EA005782B1 - Method for removal of heavy metal ions from wastewater - Google Patents
Method for removal of heavy metal ions from wastewater Download PDFInfo
- Publication number
- EA005782B1 EA005782B1 EA200300654A EA200300654A EA005782B1 EA 005782 B1 EA005782 B1 EA 005782B1 EA 200300654 A EA200300654 A EA 200300654A EA 200300654 A EA200300654 A EA 200300654A EA 005782 B1 EA005782 B1 EA 005782B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- iron
- heavy metal
- metal ions
- containing suspension
- ratio
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к охране водных объектов окружающей среды от загрязнений высокотоксичными ионами тяжелых металлов и предназначено для использования на предприятиях черной и цветной металлургии, а также в машиностроительной, электротехнической, металлообрабатывающей промышленностях и других отраслях, осуществляющих процессы очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.The invention relates to the protection of environmental water bodies from pollution with highly toxic heavy metal ions and is intended for use in the ferrous and nonferrous metallurgy enterprises, as well as in the engineering, electrical, metalworking industries and other industries that carry out waste water purification processes from heavy metal ions.
Известные реагентные методы предусматривают в основном осаждение ионов тяжелых металлов в форме гидроксидов. Осаждение гидроксидов металлов Ме(ОН)п протекает в диапазоне рН, величина которого для каждого металла различна.Known reagent methods mainly involve the precipitation of heavy metal ions in the form of hydroxides. The precipitation of metal hydroxides Me (OH) n occurs in the pH range, the value of which is different for each metal.
К тому же, ряд металлов (А1, Ζη, Сб. РЬ, Сг) образуют амфотерные гидроксиды, что не позволяет количественно выделить их из растворов.In addition, a number of metals (A1, η, Sb. Pb, Cr) form amphoteric hydroxides, which makes it impossible to quantify them from solutions.
Кроме того, разбавление обработанных растворов приводит к гидролизу соединений этих металлов, что также препятствует их осаждению.In addition, dilution of the treated solutions leads to the hydrolysis of compounds of these metals, which also prevents their deposition.
Получаемые осадки гидроксидов металлов имеют большой объем и трудно обезвоживаются.The resulting precipitates of metal hydroxides are large and difficult to dehydrate.
Наиболее близким по сущности является способ удаления ионов тяжелых металлов из концентрированных растворов и сточных вод, включающий их обработку избытком соли двухвалентного железа, подщелачивание до рН 9-10 единиц и введение катализатора процесса ферритизации персульфатов, или перманганатов, или перхлоридов щелочных металлов [1].The closest in essence is the method of removing heavy metal ions from concentrated solutions and wastewater, including their treatment with excess ferrous iron salt, alkalinization to pH 9-10 units and the introduction of a catalyst for the process of ferritization of persulfates, or permanganates, or alkali metal perchlorides [1].
Известный способ требует нагрева образовавшейся суспензии до 60-90°С, выдерживание при этой температуре до полного окончания процесса ферритизации, после чего суспензия охлаждается и разделяется путем фильтрования на жидкую и твердую фазу.The known method requires heating the resulting suspension to 60-90 ° C, keeping at this temperature until complete completion of the ferritization process, after which the suspension is cooled and separated by filtration into liquid and solid phases.
Недостатками данного способа являютсяThe disadvantages of this method are
- энергоемкость процесса;- process energy intensity;
- длительность технологического процесса очистки;- the duration of the cleaning process;
- сложность и трудоемкость процесса, что не позволяет применять его в производственных условиях.- the complexity and complexity of the process, which does not allow to apply it in a production environment.
Задача предполагаемого изобретения заключается в применении сформированной железосодержащей суспензии (СЖС) с высокой химической активностью к ферритообразованию и способностью к адсорбции ионов тяжелых металлов, что позволит: проводить очистку сточных вод без нагрева, увеличить скорость процесса очистки, упростить технологический процесс и снизить его стоимость.The task of the proposed invention is to use the formed iron-containing suspension (SGS) with high chemical activity to ferrite formation and the ability to adsorb heavy metal ions, which will allow: cleaning wastewater without heating, increase the speed of the cleaning process, simplify the process and reduce its cost.
Поставленная задача решается тем, что для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов применяется сформированная железосодержащая суспензия, в которой массовое (г/л) отношение компонентов составляет: ш(Ре8О4-7Н2О) : ш(ЫаОН) : ш(МаМО3) = 9,8 : 2,8 : 1, а оптимальное соотношение концентраций (моль/л) компонентов равно С(Ре8О4-7Н2О) : С(ИаОН) : С(МаМО3) = 0,75 : 1,5 : 0,25 и имеющая рН 8-10 единиц.The task is solved by the fact that for purification of waste water from heavy metal ions a formed iron-containing suspension is used, in which the mass (g / l) ratio of the components is: w (Pe8O 4 -7H 2 O): w (NaOH): w (MaMO 3 ) = 9.8: 2.8: 1, and the optimal ratio of concentrations (mol / l) of the components is C (Fe8O 4 -7H 2 O): C (IaOH): C (MaMO 3 ) = 0.75: 1, 5: 0.25 and having a pH of 8-10 units.
Источником железа является технический сульфат железа (II), представляющий отходы металлургической промышленности (РУП Белорусский металлургический завод, г. Жлобин).The source of iron is technical ferrous sulphate (II), representing the waste of the metallurgical industry (Belarusian Metallurgical Plant, Zhlobin).
Нитрат натрия активирует процесс ферритизации и повышает эффективность ферритов к адсорбции ионов тяжелых металлов.Sodium nitrate activates the process of ferritization and increases the efficiency of ferrites to adsorb heavy metal ions.
Массовое отношение компонентов и выбор оптимального соотношения их концентраций определены теоретически и экспериментально с учетом стехиометрии реакций, протекающих при ферритообразовании, которые можно представить в общем виде [2, с. 167]:The mass ratio of the components and the choice of the optimal ratio of their concentrations are determined theoretically and experimentally, taking into account the stoichiometry of the reactions occurring during ferrite formation, which can be represented in general form [2, p. 167]:
6Ре8О4 + 12ИаОН + О2 = 2Ре3О4 + 6Н2О + 6Ыа28О4;6Re8O 12IaON 4 + + O 2 = 2Re 3 O 4 + 6H 2 O + 2 6Ya 8o 4;
Ме(ОН)п + пРе(ОН)3^ Ме(РеО2)п + пН2О, а также с учетом растворимости сульфата железа (II).Me (OH) n + pRe (OH) 3 ^ Me (PeO 2 ) n + pN 2 O, and also taking into account the solubility of iron (II) sulfate.
Нитрат натрия способствует окислению определенного количества ионов Ре2+ в Ре3+ (1:2), активируя процесс ферритизации:Sodium nitrate contributes to the oxidation of a certain amount of Fe 2+ ions in Fe 3+ (1: 2), activating the ferritization process:
2Ре8О4 + ИаИОз + Н28О4 = Ре2(8О4)з + Иа^ + Н2О.2Pe8O4 + IAIAh + H28O4 = Pe2 (8O4) g + Ia ^ + H2O.
Определены различные варианты состава для получения сформированной железосодержащей суспензии и рассмотрены их физические свойства. Исследованию подвергалась суспензия, имеющая различный количественный состав компонентов, представленная в табл. 1.Different variants of the composition to obtain a formed iron-containing suspension were determined and their physical properties were considered. The study was subjected to a suspension having a different quantitative composition of the components, presented in table. one.
Наиболее приемлемыми вариантами суспензии для ее дозирования в сточные воды являются № 6, 7 и 8, т.к. имеют хорошую текучесть, со временем не густеют и не расслаиваются.The most acceptable options for suspension for its dosing into wastewater are № 6, 7 and 8, since have good fluidity, do not thicken and stratify over time.
- 1 005782- 1 005782
Таблица 1. Количественный состав компонентов и физические свойства СЖСTable 1. The quantitative composition of the components and the physical properties of SGS
Приготовление суспензии (вариант №6) проводилось по следующей методике. В мерную колбу емкостью 1 л, наливалось 700 см3 водопроводной воды (1=18-20°С) и при постоянном перемешивании растворялось 409 г технического сульфата железа (II) с массовой долей (Ре8О4-7Н2О), равной 51%. Затем в полученный раствор при постоянном перемешивании засыпалось 60 г технического гидроксида натрия. Получалась однородная, вязкая суспензия грязно-зеленого цвета, имеющая кислую реакцию среды (рН=6,0). В полученную суспензию при постоянном перемешивании вносилось 21,3 г нитрата натрия. После тщательного перемешивания рН суспензии доводился до 9 единиц раствором гидроксида натрия с ω = 40% и доливалась водопроводная вода до объема, равного 1 л.The preparation of the suspension (option No. 6) was carried out according to the following procedure. In a volumetric flask with a capacity of 1 l, 700 cm 3 of tap water (1 = 18-20 ° C) were poured and 409 g of technical ferrous sulfate (II) with a mass fraction (Pe8O 4 -7H 2 O) equal to 51% was dissolved with constant stirring . Then, 60 g of technical sodium hydroxide was poured into the resulting solution with constant stirring. The result was a homogeneous, viscous suspension of dirty-green color, having an acid reaction medium (pH = 6.0). 21.3 g of sodium nitrate was added to the resulting suspension with constant stirring. After thorough mixing, the pH of the suspension was adjusted to 9 units with sodium hydroxide solution with ω = 40% and tap water was added to a volume of 1 l.
Для формирования высокой химической активности к ферритообразованию и способности к адсорбции ионов тяжелых металлов железосодержащая суспензия должна быть выдержана не менее 20 мин до ее введения в очищаемую воду [2, с.168].For the formation of high chemical activity to ferrite formation and the ability to adsorb heavy metal ions, the iron-containing suspension must be kept for at least 20 minutes before its introduction into the purified water [2, p. 168].
Сформированная железосодержащая суспензия дозируется в очищаемую воду с учетом массового соотношения суммы ионов тяжелых металлов в них (Ею (Ме+п); мг/л) и дозируемого железа общего ш(Реобщ.); мг/л ) соответственно 1 : 3.The formed iron-containing suspension is dosed into the purified water, taking into account the mass ratio of the sum of heavy metal ions in them (It (Me + p ); mg / l) and the total iron w / w (Pe total ); mg / l) respectively 1: 3.
Масса железа общего при дозировке в очищаемую воду не должна превышать 1г/л. В этом случае обеспечивается ферромагнитный характер формируемых осадков [2, с.168].The total mass of iron when dispensed to the water to be purified should not exceed 1 g / l. In this case, the ferromagnetic character of the formed precipitations is ensured [2, p. 168].
Количество дозируемой сформированной железосодержащей суспензии должно быть увеличено, если в сточных водах имеются ионы хрома (VI) - Сг+6, в связи с тем, что их необходимо восстановить до Сг+3 (на 1мг Сг+6 надо взять 16 мг Те8О4 7Н2О):The amount of the formed iron-containing suspension should be increased if there are chromium (VI) ions in the wastewater - Cg +6 , due to the fact that they need to be restored to Cr +3 (16 mg Te8O 4 7H should be taken for 1 mg Cr +6 2 O):
Сг+6 + 3Ре2+ Сг+3 +3Ре3+.Cr + 6 + 3Re 2+ Cr +3 + 3Re 3+ .
Объемы (V) доз СЖС (№6) для очистки сточной воды, имеющей различный количественный состав ионов тяжелых металлов (ИТМ), представлены в табл. 2 и 3.Volumes (V) of SGS doses (No. 6) for the purification of waste water having a different quantitative composition of heavy metal ions (ITM) are presented in Table. 2 and 3.
Таблица 2. Объемы дозируемой СЖС (№6) в зависимости от суммарной массы ИТМ в очищаемой водеTable 2. Volumes of SGS dosed (No. 6), depending on the total mass of ITM in the treated water
- 2 005782- 2 005782
Таблица 3. Объемы дозируемой СЖС (№6) в зависимости от содержания хрома (VI) в очищаемой водеTable 3. Volumes of SGS dispensed (No. 6), depending on the chromium (VI) content in the treated water
Дозируется сформированная железосодержащая суспензия в очищаемую воду при постоянном механическом перемешивании или барботаже воздухом и добавляется определенный объем (в зависимости от исходной величины рН очищаемой воды) раствора гидроксида натрия (с массовой долей 10-40%) до рН 9-12,0.The formed iron-containing suspension is dosed into the purified water with constant mechanical stirring or air sparging and a certain volume is added (depending on the initial pH of the purified water) sodium hydroxide solution (with a mass fraction of 10-40%) to pH 9-12.0.
Выход магнитной фазы увеличивается с ростом количества введенного щелочного реагента. Появление в осадке магнитной фазы происходит при рН = 10,5-12,0. Подщелачивание обрабатываемого раствора сопровождается изменением его окраски от темно-зеленой до черной и образованием хлопьевидных структур, которые при дальнейшем перемешивании приобретают мелкодисперсную форму. Момент образования в растворе дисперсной черной взвеси следует считать моментом окончания перемешивания [3, с.8].The yield of the magnetic phase increases with increasing amount of alkaline reagent introduced. The appearance in the sediment of the magnetic phase occurs at pH = 10.5-12.0. Alkalinization of the treated solution is accompanied by a change in its color from dark green to black and the formation of flocculent structures, which, with further mixing, acquire a finely dispersed form. The moment of formation of a dispersed black suspension in the solution should be considered as the moment of completion of mixing [3, p.8].
Процесс очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов с применением сформированной железосодержащей суспензии проводится без нагревания.The process of wastewater purification from heavy metal ions using the formed iron-containing suspension is carried out without heating.
Быстро образующийся осадок ферритов тяжелых металлов в течение 10-15 мин хорошо уплотняется в процессе отстаивания. Причиной быстрого отстаивания является плотный характер образующихся частиц, содержащих в своей структуре небольшое количество межкристаллизационной воды [3, с.8].The quickly formed precipitate of ferrites of heavy metals within 10-15 minutes is well compacted in the process of settling. The reason for the rapid settling is the dense nature of the particles formed, containing in their structure a small amount of intercrystallization water [3, p.8].
Ферриты хорошо сорбируют ионы хрома, кадмия, свинца, меди, никеля, кобальта, ртути, марганца и бериллия, они имеют емкость по тяжелым металлам в 1000-10000 раз большую, чем магнетит [2, с. 169].Ferrites well sorb ions of chromium, cadmium, lead, copper, nickel, cobalt, mercury, manganese and beryllium, they have a capacity for heavy metals 1000-10000 times greater than magnetite [2, p. 169].
Осадки ферритов тяжелых металлов, получаемые при обработке сточных вод предложенным способом, можно подвергать экологически безопасному долговременному складированию в земных недрах, не прибегая к строительству громоздких и дорогостоящих спецполигонов, т.к. ферриты устойчивы к воздействию избытка разбавленных растворов сильных минеральных кислот и кислых природных вод, что обусловлено особым строением их кристаллической решетки [1].Precipitation of ferrites of heavy metals, obtained by treatment of wastewater by the proposed method, can be subjected to environmentally safe long-term storage in the bowels of the earth, without resorting to the construction of bulky and expensive special polygons, since ferrites are resistant to the effects of an excess of dilute solutions of strong mineral acids and acidic natural waters, due to the special structure of their crystal lattice [1].
Степень очистки сточных вод предлагаемым способом контролировалась унифицированными методами анализа (Унифицированные методы анализа вод./ Под ред. проф. Ю.Ю. Лурье/.М.: Химия, 1973, с. 263, 270, 282, 304, 308) лабораторией химического анализа отдела охраны окружающей среды, аккредитованной на право проведения испытаний в Системе аккредитации лабораторий Республики Беларусь.The degree of wastewater treatment by the proposed method was controlled by unified methods of analysis (Unified methods of water analysis. / Edited by Prof. Yu.Y. Lurie / .M .: Chemistry, 1973, p. 263, 270, 282, 304, 308) by the laboratory of chemical analysis of the environmental protection department accredited for testing in the Laboratory Accreditation System of the Republic of Belarus.
Усредненные результаты серийных опытов по очистке сточной воды гальванического производства (СВГП) (проба 1) с использованием сформированной железосодержащей суспензии различного количественного состава (№ 6, 7, 8) представлены в табл. 4.The averaged results of serial experiments on wastewater treatment of electroplating production (SHGP) (sample 1) using the formed iron-containing suspension of various quantitative composition (No. 6, 7, 8) are presented in Table. four.
- 3 005782- 3 005782
Таблица 4. Усредненные результаты серийных опытов по очистке СВГП (проба 1) с использованием СЖС различного количественного состава (№ 6, 7, 8)Table 4. The averaged results of serial experiments on the cleaning of SHGP (sample 1) using SGS of various quantitative composition (No. 6, 7, 8)
Результаты испытаний показали высокую степень очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов предлагаемым способом:The test results showed a high degree of purification of waste water from heavy metal ions by the proposed method:
эффект очистки (в среднем) выше 90%;cleaning effect (on average) higher than 90%;
содержание ионов тяжелых металлов в сточных водах после их обработки (в среднем) в 10 раз меньше по сравнению с ПДК для их сброса в канализацию.the content of heavy metal ions in wastewater after their treatment (on average) is 10 times less than the MPC for their discharge into the sewage system.
Представленный способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов с применением сформированной железосодержащей суспензии, имеющей высокую химическую активность к ферритообразованию и способность к адсорбции ионов тяжелых металлов не требует нагрева, имеет высокую скорость процесса очистки, прост, легко реализуется на обычном технологическом оборудовании, экономически выгоден и экологически безопасен.The presented method of wastewater purification from heavy metal ions using a formed iron-containing suspension, which has a high chemical activity for ferrite formation and the ability to adsorb heavy metal ions does not require heating, has a high cleaning process, is simple, easily implemented on conventional process equipment, cost-effective and ecologically safe.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ 2082681, кл. С 02Р 1/62, опубл. 27.06.97. Бюл.№18.1. RF patent 2082681, cl. C 02P 1/62, publ. 06/27/97. Bul.№18.
2. Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство. М.: Глобус, 1998, с. 167,168, 169.2. Vinogradov S.S. Ecologically safe galvanic production. M .: Globus, 1998, p. 167,168, 169.
3. Филиновский В.Ф., Никольская Т.Ю., Шевченко В.К. Ферритизационная очистка гальваностоков предприятий по производству изделий электронной техники //Экология и промышленность России. 1998. Июнь, с.8.3. Filinovsky V.F., Nikolskaya T.Yu., Shevchenko V.K. Ferritization cleaning of galvanic waste of enterprises for the production of electronic equipment // Ecology and Industry of Russia. 1998. June, p.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BY20030034 | 2003-01-17 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA200300654A1 EA200300654A1 (en) | 2004-08-26 |
EA005782B1 true EA005782B1 (en) | 2005-06-30 |
Family
ID=34865756
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA200300654A EA005782B1 (en) | 2003-01-17 | 2003-06-11 | Method for removal of heavy metal ions from wastewater |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA005782B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102923882A (en) * | 2012-10-30 | 2013-02-13 | 灵宝金源矿业股份有限公司 | Comprehensive treatment process of gold smelting wastewater |
WO2015076773A1 (en) * | 2013-11-21 | 2015-05-28 | Олег Игоревич NOSOVSKYI OLEG I. ul. Nikolsko-Botanicheskaya 17/19 kv. 60 Kiev 01033 НОСОВСКИЙ | Method for cleaning industrial water and wastewater of chromium compounds |
CN104907057A (en) * | 2015-06-05 | 2015-09-16 | 中国科学院生态环境研究中心 | Spinning immobilized carbonyl iron material and application thereof in water treatment |
-
2003
- 2003-06-11 EA EA200300654A patent/EA005782B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102923882A (en) * | 2012-10-30 | 2013-02-13 | 灵宝金源矿业股份有限公司 | Comprehensive treatment process of gold smelting wastewater |
WO2015076773A1 (en) * | 2013-11-21 | 2015-05-28 | Олег Игоревич NOSOVSKYI OLEG I. ul. Nikolsko-Botanicheskaya 17/19 kv. 60 Kiev 01033 НОСОВСКИЙ | Method for cleaning industrial water and wastewater of chromium compounds |
CN104907057A (en) * | 2015-06-05 | 2015-09-16 | 中国科学院生态环境研究中心 | Spinning immobilized carbonyl iron material and application thereof in water treatment |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA200300654A1 (en) | 2004-08-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5170461B2 (en) | Treatment of selenium-containing wastewater | |
CN102001734B (en) | Heavy metal settling agent for treating mercury-containing wastewater | |
CN102276034A (en) | Process method for removing fluorides in high concentrations of fluoride-containing wastewater from thermal power plant | |
CN111547804A (en) | Composite defluorinating agent for industrial wastewater, preparation method and method for defluorinating industrial wastewater | |
CN111732169A (en) | Efficient water treatment agent and preparation method and application thereof | |
Wang et al. | Physicochemical treatment consisting of chemical coagulation, precipitation, sedimentation, and flotation | |
CN1385373A (en) | Coagulant for sewage treatment | |
CN101723488B (en) | Novel water-treatment medicament based on internal electrolysis principle and preparation method thereof | |
JP5915834B2 (en) | Method for producing purification treatment material | |
CN102167436B (en) | Electroplating wastewater treating agent | |
EA005782B1 (en) | Method for removal of heavy metal ions from wastewater | |
CA2933998A1 (en) | Methods for removing contaminants from aqueous systems | |
WO2004045740A1 (en) | Purification agent for wastewater and sludge water | |
KR101088148B1 (en) | Electrical neutralization of colloidal particles with speed control how water | |
JP4086297B2 (en) | Boron-containing wastewater treatment method and chemicals used therefor | |
CN103880218A (en) | Complete cycle technology of vanadium smelting wastewater | |
CN110577269A (en) | Composite reagent for removing manganese and ammonia nitrogen in wastewater and application method thereof | |
TW200305543A (en) | Effluent water treatment method | |
CZ288514B6 (en) | Purification process of acid solutions containing metals | |
CN111453829A (en) | Magnetic heavy metal trapping agent and application thereof | |
CN110498532A (en) | The processing method and processing unit of printed wiring board waste water | |
CN116477785B (en) | Environment-friendly treatment method for wastewater generated in hot galvanizing production process | |
RU2791260C1 (en) | Method for purification of washing wastewater from hexavalent chromium | |
JPS5854629B2 (en) | Method for treating waste liquid containing heavy metal complex salts | |
CN114604951B (en) | Application of p-tert-octyl phenoxy carboxylic acid in copper-containing wastewater treatment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KZ KG MD TJ TM |
|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): RU |
|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY |