением их размера.
Было изучено влияние концентрации ионов магния кальция и бария в модельном растворе на эффективность процесса извлечения ионов железа при значениях рН=7. Как видно из таблицы 1, в растворах с рН=7 при концентрации ионов магния, кальция и бария 0,5 г/л и без добавления ПАВ степень извлечения гидроксида железа(Ш) невысока и составляет 49 и 58% соответственно. Увеличение концентрации АПАВ до 5 г/л приводит к увеличению степени извлечения гидроксидов железа(Ш).
Бе! ПАВ
ЛИЛИ
О 5 10 15 -1. Ма - 1-2. Ca -
Время
30
-4 Без МЕ
Условия эксперимента: Fe = 100 мг/л, ^О = 1 г/л,
рН = 7, .IV - 0,4 А/л, Рис. 1. Кинетика совместного ЭФ извлечения гидроксидов железа в зависимости от концентрации солей жёсткости без добавок
На рисунке 1 видно, что без добавления ПАВ и без добавления ионов металлов степень извлечения гидроксида железа (III) улучшается. Однако с добавлением ионов металлов при значениях степени извлечения а>30% последующая фильтрация помогает достичь степени извлечения 99%. При извлечении гидроксида железа(Ш) методом электрофлотации в присутствии ионов магния, кальция и бария из раствора степень извлечения железа(Ш) немного увеличивается спустя 10 минут, а через 20 минут достигает 50%.
На рисунке 2 видно, что из представленных экспериментальных результатов отметим
положительное влияние АПАВ и ионов металлов на электрофлотационный извлечение труднорастворимых соединений железа(Ш). Установлено, что ПАВ не оказывает никакого влияния на последующую фильтрацию, что свидетельствует о практически полном извлечении дисперсной фазы смеси гидроксидов в ходе ЭФ процесса.
Время
4 Без МЕ
Условия эксперимента: FeJ+ = 100 мг/л, ^О = 1 г/л, рН = 7, IV - 0,4 А/л, ПАВ=5 мг/л. Рис. 2. Кинетика совместного ЭФ извлечения гидроксидов железа в зависимости от концентрации солей жёсткости в присутствии А ПАВ.
20 мин
О Mg (О 5) Ca (О 5) Ва(0.5) СМЕ( г/л)
Условия эксперимента: Fe3+ = 100 мг/л, NaCl = 1 г/л, pH = 7, Jv - 0,4 А/л, ПАВ=5 мг/л.
Анализ графиков показал, что ПАВ улучшает электрофлотационный процесс извлечения гидроксидов железа при добавлении ионов кальция и бария. В случае с гидроксидом железа (III) наблюдается увеличение величины сорбции, что требует дальнейших исследований этого явления. Однако при добавлении АПАВ и ионов магния степень извлечения гидроксида железа достигает 67%. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках выполнения государственного задания (проектная часть) №10.3814.2017/ПЧ в Российском химико-технологическом университете им Д.И. Менделеева.
Список литературы
1. Колесников В. А., Ильин В. И., Капустин Ю. И. Электрофлотационная технология очистки сточных вод промышленных предприятий // М.: Химия. Москва, 2007. 307 с.
2. Когановский А.М., Клименко Н.А. Физико-химические основы извлечения ПАВ из водных растворов и сточных вод.-К.:Наук. думка.-1980.-176 с.
3. Колесников А.В. Роль поверхностно-активных веществ в электрофлотационном процессе извлечения гидроксидов и фосфатов меди, никеля и цинка // Теорет. основы хим. технологии. - 2015. - Т. 49. - № 1. - С.
4. Колесников В.А. Электрофлотационная технология очистки сточных вод промышленных предприятий. -М.: Химия. - 2007. - 175 с.
