IT202000014950A1 - Processo per il trattamento di acque contenenti metalli - Google Patents
Processo per il trattamento di acque contenenti metalli Download PDFInfo
- Publication number
- IT202000014950A1 IT202000014950A1 IT102020000014950A IT202000014950A IT202000014950A1 IT 202000014950 A1 IT202000014950 A1 IT 202000014950A1 IT 102020000014950 A IT102020000014950 A IT 102020000014950A IT 202000014950 A IT202000014950 A IT 202000014950A IT 202000014950 A1 IT202000014950 A1 IT 202000014950A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- inorganic salts
- mixture
- process according
- solution
- calcium
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 23
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 6
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 35
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 28
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 21
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 9
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 210000003278 egg shell Anatomy 0.000 claims description 4
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 3
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H magnesium phosphate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- 239000004137 magnesium phosphate Substances 0.000 claims description 2
- 229910000157 magnesium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229960002261 magnesium phosphate Drugs 0.000 claims description 2
- 235000010994 magnesium phosphates Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 claims 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 claims 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 claims 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 16
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 10
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 9
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 9
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 9
- 235000001055 magnesium Nutrition 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- AGVJBLHVMNHENQ-UHFFFAOYSA-N Calcium sulfide Chemical compound [S-2].[Ca+2] AGVJBLHVMNHENQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 4
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 4
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 4
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 3
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 3
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000002322 Egg Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010000912 Egg Proteins Proteins 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- JGIATAMCQXIDNZ-UHFFFAOYSA-N calcium sulfide Chemical compound [Ca]=S JGIATAMCQXIDNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- -1 copper Chemical compound 0.000 description 1
- 229940116318 copper carbonate Drugs 0.000 description 1
- GEZOTWYUIKXWOA-UHFFFAOYSA-L copper;carbonate Chemical compound [Cu+2].[O-]C([O-])=O GEZOTWYUIKXWOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000005184 irreversible process Methods 0.000 description 1
- RLJMLMKIBZAXJO-UHFFFAOYSA-N lead nitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[Pb]O[N+]([O-])=O RLJMLMKIBZAXJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HWSZZLVAJGOAAY-UHFFFAOYSA-L lead(II) chloride Chemical compound Cl[Pb]Cl HWSZZLVAJGOAAY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011160 magnesium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 235000020004 porter Nutrition 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 1
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5263—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using natural chemical compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
Description
DESCRIZIONE dell?invenzione industriale dal titolo: ?PROCESSO PER IL TRATTAMENTO DI ACQUE CONTENENTI METALLI?
TESTO DELLA DESCRIZIONE
Nelle acque reflue industriali spesso sono presenti ioni di metalli pesanti in concentrazioni elevate oppure in concentrazioni basse ma sempre superiori ai limiti previsti per gli scarichi dalle normative. Tali acque prima di essere rilasciate nell?ambiente devono essere opportunamente trattate al fine di rispettare i limiti di legge, per limitare l?impatto non apportare danno all?ambiente nel quale vengono immesse. Nei tradizionali processi di chiarifloculazione, ? pratica comune rimuovere detti metalli precipitandoli come idrossidi ad un pH leggermente alcalino. In alcuni casi si preferisce precipitare detti metalli come sali insolubili aggiungendo sali specifici che vanno a formare composti fortemente insolubili con uno o pi? metalli presenti in soluzione. ? possibile, nel caso di basse concentrazioni metalliche, l?utilizzo di resine a scambio ionico le quali per? devono essere rigenerate di continuo. In ogni caso tutti questi processi hanno in comune il fatto di presentare un costo importante che va a gravare sulle aziende.
Il nuovo processo, ogg?tto della presente domanda, consente di rimuovere la maggior parte dei metalli bivalenti e trivalenti bloccandoli selettivamente rispetto agli altri metalli che sono naturalmente presenti nelle acque in grandi quantit? quali il Calcio ed il Magnesio.
E? importante notare che rimuovendo selettivamente gli inquinanti con questo tipo di processo si possono ridurre in modo drastico i fanghi prodotti in quanto la depurazione ? selettiva solo verso gli inquinanti e non verso altri elementi contenuti naturalmente nelle acque quali possono essere calcio e magnesio.
Se consideriamo soluzioni a bassa concentrazione di metalli, dove i tradizionali processi a coprecipitazione tendono a essere poco efficaci, diventa necessario utilizzare tecnologie pi? sofisticate quali estrazione, evaporazione, resine a scambio ionico, osmosi inversa, estrazione con solvente sulle concentrazioni ridotte (che implicano trattamento di enormi quantit? di acque e residui) ed elettrodialisi. Queste per?, non essendo economicamente percorribili su questo tipo di soluzioni, potrebbero essere convenientemente sostituiti dal nuovo processo che ? in grado di discriminare i cationi e non richiede grandi quantit? di energia. il nuovo processo poi pu? essere applicato in grandi impianti simili a quello rappresentato nella tavola 1.
Per definire il processo si parte dalla seguente considerazione della chimica inorganica.
? noto che, quando due o pi? Sali vengono disciolti in una soluzione gli ioni formati dalla dissoluzione possono interagire fra di loro e formare altri Sali, meno solubili oppure complessi. Per fare un esempio se solubilizziamo nitrato di piombo insieme a del Cloruro di Sodio nella stessa soluzione avremo la formazione di un precipitato di cloruro di piombo ed una soluzione costituita prevalentemente da nitrato di sodio. I sali insolubili quindi possono precipitare parzialmente o integralmente dalla soluzione lasciando i cationi e gli anioni pi? solubili in soluzione. E altres? noto che i sali a bassa solubilit? possono scambiare il loro catione (o l?anione) con un catione (o un anione) diverso con il quale vanno a formare un sale pi? insolubile raggiungendo degli equilibri finali pi? o meno completi.
Cosa ben diversa ? invece operare con sistemi che non riescono a raggiungere mai un equilibrio nei quali la presenza di gradienti consente uno scambio cationico o anionico sempre pi? favorevole. Un esempio di questo potrebbe essere una torre a riempimento percorsa in senso assiale dal fluido nella quale ? contenuto uno dei due Sali dove esiste sempre un gradiente di concentrazione crescente dall?ingresso all?uscita.
In ambo i casi ? importantissimo il fattore cinetico. Infatti le velocit? delle reazioni di scambio devono essere armonizzate con la velocit? del flusso in modo tale che la velocit? di scambio sia sempre superiore a quella del flusso anche alle concentrazioni pi? basse. Questo perch? le basse concentrazioni richiedono tempi di reazione pi? lunghi.
Il nuovo processo si basa appunto sulla sincronizzazione di queste due velocit?, flusso e scambio, che vengono allineate in modo tale che si possano disciogliere i Sali di un tipo per formare quelli dell?altro facendo in modo che tale velocit? di scambio sia ? sincronizzata con la velocit? del flusso. Ossia che la velocit? del flusso sia inferiore alla velocit? di scambio in modo da permettere a quest?ultimo di andare quasi a completezza; pu? essere applicato sia alla parte cationica che a quella anionica.
Il funzionamento poggia sul fatto che un sale pi? solubile cede il suo catione al liquido che sta flussando attraverso di esso e raccoglie un altro catione che forma con l?anione del sale di origine un sale pi? insolubile. Un simile comportamento si ha nelle zeoliti le quali per? danno luogo a processi sostanzialmente irreversibili. Anche le resine a scambio ionico hanno un comportamento simile ma sono sensibili alla valenza del metallo e sono poco selettive. Per queste ultime, in genere, Calcio e Magnesio sono in competizione con gli altri elementi e tendono a prevalere su questi rendendo il loro uso inapplicabile. Sono anche disponibili sul mercato resine specifiche per uno o pi? cationi che li separano selettivamente ma sono molto costose e sono poi diff?cilmente rigenerabili.
Per superare i suddetti limiti ? stato pensato il processo, oggetto della presente domanda, il quale permette di operare una separazione efficace e selettiva in modo economico. Per fare esempio concreto pensiamo ad una torre riempita di un sale quale il carbonato di Calcio e/o Magnesio oppure ad una miscela sospesa in dispersione. Facciamo percolare in questa torre una soluzione contenente dei metalli pesanti per esempio il Rame e il Ferro. Essendo il carbonato di ferro e il carbonato di rame pi? insolubili rispetto a quelli di calcio e di Magnesio avremo uno scambio del calcio e/o Magnesio con il rame il ferro presenti in soluzione per formare i loro carbonati. Calcio e/o Magnesio passeranno nella soluzione uscendo insieme a questa dalla torre, la medesima reazione di scambio avviene anche in fase liquida con materiale disperso.
Ora andiamo a analizzare la cosa nel dettaglio; sappiamo che, praticamente tutti i metalli, con esclusione di Nichel, Sodio, Potassio e litio tendono a formare carbonati poco solubili o del tutto insolubili. Sappiamo anche dalle leggi della cinetica chimica che alle basse concentrazioni di metallo nella soluzione lo scambio ? molto lento e che i sistemi tendono a approssimarsi all?equilibrio chimico se la soluzione ? lasciata ferma in contatto con i carbonati di calcio e Magnesio.
Risulta quindi importante evitare l?equilibrio chimico in modo da mantenere sempre attiva una reazione di scambio che altrimenti arriverebbe fino ad un certo avanzamento per poi fermarsi. Infatti allontanando dall?equilibrio uno degli elementi che lo formano l?equilibrio non viene mai raggiunto. Questo permette di rendere il sistema utilizzabile nella pratica industriale. Per entrare nel dettaglio facciamo ora un esempio pratico. Consideriamo prima l?equilibrio del carbonato di Calcio e di un metallo quale potrebbe ad essere ad esempio il rame. Uno scambio tra il calcio e il rame pu? essere cosi rappresentato
Si vede innanzitutto che il rime va a sostituire il Calcio il quale passa in soluzione questo con una soluzione statica porta a un equilibrio spostato verso il carbonato di rame ma la reazione non ? completa.
Per accelerare la cinetica della reazione, e questo ? uno dei concetti innovativi dell?invenzione, ? possibile operare a livello molecolare delle opportune sostituzioni nella struttura del carbonato di Calcio le quali ne modificano la sua reattivit?. ? noto dalla chimica inorganica che i Sali amorfi sono pi? reattivi di quelli cristallini. Se riusciamo a generare un certo grado di amorfismo superficiale sul carbonato di calcio ne potremo aumentarne ulteriormente la sua reattivit?.
? fatto assodato che il Calcio carbonato esiste in due forme principali calcite ed aragonite. La calcite ? la pi? reattiva delle due essendo polimorfica mentre l?aragonite che ha struttura ortorombica ? meno reattiva. Sappiamo dalla chimica generale che questo ? dovuto al fatto che un numero maggiore di siti si trovano ad energia pi? alta perch? non sono simmetricamente stabilizzati dagli atomi circostanti. Nelle strutture amorfe questo aspetto ? ulteriormente accentuato.
Un altro elemento che possiamo utilizzare per aumentare la reattivit?, essendo un fenomeno superficiale, ? quello di aumentare al massimo la superf?cie. L?ideale sarebbe quello di ottenere un carbonato polimorfo poroso (che ci d? maggiore numero di siti superficiali per via della maggiore superficie e molto attivi per via della mancanza di cristallinit? e stabilizzazione strutturale).
Il vantaggio che deriva dalla aumentata superficie e dal numero di siti attivi maggiore ? quello di rendere il substrato efficace anche alle basse concentrazioni di metallo rendendo le cinetiche operative anche in queste condizioni.
Allo scopo di rendere i siti pi? attivi e polimorfi consideriamo l?antico processo Leblanc per produrre la soda (carbonato di Sodio). In questo processo si utilizzano il sale, il carbone, l?acido solforico ed il carbonato di Calcio. Dopo aver ridotto il solfato a solfuro attraverso il carbone si opera la seguente reazione di lisciviazione,
Essendo il solfuro di Calcio pi? insolubile rispetto al carbonato di Calcio questo resta allo stato solido mentre il carbonato di Sodio va in soluzione. Si intuisce subito che se noi mettiamo a contatto del solfuro di Sodio con del carbonato di Calcio otterremo il seguente scambio.
In tale frangente il solfuro va a sostituire il carbonato sulla superf?cie dei grani essendo pi? insolubile mentre del carbonato di Sodio passa in soluzione. Essendo la struttura del solfuro di calcio cubica che ? ben diversa da quella esagonale o ortorombica del carbonato questa introduzione andr? a creare delle tensioni nei granuli di carbonato di calcio rendendone la superf?cie pi? reattiva (maggiore energia). ? altres? noto che le dislocazioni e i difetti puntiformi rendono anche la struttura pi? debole e quindi facilmente sfaldabile.
Ora immaginiamo di avere una torre riempita di carbonato di Calcio. Facciamo percolare attraverso la torre dell?acqua contenente metalli ed introduciamo contemporaneamente in questa torre una opportuna quantit? di solfuro di Sodio oppure altro solfuro solubile. Il solfuro di Sodio reagir? in parte con i metalli per formare sali insolubili ed in parte col carbonato di Calcio alla superf?cie dei grani soprattutto nella zona di uscita della torre dove i metalli saranno assenti o in tracce.
Come spiegato la reazione del solfuro di sodio col carbonato di Calcio porter? alla formazione di solfuro di calcio e carbonato di sodio solubile il quale va a sua volta a reagire coi metalli ormai in tracce in soluzione completandone la loro precipitazione. Il solfuro di Calcio potr? ora reagire con la nuova soluzione acquosa in arrivo precipitandone i metalli insolubili. Questo continuo formarsi e disfarsi del solfuro di calcio superficiale porta alla formazione di una maggiore porosit? e conseguentemente una maggiore reattivit?. Risultato complessivo ? che il processo cos? strutturato permette di ottenere una rimozione dei metalli dal liquido quasi completa precipitandoli in forma sia di carbonati che solfuri e soprattutto in tempi applicabili a processi industriali, il che significa impianti di dimensioni contenute.
Di grande interesse risulta essere la possibilit? di operare su soluzioni a basse concentrazioni e la sinergia del sistema carbonato/solfuro ? un punto chiave della tecnologia.
I metalli combinati con carbonati e solfuri possono poi essere separati attraverso diversi processi industriali noti quali la flottazione o deposizione elettrolitica a potenziale costante.
Insieme ai vari substrati disponibili, carbonati di calcio, di Magnesio e fosfati ? stato testato come substrato anche il guscio d?uovo in quanto le sue caratteristiche rappresentano fedelmente i requisiti di porosit? e di amorfismo della struttura ricercati. E noto che il guscio d?uovo ? composto principalmente di carbonato di calcio ma contiene anche in piccole dosi anche di carbonato di Magnesio e di fosfato di Magnesio che ne ostacolano la cristallizzazione. La sua porosit? naturale necessaria per far passare i gas lo rende ottimale per l?applicazione. Infatti, tra tutti i substrati testati, ? quello che ha dato i risultati migliori.
Va segnalato poi che ? possibile recuperare le particelle dei carbonati e fosfati di Calcio e magnesio liberandole dai metalli attraverso una opportuna lisciviazione con acido diluito a bassa concentrazione che porta alla formazione dei loro bicarbonati e bifosfati, notoriamente pi? solubili. Questo rende il substrato riutilizzabile diverse volte e impatta positivamente sulla economicit? del processo.
Anche i cementi, che notoriamente contengono alte concentrazioni di calcio si sono mostrati efficaci in tale tecnologia e sono inclusi come parte integrante del brevetto.
Prove sperimentali:
Il sistema ? stato testato su acque provenienti da industrie galvaniche in modo quantitativo e su acqua marina in modo semiquantiativo (riduzione percentuale nel liquido da inizio processo a fine processo). Attualmente sono in corso test estesi nell?impianto rappresentato nella tavola (1).
Test 1 - Trattamento eseguito su scarico acque galvanica aggiungendo 15 mg/l Na2S e percolando attraverso un letto di gusci d?uovo finemente macinati ed essiccati
Test 2 - Trattamento eseguito su acqua di mare aggiungendo 15 mg/l Na2S e percolando attraverso letto di gusci d?uovo finemente macinati ed essiccati
Claims (10)
1. Procedimento chimico per la rimozione selettiva di cationi metallici da soluzioni acquose attraverso il contatto tra detta soluzione, eventualmente additivata di un sale di solfuro solubile, ed una miscela di sali inorganici a bassa solubilit?, opportunamente scelti, caratterizzato dai seguenti passi:
? Aggiustamento del pH della soluzione acquosa
? Aggiunta alla soluzione acquosa di una dose di solfuro solubile
? Preparazione di una miscela di Sali inorganici opportunamente scelti
? Contatto della soluzione con la miscela di Sali inorganici per il tempo di reazione ? Separazione della soluzione acquosa trattata dai Sali inorganici che hanno reagito ? Eventuale rigenerazione della miscela dei Sali inorganici
2. Procedimento, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il dosaggio del solfuro solubile ? compreso tra 1 e 5000 mg
3. Procedimento, secondo la rivendicazione 1 dove la miscela di Sali inorganici contiene una percentuale di carbonato di calcio compresa tra 0,001 e 100%
4. Procedimento, secondo la rivendicazione 1 dove la miscela di Sali inorganici contiene una percentuale di carbonato di magnesio compresa tra 0,001 e 100%
5. Procedimento, secondo la rivendicazione 1 dove la miscela di Sali inorganici contiene una percentuale di fosfato di calcio compresa tra 0,001 e 100%
6. Procedimento, secondo la rivendicazione 1 dove la miscela di Sali inorganici contiene una percentuale di fosfato di magnesio compresa tra 0,001 e 100%
7. Procedimento, secondo la rivendicazione 1 dove la miscela di Sali inorganici ? costituita da materiale derivato da gusci di uova
8. Procedimento, secondo la rivendicazione 1 dove la miscela di Sali inorganici ? costituita da cemento
9. Procedimento, secondo la rivendicazione 1 dove la miscela di Sali inorganici ? costituita da materiale derivato da rocce sedimentarie o sedimenti marini
10. Procedimento, secondo la rivendicazione 1 dove il tempo di reazione ? compreso tra 1 minuto e 60 giorni.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102020000014950A IT202000014950A1 (it) | 2020-06-24 | 2020-06-24 | Processo per il trattamento di acque contenenti metalli |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102020000014950A IT202000014950A1 (it) | 2020-06-24 | 2020-06-24 | Processo per il trattamento di acque contenenti metalli |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| IT202000014950A1 true IT202000014950A1 (it) | 2021-12-24 |
Family
ID=72473732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT102020000014950A IT202000014950A1 (it) | 2020-06-24 | 2020-06-24 | Processo per il trattamento di acque contenenti metalli |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | IT202000014950A1 (it) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170190600A1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-07-06 | Blueteak Innovations, Llc | Chemical treatment process of sewage water |
| US20180050936A1 (en) * | 2011-09-09 | 2018-02-22 | Sylvan Source, Inc. | Industrial water purification and desalination |
| CN106830251B (zh) * | 2017-04-12 | 2020-02-14 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 用于处理脱硫废水的复合壳聚糖絮凝剂及制备方法和应用 |
| CN110803803A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-18 | 阳新鹏富矿业有限公司 | 一种湿法脱硫废水的处理药剂与处理方法 |
-
2020
- 2020-06-24 IT IT102020000014950A patent/IT202000014950A1/it unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180050936A1 (en) * | 2011-09-09 | 2018-02-22 | Sylvan Source, Inc. | Industrial water purification and desalination |
| US20170190600A1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-07-06 | Blueteak Innovations, Llc | Chemical treatment process of sewage water |
| CN106830251B (zh) * | 2017-04-12 | 2020-02-14 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 用于处理脱硫废水的复合壳聚糖絮凝剂及制备方法和应用 |
| CN110803803A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-18 | 阳新鹏富矿业有限公司 | 一种湿法脱硫废水的处理药剂与处理方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2700467C (en) | Selective sulphate removal by exclusive anion exchange from hard water waste streams | |
| AU2016374785B2 (en) | Method and arrangement for recovery of salt | |
| CA2613096C (en) | Preparation and use of cationic halides, sequestration of carbon dioxide | |
| JP5943176B2 (ja) | 有害物質含有水の処理方法および処理装置。 | |
| US8597521B1 (en) | Selective removal of silica from silica containing brines | |
| US9995121B2 (en) | Selective removal of silica from silica containing brines | |
| CA2960697C (en) | Method for treating an effluent supersaturated with calcium carbonate in the presence of phosphonate precipitation-inhibiting products | |
| AU2014344808B2 (en) | A method for treating alkaline brines | |
| WO2017201484A1 (en) | Sulfate reduction in flue gas desulfurization system by barium precipitation | |
| WO2011104669A2 (en) | Water desalination and treatment system and method | |
| JP5915834B2 (ja) | 浄化処理材の製造方法 | |
| Ramasamy | Short review of salt recovery from reverse osmosis rejects | |
| IT202000014950A1 (it) | Processo per il trattamento di acque contenenti metalli | |
| US3203894A (en) | Method for the conversion of sea water into fresh water | |
| RU2780216C2 (ru) | Способ получения бромидных солей при комплексной переработке бромоносных поликомпонентных промысловых рассолов нефтегазодобывающих предприятий (варианты) | |
| Swanepoel | Sulphate removal from industrial effluents through barium sulphate precipitation | |
| Simate | Recovery Processes and Utilisation of Valuable Materials from Acid Mine Drainage | |
| Kudryavtsev et al. | New directions of research and development in the field of nanotechnology for the creation and application of inorganic composite materials Part II | |
| Kaartinen et al. | Valorisation of Separated Solids from Mine Water Treatment | |
| Ndlovu | Acid Mine Drainage Treatment Technologies | |
| Mohammadesmaeili et al. | By-Product Recovery from Reclaimed Water Concentrates | |
| Pavel et al. | New directions of research and development in the field of nanotechnology for the creation and application of inorganic composite materials part II | |
| Dindi et al. | CO2 Utilization with Reject Brine using Hydrotalcites: Process Analysis | |
| WO2023038541A1 (ru) | Способ получения бромидных солей | |
| Spiridonov et al. | An Integrated Approach to Sustainable Mine Wastewater Treatment: Magnesium Recovery with Ion Exchange Membranes |