СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
METHOD OF PURIFYING WASTE WATER FROM NONFERROUS METAL IONS

2+
2+
2+
3+
Изобретение относится к способам очистки сточных вод от ионов цветных металлов, в частности от никеля Ni, меди Cu, цинка Zn, хрома Cr, и может быть использовано на предприятиях машиностроения, приборостроения, черной и цветной металлургии, радиоэлектроники, электротехнической промышленности, имеющих гальванические производства для создания систем водоочистки и оборотного водоснабжения.
Известен способ очистки сточных вод от ионов металлов, включающий электрохимическую обработку исходной воды с использованием гальванического элемента железо-медь (патент РФ №2054387, кл. C02F 1/463, 1996). Недостатком данного способа является невысокая степень очистки, составляющая 97,7-99,8%.
-
-
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки сточных вод от цветных и тяжелых металлов, включающий электрофлотацию с нерастворимыми анодами, заключающийся в том, что с целью повышения степени очистки и обеспечения возможности повторного использования цветных и тяжелых металлов, перед электрофлотацией в очищаемую воду вводят ионы Cl, или F, или  в виде растворимой соли натрия или калия при массовом соотношении извлекаемого металла и введенного аниона 1:(0,35-1,5) (авторское свидетельство №1675217, кл. C02F 1/465, 1991).
К недостатку относится недостаточно высокая степень очистки от 97,4 до 99,8%. Этот способ выбран за прототип.
Задачей данного изобретения является разработка способа очистки сточных вод от цветных металлов, позволяющего повысить степень очистки за счет введения органического вещества N,N-Диметил-N-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид.
-
-
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе в сточную воду, содержащую ионы цветных металлов, вводят ионы Cl, или F, или  в виде растворимой соли натрия или калия при массовом соотношении извлекаемого металла и введенного аниона 1:(0,35-1,5), далее устанавливают значение pH добавлением щелочи для образования частиц гидроксидов металлов. Затем в раствор вводят органическое вещество N,N-Диметил-N-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид при массовом соотношении извлекаемого металла к введенному веществу 1:(0,002-0,003) и подают в электрофлотационный аппарат для извлечения частиц гидроксидов металлов.
Действие органического вещества N,N-Диметил-N-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.
Изобретение иллюстрируется следующим примером.
3+
-
2
Пример 1. В 1 л очищаемой воды, содержащей 50 мг/л иона хрома Cr, добавляют 25 мг/л иона Cl (в виде NaCl), при этом соотношение иона хрома к введенному хлорид-иону составляет 1:0,5. Добавлением щелочи NaOH устанавливают значение pH 7,0. Раствор перемешивают в течение 0,5 мин. В результате образуются взвешенные частицы гидроксида хрома. Затем в раствор вводят N,N-Диметил-N-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид при массовом соотношении иона хрома к введенному веществу 1:0,002. Раствор перемешивают в течение 0,5 минут и подают в электрофлотационный аппарат для отделения частиц гидроксида хрома от воды. Процесс электрофлотации ведут при плотности тока 10,0 мА/см в течение 7 минут с использованием катода из нержавеющей стали и оксидно-рутениевотитанового анода.
Очищенную воду анализируют на содержание хрома методом атомно-адсорбционной спектроскопии. Степень очистки от хрома составляет 99,99%, что соответствует его остаточной концентрации в очищенной воде 0,005 мг/л.
Аналогичные опыты проводят при соотношении иона хрома к вводимому веществу N,N-Диметил-N-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид 1:0,001, 1:0,003, 1:0,004. Данные приведены в табл.1.
-
Пример 2. Исходный раствор очищают по такой же схеме, как в примере 1, но в присутствии F.
Пример 3. Исходный раствор очищают по такой же схеме, как в примере 1, но в присутствии .
2+
2+
2+
Аналогичные опыты, как в примерах 1-3, проводят в присутствии ионов Ni, Cu, Zn. Условия проведения экспериментов и полученные результаты сведены в табл.1.
ТАБЛИЦА 1
Выделяемый гидроксид металла, концентрация 50 мг/л
pH очищаемой воды
Вид вводимого иона в оптимальной концентрации 1:(0,3-1,5)
Степень очистки от металлов, % при различных соотношениях металла к N,N-Диметил-N-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид
1:0,001
1:0,002
1:0,003
1:0,004
Zn<sup>2+</sup>
Cl<sup>-</sup>
99,55
99,99
99,99
99,60
9,0-9,5
F<sup>-</sup>
99,47
99,99
99,99
99,55
<img file="00000002.tif" he="7" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />
99,60
99,99
99,99
99,63
Ni<sup>2+</sup>
Cl<sup>-</sup>
99,69
99,99
99,99
99,56
9,5-10,0
F<sup>-</sup>
99,57
99,99
99,99
99,40
<img file="00000002.tif" he="7" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />
99.43
99,99
99,99
99,37
Cu<sup>2+</sup>
Cl<sup>-</sup>
99,59
99,99
99,99
99,48
8,5-9,0
F<sup>-</sup>
99,45
99,99
99,99
99,51
<img file="00000002.tif" he="7" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />
99,50
99,99
99,99
99,43
Cr<sup>3+</sup>
Cl<sup>-</sup>
99,68
99,99
99,99
99,72
6,8-7,3
F<sup>-</sup>
99,45
99,99
99,99
99,58
<img file="00000002.tif" he="7" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />
99,72
99,99
99,99
99,64
Максимальная степень очистки от ионов металлов 99,99% достигается при массовом соотношении извлекаемого металла к введенному веществу N,N-Диметил-N-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид 1:(0,002-0,003). В зоне низких и высоких соотношений знак зарядов частиц и пузырьков совпадает и электрофлотация протекает менее эффективно. В зоне промежуточных соотношений заряд частиц отрицателен, а пузырьков водорода положителен, что приводит к повышению степени очистки.
-
-
Для сравнения эффективности известного и предлагаемого способов проводилась очистка сточных вод с использованием одной и той же системы электродов, конструкции электрофлотатора, исходной оптимальной концентрации ионов металлов и Cl, или F, или  - ионов, pH очищаемой воды. Полученные результаты представлены в табл.2.
ТАБЛИЦА 2
Ион металла
Способочистки
Степень очистки от металлов, % в присутствии анионов:
Cl<sup>-</sup>
F<sup>-</sup>
<img file="00000002.tif" he="7" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />
Zn<sup>2+</sup>
Известный
99,80
97,80
99,20
Предлагаемый
99,99
99,99
99,99
Ni<sup>2+</sup>
Известный
98,90
98,60
99,40
Предлагаемый
99,99
99,99
99,99
Cu<sup>2+</sup>
Известный
97,40
99,10
99,50
Предлагаемый
99,99
99,99
99,99
Cr<sup>3+</sup>
Известный
99,80
99,40
99,50
Предлагаемый
99,99
99,99
99,99
Как видно из табл.2, в предлагаемом способе достигается высокая степень очистки 99,99%, что на 0,19-2,59% больше, чем в известном способе.