Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и устройство для его осуществления

Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области очистки сточных вод гальванических производств от ионов металлов. Цель изобретения - повышение степени очистки и упрощение процесса . Указанная цель достигается тем, что согласно способа очистки сточных вод от ионов тяжелых цветных металлов, включающего нейтрализацию и электрофлотационную обработку, нейтрализацию осуществляют электрохимически при обьемной плотности тока катодной камере 0,4-1,0 А/л с последующей злектрофлотационной доочисткой при объемной плотности тока, составляющей 0,2 - 0,6 от плотности тока в катодной камере. Устройство для очистки сточных вод содержит корпус, разде ленный на секции предварительной электрообработки воды и электрофлотационной очистки с размещенным в нем комплектом нерастворимых горизонтальных электродов, патрубки для подачи сточной воды и отвода очищенной воды и приспо собление для отвода шлама, при этом секция предварительной электрообработки выполнена в виде диафрагменного электролизера с использованием анионообменной мембраны, патрубок ввода сточной воды расположен в нижней части катодной камеры , и последняя расположена на одном уровне с секцией электрофлотационной очистки и отделена от нее переливной перегородкой с высотой 0,3 -- 0,8 от высоты сек ции электрофлотационной очистки г анодная камера снабжена патрубками для ввода и вывода электролита, причем соотнс шение объемов анодной, катодной камер и секции электрофлотационной очистки составляет 1:2 - 4:7 - 15 соответственно 2 с п.ф-лы 1 ил. 1 табл to И IL О XJ ел 14) сл

сОюз совЕ тских

СОЦИЛ ПИСТ ИЧГ СКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s С 02 F 1/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (1РИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4748229/26 (22) 13.10.89 (46) 07.09.91. Бюл. N 33 (71) Московский химико-технологический институт им.Д.И.Менделеева (72) В.А.Колесников, Г.А.Кокарев, F.À.LLlaлыт и С.О.Вараксин (53) 628.543 (088.8) (56) Губанов Л.Н., Иванащенко С.В, и Алексеев В.И. Доочистка сточных вод гальванических производств электрофлотацией, Сб, Гидромеханика и теплопередача в санитарно-технических устройствах. Казань, 1980, с.36 — 39.

Авторское свидетельство СССР

¹ 966025, кл. С 02 F 1/46, 1982. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ

ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области очистки сточных вод гальванических производств от ионов металлов. Цель изобретения — повышение степени очистки и упрощение процесса, Указанная цель достигается тем, что согласно способа очистки сточных вод от ионов тяжелых цветных металлов, включающего нейтрализацию и электрофлотационную обработку, нейтрализацию осуществляют электрохимически при обьИзобретение относится к области очистке сточных вод гальванических производств от ионов металлов.

Цель изобретения — повышение степени очистки и упрощение процесса.

Воду, содержащую ионы тяжелых металлов, подвергают обработке в катодной камере мембранного электролизера при

„„SU ÄÄ 1675215 А1 емной плотности тока катодной камере

0,4 — 1,0 А/л с последующей электрофлотационной доочисткой при объемной плотности тока, составляющей 0,2 — 0,6 от плотности тока в катодной камере. Устройство для очистки сточных вод содержит корпус, разделенный на секции предварительной электрообработки воды и электрофлотационной очистки с размещенным в нем комплектом нерастворимых горизонтальных электродов, патрубки для подачи сточной воды и отвода очищенной воды и приспособление для отвода шлама, при этом секция предварительной электрообработки выполнена в виде диафрагменного электролизера с использованием анионообменной мембраны, патрубок ввода сточной воды расположен в нижней части катодной камеры, и последняя расположена на одном уровне с секцией электрофлотационной очистки и отделена от нее переливной перегородкой с высотой 0,3 — 0,8 от высоты секции электрофлотационной очистки. а анодная камера снабжена патрубками для ввода и вывода электролита, причем соотношение объемов анодной, катодной камер и секции электрофлотационной очистки составляет 1:2 — 4:7 — 15 соответственно. 2 с.п.ф-лы. 1 ил. 1 табл. обьемной плотности тока 11=0,4 1,0 A/n,с. последующей электрофлотацион ной доочисткой при объемной плотности тока

12=(0.2 -0.6) (1.

Сочетание мембранного электролиза с электрофлотацией приводит в данком глу чае к неаддитивному эффекту

1675215

Максималь "ое значение рН в катодной камере достигается около поверхности электрода. При образовании пузырьков водорода на их поверхности формируется двойной электрический слой, обусловленный адсорбцией гидроксид ионов. В результате величина рН вблизи поверхности пузырьков лишь незначительно меньше рН приэлектродного слоя и превышает рН в обьеме раствора. Образование частиц гидроксида металла облегчено в зоне максимального значения рН на межфазной границе электрод-раствор либо пыэурек— раствор, играющей роль центра кристаллизации. В то же время сила тока, необходимая для образования гидроксида металла, значительно превышает предельную диффузионную силу тока для гидроксида металла. В результате этого вблизи электродного слоя концентрация ионов металла близка к нулю и образования гидроксида металла на поверхности электрода практически не происходит. Таким образом, преимущественное образование частиц гидроксидов металлов происходит на поверхности пузырька, что эквивалентно успешному захвату частицы пузырьком.

Стадия захвата является основной, лимитирующей процесс флотации. Поэтому. уже в катодной камере происходит извлечение 90 — 99ь гидроксидов металлов. Таким образом, на электрофлотационную доочистку подается раствор с содержанием металла в 10 — 100 раэ ниже исходного. Использование двухсекционной очистки позволяет увеличить эффективность процесса, обеспечивая извлечение до 99,9 гидроксида металла, при остаточной концентрации металла 0,1 — 0,4 мг/л, Кислота, образующаяся в аналите, используется для подкисления очищенной ванны. Таким образом, при данном способе очистки, в отличие от реагентного, не происходит увеличения солесодержания раствора, Способ осуществляют с помощью устройства, представленного на чертеже.

Устройство включает корпус 1, разделенный перегородкой 2 на секции предварительной электрообработки воды и электрофлотационной очистки с размещенным в ней комплектом нерастворимых горизонтальных электродов 3, патрубки 4 и 5 соответственно для подачи сточной воды и отвода очищенной воды и приспособление б для отвода шлама. Секция предварительной электрообработки выполнена в виде диафрагменного электролизера с использованием анионообменной мембраны 7 и вертикальных нерастворимых электродов 8,9, Патрубок 4 ввода сточной воды

55 расположен в нижней части катодной камеры, и последняя расположена на одном уровне с секцией электрофлотационной очистки и отделена от нее переливной перегородкой 2 с высотой 0,3 - 0,8 от высоты секции электрофлотационной очистки.

Анодная камера снабжена патрубками 10 и

11 соответственно для ввода и вывода электролита. Соотношение объемов анодной, катодной камер и секции электрофлотационной очистки составляет 1:2 — 4:7 — 15 соответственно, что обеспечивает необходимое соотношение времени пребывания раствора в данных камерах. Заданная высота переливной перегородки обеспечивает сохранение пенного слоя в верхней части аппарата при перетоке жидкости из катодной камеры в секцию электрофлотациОнной доочистки.

Устройство работает следующим образом.

Сточная вода, содержащая ионы одного иэ металлов: Cu, Ni, Cr, Zn, Fe, Fe и др. или их смеси при концентрации 10—

500 мг/л подается через патрубок 4 в катодную часть дополнительной камеры. В результате электролиза на катоде (9) происходит реакция выделения водорода. приводящая к подщелачиванию раствора.

Образование частиц гидроксида металла происходит на поверхности высокодисперсных пузырьков водорода. При этом возникают флотокомплексы частица — пузырек, всплывающих в данной камере. Неудаленные в первой камере частицы гидроксидов металлов извлекаются в камере элекрофлотационной доочистки эа счет работы электродного блока (3). Очищенная вода, имеющая рН =8 — 10, подкисляется до рН=-б — 8 за счет кислоты, образующейся в анодной камере корректора в результате реакции выделения кислорода на аноде (8).

Флотошлам удаляется непрерывно или периодически с поверхности раствора в катодной камере электрокорректора и камере зле ктрофлотацион ной доочистки п риспособлением б. Выделяющиеся газы отводятся через верхнюю часть камеры.

Катодная и анодная камеры разделяются диафрагмой (мембраной) 7, либо анионообменной мембраной, так как в последнем случае полностью исключается прОскОк катионов металлов из сточной воды в кислоту. используемую для подкисления очищенной воды.

Пример 1. Сточная вода, содержащая

2+ ионы Ni в концентрации 50мг/л при рН=5, подается в аппарат на обработку. Объем катодной, анодной камер и секции электрофлотационной очистки составляет 0,13; 0,4:

1675215

10

1 л, что соответствует отношению 1:3,1;7,7.

Расход жидкости 10 л/ч. Объемная плотность тока в катодной камере корректора

0,45 A/ë, в камере электрофлотационной доочистки 0,2 A/ë, что составляет 0,44 от плотности тока в катодной камере. Остаточная концентрация никеля после катодной камеры корректора 2,2 мг/л, что соответствует степени очистки 95,6ф,, Остаточная концентрация никеля на выходе из установки 0,38 мг/л, что соответствует общей степени очистки 99,24 . При реагентной обработке содержание Na2S04 увеличилось бы на 121 мг/л.

Пример 2. Сточная вода, содержащая ионы Cd в концентрации 200 мг/л при рН = 5,5 подается в аппарат на обработку.

Аппарат идентичный. Расход жидкости

15 л/ч. Объемная плотность тока в катодной камере корректора 0,6 А/л; в камере электрофлотационной доочистки 0,3 А/л, что составляет 0,5 от плотности тока в катодной камере. Остаточная концентрация кадмия после катодной камеры корректора 3,1 мг/л, что соответствует степени очистки

98,45%. Остаточная концентрация кадмия на выходе из установки 0,20 мг/л, что соответствует общей степени очистки 99,90 .

При реагентной обработке содержание

Na2SO4 увеличилось бы на 253 мг/л.

Пример 3. Сточная вода, содержащая ионы Си2 в концентрации 100 мг/л при рН=5, подается в аппарат на обработку. Аппарат идентичный. Расход жидкости 20 л/ч.

Объемная плотность тока в катодной камере корректора 0,85 А/л; в камере электрофлотационной доочистки 0,25 А/л, что составляет 0,29 от плотности тока в катодной камере. Остаточная концентрация меди после катодной камеры корректора 2,3 мг/л, что соответствует степени очистки

97,7, Остаточная концентрация меди на выходе из установки 0,13 мг!л, что соответствует общей степени очистки 99,87 . При реагентной обработке содержание Na2S04 увеличилось бы на 224 мг/л.

Пример 4. Сточная вода, содержащая

2+ 2+ 3+ 3+ смесь ионов Cu, Ni, Fe, Cr в концентрациях 100, 50, 50, 50 мг/л соответственно при рН=4,8, подается в аппарат на обработку. An парат идентичн ы й. Расход жидкости

12 л/ч. Объемная плотность тока в катодной камере корректора 0,8 А/л; е камере электрофлотационной доочистки 0,45 А/л. Остаточная концентрация на выходе из установки: меди 0,12 мг/л. никеля 0,26 мг/л, железа 0,10 мг/л, хрома 0,10 мг/л, что соответствует общей степени извлечения

99,88 ; 99,55 ; 99.80; 99,80 соответственно, Пример 5. Сточная вода. содержащая ионы Си в концентрации 100 мг/л при г+ рН=5, подается в аппарат на обработку. Аппарат идентичный. Расход жидкости 20 л/ч.

В таблице приведены экспериментальные данные по остаточной концентрации меди на выходе из установки и общей степени очистки при различных плотностях тока в катодной камере и секции флотационной очистки.

Как видно из таблицы, при объемной плотности тока в катодной камере 0,4—

1,0 А/л и плотности тока в секции электрофлотационной доочистки, составляющей

0,2 — 0,6 от плотности тока в катодной камере, остаточная концентрация меди составляет 0,24 — 0,38 мг/л, что соответствует степени извлечения 99,62 — 99,76 .

При использоваHnè прототипа возрастает число технологических операций, в то же время остаточная концентрация металлов велика и составляет 0,5 — 2 мг/л.

Формула изобретения

1, Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов включающий нейтрализацию и электрофлотационную обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки и упрощения процесса, нейтрализацию осуществляют электрохимически при объемной плотности тока в катодной камере 0,4 — 10, А/л, а электрофлотационную обработку ведут при объемной плотности тока, составляющей 0,2—

0,6 QT плотности тока в катодной камере.

2. Устройство для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, содержащее корпус, разделенный на секции предварительной электрообработки воды и электрофлотационной очистки с размещенными в ней комплектом нерастворимых горизонтальных электродов, патрубки для подачи сточной воды и отвода очищенной воды и приспособление для отвода шлама, о т л ич а ю шийся тем, что. с целью повышения степени очистки и упрощения процесса, секция предварительной электрообработки выполнена в виде диафрагменного электролизера с использованием анионообменной мембраны, при этом патруйок ввода сточной воды расположен в нижней части катодной камеры, и последняя расположена на одном уровне с секцией электрофлотационной очистки и отделена от нее переливной перегородкой с высотой 0,3 — 0,8 от высоты секции электрофлотационной очистки, а анодная камера снабжена патрубками для

1675215 секции электрофлотационной очистки составляет 1:2 — 4 7 — 15 соответственно. ввода и вывода электролита, причем соотношение объемов анодной, катодной камер и

С, мг/л! г, А/и

1г/I >

1<, А/л а, 0,2

0,2

0.2

0,2

0,2

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,2

1,2

1,2

1,2 l,2

0,1

0.2

0,4

0,6

0,8

0,1

0,2

0,4

0,6

0,8

0,1

0,2

0,4

0,6

0,8

0,1

0,2

0,4

0,6

0,8

0,1

0,2

0,4

0.6

0,8

0,02

0,04

0,08

0,12

0,16

0,04

0,08

0,16

0,24

0,32

0,07

0,14

0,28

0,42

056

0,10

0,20

0,40

0,60

0,80

0,12

0,24

0,48

0,72

0,96

2,86

1,44

1,00

1,83

3,13

0,88

0,26

0,24

0,35

0,78

1,02

0,34

0,25

0,32

0,98

0.98

0,30

0,32

0,38

0,76

1,63

1,20

0,80

1,45

2,05

97,14

98,56

99,00

98.17

96,87

99,12

99,74

99,76

99.65

99,22

98,92

99,66

99,75

99,68

99,02

99,02

99,70

99,68

99,62

99,24

98,37

98,80

98,20

98.55

97,95