Изучение и разработка очистки стоков от ионов тяжелых металлов
Таблица 1
Зависимость концентрации ионов меди от соотношения площадей катода и анода.
Начальная концентрация ионов меди 124 г/л.
|№ |Соотношения площади |Остаточная концентрация ионов меди, |
|опыта |катода к площади анода|г/л |
| | |Через 1 час |Через 1 сутки |
|1 |1:1 |3,901 |1,035 |
|2 |1:2 |2,920 |0,411 |
|3 |1:5 |2,173 |0,290 |
Таблица 2
Зависимость концентрации ионов меди от вида цементатора и его количества.
Начальная концентрация ионов меди 125 г/л.
|№ |Цементатор |Масса, г. |Время очистки |Остаточная |
|опыта | | | |концентрация |
| | | | |ионов меди, г/л |
|1 |Алюминий |– |7 суток |0,29 |
|2 |Цинк |– |7 суток |0,11 |
|3 |Железо |– |7 суток |0,25 |
|4 |Железо |1 |20 мин |9,0387 |
|5 |Железо |5 |20 мин |0,5290 |
|6 |Железо |10 |20 мин |0,3932 |
Таблица 3
Результаты сорбционной очистки от меди и цинка модельных растворов и
стоков,
to=20±2oC, перемешивание 30 мин.
|№ |Очищаемый |Исходная |рH |Доза сорбента, |Остаточная |
|опыта |объект |концентрация | |г/л |концентрация,|
| | |мг/л | | |г/л |
| | |Cu2+ |Zn2+ | |Р–1 |Р–2 |Р–3 | |
|1 |Модельный |1109 | |8–9 |20 | | |20,15 |
|2 |раствор |" | |" | |20 | |31,63 |
|3 | |" | |" | | |20 |15,58 |
|4 | |" | |6,5–7,|20 | | |22,31 |
|5 | |" | |5 | |20 | |35,75 |
|6 | |" | |" | | |20 |16,71 |
|7 | |1326 | |" |20 | | |316,13 |
|8 | |" | |0,5–1 | |20 | |433,25 |
|9 | |" | |" | | |20 |357,69 |
|10 | |" | |" |20 | | |19,75 |
|11 | |" | |6,5–7,| |20 | |30,46 |
|12 | |" | |5 | | |20 |13,68 |
| | | | |" | | | | |
| | | | |" | | | | |
|13 |Сток |1109 | |9–10 | | |20 |18,87 |
|14 |щелочной |1326 | |0,5–1 | | |20 |419,05 |
|15 |" |1192 | |6,5–7,| | |20 |17,29 |
|16 |кислотный |" | |5 | | |30 |16,45 |
|17 |" смешанный|" | |" | | |15 |17,92 |
| | | | |" | | | | |
| |" | | | | | | | |
| |" | | | | | | | |
| |" | | | | | | | |
| |" | | | | | | | |
|18 |Сток |613 | |9–10 | | |20 |11,34 |
|19 |щелочной |580 | |0,5–1 | | |20 |197,93 |
|20 |" |600 | |6,5–7,| | |20 |8,87 |
|21 |кислотный |" | |5 | | |30 |8,54 |
|22 |" смешанный|" | |" | | |15 |9,09 |
| | | | |" | | | | |
| |" | | | | | | | |
| |" | | | | | | | |
| |" | | | | | | | |
| |" | | | | | | | |
|23 |Модельный | |1050 |7–8 |20 | | |32,21 |
|24 |раствор | |" |" | |20 | |39,05 |
|25 | | |" |" | | |20 |30,07 |
|26 | | |" |5,5–6,|20 | | |36,83 |
|27 | | |" |5 | |20 | |45,45 |
|28 | | |" |" | | |20 |33,01 |
|29 | | |50 |" | | |10 |0,209 |
|30 | | |" |7–8 | | |10 |0,290 |
| | | | |5,5–6,| | | | |
| | | | |5 | | | | |
|31 |Сток | |1050 |7–8 | | |20 |45,19 |
|32 | | |" |5,5–6,| | |20 |48,83 |
|33 | | |50 |5 | | |10 |0,450 |
|34 | | |50 |7–8 | | |10 |0,508 |
|35 | | |1050 |5,5–6,| | |15 |50,25 |
|36 | | |1050 |5 | | |10 |54,71 |
| | | | |7–8 | | | | |
| | | | |7–8 | | | | |
Пятая всероссийская научная конференция
молодых исследователей
«Шаг в будущее»
«Изучение и разработка способа
очистки стоков от ионов тяжёлых металлов»
Россия, Астрахань
Автор: Васкецов Алексей Александрович
Астраханский государственный
технический университет,
V курс
Научный руководитель: Кравцов Евгений Евгеньевич
к.х.н., профессор,
Астраханский государственный
технический университет
Изучение и разработка способа
очистки стоков от ионов тяжёлых металлов
«Изучение и разработка способа
очистки стоков от ионов тяжёлых металлов»
Васкецов Алексей Александрович
Россия, Астрахань
Астраханский государственный
технический университет,
V курс
Введение
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:
1) удаление из стока основной части ионов меди (остаточная концентрация
примерно 0,5–1,5 г/л);
2) снижение концентрации ионов до миллиграммовых концентраций на литр;
3) 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:
1. Изучить электролиз медь- и цинксодержащих стоков и разработать режим
катодного осаждения этих металлов.
2. Изучить целесообразность применения цементации и внутреннего
электролиза.
3. Исследовать сорбцию ионов меди и цинка на минеральных сорбентах и
установить оптимальные условия проведения сорбции.
4. 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 1,2 г/л.
Были предложены иные способы снижения концентрации меди до
миллиграммовых количеств, а именно внутренний электролиз и цементация [4].
Страницы: 1, 2
