CC BY
29
УДК 546.56;546.47
Хейн Тху Аунг, Аунг Пьяе, Колесников А.В., Колесников В.А.
ВЛИЯНИЕ ФЛОКУЛЯНТ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ В СОСТАВЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ
Хейн Тху Аунг, к.т.н., докторант кафедры электрофлотационной технологии очистки сточных вод промышленных предприятий РХТУ имени Менделеева
Аунг Пьяе, аспирант кафедры электрофлотационной технологии очистки сточных вод промышленных предприятий РХТУ имени Менделеева
Колесников Артём Владимирович, к.т.н., старший научный сотрудник Технопарка<<Экохимбизнес 2000+>>РХТУ имени Менделеева
Колесников Владимир Александрович, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой электрофлотационной
технологии очистки сточных вод промышленных предприятий РХТУ имени Менделеева
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
+7(915)332-2-318 [email protected]
Изучено влияние флокулянт марка, природы на степени электрофлотационного извлечения цветных металлов железа, никеля, цинка, кобальта и меди при концентрации 100мг/л. Изучена роль флокулянт веществ анионной, катионной и неионогенной природы в зависимости от состава фонового электролита. Определена эффективность их электрофлотационного извлечения цветных металлов. Установлено, что процесс электрофлотационного извлечения цветных металлов проходит эффективно, степень извлечения при оптимальных условия доходят до 98%.
Ключевые слова: электрофлотация, фильтрация, сточные воды, железо, никель, цинк, кобальт и медь, катионные флокулянт, анионный флокулянт, неионогенные флокулянт.
THE EFFECT OF CONCENTRATION ON EFFICIENCY OF FLOTATION PROCESS OF NON-FERROUS METALS Fe2+, Ni2+, Zn2+, Co2+, Cu2+ IN THE COMPOSITION OF MULTICOMPONENT SYSTEMS
Hein Thu Aung, Aung Pyae, Kolesnikov A.V., Kolesnikov V.A. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
The influence of the flocculant grade, of nature on the degree of electroflotation extraction of non-ferrous metals of iron, nickel, zinc, cobalt and copper at a concentration100 mg/l was studied. The role of flocculants of anionic, cationic and non-ionic substances depending on the composition of the background electrolyte has been studied. The efficiency of their electroflotation extraction of non-ferrous metals is determined. It has been established that the process of electro-flotation extraction of non-ferrous metals passes efficiently, the recovery rate under optimal conditions reaches 98%. Keywords: electroflotation, filtration, wastewater, iron, nickel, zinc, cobalt and copper, cationic flocculant, anionic flocculant, nonionic flocculant.
Электрофлотационный (ЭФ) метод исключает вторичное загрязнение воды, что позволяет эффективно использовать его в локальных системах водоочистки. В литературе отсутствуют сведения о факторах, влияющих на кинетику и эффективность извлечения труднорастворимых соединений тяжёлых металлов (ИТМ) из многокомпонентных систем, содержащих флокулянт. Ранее не исследовались физико-химические параметры электрофлотируемой частицы (заряд и размер) для цветных металлов (железо, никель, цинк, кобальт и медь) в присутствии органических веществ и флокулянтов в процессах водоочистки. Вместе с тем органические флокулянты за счёт своих специфических свойств нашли широкое применение в качестве основных компонентов моющих средств, в гальванических процессах в операциях нанесения покрытий, растворах обезжиривания, в лакокрасочной и бумажной промышленности и часто встречаются в сточных водах. На практике электрофлотационный метод часто применяют для очистки сточных вод гальванических
производств от цветных металлов, в том числе от соединений хрома, не только в РФ, но и за рубежом [1].
Изучение эффективности электрофлотационного извлечения соединений цветных металлов на примере железа, никеля, цинка, кобальта и меди в присутствии флокулянтов, а также установление физико-химических параметров извлекаемых частиц является актуальной задачей.
Основным параметром, определяющим эффективность ЭФ процесса, является степень извлечения а дисперсной фазы:
Сисх-Сост 0/
аэФ= —--100 %,
Сисх
где Сисх, Сост - соответственно исходная и остаточная концентрация дисперсной фазы в водной среде, г/м3(мг/л).
Лабораторная электрофлотационная установка изготовлена из стекла, площадь поперечного сечения 10.2 см2, что соответствует рабочей поверхности анода. Высота аппарата 800 мм, объём раствора в аппарате 0.5
дм . Питание электрофлотатора и контроль напряжения осуществлялось с помощью источника постоянного питания HY-3005. Дополнительную фильтрацию проб осуществляли с помощью фильтровальной бумаги.
Весьма актуальной задачей для с точки зрения экологии является обезвреживания стоков, содержащих ионы тяжёлых металлов (ИТМ) [2].
В таблице 1 представлены экспериментальные результаты, полученные в лаборатории «Новые электрохимические технологии и материалы», показывающие влияние а на эффективность электрофлотационного извлечения цветных металлов железа, никеля, цинка, кобальта и меди из многокомпонентного раствора при рН=10 и времени электрофлотации 20 минут.
Исследование процесса электрофлотационного извлечения цветных металлов (железо, никель, цинк,
кобальт и медь) из многокомпонентного раствора проводилось в присутствии флокулянтов различной природы. Влияние а без добавок, с катионным флокулянтом, анионным флокулянтом и неионогенным флокулянтом на электрофлотационное извлечение цветных металлов изучено при значении рН=10. Электрофлотационный процесс при концентрации поверхностно-активных веществ 20 мг/л. (Рис 1. 1.)
На рисунке 1.1. видно, что без добавок и с добавлением анионного флокулянта (PRAESTOL 2503) и неионогенного флокулянта (PRAESTOL 2500) при рН=10 степень извлечения а ухудшается. Однако, с добавлением неионогенного флокулянта (FERROCUYL 8737) и катионного флокулянта (PRAESTOL 859) при исследуемых значениях рН=10 и времени электрофлотации 20 минут степень извлечения а возрастает.
Таблица 1. Степень электрофлотационного извлечения цветных металлов из многокомпонентного раствора при рН=10.
Условия Эксперимента: Ев+2, №+2, 2и+2, Со+2, Си++2 20 мг/л, ЕЫв 100 мг/л; Ма^04 1 г/л; рН = 10; ¡у
: 0.4 А/л, Сфлок 5мл/г.
Время 20 мин, рН 10, а% Fe № гп Со Си
Без Добавок 75 96 94 97 95
Катионный Флокулянт (PRAESTOL 859) 85 96 93 96 96
Анионный Флокулянт (PRAESTOL 2503) 64 75 78 78 76
Неионогенный Флокулянт (FERROCUYL 8737) 76 96 94 98 89
Неионогенный Флокулянт (PRAESTOL 2500) 51 59 76 62 67
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Время электрофлотации, 20 мин
N1 Zn Со си N1 zn Со Си
Fe
Fe
Без Добавок
Катионный Флокулянт (PRAESTOL 859)
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Время электрофлотации, 20 мин
№ Zn Со Си
Fe
N1
! ^ Со Си
Fe
Без Добавок
Анионный Флокулянт (PRAESTOL 2503)
Время электрофлотации, 20 мин
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
N1 Zn Со Си
N1
Zn
Со
Fe
Fe
Си
Время электрофлотации, 20 мин 100 № Zn Со Си
Zn
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Fe
N1
Fe
Со
Си
Без Добавок
Неионогенный Флокулянт (FERROCUYL 8737)
Без Добавок
Неионогенный Флокулянт (PRAESTOL 2500)
Рис. 1.1. Кинетика совместного ЭФ извлечения цветных металлов многокомпонентного раствора в присутствии
катионный, анионный и неионогенный флокулянт
Рис 1.2. Влияние степень на эффективность электрофлотационного извлечения цветных металлов железо, никель, цинк, кобальт и медь многокомпонентного раствора, время электрофлотации 20 минут.
90
80
70
60
50
40
30
20
10
N 7„ Со
йп Си
Время электрофлотации, 20 мин
№ Со Си йп
« 2п Со Си
№
Со
Си
№
Ее
Си
Без Добавок
Катионный Флокулянт Анионный Флокулянт Неионогенный Флокулянт Неионогенный Флокулянт (PRAESTOL 859) (PRAESTOL 2503) (FERROCUYL 8737) (PRAESTOL 2500)
£п
Ее
Ее
£п
Ее
Ее
Со
0
Впервые установлено, что катионный флокулянт (PRAESTOL 859) улучшает электрофлотационный процесс при исследуемых рН=10, эффективность очистки увеличивается до 85-96% и неионогенный флокулянт (FERROCUYL 8737) показывает эффективность очистки 76-98% для данных металлов. Установлено, что при анионном флокулянте (PRAESTOL 2503) наблюдается эффективность очистки 64-76% и при неионогенном флокулянте (PRAESTOL 2500) - 51-76%. Это показывает ухудшение процесса. Без добавления флокулянтов эффективность очистки увеличивается до 75-97% и в дальнейшем не оказывает никакого влияния на последующую фильтрацию, что свидетельствует о практически полном извлечении дисперсной фазы смеси цветных металлов в ходе ЭФ процесса.
На следующих этапах исследований планируется установить влияние а на эффективность извлечения каждого цветного металла (железо, никель, цинк, кобальт и медь), на физико-химические свойства (заряд и размер частиц) дисперсной фазы при рН=10 с добавлением ПАВ для проверки выдвинутых теорий.
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) ЯЕМЕЕ157417Х0169.
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. 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. — Т. № 1. — С. 3.
3. Колесников В.А., Ильин В.И., Капустин Ю.И., Вараксин С.О., Кисиленко П.Н., Кокарев Г.А. Электрофлотационная технология очистки вод промышленных предприятий: Под ред. Колесников В.А. — М.: Химия, 2007. — С.304.
