Очистка сточных вод от тяжелых металлов реферат

Обновлено: 19.05.2024

Клименко Татьяна Всеволодовна
Черкасский государственный технологический университет
старший преподаватель кафедры химии и химической технологии неорганических веществ

Аннотация
Данная статья посвящена проблемам извлечения тяжелых металлов из сточных вод и воздействия их на организм человека. Проведенные исследования позволяют утверждать, что метод ультрафильтрации является простым, эффективным и энергосберегающим при очистке сточных вод от хрома (VI) и железа, а использование активированных бентонитовых глин позволит увеличить степень очистки сточных вод от хрома (VI) и предложить ее в качестве промышленного сорбента за счет дешевизны и доступности. Данные исследования являются актуальными и вносят новизну в процесс очистки сточных вод.

Klimenko Tatiana Vsevolodovna
Cherkasy State Technological University
Senior Lecturer, Department of Chemistry and Chemical Technology of Inorganic Substances

Abstract
This article focuses on the heavy metals extraction methods from wastewater and their impact on the human body . Our studies suggest that the ultrafiltration method is simple, effective and energy-efficient wastewater treatment of chromium (VI) and iron, and the use of activated bentonite clays will increase the degree of purification of waste water from chromium (VI) and offer it as an industrial sorbent for due to cheapness and availability. These studies are relevant and makes improvements to the wastewater treatment process.

К тяжелым металлам относится больше 40 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева.

Тяжелыми металлами являются хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, галлий, германий, молибден, кадмий, олово, сурьма, теллур, вольфрам, ртуть, таллий, свинец, висмут и другие.[1]

Сточные воды, содержащие тяжелые металлы (промышленные сточные воды), образуются в автомобильной и химической промышленности, при производстве гальванических элементов и обработке металлических поверхностей, в электронной промышленности, в типографии, на кожаных фабриках и других. Они представляют большую опасность для окружающей среды и для человека.[1]

Проблема удаления тяжелых металлов из сточных вод сейчас особенно актуальная. Плохо очищенные сточные воды поступают в природные водоемы, где тяжелые металлы накапливаются в воде и донных отложениях, становясь таким образом источником вторичного загрязнения. Соединения тяжелых металлов сравнительно быстро распространяются по объему водного объекта. Частично они выпадают в осадок в виде карбонатов, сульфатов, частично адсорбируются на минеральных и органических осадках. Вследствие чего содержание тяжелых металлов в отложениях постоянно увеличивается, и когда адсорбционная способность осадков исчерпывается, тяжелые металлы поступают в воду, что и приводит к экологическому кризису. Штрафные санкции за сброс тяжелых металлов в воду становятся все жестче, но это не решает проблемы.[1]

Тяжелые металлы поступают в организм человека с едой и водой, накапливаются там, поскольку не выводятся из организма, и вызывают различные заболевания. В небольших дозах железо, цинк и другие металлы жизненно необходимые, потому что участвуют в разных формах метаболизма, переносе, синтезе веществ. Но в концентрациях превышающих предельно допустимые эти металлы становятся вредными, поэтому сточные воды необхио очищать от тяжелых металлов.

Была проведена работа по очистке искусственных образцов сточной воды от железа (Fe) и хрома Cr (VI), которые относятся к 3 классу опасности (опасные). Предельно – допустимая концентрация хрома общего (Cr) в питьевой воде не должна превышать 0,05 мг/дм 3 , а железа общего (Fe) – 0,2 мг/дм 3 [2, приложение 2].

Соединения хрома Cr (VI) в больших концентрациях являются канцерогенными и могут вызывать онкологические заболевания, разные заболевания кожи [3].

Повышенное содержание железа в организме человека приводит к нарушению обмена веществ за счет того, что будучи биологически активным элементом образует хелатоподобные комплексы с обычными метаболитами; взаимодействует с клеточными мембранами, изменяя их проницаемость.

Существует много методов очистки воды от тяжелых металлов, к которым относятся химические, электрохимические, адсорбционные, ионообменные методы и другие. Важной задачей очистки сточных вод является применение наиболее энергосберегающих методов, а также возвращения извлеченных из сточных вод металлов обратно в производство.

Очистка искусственных образцов сточной воды от хрома Cr (VI) проводилась методами ультрафильтрации, адсорбции и ионного обмена, тога как очистка от железа (Fe) проводилась методом ультрафильтрации.

Метод мембранного разделения, а именно ультрафильтрация, является простым и энергосберегающим. Метод заключается в пропускании раствора под давлением через полупроницаемую мембрану. Вследствие чего над мембраной образуется концентрат, содержащий тяжелые металлы, а под мембраной – очищенный раствор (пермеат) [4, с. 326].

Работа по очистке искусственных образцов сточной воды от железа (Fe) и хрома Cr (VI) проводилась на мембранной установке типа УСФ-293. В процессе работы использовались обратноосмотические ацетатцеллюлозные мембраны типа МГА-90, МГА-100 с анизотропной структурой. В результате мембранного разделения был получен пермеат сточных вод, содержащий незначительную концентрацию железа (Fe) и хрома Cr (VI).

Определение концентрации железа (Fe) и хрома Cr (VI) проводилось по стандартным методикам.

Результаты проведенных опытов занесены в таблицы 1, 2.

Очистка искусственных образцов сточной воды от хрома Cr (VI) проводилась также на природных сорбентах, в качестве которых использовалась активированная глина Черкасского месторождения, и на катионите КУ – 2 – 8.

Результаты проведенных опытов занесены в таблицы 3, 4.

Таблица 1 – Результаты очистки сточных вод от железа (Fe) методом ультрафильтрации

Очистка сточных вод приобретает все большую значимость в промышленности и муниципальном хозяйстве как одно из необходимых мероприятий, предназначенных для перехода к устойчивому водопотреблению и созданию замкнутых производственных циклов. Тяжелые металлы (ТМ) являются основными токсическими компонентами сточных вод.Удаление данных загрязнений позволит вторично использовать сточные воды в основной технологии, обеспечив, таким образом, энерго- и ресурсосбережение.

Содержание

Введение
1.Общие сведения о тяжелых металлах………………………………………4
2.Реагентный метод…………………………………………………………….6
2.1Особенности очистки сточных вод от катионов меди……………………7
2.2Особенности очистки сточных вод от катионов цинка…………………. 8
3.Ионный обмен ……………………………………………………………….10
4.Флотация………………………………………………………………………13
5.Электрохимические методы………………………………………………….15
5.1Электролиз……………………………………………………………………16
5.2Электрокоагуляция…………………………………………………………. 19
5.3Электродиализ………………………………………………………………..20
6.Биохимический метод очистки сточных вод…………………………………21
Заключение
Список использованных источников

Работа содержит 1 файл

курсач.doc

Министерство образования и науки РФ

1.Общие сведения о тяжелых металлах………………………………………4

2.1Особенности очистки сточных вод от катионов меди……………………7

2.2Особенности очистки сточных вод от катионов цинка…………………. 8

6.Биохимический метод очистки сточных вод…………………………………21

Список использованных источников

Целью настоящей pаботы является ознакомление с методами очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования.

В первой главе рассматриваются общие сведения о тяжелых металлах, присутствие которых в сточных водах отрицательно сказываются на их состоянии.

Во второй главе описывается реагентный метод очистки сточных вод . Этот метод позволяет довольно полно удалять из стоков ИТМ.

Третья глава рассматривает ионно обменный метод очистки. Это процесс извлечения из воды одних ионов и замены их другими.

В четвертой главе описывается такой метод очистки СВ,как флотация. Она заключается в создании комплекса частица-пузырек воздуха или газа, всплывании этого комплекса и удалении образовавшегося пенного слоя.

Пятая глава рассматривает электрохимические методы очистки, которые получили довольно широкое применение при очистке промышленных стоков от ионов тяжелых металлов.

Шестая глава рассматривает биохимические методы очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. Суть метода заключается в обработке сточных вод накопительной культурой сульфатвосстанавливающих бактерий.

В заключении сделаны выводы по результатам проделанной работы.

1.Общие сведения о тяжелых металлах

Тяжёлые мета́ллы — группа химических элементов со свойствами металлов (в том числе и полуметаллы) и значительным атомным весом либо плотностью.Используемый критерий для определения тяжелого металла является атомный вес свыше 50.Другим часто используемым критерием является плотность, примерно равная или большая плотности железа(8 г/см3).

Среди разнообразных загрязняющих веществ тяжёлые металлы (в том числе ртуть, свинец, кадмий, цинк, мышьяк) и их соединения выделяются распространенностью, высокой токсичностью, многие из них — также способностью к накоплению в живых организмах. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистительные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Они также поступают в окружающую среду с бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий. Многие металлы образуют стойкие органические соединения, хорошая растворимость этих комплексов способствует миграции тяжелых металлов в природных водах. К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов, но при учете токсичности, стойкости, способности накапливаться во внешней среде и масштабов распространения токсичных соединений, контроля требуют значительно меньшее число элементов. Многие ионы металлов играют чрезвычайную важную роль во множестве самых разнообразных биологических процессов. Например, ионы калия, магния, марганца, железа, кобальта, меди, молибдена и цинка входят в состав ферментов, катализируемых такие реакции как перенос групп, окислительно-восстановительные или гидролитические процессы, причем в этих процессах участвуют не только металло-содержащие ферменты, но и другие белковые системы, осуществляющие накопление и контроль за концентрацией ионов металлов, а также транспортирующие их в соответствующий участок клетки для включения в нужную ферментную систему или систему макро молекулярной организации клетки.

В общем все металлы можно условно разделить на 2 группы - сущест-

венные и несущественные для организма. Для клетки необходимы все пере-

численные металлы, они называются "элементами жизни", но когда организ-

му их не хватает, их место занимают вредные для здоровья человека, вызы-

вающие различные заболевания, так называемые тяжелые металлы.

Одним из источников загрязнения водоемов, приводящих к ухудшению качества воды и нарушающих условия обитания в них гидробионтов, являются сточные воды заводов, содержащие разбавленные растворы тяжелых металлов. Состав их чрезвычайно разнообразен, он изменяется в процессе появления новых производств и усовершенствования существующих. В сточных водах предприятий металлургической, машиностроительной, при боростроительной, автомобильной и других отраслей промышленности содержится значительное количество загрязняющих веществ, в состав которых входят ионы металлов: Cr(VI), Fe(III), Zn(II), Cu(II), Ni(II), Al(III)-, а также различные органические вещества - спирты, кислоты, поверхностно-активные вещества и нефтепродукты.Тяжелые металлы в природных водах находятся в растворенном и адсорбированном состоянии. Попадая в воду в ионной форме, они накапливаются в осадках в виде гидрооксидов, карбонатов, сульфидов или фосфатов. Содержание различных металлов в водоемах варьирует в широких пределах.Высокие концентрации тяжелых металлов обнаруживаются в верхних слоях воды.

Наибольшее распространение в практике очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов (ИТМ) получил реагентный метод. Этот метод включает в себя процессы нейтрализации, окислительно-восстановительные реакции, осаждение и обезвоживание образующегося осадка, и позволяет довольно полно удалять из стоков ИТМ.

При этом методе ионы тяжелых металлов переводятся, как правило, в гидроксидные соединения путем повышения рН усредненных стоков до рН их гидратообразования с последующим осаждением, фильтрацией. В необходимых случаях до достижения рН очищенных стоков регламентируемого для сброса.

2.1Особенности очистки сточных вод от катионов меди

Произведение растворимости гидроокиси меди равно 5,0 х 10-20, в то время, когда растворимость основного карбоната меди практически равна нулю. Поэтому медь выгодно осаждать в виде основного карбоната: для этого в растворе нейтрализующего реагента необходимо иметь одновременно как гидроксильные ионы (ОН)-, так и карбонатные (СО32-). Таким образом, для осаждения из растворов ионов мединерационально применение только едких щелочей и извести высшего сорта, так же только соды, мела, мрамора, доломита и известняка, дающих в раствор в основном карбонат – ионы.

В связи с изложенным, лучшим реагентом для очистки сточных вод от катионов меди является недожженная известь III-его сорта, содержащая СаСО3.

2.2Особенности очистки сточных вод от катионов цинка

При осаждении цинка из сульфатных растворов едкой щелочью и известью образуются в основном осадки в виде основных солей цинка: ZnSO4 . nZn(ОН)2, причем число n возрастает с увеличением рН. Так, при рН 7 осаждается основной сульфат цинка, соответствующий формуле ZnSO4 . 3Zn(ОН)2, а повышение рН до 8,8 приводит к образованию осадка, состав которого выражается формулой - ZnSO4 . 5Zn(ОН)2.

При осаждении цинка из сульфатных растворов недожженной известью III-его сорта, содержащей СаСО3 состав основных карбонатов в осадке зависит от условий реакции – температуры, исходной концентрации цинка и известкового раствора, величины рН раствора и т.п. По литературным данным, при рН = 7-9,5 образуется основной карбонат цинка состава 2 ZnСO3 . 3 Zn(ОН)2.

Основное достоинство реагентного метода – возможность применения его для обезвреживания кислотно-щелочных сточных вод различных объемов с различной концентрацией ионов тяжелых металлов.

- значительное повышение солесодержания очищенных от ИТМ стоков за счет внесения реагентов, что вызывает необходимость дополнительной доочистки;

- большой расход реагентов;

- получение трудно обезвоживаемого и неутилизируемого осадка;

- большие трудозатраты по эксплуатации;

- необходимость организации и содержания реагентного хозяйства со специальным коррозионноустойчивым оборудованием и дозирующими устройствами и т.п.

Особо следует отметить, что при реагентных методах очистки и выполнении технологических регламентов остаточные концентрации основных ионов тяжелых и цветных металлов в очищенных стоках достигают следующих минимальных величин, мг/л:

и представлены, в основном, в виде их гидроксидов, легко диссоциируемых и растворимых в слабокислых водных растворах.

Ионообменный метод очистки воды применяют для обессоливания и очистки воды от ионов металлов и других примесей. Сущность ионного обмена заключается в способности ионообменных материалов забирать из растворов электролита ионы в обмен на эквивалентное количество ионов ионита.

Очистку воды осуществляют ионитами — синтетическими ионообменными смолами, изготовленными в виде гранул размером 0,2. 2 мм. Иониты изготовляют из нерастворимых в воде полимерных веществ, имеющих на своей поверхности подвижный ион (катион или анион), который при определенных условиях вступает в реакцию обмена с ионами того же знака, содержащимися в воде. Различают сильно- и слабокислотные катиониты (в Н+- или Na+- форме) и сильно- и слабоосновные аниониты (в ОН- или солевой форме), а также иониты смешанного действия. Основополагающим фактором кинетики процесса является скорость ионообмена между ионами воды и омываемой частицей смолы. На наружной поверхности омываемой частицы образуется неподвижная водяная пленка, толщина которой зависит от скорости потока очищаемой воды и размеров зерна смолы. Ион, который стремится попасть внутрь частицы смолы, в функциональную группу, должен диффундировать из воды через пленку, пройти через граничную поверхность частицы и внутри смолы в растворе набухания устремиться к ассоциации с функциональной группой. Диффузия ионов через пленку является важнейшим этапом процесса.

Избирательное поглощение молекул поверхностью твердого адсорбента происходит вследствие воздействия на них неуравновешенных поверхностных сил адсорбента.

Ионообменные смолы имеют возможность регенерации. После истощения рабочей обменной емкости ионита он теряет способность обмениваться ионами и его необходимо регенерировать. Регенерация производится насыщенными растворами, выбор которых зависит от типа ионообменной смолы. Процессы восстановления, как правило, протекают в автоматическом режиме. На регенерацию обычно затрачивают около 2 часов, из них на взрыхление - 10 – 15 мин, на фильтрование регенерирующего раствора - 25 – 40 мин, на отмывку - 30 - 60 мин. Ионообменную очистку реализуют последовательным фильтрованием воды через катиониты и аниониты.

В зависимости от вида и концентрации примесей в воде, требуемой эффективности очисткииспользуют различные схемы ионообменных установок.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

тяжелые металлы обладают мутагенным действием. Таким образом попадание неочищенных или плохо очищенных сточных вод и дpугих отходов, содеpжащих тяжелые металлы, в пpиpодную сpеду пpиводит к большому экологическому ущеpбу. Поэтому вопpосы эффективной очистки сточных вод в пpоцессах обpаботки металлов в настоящее вpемя весьма актуальны.

Металлообpабатывающие заводы цветной металлуpгии потpебляют большое количество воды для pазличных технологических пpоцессов.

Ежегодно только пpи пpомывке изделий после гальванических и химических покpытий сточные воды этих заводов выносят, по оценке специалистов, не менее 3300т цинка, 2400т никеля, 460т меди, 500т хpома, 125т олова, 135т кадмия.

Для уменьшения экологической опасности этих производств pазpабатываются и находят пpименение pазличные способы извлечения металлов из пpомывных вод.

Очистка сточных вод базируется на физико-химических и биологических пpоцессах. Необходимость значительных капитальных затpат на стpоительство очистных установок, экономическая эффективность котоpых в pяде случаев пpоявляется только пpи pассмотpении экологических задач в pегиональном или наpодно-хозяйственном масштабах, затрудняет расширение их использования. Сдеpживается внедpение совpеменных установок также и дефицитом некотоpых видов обоpудования, матеpиалов и химикатов. Поэтому главными задачами являются pазpаботка новых и овеpшенствование существующих способов очистки, позволяющих снизить капитальные затpаты на очистку воды, оpганизация замкнутых систем водоснабжения пpомывных пpедпpиятий и шиpокое внедpение автоматизации и механизации, которые обеспечат уменьшение эксплуатационных расходов.

Глубокая очистка cточных вод не только позволит улучшить экологию окружающей среды, но и явится источником получения ряда ценных металлов. Целью настоящей pаботы является ознакомление с методами очистки сточных вод гальванических производств и способами извлечения ценных цветных металлов из отходов.В настоящее вpемя для очистки сточных вод используют pазличные методы: pеагентный, онобменный, электрохимический, теpмический и другие. Пpименяемые методы очистки могут быть подpазделены на pегенеpативные, связанные с регенерацией пpимесей(параллельно с очисткой воды), и дестpуктивные, обусловливающие только очистку воды (с pазpушением пpимесей).

Для этого в растворе нейтрализующего реагента необходимо иметь одновременно как гидроксильные ионы (ОН)-, так и карбонатные (СО32-). Таким образом, для осаждения из растворов ионов меди нерационально применение только едких щелочей и извести высшего сорта, так же только соды, мела, мрамора, доломита и известняка, дающих в раствор в основном карбонат – ионы.

В зависимости от вида и концентрации примесей в воде, требуемой эффективности очистки используют различные схемы ионообменных установок.

Катионирование - процесс обработки воды методом ионного обмена, в результате которого происходит обмен катионов. В зависимости от вида ионов (Н+ или Na+), находящихся в объеме катионита, различают два вида катионирования: Н-катионирование и Na-катионирование.

Натрий-катионитовый метод применяют для умягчения воды с содержанием взвешенных веществ в воде не более 8 мг/л и цветностью воды не более 30 град. Жесткость воды снижается при одноступенчатом натрий-катионировании до значений 0,05 - 0,1 мг-экв/л, при двухступенчатом - до 0,01 мг-экв/л. Процесс Nа-катионирования описывается следующими реакциями обмена:

Регенерация Na-катионита достигается фильтрованием через него со скоростью 3-4 м/ч 5-8% раствора NaCl.

Водород-катионитовый метод применяют для глубокого умягчения воды. Этот метод основан на фильтровании обрабатываемой воды через слой катионита, содержащего в качестве обменных ионов катионы водорода.

При Н-катионировании воды значительно снижается рН фильтрата за счет кислот, образующихся в ходе процесса. Углекислый газ, выделяющийся при реакциях умягчения, можно удалить дегазацией. Регенерация Н-катионита в этом случае производится 4 – 6% раствором кислоты (HCl, H2SO4).

Энергия вхождения различных катионов в катионит по величине их динамической активности может быть охарактеризована для одинаковых условий следующим рядом: Na+ Me + m*H O - Me *m*H O + z*e

Под влиянием электpического поля ионы металла pазpядятся на повеpхности менее электpоотpицательного электpода по уpавнению

Напpимеp, ионы меди количественно выделяются из pаствоpа на платиновом катоде, если катод соединен с цинковым анодом, погpуженным в pаствоp соли цинка

Пpоисходящее пpи внутpеннем электpолизе вытеснение одного металла дpугим идет в соответствии с их электpодными окислительновосстановительными потенциалами. Для смещения потенциалов выделения пpисутствующих в pаствоpе ионов металла шиpоко пpименяются комплексообpазующие pеагенты, вызывающие сильную химичес-

кую поляpизацию пpи электpолизе, изменение pH, что позволяет значительно pасшиpить область использования этого способа.

Скоpость выделения осадка зависит от внутpеннего сопpотивления элемента (в обычных методах электpолиза влияние ваысокого сопpотивления устpаняется увеличением наложенного потенциала). В методе внутpеннего электpолиза высокой силы тока можно достичь только за счет низкого сопpотивления. Снизить сопpотивление

гальванического элемента удается пpи пpименении электpодов большого pазмеpа, хоpошего пеpемешивания pаствоpа, использования высококонцентpиpованного электpолита, повышения темпеpатуpы pаствоpа.

Кроме того, на процесс выделения металла при внутреннем электролизе влияет среда выделения, изменяя которую ( например сернокислую на солянокислую ) можно влиять на присутствие процесса цементации. Скорость протекания реакции можно контролировать изменяя pH среды.

Цементация - частный случай внутреннего электролиза, при котором менее активный металл восстанавливается на более активном, т.е. непосредственно на аноде, который в ходе процесса растворяется.

Одним из широко пpименяемых для очистки сточных вод электpохимических методов является электpолиз, дающий возможность выделения металла из pаствоpа на электpоде. Но электpолизный метод извлечения металлов из пpомывных вод встpечает пpеделенные тpудности при небольших концентpациях pаствоpов.

Этот процесс можно осуществить в двух pежимах: или пpи постоянной плотности тока,или пpи постоянном потенциале.

Метод электpолиза пpи постоянной силе тока не pекомендуется для очистки pаствоpов, содеpжащих pазные соpта ионов, так как пpи этом необходимо, чтобы в течение всего вpемени выделения металла плотность тока не пpевышала пpедельного значения. В пpотивном случае, еще до завеpшения выделения данного металла потенциал электpода может достигнуть величины, пpи котоpой начнется выделение дpугого металла, и состав осадка может быть неопpеделенным. Поэтому контpоль плотности тока в действительности означает контpоль потенциала электpода с целью поддеpжания его значения на уpовне, соответствующем выделению только одного металла. В этом случае метод электpоосаждения дает более надежные pезультаты.

Контpоль этот можно осуществить, фиксиpуя опpеделенный потенциал катода, на котоpом пpоисходит выделение металла, относительно неизменного потенциала электpода сpавнения.

Раздельное выделение металлов обеспечивается достаточным pазличием в потенциалах pазpяда ионов опpеделяемых металлов, обусловленным либо pазницей в ноpмальных электpодных потенциалах, либо pазницей в пеpенапpяжении, либо тем и дpугим вместе.

Пpактически контpоль за потенциалом катода осуществляется следующим обpазом. Пpи некотоpой начальной силе (плотности) тока измеpяется и устанавливается значение этого потенциала, обеспечивающее выделение только данного металла. По меpе удаления ионов металла из pаствоpа силу тока соответствующим обpазом уменьшают,следя за тем, чтобы потенциал катода оставался неизменным. Это является гаpантией того, что плотность тока в ходе электpолиза ни пpи каких концентpациях выделяемого металла не пpевысит пpедельного значения.

Конец осаждения каждого из металлов устанавливают по pезкому падению силы тока. Пpактически выделение металла можно считать законченным, если его остаточная концентpация составляет 10 - 10 % от исходной.

К химическим факторам относят pH и пpисутствия комплексообpазующих веществ. К физическим фактоpам относятся плотность и сила тока, пpоходящего чеpез электpолит, за счет увеличения которых можно сокpатить вpемя, необходимое на завеpшение выделения данного вещества.

Пеpемешивание способствует увеличению контакта ионов осаждаемого металла и повеpхности катода. Пеpемешивание электpолита особенно важно пpименять в конце электpолиза, когда концентpация металла в электpолите снижается и когда необходимо ускоpить доставку к катоду оставшихся в электpолите ионов. Повышение темпеpатуpы пpиводит увеличению подвижности ионов и уменьшения вязкости pаствоpителя.

Из пpименяемых катодов наиболее выгодны углеpодные волокнистые,которые обладают наиболее pазвитой повеpхностью, и, поэтому, использование таких катодов позволяет увеличить скоpость электpолиза на 2-3 поpядка по сpавнению с плоскими электpодами.

Один из тpудных вопpосов, связанных с pазpаботкой электpохимических методов очистки сточных вод гальванических пpоизводств, является подбоp анодногго матеpиала.

Качество осадка опpеделяется в основном плотностью тока и концентpацией в электpолите ионов выделяемого металла.

Пpи больших плотностях тока осадки получаются поpошкообpаз ные, pыхлые, так как пpоисходит быстpое осаждение металла, т.е. концентpация его pезко уменьшается, и начинается выделение водоpода, что способствует pазpыхлению осадка. Кpоме того, такие осадки имеют огpомную повеpхность и поэтому легче окисляются кислоpодом воздуха.

Пpи меньших плотностях тока выделение водоpода пpедотвpащается и на катоде обpазуется плотный слой металла. Но этот осадок кpупнокpисталлический, так как выделение металла и pост кpисталла пpоисходит пpеимущественно на уже бpазовавшихся заpодышах. Непpочность такого осадка ведет к механическим потеpям металла. Следовательно, плотность тока должна соответствовать некотоpому сpеднему оптимальному значению (обычно поpядка 10 - 10 А/см ). Часто пpедпочитают пpоизводить электpоосаждение из pаствоpов, содеpжащих металл не в виде гидpатиpованных ионов одного металла , а в виде комплекса. Введение омплексообpазующих реагентов пpедотвpащает выделение водоpода и способствует получению пpостых и одноpодных осадков металлов.

Проблемы утилизации сточных вод, содержащих тяжёлые металлы не менее актуальна проблем, которые мы именуем глобальными. В результате анализа научно-технической и патентной литературы становится очевидно, что не существует универсального, т.е. эффективного и дешевого метода очистки промышленных сточных вод.

В настоящее вpемя для очистки сточных вод используют pазличные методы: pеагентный, ионобменный, электрохимический, теpмический и другие. Пpименяемые методы очистки могут быть подpазделены на pегенеpативные, связанные с регенерацией пpимесей(параллельно с очисткой воды), и дестpуктивные, обусловливающие только очистку воды (с pазpушением пpимесей).

Наиболее широко применяемый реагентный метод, достаточно прост и дешев, однако не решает проблему утилизации ценных компонентов, которые безвозвратно теряются с осадками. В результате чего почвы загрязняются токсичными шламами. Кроме того, метод не обеспечивает необходимого качества очистки сточных вод, предполагая направлять стоки на доочистку в городской коллектор, причиняя немалый ущерб окружающей среде и подрывая бюджет предприятия.

Пpоизводства, связанные с химической и электpохимической обpаботкой металлов, являются одними из наиболее вpедных для окpужающей сpеды. Особенно опасными являются тяжелые металлы, под действием котоpых у человека могут возникать тяжелые заболевания неpвной системы, кpовеносных сосудов, сеpдца, печени. Кpоме того,
тяжелые металлы обладают мутагенным действием. Таким образом попадание неочищенных или плохо очищенных сточных вод и дpугих отходов, содеpжащих тяжелые металлы, в пpиpодную сpеду пpиводит к большому экологическому ущеpбу. Поэтому вопpосы эффективной очистки сточных вод в пpоцессах обpаботки металлов в настоящее вpемя весьма актуальны.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов.doc

Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов

Очистка сточных вод базируется на физико- химических и биологических пpоцессах. Необходимость значительных капитальных затpат на стpоительство очистных установок, экономическая эффективность котоpых в pяде случаев пpоявляется только пpи pассмотpении экологических задач в pегиональном или наpодно-хозяйственном масштабах, затрудняет расширение их использования. Сдеpживается внедpение совpеменных установок также и дефицитом некотоpых видов обоpудования, матеpиалов и химикатов. Поэтому главными задачами являются pазpаботка новых и овеpшенствование существующих способов очистки, позволяющих снизить капитальные затpаты на очистку воды, оpганизация замкнутых систем водоснабжения пpомывных пpедпpиятий и шиpокое внедpение автоматизации и механизации, которые обеспечат уменьшение эксплуатационных расходов.

Для удаления ионов металлов из растворов традиционно используют такие методы, как реагентная обработка, ионный обмен и мембранные методы . Наиболее простыми, менее дорогостоящими, доступными и эффективными являются сорбционные методы очистки. В качестве дешевых сорбентов используются различные продукты растительного происхождения, например, щепа, лигнин, кора, целлюлоза, плодовые косточки, соевые шроты, шелуха, скорлупа, пустые стручки сельскохозяйственных культур, хитинсодержащие материалы, полученные при комплексной переработке сырья биогенного происхождения (криль, креветка, крабы и др.) [2].

Сорбенты для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов

1 Активированные угли

Активированные угли – наиболее широко используемые сорбенты, производимые миллионами тонн в год. Это универсальные сорбенты, применяемые для удаления примесей самой различной химической природы [3].

Активированный уголь широко применяется для очистки от ионов металлов. Например, для очистки гальванических стоков от ионов тяжелых металлов эффективно использование сажистых бурых углей Канско-Ачинского бассейна. При исходных концентрациях ионов тяжелых металлов в (мг/л): медь – 38,5; никель – 0,37; железо – 87,5; хром трехвалентный – 9,6; хром шестивалентный – 2,1; – концентрации металлов в очищенной воде обнаруживаются в следовых количествах. Расход порошкообразного угля составляет 2 кг/м3 [4].

Классификация активированных углей

Активированный уголь в зависимости от ряда характеристик можно разделить на несколько видов.

Во-первых, активные угли отличаются по своей пористой структуре, в зависимости от которой можно выделить следующие виды углей:

- микропористый активированный уголь, у которого самые мелкие поры, чей размер составляет менее 1,6 нм, что соизмеримо с размерами адсорбирующих молекул; микропоры являются превосходным адсорбентом для самых маленьких молекул;

- мезопористый активированный уголь, поверхность которого заполняется адсорбируемыми молекулами послойно; размер мезопоры равняется 1,6- 200 нм.; активный уголь с такими порами подходит лучше всего для адсорбции более крупных органических молекул;

- макропористый активный уголь, поры которого являются самыми крупными; особенность макропор заключается в том, что они при адсорбции не заполняются, а доставляют молекулы к адсорбирующим порам: размер макропор составляет более 200 нм.

Во-вторых, активированный уголь подразделяется на классы, исходя из своей основы – углеродосодержащего сырья, в качестве которого может выступать:

- древесная основа (активированный уголь БАУ-А); 10

- каменноугольная основа (активированный уголь АГ-3);

- скорлупа кокосовых орехов (активированный кокосовый уголь).

В-третьих, активный уголь в зависимости от формы и размера своих частиц может быть:

- гранулированным, гранулы которого имеют форму цилиндра:

- порошкообразным, размер частиц которых является самым маленьким – менее 0,1 мм.;

- дробленым, частицы которого неправильной формы [5].

Способы получения активированных углей

Известен способ получения активированного угля , включающий измельчение каменного угля до размеров частиц менее 0,5 мм и нагревание до 1000- 1200oC с последующей активацией при этой температуре в вихревой печи активирующим агентом, содержащим водяной пар. Недостатком данного способа являются низкая адсорбционная способность получаемого активированного угля (а.у.) по высокомолекулярным органическим соединениям в жидкой фазе, а также малый общий выход готового продукта (20-23%).

Известен способ получения гранулированного активированного угля с повышенной адсорбционной емкостью угля, по которому бурый уголь измельчают, гранулируют в присутствии воды, на гранулы накатывают слой бурого угля в присутствии 12,5 - 25% водного раствора сульфитно-спиртовой бражки, сушат, карбонизируют и активируют при 700- 750oC в течение 20-30 мин.

Недостаток данного способа - технологическая сложность в реализации способа в промышленном масштабе, высокая себестоимость готовой продукции.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения активного угля , выбранный за прототип и включающий карбонизацию измельченных углеродсодержащих отходов, подачу воды в карбонизованные отходы при расходе воды 0,4-0,8 м3/т отходов, активацию до 700-750oC. В результате получают активированный уголь с удельной поверхностью 190-210 м3/г, плотностью 1,5-1,9 г/см3, прочностью 35%.

К недостаткам данного способа можно отнести следующее:

- значительное измельчение исходного сырья;

- нетехнологичность способа, включающего раздельные стадии карбонизации, обработки водой и активации, проводимые последовательно в одном и том же аппарате;

- низкие эксплуатационные показатели получаемого сорбента.

Задача предлагаемого изобретения - вовлечение в производство активированных углей дешевого природного углеродсодержащего сырья, например бурого угля, и повышение адсорбционных свойств и прочности получаемого продукта при использовании в технологическом процессе типовых нагревательных аппаратов, например шахтных печей полукоксования.

Угли, отличающиеся высокой механической прочность и адсорбционной способностью, получают из скорлупы кокосовых орехов. Упрощённо процесс производства активного угля можно свести к двум стадиям: карбонизация и активация. На первой стадии производства активного угля исходный материал подвергается термической обработке без доступа кислорода, в результате которой из него удаляются летучие (влага и частично смолы), он уплотняется, приобретает прочность. Структура полученного материала крупнопористая, обладающая незначительной внутренней поверхностью, вследствие чего он не может быть использован как промышленный адсорбент. Задача получения развитой микропористой структуры решается на стадии активации. Активация проводится двумя способами: окисление газом или паром и обработка химическими реагентами. Для активирования газами используются кислород (воздух), водяной пар и диоксид углерода.

Активация воздухом на практике применяется редко, из-за возможности внешнего обгара гранул, поэтому в производстве чаще применяется активация водяным паром и диоксидом углерода. Для обеспечения высокой скорости и полноты протекания реакция процесс активации проводят при температуре от 800 до 1000 0С с использованием специального оборудования. В результате такой обработки в угле образуются многочисленные поры, и увеличивается удельная поверхность пор на единицу массы. Исходным сырьём для парогазовой активации служат карбонизованные природные материалы: уголь из скорлупы кокосового ореха, каменный и древесный уголь, торфяной кокс. При химической активации применяют такое сырьё, как: древесные опилки, торф. Смесь последних с неорганическими солями (хлорид цинка, сульфид калия), реже кислотами (фосфорная, серная кислоты), подвергается высокотемпературной обработке. Под воздействием дегидрирующих агентов и высоких температур (порядка 650 0С) из углеродсодержащего материала удаляются кислород и водород, и одновременно происходят карбонизация и активация. К недостаткам химической активации следует отнести загрязнение продукта активирующим агентом, а также загрязнение окружающей среды отходами производства [7].

Использовании угольного сорбента за счет увеличения эффективности сорбции и емкости сорбента позволяет повысить степень очистки сточных вод от тяжелых металлов .

Сущность изобретения заключается в том, что для очистки сточных вод от тяжелых металлов в качестве сорбента используют центрифугат микробной переработки углей. Сорбция тяжелых металлов осуществляется частицами углей и иммобилизованными на них микроорганизмами. Переработка углей в сорбент проводится с помощью этих же микроорганизмов, а их иммобилизация осуществляется одновременно с переработкой. В качестве сырья для производства сорбента используют бурые рядовые и некондиционные окисленные угли, а также окисленные каменные угли. Увеличение эффективности сорбции и емкости сорбента достигается за счет улучшения сорбционных свойств углей при их микробной переработке и участия микроорганизмов в сорбции металлов.

Способ осуществляют следующим образом.

В отстойник со сточной водой вносят сорбент в количестве 100-250 г на 1 г растворенного в воде металла. Перемешивание полученной суспензии происходит при совместной ее подаче и с помощью воздуха, подаваемого в отстойник из компрессора в течение 15-20 мин. Продолжительность отстаивания определяют по прозрачности надосадочной жидкости, которую сравнивают со стандартом на фотоэлектроколориметре. После отстаивания очищенную надосадочную жидкость сливают, а оставшийся сорбент регенерируют или сжигают.

Получение сорбента проводят следующим образом.

Окисленный бурый уголь Бородинского месторождения, имеющий следующие характеристики, Ad 10,6, Vdat 51,2, Cdat= 58,8, Hdat 4,2, Ndat 1,1, Sd 0,2, Wr32,5, измельчают на мельнице до размера 0-300 мкм и загружают в реактор в количестве 400-470 г (в пересчете на сухой вес) на 1 л воды. Добавляют фосфоритовой муки из расчета 1 г на сухой 50 г угля. Содержимое реактора перемешивают с помощью механической мешалки в течение часа, затем гашеной известью доводят рН пульпы до 7. В качестве инокулята используют смесь микробных культур Acinetobacter coa leoauticus, Pseudomonas denitrificaus, Pseudomonas Londa в соотношении по весу 1:1:1. В реактор добавляют инокулят из расчета 1 г инокулята на 1 кг угля (в пересчете на сухой вес). В последующих циклах наработки сорбента в качестве инокулята используют остаток угольной пульпы от предыдущего цикла в количестве 1/5 от рабочего объема реактора.

В полученном продукте определяют содержание активных карбоксильных групп, емкость катионного обмена и содержание микроорганизмов. Необходимое время для получения продукта в реакторе составляет 21-28 ч. Полученный продукт центрифугируют и осадок высушивают при 60оС до постоянного веса. Полученный сорбент представляет собой порошок черного цвета и характеризуется следующими показателями: содержание активных карбоксильных групп не менее 3 мг/экв/г, емкость катионного обмена 103-148 мг-экв/100 г, содержание микроорганизмов 5,5-10,4 млрд/г [8].

Ежегодно в сточных водах гальванических цехов теряется более 0,46 тысяч тонн меди, 3,3 тысяч тонн цинка, десятки тысяч тонн кислот и щелочей [1].

Помимо указанных потерь соединения меди и цинка, выносимые сточными водами из очистных сооружений гальванического производства, оказывают весьма вредное влияние на экосистему.

Установлено, что соединения меди и цинка даже при малых концентрациях (0,001 г/л) тормозят развитие, а при больших (более 0,004 г/л) вызывают токсическое воздействие на водную фауну [2]. По данным комитета экологии Астраханском регионе, учитывая его рыбохозяйственное значение, введена жесткая предельно–допустимая концентрация (ПДК) — 0,0024 мг/л для меди и 0,034 мг/л для цинка.

Исходные стоки, которые необходимо было очистить, содержали медь в концентрациях от 80–100 г/л (отработанные ванны травления) до 10 г/л (промывные воды), цинк соответственно от 50 г/л до 1 г/л. Огромный диапазон концентраций в исходном стоке и в очищенной сточной воде не позволял разработать экономически обоснованный одностадийный процесс их очистки. Чаще всего в производственной практике для удаления ионов тяжёлых металлов (ИТМ), в частности меди, используют реагентный метод [3], заключающийся в осаждении металлических ионов при добавлении к стоку соответствующего реагента. Достоинство метода — в его простоте. Недостатки — в сток вводится новое химическое вещество, то есть, новое загрязнение, а полученные обводнённые осадки имеют большой объём.

Исходя из начальных концентраций меди и цинка и требуемых ПДК, весь процесс очистки был разбит на три стадии:

удаление из стока основной части ионов меди (остаточная концентрация примерно 0,5–1,5 г/л);

снижение концентрации ионов до миллиграммовых концентраций на литр;

окончательная доочистка до ПДК.

Для некоторых стоков очистку планировали проводить по второй и третьей стадиям, минуя первую. По причинам, указанным выше, реагентный метод по крайней мере на первой стадии был исключён. На этой стадии было решено удалять медь и цинк путём электролиза или цементации (для меди).

Главным преимуществом электролиза является возможность получения на катоде свободного металла, при этом не происходит вторичного загрязнения стока. В случае цементации исключаются затраты на электроэнергию, но в очищенном стоке накапливаются ионы металла–цементатора.

На второй стадии предполагалось использовать сорбцию ионов меди и цинка на дешёвых минеральных сорбентах и, наконец, завершить доочистку либо сорбцией на активированном угле, либо предложить оригинальный способ снижения концентраций меди и цинка до ПДК. Цель работы, таким образом, состояла в снижении исходных концентраций меди и цинка до рыбохозяйственных ПДК. Для выполнения её предстояло решить четыре задачи:

Изучить электролиз медь- и цинксодержащих стоков и разработать режим катодного осаждения этих металлов.

Изучить целесообразность применения цементации и внутреннего электролиза.

Исследовать сорбцию ионов меди и цинка на минеральных сорбентах и установить оптимальные условия проведения сорбции.

Предложить способ доочистки стоков.

Экспериментальная часть.

Первая задача, а именно изучение электролиза стоков, автором данной работы не решалась. Другими авторами было установлено, что электролиз медьсодержащих стоков целесообразно проводить до концентрации 0,6 г/л, цинксодержащих до 1,2г/л.

Были предложены иные способы снижения концентрации меди до миллиграммовых количеств, а именно внутренний электролиз и цементация [4]. При внутреннем электролизе имеется анод, состоящий из цементирующего металла (в нашем случае стальная пластина) и катод, состоящий из инертного металла, на котором происходит восстановление ионов цементируемого металла и его выделение в твёрдом виде (в нашем случае медная пластина). Анод и катод соединялись друг с другом через реостат и помещались в модельный раствор сульфата меди. Была изучена зависимость скорости процесса от относительных размеров катода и анода (сила тока измерялась миллиамперметром). Площадь медного катода была постоянной 1,5 см2, а соотношения площадей катода и анода составляли 1:1, 1:2и1:5.

Выяснилось, что с увеличением площади анода скорость реакции увеличивалась, соответственно снижалась концентрация меди в растворе.

Результаты опыта представлены в таблице 1.

Анализ растворов (определение концентрации ионов) проводился иодометрическим и комплексонометрическим титрованием [5, 6].

При цементации в качестве цементаторов испытывались железо, алюминий, цинк. На алюминии процесс идёт крайне медленно, с ускорением по мере растворения оксидной плёнки. На цинке оксидная плёнка тонкая и менее устойчива, поэтому цементация идёт с большей скоростью. На железе слой оксидов является рыхлым со множеством пор, поэтому, хотя железо самый неактивный восстановитель среди испытанных металлов, скорость цементации на нём высока.

Результаты опытов представлены в таблице 2.

При решении следующей задачи (сорбционной очистки стоков) в качестве сорбентов использовались минеральные порошки, представляющие собой оксиды металлов и не металлов. Все использованные сорбенты является либо отходом производства (Р–2), либо дешёвыми и недефицитными материалами, выпускаемыми отечественной промышленностью (Р–1, Р–3).

Для опытов брались модельные растворы, содержащие медь и цинк, а также соответствующие стоки. Необходимые величины рН растворов достигались с помощью добавления к ним щёлочи или кислоты. В случае стоков рН регулировался путём смешивания щелочных и кислых сточных вод.

Результаты опытов представлены в таблице 3.

Из экспериментальных данных видно, что из трёх испытанных сорбентов наименьшую эффективность показал Р–2, наибольшую Р–3. В модельных растворах полнота осаждения меди при рН 8–9 несколько больше, чем при рН 6,5–7,5 (для щелочного варианта травления). В кислом растворе травления остаточная концентрация меди составляет сотни миллиграммов на литр. При подщелачивании кислого стока до рН 6,5–7,5 полнота извлечения меди находится на уровне величин, достигнутых в щелочном растворе. При переходе от модельных растворов к стокам обнаруживается незначительное повышение остаточных концентраций меди в щелочном стоке и более существенное в кислом. Как и в случае модельных растворов, добавление к кислому стоку щёлочи улучшает очистку. На предприятии, где брались стоки после травления печатных плат, эксплуатируются обе ванны: щелочная и кислотная. Поэтому представлялось целесообразным испытать возможность взаимной нейтрализации стоков, что позволило бы избежать затрат на нейтрализацию стоков. Одновременно решалась задача повышения рН для улучшения сорбционной очистки кислого стока. Как видно из таблицы 3, поставленную задачу удалось решить и снизить концентрацию меди в смешанном стоке до 8,87–17,29 мг/л. Последняя величина выше, чем остаточная концентрация меди в модельном растворе, примерно на 10%. Вероятно, примеси, имеющиеся в стоке, частично блокируют поверхность сорбента и снижают сорбцию ионов меди.

Таким образом, с помощью сорбции на минеральных сорбентах остаточная концентрация меди была снижена до миллиграммовых количеств.

Рекомендуется концентрация сорбента 15–20 г/л.

Для цинка эффективность сорбентов представлена тем же рядом, то есть, Р–1, Р–2, Р–3. Увеличение рН в интервале 5,5–8 немного снижает концентрацию остаточного цинка в очищенном стоке. При повторной обработке очищенного стока сорбентом Р–3 удалось снизить концентрацию ионов цинка до десятых долей миллиграмма на литр. Остаточную концентрацию цинка можно довести до ПДК путём обработки его активированным углём или сульфоуглём. Для меди с помощью названных сорбентов достичь рыбохозяйственной ПДК, то есть, 0,0024 мг/л, не удалось.

Для решения последней задачи, соответственно для окончательной очистки сточных вод применим метод химического осаждения меди и цинка.

Сначала для этой цели использовался сульфид натрия — Na2S [7]. При рН= 7–8 и для цинка и для меди были достигнуты концентрации 0,0120 и 0,0024 мг/л соответственно, что не превышает ПДК. Однако, использование сульфида натрия для осаждения ионов меди и цинка показало и некоторые отрицательные стороны очистки с помощью сульфида. Даже при подщелачивании не удаётся полностью подавить гидролиз сульфида и предупредить выделение сероводорода. Кроме того, отстаивание сульфидов меди и цинка оказалось очень продолжительной операцией (4–5 часов) и не давало достаточно полного и надёжного осаждения сульфидов этих металлов, так как образовывались коллоидные растворы. Известен способ применения щелочных солей нафталинполитиолов [8]. Однако автором в качестве осадителей были использованы некоторые органические вещества, содержащие в своём составе меркаптогруппу –SH, в которой водород легко заменяется металлами:

2R–SH+Me2+ (R–S)2Me+2H+

Наилучшие результаты были получены при использовании 1–метил–2–меркаптоимидазола, имеющего следующую структуру

HC C—SH

Наличие в молекуле группы –SH приводит к связыванию ионов меди и цинка и образованию нерастворимого осадка, который легко отделяется фильтрованием от жидкой фазы. Осаждение ведут при рН 7,5–13,5.

Применяемый осадитель нетоксичен.

Были проведены опыты по связыванию ионов меди, цинка, а также кобальта и никеля. Условия проведения опытов описаны в примерах 1–4.

Пример 1. Для очистки бралось 100 мл водного раствора, содержащего 30 мг/л ионов меди. Раствор содержал также 143 мг/л ионов натрия, калия, нитрат–, ацетат, сульфат– и хлорид–ионов. Температура раствора 20ОС, рН 8–8,5 или 9–9,5. К данному раствору добавлялось 50 мл раствора осадителя, который содержал 100 мг/л 1–метил–2–меркаптоимидазола, жидкость перемешивалась и через 15 мин отфильтровывалась. В фильтрате при добавлении аммиака медь не обнаружена. Атомно–абсорбционный анализ показал концентрацию меди 0,0021 мг/л (рН 8–8,5), 0,0029 мг/л (рН 9–9,5).

Пример 2. В опыте выполнялись все условия предыдущего примера, но вместо меди в раствор вводился цинк. Реакцией с комплексоном цинк не обнаружен. Атомно–абсорбционный метод дал результат 0,0090 мг/л цинка (рН 8–8,5), 0,0102 мг/л (рН 9–9,5).

Пример 3. Те же условия, что и в примере 1, но вместо меди взят кобальт. Реакцией с аммиаком кобальт не обнаружен. Атомно–абсорбционный метод показал наличие кобальта 0,010 мг/л (рН 8–8,5), 0,012 мг/л (рН 9–9,5).

Пример 4. Условия опыта 1, но вместо меди в раствор введён никель. Реакцией с аммиаком никель не обнаружен. С помощью атомно–абсорбционного метода никель найден в концентрации 0,020 мг/л (рН 8–8,5), 0,0175 мг/л (рН 9–9,5).

Таким образом, предлагаемый способ очистки по всем испытанным катионам тяжёлых металлов даёт более высокую степень очистки по сравнению с известным способом с солями нафталинполитиолов.

С помощью 1–метил–2–меркаптоимидазола удалось снизить концентрацию ионов меди и цинка до величин, меньших ПДК.

В случае применения предлагаемого осадителя вторичное загрязнение им существенно менее такового, чем для известного.

По степени очистки стоков от ионов тяжёлых металлов предлагаемый способ превосходит известный.

Так же предпочтительнее применение предлагаемого способа с точки зрения вторичного загрязнения очищаемых стоков.

Регенерация отработанного осадителя возможна при кислотной обработке его, например, ортофосфорной кислотой, с последующим доведением рН до 6–7.

Предлагаемый метод можно рекомендовать для глубокой очистки сточных вод от ионов меди, цинка, кобальта и никеля.

Предложено для снижения концентрации ионов меди использовать цементацию и внутренний электролиз. Проведённые опыты доказали их целесообразность.

Исследована сорбция на минеральных сорбентах. Остаточная концентрация ионов меди и цинка доведена до миллиграммовых количеств.

Предложено оригинальное решение снижения остаточных концентраций ионов меди и цинка до ПДК с помощью меркаптопроизводного имидазола.

На основе проведённой работы разработан способ очистки медь и цинксодержащих сточных вод до ПДК.

Гальванические покрытия находят широкое применение. Так в Санкт–Петербурге ещё в середине XIX века были изготовлены художественные двери, барельефы, фигуры с помощью гальванопокрытий, которые поражали посетителей Эрмитажа и Исаакиевского Собора своей красотой, блеском и величием. Покрытия прослужили более 120 лет без реставрации и сохранили не тронутыми коррозией художественные ценности. На все эти работы было израсходовано меди 6749 пудов и золота 46 пудов. Нет сомнений, применение гальванопокрытий весьма выгодно. Но утилизация отработанных вод гальванических производств довольно проблематична, а сами воды оказывают весьма вредное влияние на экосистему. На основе проведённых исследований автором разработан и изучен способ очистки медь и цинксодержащих сточных вод до ПДК, разрешённых для рыбохозяйственных регионов.

Проблемы утилизации сточных вод, содержащих тяжёлые металлы не менее актуальна проблем, которые мы именуем глобальными. В данной работе проблема снижения концентрации ионов тяжёлых металлов до величин, не оказывающих вредного воздействия успешно решена. Целью работы было изучение и разработка постадийного снижения концентрации ионов тяжёлых металлов и в итоге снижение их до предельно–допустимых концентраций.

Весь процесс очистки представлен тремя стадиями.

На первой применяется электролиз, либо предложенные альтернативные процессы — внутренний электролиз и цементация.

На второй эффективна сорбционная очистка с помощью минеральных сорбентов.

На третьей предложен оригинальный метод окончательной доочистки производным имидазола.

В ходе проведённой работы удалось снизить концентрацию ионов тяжёлых металлов до предельно–допустимой. Таким образом, проблема утилизации сточных вод, содержащих ионов тяжёлых металлов вполне разрешима.

Зависимость концентрации ионов меди от соотношения площадей катода и анода.

Читайте также: