ВЛИЯНИЕ ФЛОКУЛЯНТ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ В СОСТАВЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

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 spiritlay@,yandex.ru

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 concentration 100 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:

Снсх-Сост, АА 0/

аЭф=-100 %,

Сисе

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 дм3. 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.)

Таблица 1. Степень электрофлотационного извлечения цветных металлов из многокомпонентного раствора при рН=10.

Время 20 мин, pH 10, а% Fe № Zn &1

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

Условия Эксперимента: Ре+2, №+2, 2и+2, Со+2, Си+2 20 мг/л, ЕМе 100 мг/л; №2804 1 г/л; рН = 10; = 0.4 А/л, Сф^

5мл/г.

На рисунке 1.1. видно, что без добавок и с добавлением анионного флокулянта (PRAESTOL 2503) и неионогенного флокулянта (PRAESTOL 2500) при pH=10 степень извлечения а ухудшается. Однако, с добавлением неионогенного флокулянта (FERROCUYL 8737) и катионного флокулянта (PRAESTOL 859) при исследуемых значениях pH=10 и времени электрофлотации 20 минут степень извлечения а возрастает.

Время электр о ф лот я ц и и, 20 мин

100 90 80 70 60 50 40 30

:о 10

N1

Ъп

Со г

Си

№ 2п Со Си

Ее

Ее

Бе? Добавок

Катионный Флокулянт (РЕАЕЯТОЬ 859)

Время электрофлотацни, 20 мин

100 2п со си

Ее

90 80 70 60 50 40 30 20 10

N1 211 Со Си

Ее

Без Добавок

Анионный Ф.ттокулянг (РЕАЕЯТОЬ 2503)

Время электрофлотации, 20 мин

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

N1

гп

Со си

N1

гп

Со

Ее

Ее

Си

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Время электрофлотации, 20 мин

N1 2п Со Си

Ее

гп

N1

Ее

Со

Си

Бе? Добавок

Не1 юног енный Флокулянт (ЕЕЕЕОСТГУЬ 873 7)

Без Добавок

Не1 юног еннын Флокулянт (РЕАЕКТОЬ 2500)

Рис. 1.1. Кинетика совместного ЭФ извлечения цветных металлов многокомпонентного раствора в присутствии

катионный, анионный и неионогенный флокулянт

100

90

ЭО

..о "0

1 Й0

£ 50

ч

п

§ 40

б 30

В

н О 20

10

0

N1 ,„ Со Си

Ее

Бремя >лектрофлотяцни, 20 мин

N1 „ Со Си 2п

Ее

2п

N1

Ее

Си

Со

Без Добавок

I ч г | шинный ■ I >локулянг Анионный Флокулянт Неноногяшый Флокулянт Неионогяшый Флокулянт (РКАЕКТОЬ 859) (РКАЕКТОЬ 2503) (ЕЕЕЕОСЦУЬ 8Т37) (РКАЕКТОЬ 2500)

Рис 1. 2. Влияние степень на эффективность электрофлотационного извлечения цветных металлов железо, никель, цинк, кобальт и медь многокомпонентного раствора, время электрофлотации 20 минут.

Впервые установлено, что катионный флокулянт (РКЛЕБТОЬ 859) улучшает электрофлотационный процесс при исследуемых рН=10, эффективность очистки увеличивается до 8596% и неионогенный флокулянт (РЕКРЮСиУЬ 8737) показывает эффективность очистки 76-98% для данных металлов. Установлено, что при анионном флокулянте (РКАЕБТОЬ 2503) наблюдается эффективность очистки 64-76% и при неионогенном флокулянте (РЯЛЕБТОБ 2500) - 5176%. 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) RFMEFI57417X0169.

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.