RU2082681C1 - Method for removing heavy metal ions from concentrated process solutions and waste water - Google Patents
Method for removing heavy metal ions from concentrated process solutions and waste water Download PDFInfo
- Publication number
- RU2082681C1 RU2082681C1 RU94023682A RU94023682A RU2082681C1 RU 2082681 C1 RU2082681 C1 RU 2082681C1 RU 94023682 A RU94023682 A RU 94023682A RU 94023682 A RU94023682 A RU 94023682A RU 2082681 C1 RU2082681 C1 RU 2082681C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heavy metal
- ferritization
- metal ions
- waste water
- excess
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Removal Of Specific Substances (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам очистки производственных сточных вод от ионов тяжелых металлов (ИТМ) и предназначено для удаления этих ионов преимущественно из концентрированных технологических растворов, получаемых в процессах очистки сточных вод гальванических производств физико-химическими способами, в частности способами ионного обмена, электродиализа и ультрафильтрации. Кроме того, изобретение может быть использовано для удаления ИТМ непосредственно из концентрированных сточных вод предприятий металлургической, машиностроительной, электротехнической и других отраслей промышленности, не поддающихся очистке физико-химическими способами. The invention relates to methods for purifying industrial wastewater from heavy metal ions (ITM) and is intended to remove these ions mainly from concentrated technological solutions obtained in the wastewater treatment processes of galvanic plants by physicochemical methods, in particular by ion exchange, electrodialysis and ultrafiltration methods. In addition, the invention can be used to remove ITM directly from concentrated wastewater of metallurgical, engineering, electrical and other industries that are not amenable to cleaning by physicochemical methods.
В процессе очистки сточных вод гальванических производств от ИТМ ионообменным способом, наряду с очищенной водой (90 95% от объема исходных сточных вод), получаются технологические растворы (элюаты ионитовых фильтров) с высокой концентрацией ИТМ (более 1 г/л каждого). Удаление ИТМ из таких концентрированных растворов рекомендовано осуществлять широкораспространенным химическим ("реагентным") способом, называемым гидроксидным. Сущность этого способа состоит в подщелачивании слабокислых сточных вод до некоторой оптимальной величины pH среды, находящейся в пределах 8 10 единиц универсальной шкалы кислотности. В результате такой обработки сточных вод основная масса содержащихся в них ИТМ осаждается в виде смеси их малорастворимых в воде гидроксидов по уравнению
где Me тяжелый металл (никель, медь, кадмий, цинк, железо и др.), а X - его валентность. Далее суспензии смесей гидроксидов тяжелых металлов, образовавшихся по уравнению (1), подвергают механическому разделению на жидкую и твердую фазы (чаще всего отстаиванием и фильтрованием), причем остаточное содержание ИТМ в жидкой фазе (т.е. в очищенной воде) находится в пределах десятых долей миллиграмма в литре.In the process of wastewater treatment of galvanic plants from ITM by the ion-exchange method, along with purified water (90-95% of the volume of the initial wastewater), technological solutions (eluates of ionite filters) with a high concentration of ITM (more than 1 g / l each) are obtained. It is recommended to remove ITM from such concentrated solutions by a widespread chemical (“reagent”) method called hydroxide. The essence of this method consists in alkalizing weakly acidic wastewater to a certain optimum pH value, which is within 8 10 units of the universal acidity scale. As a result of such wastewater treatment, the bulk of the ITM contained in them is deposited as a mixture of their slightly soluble hydroxides in water according to the equation
where Me is a heavy metal (nickel, copper, cadmium, zinc, iron, etc.), and X is its valence. Further, suspensions of mixtures of heavy metal hydroxides formed according to equation (1) are subjected to mechanical separation into liquid and solid phases (most often by settling and filtering), and the residual content of ITM in the liquid phase (i.e., in purified water) is within tenths fractions of a milligram in a liter.
Осадки смесей гидроксидов тяжелых металлов, получаемые при очистке сточных вод от ИТМ вышеописанным гидроксидным способом, до сравнительно недавнего времени сбрасывались промышленными предприятиями на городские свалки. Однако в последние десятилетия величина pH среды в дождевых и талых снеговых водах повсеместно снизилась до 4 5 единиц вследствие массового выброса кислых промышленных газов в атмосферу (Заиков Г.Е. Маслов С.А. Рубайло В. И. Кислотные дожди и окружающая среда. М. Химия, 1991, с.144). Это обусловило опасность спонтанного выноса ИТМ со свалок в окружающую среду стоком кислых дождевых и талых снеговых вод, в которых гидроксиды тяжелых металлов легко растворяются с образованием исходных ИТМ по уравнению
Me(OH)X + X•H+ __→ MeX+ + X•H2O. (2)
В связи с этим в настоящее время в России и других странах СНГ гидроксидные осадки сточных вод гальванических производств разрешается подвергать долговременному складированию ("захоронению") лишь на специальных полигонах, исключающих опасность выноса ИТМ в окружающую среду кислыми природными водами (Порядок накопления, транспортирования, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов. Санитарные правила. М. Минздрав СССР, 1985, 37 с.). Однако для строительства таких полигонов требуются значительные капиталовложения и земельные площади (Полигоны для обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов. Положения по проектированию. СНиП 2.01.28-85. М. Госстрой СССР, 1985, 13 с.). Кроме того, любые искусственные сооружения для захоронения токсичных промышленных отходов имеют граничный объем, по заполнении которого необходимо строить другие такие же сооружения со всеми вытекающими отсюда последствиями.Precipitation mixtures of heavy metal hydroxides obtained by treating wastewater from ITM using the hydroxide method described above, until relatively recently, were dumped by industrial enterprises into urban landfills. However, in recent decades, the pH of the medium in rain and melt snow waters has universally decreased to 4 5 units due to the mass release of acidic industrial gases into the atmosphere (Zaikov G.E. Maslov S.A. Rubaylo V.I. Acid rains and the environment. M Chemistry, 1991, p. 144). This led to the risk of spontaneous removal of ITM from landfills into the environment with a drain of acid rain and melt snow water, in which heavy metal hydroxides easily dissolve with the formation of the initial ITM according to the equation
Me (OH) X + X • H + __ → Me X + + X • H 2 O. (2)
In this regard, at present, in Russia and other CIS countries, hydroxide precipitation of wastewater from galvanic plants is allowed to be stored for a long time (“buried") only at special landfills that exclude the risk of ITM being released into the environment by acidic natural waters (the procedure for accumulation, transportation, and neutralization) and burial of toxic industrial wastes. Sanitary rules. M. Ministry of Health of the USSR, 1985, 37 pp.). However, the construction of such landfills requires significant investment and land (landfills for the disposal and disposal of toxic industrial waste. Design provisions. SNiP 2.01.28-85. M. Gosstroy of the USSR, 1985, 13 pp.). In addition, any artificial structures for the burial of toxic industrial wastes have a boundary volume, upon completion of which it is necessary to build other similar structures with all the ensuing consequences.
Между тем, хорошо известно, что некоторые природные химические соединения тяжелых металлов (руды), в частности их ферриты, устойчивы к воздействию избытка разбавленных растворов сильных минеральных кислот и кислых природных вод, что обусловлено особым строением их кристаллической решетки (тип шпинели). В соответствии с этим свойством ферритов случаев выноса ИТМ в экологически опасных концентрациях кислыми природными водами из мест залегания ферритных руд (например, в регионе Курской Магнитной Аномалии) в близлежащие водные объекты до сих пор зарегистрировано не было. Отсюда следует, что одним из наиболее экологически и экономически приемлемых способов удаления ИТМ из концентрированных технологических растворов и сточных вод является осаждение их в виде смеси ферритов тяжелых металлов, поскольку получаемые при этом осадки ферритов можно подвергать долговременному складированию в земных недрах, не прибегая к строительству громоздких и дорогостоящих спецполигонов. Meanwhile, it is well known that some natural chemical compounds of heavy metals (ores), in particular their ferrites, are resistant to an excess of dilute solutions of strong mineral acids and acidic natural waters, due to the special structure of their crystal lattice (spinel type). In accordance with this property of ferrites, cases of ITM removal in environmentally hazardous concentrations by acidic natural waters from places where ferrite ores occur (for example, in the Kursk Magnetic Anomaly region) to nearby water bodies have not yet been recorded. It follows that one of the most environmentally and economically acceptable ways to remove ITM from concentrated technological solutions and wastewater is to deposit them in the form of a mixture of heavy metal ferrites, since the resulting precipitates of ferrites can be subjected to long-term storage in the bowels of the earth without resorting to the construction of bulky and expensive special training grounds.
Известен способ удаления ионов тяжелых металлов из сточных вод в виде ферритов этих металлов, согласно которому в сточные воды вводят двухвалентное железо и щелочной реагент, а образовавшуюся при этом суспензию смеси гидроксидов тяжелых металлов нагревают до 50oC и барботируют кислородсодержащим газом не менее 1 ч. для окисления железа. В качестве щелочного реагента используют гидроксид или карбонат щелочного металла, в качестве кислородсодержащего газа воздух, а железо вводят в виде сернокислой соли в мольном соотношении с ионами тяжелых металлов 1:≥2. В итоге получают кристаллический осадок смеси ферритов тяжелых металлов, который отделяют. Остаточное содержание ионов тяжелых металлов в воде после отделения осадка феррита находится в пределах сотых-тысячных долей миллиграмма в литре [1]
Недостатком этого способа является большая продолжительность процесса ферритизации и обусловленный этим высокий расход тепловой энергии.There is a method of removing heavy metal ions from wastewater in the form of ferrites of these metals, according to which ferrous iron and an alkaline reagent are introduced into the wastewater, and the resulting suspension of a mixture of heavy metal hydroxides is heated to 50 ° C and bubbled with oxygen-containing gas for at least 1 hour. for the oxidation of iron. An alkali metal hydroxide or carbonate is used as an alkaline reagent, air is used as an oxygen-containing gas, and iron is introduced in the form of a sulfate salt in a molar ratio with heavy metal ions of 1: ≥2. As a result, a crystalline precipitate of a mixture of heavy metal ferrites is obtained, which is separated. The residual content of heavy metal ions in water after separation of the ferrite precipitate is in the range of hundredths-thousandths of a milligram per liter [1]
The disadvantage of this method is the long duration of the ferritization process and the resulting high consumption of thermal energy.
Известен также способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, по которому к кислым сточным водам, содержащим ионы тяжелых цветных металлов и железа, прибавляют раствор едкого натра до pH 10,4 11,0 и образовавшуюся суспензию смеси гидроксидов тяжелых металлов подвергают старению путем перемешивания при 60±1oC. При этом образуется суспензия смеси соединений типа MexFe2x(OH)6x, которая при стоянии расслаивается на жидкую и твердую фазы значительно легче и быстрее, чем суспензия исходных гидроксидов. Далее, верхний слой отстоявшейся воды сливают, а нижний слой сконцентрировавшейся суспензии барботируют воздухом в течение 1 ч при температуре 60±1oC, либо подвергают окислительной сушке при температуре не выше 120oC. В результате такой обработки получается смесь ферритов тяжелых металлов общей формулы Me''Fe2O4, где Me'' - двухвалентный тяжелый металл [2]
Способ [2] имеет следующие недостатки.There is also known a method of treating wastewater from heavy metal ions, in which caustic soda solution is added to acidic wastewater containing heavy non-ferrous metal ions and iron to a pH of 10.4 to 11.0 and the resulting suspension of a mixture of heavy metal hydroxides is aged by stirring at 60 ± 1 o C. In this case, a suspension of a mixture of compounds of the type Me x Fe 2x (OH) 6x is formed , which, when standing, exfoliates into liquid and solid phases much easier and faster than a suspension of the starting hydroxides. Further, the upper layer of the settled water is drained, and the lower layer of the concentrated suspension is bubbled with air for 1 h at a temperature of 60 ± 1 o C, or subjected to oxidative drying at a temperature not exceeding 120 o C. As a result of this treatment, a mixture of heavy metal ferrites of the general formula Me''Fe 2 O 4 , where Me '' is a divalent heavy metal [2]
The method [2] has the following disadvantages.
Осуществление процесса очистки сточных вод в две стадии неоправданно увеличивает его продолжительность, а следовательно, и расход тепловой энергии. The implementation of the wastewater treatment process in two stages unreasonably increases its duration, and consequently, the consumption of thermal energy.
Полное осаждение ионов всех тяжелых металлов, содержащихся в сточных водах гальванических производств, в виде смесей их гидроксидов подщелачиванием сточных вод до pH 10,4 11,0 осуществить не удается из-за больших различий в кислотно-основных свойствах гидроксидов разных тяжелых металлов. Full precipitation of ions of all heavy metals contained in the wastewater of galvanic plants in the form of mixtures of their hydroxides by alkalization of wastewater to a pH of 10.4 to 11.0 is not possible due to large differences in the acid-base properties of hydroxides of different heavy metals.
Наиболее близким к предлагаемому по химической сущности является способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, состоящий в том, что после введения двухвалентного железа сточные воды нагревают до 60-80oC с одновременным непрерывным барботированием кислородсодержащим газом (воздухом) и смешивают с нагретым до 60-80oC щелочным реагентом, содержащим ионы NH
ион тяжелого металла: двухвалентное железо 1:(2,00-2,75);
ион Fe2+ ион NH
Недостатками способа [3] принятого за прототип, являются:
большой расход (низкая эффективность) катализатора процесса (гидрокарбоната аммония), что обусловлено нестойкостью ионов аммония в щелочных средах и быстрым улетучиванием образующегося при их разрушении аммиака из горячей реакционной массы;
отсутствие объективного критерия для определения окончания процесса ферритизации смесей гидроксидов тяжелых металлов в суспензиях.Closest to the proposed chemical essence is a method of treating wastewater from heavy metal ions, which consists in the fact that after the introduction of ferrous iron, the wastewater is heated to 60-80 o C with simultaneous continuous sparging with an oxygen-containing gas (air) and mixed with heated to 60 -80 o C alkaline reagent containing NH ions
heavy metal ion: ferrous iron 1: (2.00-2.75);
ion Fe 2+ ion NH
The disadvantages of the method [3] adopted as a prototype are:
high consumption (low efficiency) of the process catalyst (ammonium bicarbonate), which is due to the instability of ammonium ions in alkaline media and the rapid volatilization of ammonia formed during their destruction from the hot reaction mass;
the absence of an objective criterion for determining the end of the ferritization of mixtures of heavy metal hydroxides in suspensions.
В способе [3] как и в способах-аналогах [1 и 2] за критерий окончания процесса очистки сточных вод ферритами принимается минимальное остаточное содержание удаляемых ионов в жидкой фазе реакционной массы. Однако этот критерий далеко недостаточен для оценки качества (экологической безопасности) получаемого осадка, поскольку, как это следует из способа-аналога [2] в осадках недоведенного до конца процесса ферритизации, наряду с ферритами тяжелых металлов, может содержаться значительное количество продуктов старения гидроксидов тяжелых металлов, легко растворимых в разбавленных кислотах и кислых природных водах. Такие смешанные осадки представляют бесспорную экологическую опасность, а для их захоронения необходимо строить специальные полигоны (см. выше). In the method [3] as well as in the analogue methods [1 and 2], the minimum residual content of the removed ions in the liquid phase of the reaction mixture is taken as the criterion for ending the wastewater treatment with ferrites. However, this criterion is far from sufficient for assessing the quality (environmental safety) of the precipitate obtained, since, as follows from the analogue method [2], precipitates of the ferritization process that is not complete until the end of the process, along with heavy metal ferrites, can contain a significant amount of heavy metal hydroxide aging products easily soluble in dilute acids and acidic natural waters. Such mixed precipitation is an undeniable environmental hazard, and for their burial it is necessary to build special landfills (see above).
Задачей данного изобретения является расширение ассортимента катализаторов процесса ферритизации смесей гидроксидов железа и цветных тяжелых металлов в концентрированных суспензиях и гарантированное обеспечение полноты протекания этого процесса при сохранении высокой степени удаления ионов тяжелых металлов из концентрированных технологических растворов и сточных вод. The objective of the invention is to expand the range of catalysts for the process of ferritization of mixtures of iron hydroxides and non-ferrous heavy metals in concentrated suspensions and to ensure the completeness of the process while maintaining a high degree of removal of heavy metal ions from concentrated technological solutions and wastewater.
Цель достигается предложенным способом удаления ионов тяжелых металлов из концентрированных растворов и сточных вод, включающим обработку их избытком соли двухвалентного железа, щелочным реагентом и катализатором, последующее нагревание образующейся суспензии с одновременным непрерывным введением газа-окислителя, дальнейшее охлаждение суспензии до комнатной температуры и разделение ее на жидкую и твердую фазы, в котором отличиями является то, что заданный объем исходного технологического раствора или сточных вод с известным содержанием ионов тяжелых металлов при барботировании сжатым воздухом обрабатывают избытком соли двухвалентного железа, подщелачивают до pH 9-10 и в образовавшуюся суспензию вводят катализатор процесса ферритизации, затем суспензию нагревают до 60-90oC и выдерживают при этой температуре до полного окончания процесса ферритизации, после чего осадок смеси ферритов тяжелых металлов отделяют от воды.The goal is achieved by the proposed method for removing heavy metal ions from concentrated solutions and wastewater, including treating them with an excess of ferrous salt, an alkaline reagent and a catalyst, subsequent heating of the resulting suspension with simultaneous continuous introduction of an oxidizing gas, further cooling the suspension to room temperature and dividing it into liquid and solid phases, in which the differences are that a given volume of the initial technological solution or wastewater with known content aniem heavy metal ions by bubbling compressed air is treated with an excess of a salt of bivalent iron, basified to pH 9-10 and the resulting suspension is administered catalyst ferritization process, then the suspension was heated to 60-90 o C and kept at this temperature until complete closure ferritization process, after whereby the precipitate of the mixture of heavy metal ferrites is separated from the water.
Отличием предложенного способа является то, что в качестве катализаторов процесса ферритизации используют или персульфаты, или перманганаты, или перхлораты щелочных металлов, которые берут в количестве 0,001-0,002% от массы взятого сульфата двухвалентного железа. The difference of the proposed method is that either persulfates, or permanganates, or alkali metal perchlorates, which are taken in an amount of 0.001-0.002% by weight of the ferrous sulfate taken, are used as catalysts for the ferritization process.
Кроме того, отличием предложенного способа является то, что полное окончание процесса ферртизации определяют по минимальной растворимости твердой фазы ферритизируемой в избытке 0,0001 н. серной или соляной кислоты при обычной комнатной температуре. In addition, the difference of the proposed method is that the complete end of the ferrification process is determined by the minimum solubility of the solid phase ferritizable in excess of 0.0001 N. sulfuric or hydrochloric acid at ordinary room temperature.
Использование указанных катализаторов процесса ферритизации промежуточно образующихся смесей гидроксидов тяжелых металлов в концентрированных суспензиях расширяет ассортимент технически доступных химических веществ для ускорения этого процесса. The use of these catalysts for the process of ferritization of intermediate mixtures of heavy metal hydroxides in concentrated suspensions expands the range of technically available chemicals to accelerate this process.
Определение полноты протекания процесса ферритизации по минимальной растворимости твердой фазы ферритизируемой суспензии в 0,0001 н. серной или соляной кислоте (pH 4) обеспечивает химическую стойкость получаемых осадков (смесь ферритов тяжелых металлов) к растворению в кислых дождевых и талых снеговых водах, а также возможность экологически безопасного долговременного складирования таких осадков в земных недрах (целесообразнее всего в выработанных карьерах по добыче полиметаллических руд), не прибегая к строительству громоздких и дорогостоящих спецполигонов. Determination of the completeness of the course of the ferritization process by the minimum solubility of the solid phase of the ferritized suspension in 0.0001 N. sulfuric or hydrochloric acid (pH 4) provides the chemical resistance of the resulting precipitation (a mixture of heavy metal ferrites) to dissolve in acid rain and melt snow waters, as well as the possibility of environmentally safe long-term storage of such precipitation in the earth's interior (most expediently in developed quarries for the extraction of polymetallic ore), without resorting to the construction of bulky and expensive special training grounds.
В процессе обработки концентрированных технологических растворов и сточных вод предложенным способом в них протекают следующие основные химические реакции:
а) гидролиз ионов двух- и трехвалентных тяжелых металлов (в том числе и ионов Fe2+, введенных с сульфатом двухвалентного железа) до смеси соответствующих гидроксидов по уравнению (1);
б) термокаталитический окислительный гидролиз ионов Fe2+ с образованием гидроксида трехвалентного железа по уравнению
где источником O2 является воздух, а Ктл катализатор;
в) термокаталитическая дигидратация смесей гидроксидов двухвалентных цветных тяжелых металлов с гидроксидом трехвалентного железа, приводящая к образованию смеси ферритов тех же металлов по уравнению
где Me" двухвалентные цветные тяжелые металлы (никель, медь, цинк и др. );
г) термокаталитическая окислительная дегидратация избыточного гидроксида двухвалентного железа, приводящая к образованию феррита железа (магнетита) по уравнению
Процессы окислительного гидролиза ионов Fe2+ по уравнению (3) и окислительной дегидратации гидроксида двухвалентного железа по уравнению (5) протекают и в отсутствие катализаторов, но для их завершения при 50-60oC требуется более 1 ч [1,2]
Пример 1. Модельные технологические растворы (сточные воды) с высокой концентрацией ионов тяжелых металлов, необходимые для проведения опытов, готовят растворением химически чистых сульфатов никеля, меди и цинка в дистиллированной воде. Концентрации ионов этих металлов в приготовленном растворе контролировались унифицированными методами анализа (Унифицированные методы анализа вод. /Под ред. проф. Ю.Ю.Дурье. М. Химия, 1971, 375 с.) и составляли, мг/л:
Ni2+.1761; Cu2+.1906; Zn2+.1961,1.In the process of processing concentrated technological solutions and wastewater by the proposed method, the following basic chemical reactions proceed in them:
a) hydrolysis of ions of divalent and trivalent heavy metals (including Fe 2+ ions introduced with ferrous sulfate) to a mixture of the corresponding hydroxides according to equation (1);
b) thermocatalytic oxidative hydrolysis of Fe 2+ ions with the formation of ferric hydroxide according to the equation
where the source of O 2 is air, and Ktl catalyst;
c) thermocatalytic dihydration of mixtures of ferrous hydroxides of non-ferrous non-ferrous heavy metals with ferric hydroxide, leading to the formation of a mixture of ferrites of the same metals according to the equation
where Me is divalent non-ferrous heavy metals (nickel, copper, zinc, etc.);
d) thermocatalytic oxidative dehydration of excess ferrous hydroxide, leading to the formation of ferrite iron (magnetite) according to the equation
The processes of oxidative hydrolysis of Fe 2+ ions according to equation (3) and oxidative dehydration of ferrous hydroxide according to equation (5) also occur in the absence of catalysts, but it takes more than 1 hour to complete them at 50-60 o C [1,2]
Example 1. Model technological solutions (waste water) with a high concentration of heavy metal ions, necessary for the experiments, are prepared by dissolving chemically pure nickel, copper and zinc sulfates in distilled water. The concentration of ions of these metals in the prepared solution was controlled by unified analysis methods (Unified methods of water analysis. / Ed. By prof. Yu.Yu. Durye. M. Chemistry, 1971, 375 p.) And amounted, mg / l:
Ni 2+ .1761; Cu 2+ .1906; Zn 2+ .1961.1.
В качестве катализаторов процесса ферритизации смесей гидроксидов цветных тяжелых металлов и железа в суспензиях используют следующие конкретные соли: персульфат натрия (ТУ 6-09-2869-78), перманганат калия (ГОСТ 20490-75) или перхлорат натрия (МРТУ 6-09-3250-76). В опытах контрольной серии, проводившихся по способу-прототипу [3] в качестве катализатора использовался гидрокарбонат аммония (ГОСТ 3762-75). The following specific salts are used as catalysts for the ferritization of non-ferrous heavy metal and iron hydroxide mixtures in suspensions: sodium persulfate (TU 6-09-2869-78), potassium permanganate (GOST 20490-75) or sodium perchlorate (MRTU 6-09-3250 -76). In the experiments of the control series, conducted by the prototype method [3], ammonium bicarbonate (GOST 3762-75) was used as a catalyst.
Серийные опыты удаления ионов тяжелых металлов из модельного раствора вышеприведенного состава (по 3-5 опытов в каждой серии) проводят по следующей общей методике. Serial experiments on the removal of heavy metal ions from a model solution of the above composition (3-5 experiments in each series) are carried out according to the following general procedure.
В колбу, снабженную барботером для подачи сжатого воздуха и газоотводной трубкой, помещают 3 л модельного технологического раствора и при непрерывном барботировании сжатым воздухом (расход воздуха 1,5-2,0 л/мин) прибавляют избыток сульфата двухвалентного железа (FeSO4 •7H2O, ГОСТ 4148-78), после чего подщелачивают до pH 9 и вводят заданное количество катализатора процесса ферритизации.In a flask equipped with a bubbler for supplying compressed air and a gas outlet tube, 3 l of model technological solution are placed and with continuous bubbling with compressed air (air flow 1.5-2.0 l / min), an excess of ferrous sulfate (FeSO 4 • 7H 2 is added O, GOST 4148-78), after which it is alkalinized to
Образовавшуюся суспензию смеси гидроксидов тяжелых цветных металлов и железа нагревают до 80±1oC и выдерживают при этой температуре и непрерывном барботировании воздухом, периодически отбирая пробы реакционной массы для анализа на полноту протекания процесса ферритизации. С этой целью охлажденные до комнатной температуры пробы реакционных суспензий фильтруют через бумажный фильтр "синяя лента" (МРТУ 6-09-2411-75) и в фильтрате (очищенной воде)) определяют остаточное содержание ионов тяжелых металлов теми же способами, что и в исходном технологическом растворе. Осадок с фильтра переносят в 1000-кратное количество 0,0001 н. серной и соляной кислоты (pH 4), перемешивают в течение 10 мин, вновь фильтруют через бумажный фильтр "синяя лента" и во вторичном фильтрате (кислотном экстракте из осадка) определяют содержание ионов тяжелых металлов. За окончание процесса ферритизации принимают минимальное содержание ионов тяжелых металлов в кислотном экстракте из осадка.The resulting suspension of a mixture of hydroxides of heavy non-ferrous metals and iron is heated to 80 ± 1 o C and maintained at this temperature and continuous sparging with air, periodically taking samples of the reaction mass for analysis to ensure the completeness of the ferritization process. For this purpose, samples of reaction suspensions cooled to room temperature are filtered through a blue ribbon paper filter (MPTU 6-09-2411-75) and in the filtrate (purified water)), the residual content of heavy metal ions is determined by the same methods as in the original technological solution. The filter cake is transferred to a 1000-fold amount of 0.0001 N. sulfuric and hydrochloric acid (pH 4), stirred for 10 min, again filtered through a blue ribbon paper filter and the content of heavy metal ions was determined in the secondary filtrate (acid extract from the precipitate). At the end of the ferritization process, the minimum content of heavy metal ions in the acid extract from the precipitate is taken.
Усредненные результаты серийных опытов, проведенных в тождественных условиях, представлены в табл. 1. В этой же таблице для сравнения представлены результаты серии опытов, проведенных по способу-прототипу [3]
Как видно из табл. 1, при постоянных температуре (80±1oC) и величине pH среды (9 ед.) каталитическая эффективность перманганатов, перхлоратов и персульфатов щелочных металлов практически одинакова, а оптимальное количество каждого из этих катализаторов находится в пределах 0,001 0,002% от массы взятого сульфата двухвалентного железа. В этих условиях минимальное содержание ионов тяжелых металлов в кислотном экстракте из осадка (0,001 0,003 мг/л) достигается за 27 30 мин, причем остаточное содержание ионов тяжелых металлов в очищенной воде также минимально и находится в тех же пределах, что и в кислотном экстракте.The averaged results of serial experiments conducted under identical conditions are presented in table. 1. The same table for comparison presents the results of a series of experiments conducted by the prototype method [3]
As can be seen from the table. 1, at constant temperature (80 ± 1 o C) and the pH of the medium (9 units), the catalytic efficiency of permanganates, perchlorates and persulfates of alkali metals is almost the same, and the optimal amount of each of these catalysts is in the range of 0.001 0.002% of the mass of sulfate taken ferrous iron. Under these conditions, the minimum content of heavy metal ions in the acid extract from the precipitate (0.001 0.003 mg / l) is achieved in 27-30 minutes, and the residual content of heavy metal ions in purified water is also minimal and is within the same limits as in the acid extract.
В серии опытов 8, проведенных по способу-прототипу [3] при температуре 80±1oC, pH 9 единиц и времени ферритизации 12 мин отмечены существенные различия в содержании ионов тяжелых металлов в очищенной воде (0,017 0,022 мг/л) и в кислотном экстракте из полученного осадка (0,2 0,3 мг/л). Это свидетельствует о необходимости введения объективного критерия для определения полноты протекания процесса ферритизации. Таким критерием согласно предложенному способу является минимальная растворимость твердой фазы ферритизируемых суспензий в избытке 0,0001 н. серной или соляной кислоты.In a series of
Пример 2. Серийные опыты удаления ионов тяжелых металлов из модельного технологического раствора проводят по той же методике, что и в примере 1, при постоянном количестве катализатора (0,0015% от массы FeSO4•7H2O), но при переменных температуре (в пределах 50 - 100oC) и величине pH среды (в пределах 8 11 единиц). Усредненные результаты серийных опытов (по 3 5 опытов в каждой серии), проведенных в тождественных условиях, представлены в табл. 2.Example 2. Serial experiments on the removal of heavy metal ions from a model technological solution are carried out according to the same procedure as in example 1, with a constant amount of catalyst (0.0015% by weight of FeSO 4 • 7H 2 O), but at variable temperatures (in between 50 - 100 o C) and the pH of the medium (within 8 to 11 units). The averaged results of serial experiments (3-5 experiments in each series) carried out under identical conditions are presented in table. 2.
Как видно из табл.2, оптимальная величина pH среды для ферритизации смесей гидроксидов цветных тяжелых металлов и железа в концентрированных суспензиях находится в пределах 9 10 единиц универсальной шкалы кислотности. Повышение температуры этого процесса в пределах 50 100oC и прочих равных условиях приводит к непрерывному уменьшению его продолжительности. Такое влияние температуры более заметно в интервале 50 60o, чем в интервале 90 100oC. Оптимальной температурой процесса каталитической ферритизации смесей гидроксидов тяжелых металлов в концентрированных суспензиях следует считать 60 90oC.As can be seen from Table 2, the optimal pH of the medium for ferritizing mixtures of non-ferrous heavy metals and iron hydroxides in concentrated suspensions is within 9 10 units of the universal acidity scale. An increase in the temperature of this process within 50 to 100 o C and other conditions being equal leads to a continuous decrease in its duration. This effect of temperature is more noticeable in the range of 50 to 60 o than in the range of 90 to 100 o C. The optimum temperature of the process of catalytic ferritization of mixtures of heavy metal hydroxides in concentrated suspensions should be considered 60 90 o C.
Приведенные примеры и иллюстрирующие их таблицы свидетельствуют о следующих преимуществах предложенного способа удаления ионов тяжелых металлов из концентрированных технологических растворов и сточных вод перед способом-прототипом [3]
расширяется аасортимент технически доступных химических веществ, являющихся эффективными катализаторами процесса ферритизации смесей гидроксидов тяжелых металлов в концентрированных суспензиях (соли высших кислородных кислот металлов и неметаллов VI или VII групп периодической системы элементов);
обеспечивается возможность объективного определения окончания процесса ферритизации (по минимальной растворимости твердой фазы ферритизируемой суспензии в избытке 0,0001 н. серной или соляной кислоты, принятых за эталон кислотности природных вод), что существенно важно для выбора мест экологически безопасного долговременного складирования получаемых осадков впредь до изыскания рациональных путей их практического использования.The above examples and tables illustrating them indicate the following advantages of the proposed method for removing heavy metal ions from concentrated technological solutions and wastewater over the prototype method [3]
the range of technically available chemicals is expanding, which are effective catalysts for the ferritization of mixtures of heavy metal hydroxides in concentrated suspensions (salts of higher oxygen acids of metals and nonmetals of groups VI or VII of the periodic system of elements);
it is possible to objectively determine the end of the ferritization process (according to the minimum solubility of the solid phase of the ferritizable suspension in excess of 0.0001 N sulfuric or hydrochloric acid, taken as the standard for the acidity of natural waters), which is essential for choosing sites for environmentally safe long-term storage of precipitates from here on until rational ways of their practical use.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94023682A RU2082681C1 (en) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | Method for removing heavy metal ions from concentrated process solutions and waste water |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94023682A RU2082681C1 (en) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | Method for removing heavy metal ions from concentrated process solutions and waste water |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94023682A RU94023682A (en) | 1996-05-20 |
RU2082681C1 true RU2082681C1 (en) | 1997-06-27 |
Family
ID=20157585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94023682A RU2082681C1 (en) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | Method for removing heavy metal ions from concentrated process solutions and waste water |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2082681C1 (en) |
-
1994
- 1994-06-22 RU RU94023682A patent/RU2082681C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Патент США N 3931007, кл. C 02 F 1/62, 1976. 2. Заявка Японии N 55-114389, кл. C 02 F 1/62, 1980. 3. Авторское свидетельство СССР N 1065352, кл. C 02 F 1/62, 1984. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94023682A (en) | 1996-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3842907B2 (en) | Treatment of metal-containing wastewater and method for recovering valuable metals | |
JP4255154B2 (en) | Method for removing arsenic from a solution containing sulfur dioxide | |
JPH1190165A (en) | Treatment of waste water from flue gas desulfurization | |
US3928195A (en) | Liquid purifying process | |
RU2082681C1 (en) | Method for removing heavy metal ions from concentrated process solutions and waste water | |
US4054517A (en) | Chrome removal and recovery | |
EP0244910B1 (en) | Separation of non-ferrous metals from iron-containing powdery material | |
US3399136A (en) | Removal of bacteria from aqueous liquids by filtration | |
KR100227519B1 (en) | Hydrometallurgical treatment for the purification of waelz oxides through lixiviation with sodium carbonate | |
US20220347649A1 (en) | Water purifying material having iron as main component, and method for manufacturing same | |
RU2601333C1 (en) | Method for deposition of heavy nonferrous metals from industrial solutions and/or wastes | |
JPH0128635B2 (en) | ||
SU1527183A1 (en) | Method of purifying waste water from heavy metals | |
JP4145431B2 (en) | Treatment of selenium-containing wastewater | |
RU2465215C2 (en) | Method of purifying acidic multicomponent drainage solutions from copper and concomitant ions of toxic metals | |
EP3988202B1 (en) | Method of manufacturing a water purifying material | |
JPS5919973B2 (en) | How to recover metals from solution | |
RU2748672C1 (en) | Method for treatment of industrial waste water from heavy metals | |
RU2744806C1 (en) | Method for producing magnetically sorption material | |
Gashi et al. | Removal of heavy metals from industrial wastewaters | |
JPS6310995B2 (en) | ||
RU2068007C1 (en) | Method of clearance of bearing heavy non-ferrous metals sulfate solutions from iron | |
RU2090641C1 (en) | Method of chemically enriching oxide-carbonate ores | |
SU473679A1 (en) | The method of purification of waste water from metal ions | |
JPS599237B2 (en) | Method for treating wastewater containing poorly soluble solid-phase compounds |