Способ очистки сточных вод от ионов шестивалентного хрома

Способ очистки сточных вод от ионов шестивалентного хрома

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА, включающий электролиз их с использованием пористого катода и фильтрацию через катод в направлении от анода к катоду , отличающийся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии , используют катод, выполненный из порошка меди с размером частиц 0,05-0,50 мм, и электролиз ведут при катодной плотности тока 0,050 ,30 А/дм и рН раствора 2-5.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

И, РЕСПУБЛИМ

З(51) С 02 F 1/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ (21) 3572947/23-26 (22) 05.04.83 (46) 30.08.84. Бюл. В 32 (72) В.В.Образцов, Л .В.Панкрухина, Н.П.Никулина и А.С.Ситник (7 1) Запорожский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного

Знамени автомобильный завод "Коммунар" (53) 628.534(088.8) (56) 1. Патент США У 4292160, кл. С 02 F 1/46, опублик. 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

У 639820, кл. С 02 F 1/46, 1978 (прототип).

„„SU„„1110754 А (54) (57) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

ОТ ИОНОВ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА, включающий электролиз их с использованием пористого катода и фильтрацию через катод в направлении от анода к катоду, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, используют катод, выполненный из порошка меди с размером частиц 0 05-0,50 мм, и электролиз ведут при катодной плотности тока 0,050,30 А/дм и рН раствора 2-5.

1 1110

Изобретение относится к очистке сточных вод, содержащих шестивалентный хром, и может быть использовано .при обезвреживании гальванических стоков.

Известен способ очистки сточных вод, содержащих шестивалентный хром, включающий прокачивание сточных вод через объемно-пористые свинцовые катоды, при этом аноды растворяются (11.

Недостатком этого способа является то, что помимо расхода дорогостоящего материала, возможно загрязнение стоков токсичным свинцом. 15

Наиболее близким по технической сущности и достигаемоь.j результату к предлагаемому является способ очистки сточных вод от ионов шестивалентного хрома, включающий электролиз их с использованием пористого катода и фильтрацию через катод в направлении т анода к катоду. Пористые катоды изготавливают из графита или активированного угля (2 ).

Недостатком этого способа является большой расход электроэнергии, обусловленный физико-химическими свойствами катода, изготовленного из углеродного материала.

Цель изобретения — снижение расхода электроэнергии.

Поставленная цель достигается

reM, что согласно способу очистки сточных вод от ионов шестивалентного хрома, включающему электролиз их с использованием пористого катода и фильтрацию через катод в направлении от анода к катоду, катод выполнен из порошка меди с размером частиц 0,05-0,50 мм и электролиз ведут при катодной плотности тока 0,050,30 А/дм и рН раствора ? — 5.

Способ осуществляют следующим образом.

В проточный электролизер с пористым медным катодом и свинцовым анодом подают сточную воду, содержащую ионы шестивалентного хрома. На катоде поддерживают плотность тока 0 05-0,30 А/

/дм и рН раствора 2-5. В зависимости о от концентрации ионов хрома удельную скорость протока выбирают 1,б-2,0 л/

/дм /ч. Размер частиц медного порошка для изготовления: катода выбирают в пределах 0,05-0,50 мм. 55

Размер частиц медного порошка 0,05

0,50 мм позволяет проводить процесс без диффузионных ограничений с высо754 2 кой скоростью фильтрации и предотвратить унос меди из электролиэера.

Сопротивление электрода зн,".читепьно ниже угольного, что способствует уменьшению энергозатрат (р угля 820 мкОм м, р меди 0,017 мкйм м).

При электролизе разбавленных хромовых растворов на катоде протекают следующие реакции:

СгО„ +14Н +бе 2 Сг +7Н О (1)

0z+4H +4е 2Н О . (2)

0z.h2H<0+4e 40Н (3)

2Н +2е - Н (4)

2Н О+2е Н Ф+2ОН (5)

Из перечисленных реакций наиболее вероятными являются (1), (4), (5), поскольку растворимость кислорода в сточных водах ограничена. Использование медного порошка в качес;ве пористого катода способствует смещению токового баланса в сторону протекания целевой реакции (1). Как следует из уравнения (1), в реакции восстановлений хрома участвуют ионы водорода. Однако они могут расходоваться по уравнению (4) на выделение газообразного водорода. Катод из медного порошка снижает потребление протонов на побочный процесс и они расходуются в основном на протекание восстановления шестивалентного хрома. Это дает возможность проводить реакцию в слабокислой среде (рН=5) с высоким в ых одом по току.

В процессе электрохимической обработки хромсодержащих стоков катод не уменьшается. Образующиеся ионы трехвалентного хрома в зависимости от значения рН гидролизуются непосредственно в объеме катода, где они накапливаются в виде гидроксида хрома. В зависимости от скорости протока зона гидроксида смещается вглубь катода. Медный пористый катод периодически промывают подкисленным или подщелоченным раствором для удаления трехвалентного хрома, либо, работая в режиме накопления, утилизируют катодную массу в виде медьхромового катализатора.

Пример. Восстановление шестивалентного хрома в трехвалентный осуществляют методом электрохимической обработки сточных вод в лектролизере с прочным пористым медным катодом размером зерна 0,05-0,5 мм и нерастворимым свинцовым анодом. Концентрация исходного раствора 10, 50, 100 мг/л. В зависимости от произво1110754.дительности установки удельную скорость протока выбирают 1,6-2 л/дм /ч.

Направленце фильтрации раствора от анода к катоду. На аппарат подают постоянное напряжение, обеспечивающее габаритную плотность тока на катоде в заявляемых пределах. После

2-х ч работы.электролизера режим считают установившимся, отбирают пробу на хром на выходе. Полученные результаты представлены в таблице.

Как следует из таблицы удельный рас од электроэнергии с понижением рН воды уменьшается. Выходы по току в случае медного катода остаются постоянными и зависят от плотности тока и удельной скорости протока, тогда как выходы по току на угле с ростом рН падают. Нижний заявляемый предел кислотности (рН=2) обусловлен технологическими параметрами хромсодержащих сточных вод, поступающих на очистку. Верхним пределом следует считать рН=5, так как при больших значениях гидролиз трехвалентного хрома наступает непосредственно в активной зоне катода и выпадающий гидроксид хрома экранирует поверхность катода.

С увеличением плотности тока энер. гозатраты на восстановление шестивалентного хрома растут, а при токах, превышающих 0,3 А/дм, наблюдается обильное газовыделение на катоде. При плотностях тока, мень5 ших 0,05 А/дм, нарушается устойчивость катода и возрастают габарит,ные размеры оборудования.

Таким образом, оптимальным интервалом плотности тока является 0,051О 0,3 А/дм . Удельный расход электроэнергии на восстановление шес ивалент ного хрома по предлагаемому способу .в 2-3 раз," ниже, чем по известно- мф е

Предлагаемый способ очистки сточных вод по сравнению с известными реагентными способами характеризуется практически безреагентной очисткой, не приводящей к засолению стоков; возможностью создания малоотходного замкнутого производства за счет возврата очищенных стоков в технологию; компактностью и простотой технологического оформления, его автоматизацией.

Экономический эффект от использования предлагаемого способа только за счет экономии химикатов составляет

0,16 руб. на 1 м обрабатываемых хромсодержащих стоков.

1110754

63 >0

4 1:Е

О! Э

СО л а

Ф ч) j .I ! Ю

О С> л л л

О го со с 4 м (1 л о со сч

СО с 4 л л О

СО О

Я л

E о д

Ц о с> (О л м 00

О О (4

О л (О сг> (с> л (»4 С 4 сч (м м л л

М Сс> лМ О1 Сс> л л* л

О> (Ч 00 сЧ л О Р м

О м л л л л

СО О м (ч м сл

СО

1 cd >Я (Г

° ф л л о л

% л л л

0» б л л с>

» л л л л л л л Р Ч„>

0Q Сс> л л л л

СЧ Г

О Cc> O (г\ (. Ь л л .{;) лм

О О л л

00 м л сч

1:г

4:> л A сс> м м м л л

» л л л

С>> О>

Г СО л л л

О сЧ (г> со

Л Л (Г

И ! ф >Я

Ц

kI: 2 >О

Э Э Ц Q

C>,cd e о о

К

0 (d Г а (d-Е» Х 4 х

Э ((!

X х о

О Р, o v л Е» о о

v o u

Е» л о o c>

v v

Е« о о

u u

Е Е» о о и о u u

Е» о о о о

4 х

О,0

Г о о

Р, 4

Щ

1 СЧ М> (4 л л м» % С> 0 С>>

A л л м м, сч о сч

° \ л б С>>

Ch >У > л л

И ,0 1

0j dj Г Io аЕЭ

1=! 4 й, ч — — »

1 х л

С> О (г> г л л

С> 4:> сч л л ю сч и л л л л

Л -0- O

Р ссГ!

О 0

Е !» о о

Р

О л (г

О (г> л

С> О

С 4 и л

О1 СО

Щ Г л л Р Со .4 Ю м С 4

>0

Е» и о х

Е о л >г> и >> 1 (г а а

o v о — м о — м о с 1 л л л л л л л л л »\ л

О О О О О О О О О О О О а а о м л л л

o o o

>(! с

Е» (d

v ы о о

Р Е 4(X о о !

С Р I о,д

iо Оi M л л сч О сч

0Е о

Х

v х о о

:(Ч СЧ СЧ с1 М (Г> Л г> Л Г Л с с1 М

1 1

0! Ж х э (jj Н

ы о р

О

° !

I сЧ М - Л Р Г 0О а О сч

» T

I о а

l»

34

Э

Ц (»

Cf 4 о ! с

СГ ((! а сс!

ЕС о м

Е» л

О cd

Е о а о !с . с:>

0- о о

Г» !С о и х ж

QJ 3 1:

g о-О О О О О О О О О O О

М Ю Г

111б754

Ц

Й г т6 Э 1 со !

»Е 1

-- — -1

>d 1 Р

1 л х 4

v. o

О> л

СЧ

1 —I

О

Е» о

Р

Г l !»

С» л

СО

>Я Ã» 1 I

> 1:

ХЭ ФБ

>!! Х E 1 1 !

> «Р! t(9 >d I

eo eel!

Р1 I Р Ф Ф 1

» E» »I И 1 " I

Я\ л л (\

L х

E о м

Е о о

o, !.

И !

I о

>»о

Ц Ф

1 — — » о Z х о

Q О х

c(j >д

Ц. 2 >d

Э Э Ц аФФ !

l, 1

1

>> f о.. I. Л,. 2.(1 д

Р !>! !» g х

+ о х х

Охо1ОО

-"1 х!

sd > л Ц Д

Ф э э е ц I ха аФФ

CO л

LCI

tel л

Э 1 И Е

Э !>! l

И Е х ц д э о х

Р1 1

1- !Р! О,а

Р М 1 E иФ j oo

Фц аc. х !х

>!! 7 !

» Ц(Оо э х !

» Ф о ы

63

К о

Е

o qI <

Р

И 1 У г» ch o л л о о

I

t( о х и х

Ф

Е 4 I о а 4: о о

Р— о о о о

I

I O о

% E» л оо

Х

К о х

Р Х ф х х о м о ц а э о

kf Х >

Е» о"

Х Р, о хо!

» ж о а х о

С6 х 1» аl-о

Х Ф !»

Ф Н Х е охи д и Р

СО л л л О\

>у> Р л — а л л л о

<»!

> 1 о г л л л

o o o