Повышение эффективности электрофлотационного процесса извлечения дисперсной фазы хрома (III) из растворов электролитов

УДК 628.16.087

А.В. Перфильева, В.И. Ильин

Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОГО ПРОЦЕССА ИЗВЛЕЧЕНИЯ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ ХРОМА (III) ИЗ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Исследован электрофлотационный процесс извлечения дисперсной фазы хрома (III) из растворов электролитов (NaCl, KNO3 и Na2SO4). Установлено, что в диапазоне концентраций 50100 г/л степень очистки от дисперсной фазы соединений хрома составляет 92-97 % при времени обработки 10 минут. Проведение процесса электрофлотации с предварительной флокуляционной обработкой воды позволяет сократить время до 5 минут.

A process of the electroflotation of recovery of a dispersed phase of chromium (III) from solution electrolyte (NaCl, KNO3 and Na2SO4) been studied. It is shown that in the range of concentration 50-100 g/l the degree treatment of the waste water from dispersed phase of metals is 92-97 % and time treatment of waste water 10 min. The process of electroflotation combined with flocculation treatment of the waste water enables time to 5 min.

В процессе изучения процесса электрофлотационного извлечения дисперсной фазы хрома (III) из растворов электролитов исследовалось влияние природы и концентрации электролита. Диапазон изменения концентрации электролитов NaCl, KNO3 и Na2SO4 составил от 50 до 150 г/л, концентрации Cr (III) от 20 до 100 мг/л.

Процесс электрофлотации ведут при плотности тока 10,0 мА/см с использованием катода из нержавеющей стали и оксидно-рутениевотитанового анода.

Установлено, что степень извлечения дисперсной фазы соединений хрома из растворов электролитов KNO3 и Na2SO4 с их концентрацией 100 г/л составляет 92 и 96 % соответственно при времени электрофлотации 10 минут. Для электролита NaCl она несколько выше - 97 %. При этом, не все частицы дисперсной фазы хрома извлекаются в процессе электро флотации, о чём свидетельствуют результаты определения остаточной концентрации дисперсной фазы хрома путем фильтрации воды, прошедшей стадию электрофлотции, через бумажный фильтр. При фильтрации степень

извлечения повышается на 1,8-2 % для хлоридных и на 4,5-5,5 % для нитратных и сульфатных растворов. При увеличении концентрации электролита до 150 г/л степень электрофлотационного извлечения дисперсной фазы снижается на 5-16 %.

Установлено, что в присутствии электролита NaCl средний размер частиц хрома (III) увеличивается с 13 до 16 мкм и до 58 мкм в присутствии Na2SO4 и NaNO3. Содержание мелкодисперсной фазы в присутствии NaCl равно ее содержанию в системе без солей (35 %), в то время как в растворе NaNO3 и Na2SO4 оно снижается до 5 % и 4,5 % соответственно.

При электрофлотационном извлечении дисперсной фазы соединений хрома и цинка в смеси из раствора электролита Na2SO4 (100 г/л) при рН = 9 и соотношении концентраций металлов в смеси 1:1 - остаточная концентрация ионов хрома и цинка составляет около 1 мг/л.

Иначе ведёт себя система Cr(III)-Ni(II). При электрофлотации смеси дисперсной фазы хрома и никеля во всех исследованных областях рН при соотношении металлов в растворе 1 : 10 степень электрофлотационного извлечения дисперсной фазы никеля составляет 40-50 %, а хрома не превышает 20 %. Увеличение содержания Cr(III) в смеси до соотношения 1 : 3-5 приводит к ещё более сильному подавлению процесса электрофлотации.

Изменение эффективности электрофлотационного процесса в присутствии хлорида и нитрата натрия по сравнению с раствором Na2SO4 может быть связано с протеканием побочных электрохимических реакций с участием хлорид и нитрат-ионов на электродах и в объеме раствора.

Электролиты также оказывают влияние на размер газовых пузырьков, а следовательно, и на скорость их всплывания и газосодержание.

Различие во влиянии катионов металлов на степень извлечения дисперсной фазы хрома можно объяснить в первую очередь, тем, что их взаимодействие друг с другом может протекать различными путями - адсорбции, ионного обмена, соосаждения и сокристаллизации, при этом образующиеся соединения характеризуются различным фазовым составом и поверхностными свойствами, что оказывает влияние на их электрофлотационную активность.

В ходе дальнейших экспериментов было исследовано влияние фло-

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-