RU2100288C1 - Method of removing arsenic from waste waters and aqueous solutions of alkali metals - Google Patents

Method of removing arsenic from waste waters and aqueous solutions of alkali metals Download PDF

Info

Publication number
RU2100288C1
RU2100288C1 RU93027671A RU93027671A RU2100288C1 RU 2100288 C1 RU2100288 C1 RU 2100288C1 RU 93027671 A RU93027671 A RU 93027671A RU 93027671 A RU93027671 A RU 93027671A RU 2100288 C1 RU2100288 C1 RU 2100288C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
arsenic
iron
solution
aqueous solutions
alkali
Prior art date
Application number
RU93027671A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93027671A (en
Inventor
Б.А. Князев
М.А. Бабкина
Original Assignee
Государственный институт технологии органического синтеза с опытным заводом
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственный институт технологии органического синтеза с опытным заводом filed Critical Государственный институт технологии органического синтеза с опытным заводом
Priority to RU93027671A priority Critical patent/RU2100288C1/en
Publication of RU93027671A publication Critical patent/RU93027671A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2100288C1 publication Critical patent/RU2100288C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Removal Of Specific Substances (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: water treatment. SUBSTANCE: arsenic-containing solutions are treated in vortex electromagnetic field with iron salt in corresponding alkali solution and simultaneously introducing them into reaction chamber of velocity layer apparatus, which results in formation of difficultly soluble precipitate containing ferric arsenate and ferric hydroxide wherein content of arsenic ranges from 3.5 to 24.5 wt %. Dissolved arsenic compounds are isolated from water by means of adsorption of ferric oxohydrate formed in water being treated in velocity layer. Once settled down and coagulated, solid and liquid phases are separated. EFFECT: improved procedure. 1 dwg

Description

Изобретение относится к химической технологии, в частности к очистке растворов солей щелочных металлов и водных стоков от мышьяка и может быть использовано для получения технически чистого хлорида натрия, пригодного для электролиза, а также для возвращения стоков в технологический процесс. The invention relates to chemical technology, in particular to the purification of solutions of salts of alkali metals and aqueous effluents from arsenic and can be used to obtain technically pure sodium chloride, suitable for electrolysis, as well as to return the effluents to the process.

В химической и других смежных с ней отраслях промышленности возможно образование значительных количеств мышьякзагрязненных жидких и твердых отходов, таких как NaCl, KCl и т. д. которые включены в номенклатуру вторичных материальных ресурсов и требуют глубокой очистки для дальнейшего использования, при этом необходима не только глубокая (на уровне 10-6 мас.) степень очистки от мышьяка, но и надежная фиксация мышьяксодержащих отходов для предотвращения эмиссии мышьяка в окружающую среду.In the chemical and other related industries, the formation of significant amounts of arsenic-contaminated liquid and solid wastes, such as NaCl, KCl, etc., which are included in the range of secondary material resources and require deep cleaning for further use, not only deep (at the level of 10 -6 wt.) the degree of purification from arsenic, but also the reliable fixation of arsenic-containing waste to prevent the emission of arsenic into the environment.

Известны способы извлечения мышьяка из растворов, такие как электролиз, флотация, сорбция, экстракция, реагентное осаждение и др. В обзоре литературы [1] достаточно подробно описаны способы, которые позволяют удалять мышьяк из водных растворов до величины ПДК, равной 0,05 мг/л (что соответствует 10-6 мас.) при определенных значениях исходных концентраций мышьяка в растворе, pH и др. параметрах. Для очистки водных растворов, содержащих малое количество мышьяка (<1 г/л), практическое значение приобрели методы реагентного осаждения его в виде труднорастворимых соединений: арсенитов и арсенатов поливалентных металлов Fe, Ca, Ni, Al, Pb, Zn. Процесс обезвреживания проводят, как правило, в две стадии: вначале удаляют основную массу мышьяка (чаще всего известковым способом), а затем осаждают мышьяк до величины ПДК каким-либо иным способом. Способ реагентного осаждения солями железа используют, обычно, на стадии доочистки, когда стоки содержат незначительное количество мышьяка. Объясняется это плохим фильтрованием мышьяк-железосодержащих осадков [5]
В настоящее время известен и широко применяется метод соосаждения примесей с органическими и неорганическими коллекторами, т. е. веществами, при осаждении которых одновременно соосаждается и удаляется примесь [2] Этот метод обеспечивает очень высокую степень очистки, недостижимую при обычном осаждении. Наиболее часто используемым и одним из лучших является соосаждение с гидроокисью железа [4] Очевидно, что наибольшая скорость химического процесса с участием твердой фазы соответствует случаю максимальной площади соприкосновения фаз (при прочих равных условиях), т. е. необходимо эффективное перемешивание.
Known methods for the extraction of arsenic from solutions, such as electrolysis, flotation, sorption, extraction, reagent deposition, etc. The literature review [1] describes in sufficient detail methods that allow you to remove arsenic from aqueous solutions to a MPC of 0.05 mg / l (which corresponds to 10 -6 wt.) at certain values of the initial concentrations of arsenic in solution, pH and other parameters. For the purification of aqueous solutions containing a small amount of arsenic (<1 g / l), methods of reagent precipitation of it in the form of sparingly soluble compounds: arsenites and arsenates of polyvalent metals Fe, Ca, Ni, Al, Pb, Zn have gained practical importance. The neutralization process is carried out, as a rule, in two stages: first, the bulk of the arsenic is removed (most often by the calcareous method), and then the arsenic is precipitated to a MAC value in some other way. The method of reactive precipitation with iron salts is used, usually at the stage of post-treatment, when the effluent contains a small amount of arsenic. This is explained by poor filtration of arsenic-iron-containing sediments [5]
Currently known and widely used is the method of coprecipitation of impurities with organic and inorganic collectors, that is, substances, during the deposition of which simultaneously precipitates and removes impurities [2] This method provides a very high degree of purification, unattainable in conventional deposition. The most frequently used and one of the best is coprecipitation with iron hydroxide [4] It is obvious that the highest rate of a chemical process involving a solid phase corresponds to the case of the maximum contact area of the phases (ceteris paribus), that is, effective mixing is necessary.

Известен способ [3] очистки водных растворов от мышьяка обработкой хлором (в виде хлорной воды) и раствором соли металла, образующего в слабощелочной среде хлопья гидроокиси, например, с сульфатом закисного железа, с последующим перемешиванием и отделением образовавшегося осадка фильтрованием. There is a method [3] for cleaning aqueous solutions of arsenic by treatment with chlorine (in the form of chlorine water) and a metal salt solution forming hydroxide flakes in a weakly alkaline medium, for example, with ferrous sulfate, followed by stirring and separating the precipitate formed by filtration.

В [6] описан способ выделения мышьяка из подкисленных водных растворов раствором соединений железа, содержащем ≅10 мас.ч. Fe на 1 мас.ч. As, который в процессе окисляют воздухом или другим окисляющим агентом до Fe (III) при pH 1,5 3 (оптимально 2 2,6). Процесс ведут в аппарате и мешалкой, где осаждают мышьяк в виде высококачественного арсената железа. In [6], a method was described for isolating arsenic from acidified aqueous solutions with a solution of iron compounds containing ≅ 10 wt.h. Fe per 1 part by weight As, which in the process is oxidized with air or another oxidizing agent to Fe (III) at a pH of 1.5 to 3 (optimally 2 to 2.6). The process is conducted in the apparatus and with a mixer, where arsenic is precipitated in the form of high-quality iron arsenate.

Способ [7] позволяет удалять мышьяк из раствора солью железа (III) в количестве 0,3 3 вес.ч. по отношению к As с последующей нейтрализацией щелочью до pH 4 6 и дальнейшим флотационным отделением осадка, который состоит из арсената железа FeAsO4 и его гидроокиси Fe(OH)3.The method [7] allows you to remove arsenic from the solution with a salt of iron (III) in an amount of 0.3 to 3 parts by weight with respect to As, followed by neutralization with alkali to pH 4 6 and further flotation separation of the precipitate, which consists of iron arsenate FeAsO 4 and its hydroxide Fe (OH) 3 .

Известен способ [8] удаления соединений мышьяка из промышленных сточных вод солью двухвалентного железа и окислителем (H2O2 и др.) с целью соосаждения примесей и окисления As (III) до pH ≅5. Соединения мышьяка соосаждаются вместе с Fe(OH)2 и Fe(OH)3. Отмечается высокая экономическая эффективность способа за счет незначительного расхода химических реагентов и малого объема образующегося осадка.A known method [8] for the removal of arsenic compounds from industrial wastewater with ferrous salt and an oxidizing agent (H 2 O 2 and others) with the aim of coprecipitation of impurities and oxidation of As (III) to pH ≅5. Arsenic compounds co-precipitate together with Fe (OH) 2 and Fe (OH) 3 . There is a high economic efficiency of the method due to the low consumption of chemicals and the small amount of precipitate formed.

Все описываемые выше способы обладают недостатками, главными из которых являются сложность аппаратурного оформления и их специфичность применительно к отходам определенного состава, избыток осаждающего реагента относительно стехиометрии, кроме того, недостаточно постоянная эффективность очистки: часто не обеспечивается достаточная степень очистки и раствор требует доосаждения. All the methods described above have disadvantages, the main of which are the complexity of the hardware design and their specificity with respect to wastes of a certain composition, an excess of the precipitating reagent with respect to stoichiometry, in addition, a constant cleaning efficiency: often a sufficient degree of purification is not provided and the solution requires additional deposition.

Наиболее близким к описываемому способу по своей технической сущности и достигаемому эффекту является способ [9] обработки сточных вод, содержащих мышьяк и органические загрязнения. Способ предполагает реагентное осаждение мышьяка (V) солью железа (III) в присутствии щелочи при pH 6 8. В результате образуется осадок, содержащий мышьяк. Жидкая фаза не содержит мышьяк. Порядок операций следующий: к водному раствору, содержащему мышьяк, добавляется сначала соль железа (II) или (III), затем окислитель для перевода As (III) в As (V) и окисления Fe (II) до Fe (III), далее после процесса окисления в воду добавляют щелочь до pH 6 8. Нейтрализованную воду подают в процесс разделения твердой и жидкой фаз. Closest to the described method in its technical essence and the achieved effect is the method [9] for the treatment of wastewater containing arsenic and organic pollution. The method involves reactive precipitation of arsenic (V) with an iron (III) salt in the presence of alkali at pH 6 8. As a result, a precipitate is formed containing arsenic. The liquid phase does not contain arsenic. The order of operations is as follows: first, an iron (II) or (III) salt is added to the aqueous solution containing arsenic, then an oxidizing agent to convert As (III) to As (V) and oxidize Fe (II) to Fe (III), then after The oxidation process is added to the water with an alkali to pH 6 8. The neutralized water is fed into the process of separation of solid and liquid phases.

Описываемый способ прост, однако периодичен и длителен во времени (приблизительно 30 60 мин.). Солесодержание жидкой фазы повышено в результате образования NaCl или Na2SO4 (в зависимости от того, какой кислотой производилась корректировка pH), повышенный расход железосодержащего реагента по сравнению со стехиометрическим.The described method is simple, but periodic and time-consuming (approximately 30-60 minutes). The salt content of the liquid phase is increased as a result of the formation of NaCl or Na 2 SO 4 (depending on which acid the pH was adjusted), an increased consumption of iron-containing reagent compared with stoichiometric.

Задача изобретения разработка оптимального экономического процесса максимального удаления мышьяка из водных растворов любой концентрации, в результате которого бы сбрасываемые или возвращаемые в технологический процесс стоки не содержали мышьяк, сокращение длительности процесса, расхода реагентов, иммобилизация образующегося мышьяксодержащего осадка. The objective of the invention is the development of an optimal economic process for the maximum removal of arsenic from aqueous solutions of any concentration, as a result of which the effluents discharged or returned to the technological process do not contain arsenic, reducing the duration of the process, the consumption of reagents, immobilizing the arsenic-containing precipitate formed.

Сущность предлагаемого способа очистки водных растворов от мышьяка заключается в том, что для максимального извлечения мышьяка из растворов с любой исходной концентрацией As к ним добавляют в зависимости от начальной величины pH:
1) для кислых растворов соль железа (II) и окислитель (например, H2O2 и др.), соответствующую кислоту (например, HCl, H2SO4) для корректировки pH до 4 6. Полученный раствор подается в реакционную камеру аппарата вихревого слоя одновременно со стехиометрически необходимым количеством щелочи (NaOH, KOH); причем As Fe 1 5-9;
2) для щелочных растворов окислитель (например, H2O2), кислоту (например, HCl, H2SO4) для корректировки pH до 8 10, стехиометрически необходимое количество щелочи (NaOH, KOH). Полученный щелочной раствор одновременно с необходимым количеством железосодержащего реагента (раствор соли железа (III) (например, FeCl3•6H2O) подается в реакционную камеру аппарата вихревого слоя. Причем атомное соотношение между мышьяком и железом выбирается As Fe 1 5-17.
The essence of the proposed method for the purification of aqueous solutions of arsenic is that for maximum extraction of arsenic from solutions with any initial concentration of As, they are added depending on the initial pH value:
1) for acidic solutions, an iron (II) salt and an oxidizing agent (for example, H 2 O 2 , etc.), the corresponding acid (for example, HCl, H 2 SO 4 ) to adjust the pH to 4 6. The resulting solution is fed into the reaction chamber of the apparatus vortex layer simultaneously with the stoichiometrically necessary amount of alkali (NaOH, KOH); moreover, As Fe 1 5-9;
2) for alkaline solutions, an oxidizing agent (for example, H 2 O 2 ), acid (for example, HCl, H 2 SO 4 ) to adjust the pH to 8 10, the stoichiometrically necessary amount of alkali (NaOH, KOH). The resulting alkaline solution simultaneously with the required amount of iron-containing reagent (solution of iron (III) salt (for example, FeCl 3 • 6H 2 O) is fed into the reaction chamber of the vortex layer apparatus. Moreover, the atomic ratio between arsenic and iron is selected As Fe 1 5-17.

В результате интенсивного перемешивания, индукционного нагрева до 70 - 90oC и воздействия всех положительных факторов вихревого слоя все реакции: окисления-восстановления, замещения, нейтрализации, частичного электролиза воды и т. д. идут до конца. Непосредственно в системе образуется гидроокись железа (III) молекулярной степени дисперсности с получением затем геля заданной структуры с необходимыми свойствами, которая позволяет соосадить практически весь мышьяк. Реагенты могут использоваться как в твердом виде, так и в виде водных растворов. Для разделения твердой и жидкой фаз суспензия поступает в отстойник, затем на центрифугирование. Осадок содержит FeAsO4 и Fe(OH)3. Предлагаемый способ предусматривает предварительное окисление As (III) до As (V) с и сорбционное соосаждение уже пятивалентного мышьяка вместе с гидроокисью железа. Для интенсификации осуществления способа был использован способ обработки растворов в вихревом слое ферромагнитных частиц, который создается путем воздействия на них вращающегося магнитного поля. Известно применение аппаратов вихревого слоя (ABC) в качестве химических реакторов для интенсификации целого ряда технологических процессов [10] в частности, для очистки сточных вод от Ni, Cr, Pb за счет комплексного воздействия на обрабатываемые вещества интенсивного перемешивания и диспергирования, акустической и электромагнитной обработки, трения, электролиза. ABC представляет собой стальной проточный аппарат производительностью 15 40 м3/ч (в зависимости от типоразмера). Под действием вихревого слоя происходит интенсивное перемешивание, разогрев и измельчение реагентов до коллоидной степени дисперсности, что позволяет добиться максимальной очистки за короткое время и осуществить обработку в непрерывном режиме. Образующиеся гидроокиси металлов более дисперсны, чем гидроокиси, полученные в аппаратах с механическим перемешиванием.As a result of intense mixing, induction heating to 70 - 90 o C and exposure to all positive factors of the vortex layer, all reactions: oxidation-reduction, substitution, neutralization, partial electrolysis of water, etc. go to the end. Directly in the system, iron (III) hydroxide is formed with a molecular degree of dispersion, and then a gel of a given structure with the necessary properties is obtained, which allows almost all arsenic to be deposited. Reagents can be used both in solid form and in the form of aqueous solutions. To separate the solid and liquid phases, the suspension enters the sump, then centrifugation. The precipitate contains FeAsO 4 and Fe (OH) 3 . The proposed method involves the preliminary oxidation of As (III) to As (V) s and sorption coprecipitation of already pentavalent arsenic together with iron hydroxide. To intensify the implementation of the method, a method for processing solutions in a vortex layer of ferromagnetic particles was used, which is created by exposing them to a rotating magnetic field. It is known to use vortex layer devices (ABC) as chemical reactors for the intensification of a number of technological processes [10] in particular, for wastewater treatment from Ni, Cr, Pb due to the complex effect of intensive mixing and dispersion on the processed substances, acoustic and electromagnetic processing friction, electrolysis. ABC is a steel flow apparatus with a capacity of 15–40 m 3 / h (depending on size). Under the action of the vortex layer, intensive mixing, heating and grinding of the reagents to a colloidal degree of dispersion occurs, which allows maximum purification in a short time and continuous processing. The resulting metal hydroxides are more dispersed than the hydroxides obtained in apparatuses with mechanical stirring.

Увеличение дисперсности осадков не приводит к замедлению их отстаивания. Наоборот, осаждение частиц твердой фазы после реакции в ABC происходит в 1,5
2 раза быстрее, чем после реакции в аппарате с мешалкой [10]
В исследованиях были подвергнуты очистке от мышьяка по предлагаемому способу реальные технологические стоки и водно-солевые растворы хлорида натрия, образующиеся в технологии обезвреживания и переработки люизита и использовали для этой цели ABC типа В 150 К-07 производительностью 15 м3/ч с диаметром рабочей зоны 126 мм, выпускаемый заводом Полтавхиммаш (ГОСТ 15150-69). В таблице приведены результаты очистки реальных технологических растворов щелочного характера от мышьяка с использованием ABC.
An increase in the dispersion of sediments does not slow down their sedimentation. Conversely, the precipitation of solid particles after the reaction in ABC occurs at 1.5
2 times faster than after a reaction in an apparatus with a stirrer [10]
In the studies, real technological effluents and water-salt solutions of sodium chloride formed in the technology of decontamination and processing of lewisite were subjected to purification from arsenic by the proposed method and used ABC type B 150 K-07 with a productivity of 15 m 3 / h with a working area diameter for this purpose 126 mm manufactured by the Poltavkhimmash plant (GOST 15150-69). The table shows the results of purification of real technological solutions of an alkaline nature from arsenic using ABC.

Испытания способа очистки с помощью ABC показали, что на уровне чувствительности методики анализа (ГОСТ 4152-81) остаточный мышьяк в жидкой фазе не обнаруживается, а за пределами предлагаемых параметров (время обработки, соотношение реагентов) полного положительного эффекта не достигается. Таким образом, отличительными признаками предлагаемого способа являются: порядок ведения операций, температура, время обработки, pH, использование аппарата вихревого слоя, одновременная подача исходного раствора, железосодержащего реагента и щелочи в реактор. Tests of the cleaning method using ABC showed that at the sensitivity level of the analysis procedure (GOST 4152-81), residual arsenic is not detected in the liquid phase, and beyond the proposed parameters (processing time, reagent ratio), a complete positive effect is not achieved. Thus, the distinguishing features of the proposed method are: the order of operations, temperature, processing time, pH, the use of the vortex layer apparatus, the simultaneous supply of the initial solution, iron-containing reagent and alkali to the reactor.

Качество очистки растворов зависит от точного стехиометрического соотношения реагентов относительно мышьяка в исходном растворе, а также от времени выдержки гелеобразной суспензии после ABC в отстойнике для формирования структуры осадка (≈6 8 ч) и, конечно, от сорбционной емкости образующегося осадка по мышьяку (≈30 мг/г). The quality of solution purification depends on the exact stoichiometric ratio of reagents relative to arsenic in the initial solution, as well as on the exposure time of the gel-like suspension after ABC in the sump for the formation of a precipitate structure (≈6 8 h) and, of course, on the sorption capacity of the resulting precipitate in arsenic (≈30 mg / g).

Необходимо подчеркнуть, что способ получения гидроксида, температура, pH и другие факторы имеют столь большое значение, что изменение одного или нескольких из них приводит к получению продуктов, заметно различающихся по своим физическим и физико-химическим свойствам, в частности, по сорбционной емкости. It must be emphasized that the method of producing hydroxide, temperature, pH, and other factors are so important that changing one or more of them leads to the production of products that differ markedly in their physical and physicochemical properties, in particular, in sorption capacity.

Наиболее эффективным является использование предлагаемого способа очистки для извлечения мышьяка из растворов солей щелочных металлов (NaCl, HCl, Na2SO4, K2SO4), так как дополнительно образующаяся в результате реакции образования гидроокиси Fe(OH)3, соль (например, NaCl) не мешает, а просто повышает концентрацию исходного солевого раствора.The most effective is the use of the proposed purification method for the extraction of arsenic from solutions of alkali metal salts (NaCl, HCl, Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 ), since a salt (for example, additionally formed as a result of the formation of Fe (OH) 3 hydroxide) NaCl) does not interfere, but simply increases the concentration of the initial saline solution.

Для очистки солей щелочных металлов (в частности, NaCl) было предложено растворение их в слабощелочных водных растворах и дальнейшая обработка уже водных растворов. Порядок операций следующий: растворяют исходную соль NaCl в воде или в 1-2%-ной щелочи до приблизительно 15% концентрации, затем ведут окисление находящегося в растворе As (III) до As (V) 32%-ой перекисью водорода H2O2, после этого корректируют pH раствора до 8 щелочью NaOH или HCl, если это необходимо. На следующем этапе добавляют стехиометрически необходимое количество щелочи и затем приготовленный щелочно-солевой раствор и железосодержащий реагент (FeCl3•6H2O) подают одновременно в рабочую камеру аппарата вихревого слоя для обработки при 70 90oC (для ABC типа В 150 К-07 время обработки составляет 30 40 с).For the purification of alkali metal salts (in particular, NaCl), it was proposed to dissolve them in weakly alkaline aqueous solutions and to further process already aqueous solutions. The procedure is as follows: dissolve the initial NaCl salt in water or in 1-2% alkali to approximately 15% concentration, then oxidize the As (III) solution in solution to As (V) with 32% hydrogen peroxide H 2 O 2 , then adjust the pH of the solution to 8 with alkali NaOH or HCl, if necessary. In the next step, the necessary amount of alkali is added stoichiometrically, and then the prepared alkaline salt solution and the iron-containing reagent (FeCl 3 • 6H 2 O) are simultaneously fed into the working chamber of the vortex layer apparatus for processing at 70–90 ° C (for ABC type B 150 K-07 processing time is 30 to 40 s).

После отстаивания и центрифугирования жидкая фаза (приблизительно 25 мас. рассол NaCl) практически не содержит мышьяк, железо и органические загрязнения. По своим показателям после частичного упаривания до 30% концентрации он соответствует требованиям к рассолу NaCl для диафрагменного метода электролиза (СТП 5-12-82) ВПО "Каустик", г. Волгоград:
Массовая концентрация:
NaCl 310 315 г/дм3
ионов Ca2+ не более 5 мг/дм3
ионов Mg2+ не более 1 мг/дм3
Сульфат-иона SO 2- 4 не более 5 мг/дм3
ионов Fe3+ не более 0,1 мг/дм3
Прозрачность не менее 96%
Были найдены оптимальные условия ведения процесса в вихревом электромагнитном поле.
After settling and centrifugation, the liquid phase (approximately 25 wt. NaCl brine) contains virtually no arsenic, iron and organic contaminants. According to its indicators, after partial evaporation to 30% concentration, it meets the requirements for NaCl brine for the diaphragm electrolysis method (STP 5-12-82) VPO "Caustic", Volgograd:
Mass concentration:
NaCl 310 315 g / dm 3
Ca 2+ ions not more than 5 mg / dm 3
Mg 2+ ions not more than 1 mg / dm 3
Sulfate ion SO 2- 4 no more than 5 mg / dm 3
Fe 3+ ions not more than 0.1 mg / dm 3
Transparency not less than 96%
The optimal conditions for conducting the process in a vortex electromagnetic field were found.

Время обработки ограничивается временем, за которое происходит нагрев реакционной массы до 70 90oC (оптим. 80oC) в рабочей камере аппарата вихревого слоя. Для ABC типа В 150 К-07 это время составляет 30 40 с. Для сравнения: в аппаратах с мешалками это время составляет 30 60 мин и более. При ведении процесса осаждения в аппаратах с мешалками в большинстве случаев на осаждение 1 мас. доли мышьяка расходуется от 100 до 250 мас. долей железосодержащего реагента [4] В нашем случае реагенты расходуются согласно точному стехиометрическому расчету, причем As Fe 1 5-17 в зависимости от исходной концентрации мышьяка в растворе.The processing time is limited by the time during which the reaction mass is heated to 70 90 o C (optim. 80 o C) in the working chamber of the vortex layer apparatus. For ABC type B 150 K-07, this time is 30 40 s. For comparison: in devices with mixers, this time is 30-60 minutes or more. When conducting the deposition process in devices with mixers in most cases, the deposition of 1 wt. fractions of arsenic consumed from 100 to 250 wt. fractions of an iron-containing reagent [4] In our case, the reagents are consumed according to an exact stoichiometric calculation, with As Fe 1 5-17 depending on the initial concentration of arsenic in the solution.

Применение аппаратов с механическими перемешивающими устройствами требуют больших производственных площадей и значительных капитальных затрат. В противоположность этому в комплект установки с применением ABC для очистки сточных вод и водных растворов методом соосаждения на гидроокисях металлов входят лишь емкости для реагентов (NaOH, HCl, FeCl3•6H2O), один ABC и шламонакопитель-отстойник. Особенностью является одновременная подача реагентов в рабочую зону ABC. Продолжительность обработки может быть от сотых долей секунды до нескольких десятков секунд.The use of devices with mechanical mixing devices require large production areas and significant capital costs. In contrast, the complete set with ABC for wastewater and aqueous solutions by coprecipitation on metal hydroxides includes only tanks for reagents (NaOH, HCl, FeCl 3 • 6H 2 O), one ABC and a sludge collector. A special feature is the simultaneous supply of reagents to the ABC working area. The processing time can be from hundredths of a second to several tens of seconds.

Принципиальная технологическая схема установки с применением ABC для очистки сточных вод и водных растворов методом реагентного осаждения приведена на чертеже. Schematic diagram of the installation using ABC for the treatment of wastewater and aqueous solutions by reagent deposition is shown in the drawing.

Установка состоит из сборника-усреднителя 1, насоса 2, емкостей-дозаторов (3-5), аппарата с вихревым слоем 6, шламонакопителя-отстойника 8. The installation consists of a collection-averager 1, pump 2, metering tanks (3-5), a device with a vortex layer 6, and a sludge collector-settler 8.

Применение предлагаемого способа позволяет существенно упростить процесс, сократив время приблизительно в 240 раз, тем самым позволяя вести процесс непрерывно. The application of the proposed method can significantly simplify the process, reducing the time by approximately 240 times, thereby allowing the process to be conducted continuously.

Предлагаемый способ очистки является наиболее рациональным из известных и может быть эффективно использован в промышленности. Его несомненным достоинством является простота и быстрота требуемой глубины очистки. The proposed cleaning method is the most rational of the known and can be effectively used in industry. Its undoubted advantage is the simplicity and speed of the required cleaning depth.

Применяемые операции легко реализуются в непрерывном режиме, а сам способ выгодно отличается возможностью иммобилизации и дальнейшей утилизации образующегося арсената железа, который путем выщелачивания гидрооксидом NaOH может быть легко переведен в арсенит Na3AsO4 и далее через ионообменную колонку в техническую мышьяковую кислоту H3AsO4 [11] являющуюся товарным продуктом. Кроме того, осадок может быть пригоден для получения цеолитов [12] и ионитов [13]
Осадок после ABC содержит, мас.
The operations used are easily realized in a continuous mode, and the method itself is favorably distinguished by the possibility of immobilization and further utilization of the formed iron arsenate, which can be easily converted to Na 3 AsO 4 by leaching with NaOH and then through an ion exchange column to technical arsenic acid H 3 AsO 4 [11] being a commercial product. In addition, the precipitate may be suitable for the preparation of zeolites [12] and ion exchangers [13]
The precipitate after ABC contains, by weight.

3,5≅As≅24,5
37≅Fe≅43
в зависимости от условий осаждения. Метод применим одинаково эффективно как для концентрированных, так и для слабоконцентрированных относительно мышьяка растворов.
3,5≅As≅24,5
37≅Fe≅43
depending on the deposition conditions. The method is applicable equally effectively for both concentrated and weakly concentrated solutions with respect to arsenic.

Осаждение мышьяка из водных растворов осуществляется по адсорбционному механизму, при этом исключается возможность обратного перехода мышьяка в раствор при благоприятных условиях. Отсюда ясно, что достигается полная иммобилизация мышьяка и хранение подобных осадков практически безопасно. The deposition of arsenic from aqueous solutions is carried out by the adsorption mechanism, while the possibility of the reverse transition of arsenic to solution under favorable conditions is excluded. From this it is clear that complete immobilization of arsenic is achieved and the storage of such sediments is almost safe.

Данные [14] подтверждают это: произведение растворимости для соли
FeAsO4•8Fe(OH)3: ПР [Fe3+]·[AsO 3- 4 ]= (5,7±4,2)•10-21
Это означает, что данный осадок может подлежать захоронению, и в этом случае загрязнение природных вод мышьяком за счет вымывания его из осадков сводится к минимуму.
The data [14] confirm this: the solubility product for salt
FeAsO 4 • 8Fe (OH) 3 : PR [Fe 3+ ] · [AsO 3- 4 ] = (5.7 ± 4.2) • 10 -21
This means that this sediment can be buried, and in this case, the pollution of natural waters with arsenic due to leaching it from the sediments is minimized.

Согласно "Временному классификатору токсичных промышленных отходов". [15] подобные осадки можно отнести к 4 классу опасности. According to the “Interim Classifier of Toxic Industrial Wastes" [15] Similar precipitation can be attributed to hazard class 4.

Пример 1. В исходный водный раствор NaCl (15 мас.) 0,5 л с содержанием мышьяка 2520 мг добавляют перекись H2O2 (32%) в количестве 2,7 мл, корректируют pH раствора щелочью NaOH или соляной кислотой до pH 8, добавляют NaOH 20 г, далее раствор подают в рабочую камеру аппарата вихревого слоя одновременно с солью железа FeCl3•6H2O (46 г). Обработку в ABC типа В 150 К-07 осуществляют 30 40 с, затем суспензию сливают в шламонакопитель-отстойник, где происходит коагуляция осадка. Осветленный раствор (рассол NaCl приблизительно 25%) содержит 1•10-6% As, не более.Example 1. In the initial aqueous solution of NaCl (15 wt.) 0.5 l with an arsenic content of 2520 mg add H 2 O 2 peroxide (32%) in an amount of 2.7 ml, adjust the pH of the solution with alkali NaOH or hydrochloric acid to pH 8 NaOH is added, 20 g, then the solution is fed into the working chamber of the vortex layer apparatus simultaneously with the FeCl 3 • 6H 2 O iron salt (46 g). Processing in ABC type B 150 K-07 is carried out for 30-40 s, then the suspension is poured into a sludge collector, where coagulation of sediment occurs. The clarified solution (NaCl brine approximately 25%) contains 1 • 10 -6 % As, not more.

Осадок содержит,
As≥10
Fe≥45
NaCl≈2
Пример 2. К 270 г исходного водного раствора NaCl с содержанием мышьяка 850 г добавляют 4 г NaOH (сухой) и 1 мл H2O2 (32%), доводят до pH раствора HCl-кислотой до 8, затем подают в рабочую камеру ABC типа В 150 К-07, одновременно с солью железа FeCl3•6H2O (27,5 г) и щелочью NaOH (12,2 г). После обработки в течение 30 с суспензию сливают в шламонакопитель-отстойник для коагуляции осадка. Осветленный раствор (рассол NaCl приблизительно 25%) содержит 1•10-6% мышьяка. Шлам обезвоженный (осадок) содержит,
As≥7
Fe≥48
NaCl≈2
Пример 3. К 0,5 л сточных вод с содержанием мышьяка 700 мг/л добавляют 0,6 г NaOH (сухой) и 1 мл H2O2 (32%), корректируют pH соляной кислотой (33%) до 8, затем подают в рабочую камеру ABC типа В 150 К-07 одновременно с солью железа FeCl3•6H2O (11,5 г) и щелочью (5 г). После обработки в течение 35 с суспензию сливают в шламонакопитель-отстойник для коагуляции осадка. Осветленный слой содержит 1•10-6% мышьяка, не более. Осадок содержит,
As≥7
Fe≥48
Пример 4. К 0,5 л сточных вод кислого характера (pH 4) с содержанием мышьяка 500 мг/л добавляют 9,33 г FeSO4•7H2O и 0,6 мл перекиси H2O2 (32%), затем полученный раствор подают в рабочую камеру ABC типа В 150 К-07 одновременно со щелочью NaOH (42%) 8 г. После обработки в течение 35 с суспензию сливают в шламонакопитель-отстойник для дозревания осадка. Осветленный слой содержит 1•10-6 мас. мышьяка, не более.
The precipitate contains
As≥10
Fe≥45
NaCl≈2
Example 2. To 270 g of an initial aqueous solution of NaCl with an arsenic content of 850 g, 4 g of NaOH (dry) and 1 ml of H 2 O 2 (32%) are added, the pH of the solution is adjusted to 8 with HCl-acid, and then fed to the working chamber ABC type B 150 K-07, simultaneously with the iron salt FeCl 3 • 6H 2 O (27.5 g) and alkali NaOH (12.2 g). After treatment for 30 s, the suspension is poured into a sludge collector for settling coagulation. The clarified solution (NaCl brine approximately 25%) contains 1 • 10 -6 % arsenic. Sludge dehydrated (sediment) contains,
As≥7
Fe≥48
NaCl≈2
Example 3. To 0.5 l of wastewater with an arsenic content of 700 mg / l add 0.6 g NaOH (dry) and 1 ml of H 2 O 2 (32%), adjust the pH of hydrochloric acid (33%) to 8, then served in a working chamber ABC type B 150 K-07 simultaneously with the iron salt FeCl 3 • 6H 2 O (11.5 g) and alkali (5 g). After treatment for 35 s, the suspension is poured into a sludge collector-settler for coagulation of sediment. The clarified layer contains 1 • 10 -6 % of arsenic, not more. The precipitate contains
As≥7
Fe≥48
Example 4. To 0.5 l of acidic wastewater (pH 4) with an arsenic content of 500 mg / l, 9.33 g of FeSO 4 • 7H 2 O and 0.6 ml of H 2 O 2 peroxide (32%) are added, then the resulting solution is fed into the working chamber of ABC type B 150 K-07 simultaneously with alkali NaOH (42%) 8 g. After processing for 35 s, the suspension is poured into a sludge collector for sediment maturation. The clarified layer contains 1 • 10 -6 wt. arsenic, no more.

Осадок содержит,
As≥6
Fe≥48
Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает стабильное извлечение мышьяка из водных растворов из счет подобранных условий и общей интенсификации процесса, позволяет сократить продолжительность процесса реагентного осаждения от нескольких часов до нескольких десятков секунд и упростить оформление процесса, заменив реактор с мешалкой на современный производительный аппарат вихревого слоя непрерывного действия. Использование данного способа в совокупности позволяет получать гели гидроокиси железа (III) с заданной структурой и заданной сорбционной емкостью в зависимости от pH и концентрации мышьяка в обрабатываемом растворе.
The precipitate contains
As≥6
Fe≥48
Thus, the use of the proposed method provides stable extraction of arsenic from aqueous solutions from selected conditions and the overall intensification of the process, reduces the duration of the reagent deposition process from several hours to several tens of seconds and simplifies the design of the process by replacing the stirred reactor with a modern production vortex layer apparatus continuous action. Using this method together allows you to get the gels of iron hydroxide (III) with a given structure and a given sorption capacity depending on the pH and concentration of arsenic in the treated solution.

Литература. Literature.

1. Заботина Л. Н. Гулькин Л.Н. Нуждин А.И. Химическая промышленность, 1988, N 10, с. 10. 1. Concern L. N. Gulkin L. N. Nuzhdin A.I. Chemical Industry, 1988, N 10, p. ten.

2. Горштейн Г.И. Куманев Г.А. Кифарова Г. /Труды ИРЕА, 1963, т. 25, с. 104. 2. Gorshtein G.I. Kumanev G.A. Kifarova G. / Transactions of IREA, 1963, v. 25, p. 104.

3. Патент ГДР N 69089, кл. 85 B 2/01, 1969. 3. Patent GDR N 69089, class. 85 B 2/01, 1969.

4. Немодрук А.А. Аналитическая химия мышьяка. М. Наука, 1976. 4. Nemodruk A.A. Analytical chemistry of arsenic. M. Science, 1976.

5. Патент Великобритании N 1 502 775. 5. UK patent N 1 502 775.

6. Заявка Японии 59-164639, 1983; ИСМ N 4, 1988, РЖХ, 1985, 20Л109П. 6. Application of Japan 59-164639, 1983; ISM N 4, 1988, RZH, 1985, 20L109P.

7. Заявка Японии 55-41863, 1978; РЖХ 1981, 3И443П; ИСР N 1, 1984. 7. Japanese application 55-41863, 1978; RZH 1981, 3I443P; ISR N 1, 1984.

8. Заявка Японии 55-31437, 1978; РЖХ 1981, 10И438П. 8. Japanese application 55-31437, 1978; RZH 1981, 10I438P.

9. Заявка Японии 59-189972, 1984, ИСМ N 4, 1990. 9. Application of Japan 59-189972, 1984, ISM N 4, 1990.

10. Логвиненко Д.Д. Шеляков О.П. Интенсификация технологических процессов в аппаратах с вихревым слоем. Киев: Техника, 1976. 10. Logvinenko D.D. Shelyakov O.P. Intensification of technological processes in devices with a vortex layer. Kiev: Engineering, 1976.

11. США патент N 4244927, РЖХ, 1981, 18Л105П. 11. US patent N 4244927, RJ, 1981, 18L105P.

12. США патент N 3981970, ИЗР, вып. 23, N 2, 1977. 12. USA patent N 3981970, IPM, no. 23, No. 2, 1977.

13. Пахолков В.С. и др. // Журнал прикладной химии, 1980, т. LIII, вып. 2, с. 280-285. 13. Pakholkov V.S. et al. // Journal of Applied Chemistry, 1980, vol. LIII, no. 2, p. 280-285.

14. Чухланцев В.Г. //Журнал аналитической химии, 1956, т. 11, с. 529. 14. Chukhlantsev V.G. // Journal of analytical chemistry, 1956, v. 11, p. 529.

15. Временный классификатор токсичных промышленных отходов и методические рекомендации по определению класса токсичности промышленных отходов. М. Изд. стандартов, 1987. 15. Temporary classifier of toxic industrial waste and guidelines for determining the toxicity class of industrial waste. M. Publ. Standards, 1987.

Claims (1)

Способ очистки сточных вод и водных растворов солей щелочных металлов от мышьяка, включающий обработку окислителем и железосодержащим реагентом-осадителем в присутствии щелочи с последующим отделением осадка, отличающийся тем, что осаждение солью железа ведут в вихревом электромагнитном поле в растворе соответствующей щелочи при индукционном разогреве до 70 - 90oС и pН 4 10, при атомном соотношении мышьяка и железа As Fe 1 5 17 и при одновременной подаче мышьяксодержащего раствора и железосодержащего реагента в вихревой слой, где соосаждают мышьяк в виде арсената железа вместе с гидроокисью железа, содержащего мышьяк в осадке 3,5 ≅ As ≅ 24,5 мас.The method of purification of wastewater and aqueous solutions of alkali metal salts from arsenic, including treatment with an oxidizing agent and an iron-containing reagent-precipitant in the presence of alkali, followed by separation of the precipitate, characterized in that the precipitation of the iron salt is carried out in a vortex electromagnetic field in a solution of the corresponding alkali during induction heating to 70 - 90 o C and pH 4 10, with an atomic ratio of arsenic and iron As Fe 1 5 17 and with the simultaneous supply of an arsenic-containing solution and an iron-containing reagent in a vortex layer, where we co-precipitate shyak in the form of iron arsenate together with iron hydroxide containing arsenic in the sediment 3.5 ≅ As ≅ 24.5 wt.
RU93027671A 1993-05-18 1993-05-18 Method of removing arsenic from waste waters and aqueous solutions of alkali metals RU2100288C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93027671A RU2100288C1 (en) 1993-05-18 1993-05-18 Method of removing arsenic from waste waters and aqueous solutions of alkali metals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93027671A RU2100288C1 (en) 1993-05-18 1993-05-18 Method of removing arsenic from waste waters and aqueous solutions of alkali metals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93027671A RU93027671A (en) 1995-12-10
RU2100288C1 true RU2100288C1 (en) 1997-12-27

Family

ID=20142010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93027671A RU2100288C1 (en) 1993-05-18 1993-05-18 Method of removing arsenic from waste waters and aqueous solutions of alkali metals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2100288C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6132623A (en) * 1997-06-19 2000-10-17 The University Of Connecticut Immobilization of inorganic arsenic species using iron
RU2725315C1 (en) * 2019-03-19 2020-07-02 Анатолий Григорьевич Демахин Method of purifying water from arsenic compounds

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Заявка Японии 59-189972, кл. B 05 D 7/02, 1984. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6132623A (en) * 1997-06-19 2000-10-17 The University Of Connecticut Immobilization of inorganic arsenic species using iron
RU2725315C1 (en) * 2019-03-19 2020-07-02 Анатолий Григорьевич Демахин Method of purifying water from arsenic compounds

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4405464A (en) Process for the removal of selenium from aqueous systems
EP0151120B1 (en) Method for removing heavy metals from aqueous solutions by coprecipitation
USRE36915E (en) Process for sodium sulfide/ferrous sulfate treatment of hexavalent chromium and other heavy metals
US4943377A (en) Method for removing dissolved heavy metals from waste oils, industrial wastewaters, or any polar solvent
EP0621241A2 (en) Solution decontamination method using precipitation and flocculation techniques
CA1333106C (en) Process for removal of inorganic and cyanide contaminants from wastewater
WO2005077835A1 (en) System and method for treatment of industrial wastewater
WO1998006672A1 (en) Method for removing toxic substances in water
US5234603A (en) Methods employing a zirconium salt for use in wastewater treatment
WO1990015027A2 (en) Methods for removing substances from aqueous solutions
CA1332475C (en) Process for the treatment of effluents containing cyanide and toxic metals, using hydrogen peroxide and trimercaptotriazine
KR100387029B1 (en) Treatment of wastewater with heavy metals by used iron oxide catalyst
RU2100288C1 (en) Method of removing arsenic from waste waters and aqueous solutions of alkali metals
Anderson et al. A method for chromate removal from cooling tower blowdown water
JP2004290777A (en) Method for treating arsenic-containing water
Campanella et al. Mercury removal from petrochemical wastes
CN1148323C (en) Method of eliminating As, Pb, Cr and Hg from drinking water
Mennell et al. Treatment of primary effluent by lime precipitation and dissolved air flotation
Ukiwe et al. Assessment of polyacrylamide and aluminum sulphate coagulants in turbidity removal in wastewater
RU2725315C1 (en) Method of purifying water from arsenic compounds
Ostovara et al. Combination of coagulation and oxidation processes for treatment of real fish canning wastewater
RU2131849C1 (en) Method of preparing coagulation-flocculation reagent and water treatment process
JPS61161191A (en) Treatment of heavy metal ion-containing solution
JPH1110170A (en) Treatment process for antimony containing solution
EP0723938A2 (en) Method for treating water