RU2113519C1

RU2113519C1 - Method of deposition of heavy metal ions from aqueous solutions

Info

Publication number: RU2113519C1
Application number: RU96117358A
Authority: RU
Inventors: Л.А. Воропанова; О.К. Кузнецов; Е.А. Куликова
Original assignee: Воропанова Лидия Алексеевна
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1996-08-27
Publication date: 1998-06-20

Abstract

FIELD: purification of industrial and domestic sewage. SUBSTANCE: alkaline neutralizer is added to initial solution at pH within 4 to 12.0 to obtain unlike charged sols which are subjected to mutual coagulation. Clarified phase is separated by decantation and deposit is subjected to contact with subsequent portions of initial solution followed by decantation of clarified aqueous phase. EFFECT: greater recovery of heavy metal ions from sewage. 2 dwg , 4 tbl

Description

Извлечение ионов тяжелых металлов из водных растворов относится к области извлечение веществ из водных растворов при реагентном осаждении и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Extraction of heavy metal ions from aqueous solutions relates to the field of extraction of substances from aqueous solutions during reagent deposition and can be used in non-ferrous and ferrous metallurgy, as well as for the treatment of industrial and domestic wastes.

Известен способ реагентов осаждения сточных вод [1], предусматривающий перевод ионов металлов с труднорастворимые соединения при обработке сточных вод щелочными реагентами с последующим выделением их в осадок отстаиванием. A known method of wastewater sedimentation reagents [1], providing for the conversion of metal ions with sparingly soluble compounds in the treatment of wastewater with alkaline reagents, followed by their precipitation by sedimentation.

Недостатком способа является то, что такие технологии не обеспечивают степень очистки от ионов тяжелых металлов, удовлетворяющую современным требованиям водохозяйственных органов. Кроме того, применение реагентных методов приводит к вторичному загрязнению воды - повышению ее солесодержания, что препятствует повторному использования очищенной воды в производстве. В ряде случаев после реагентной обработки необходима глубокая доочистка сточных вод от соединений тяжелых металлов. The disadvantage of this method is that such technologies do not provide a degree of purification from heavy metal ions that meets the current requirements of water authorities. In addition, the use of reagent methods leads to secondary pollution of water - an increase in its salinity, which prevents the reuse of purified water in production. In some cases, after reagent treatment, deep wastewater treatment from heavy metal compounds is necessary.

Наиболее близким техническим решением является способ очистки шахтных вод [2] путем деления потока обрабатываемой воды на две части, получения разноименно заряженных золей с их последующей взаимной коагуляцией, разноименно заряженные золи получают введением щелочного агента в одну часть потока до pH 4,0 - 6,5, а в другую до 9,5 - 12,0. The closest technical solution is the method of purification of mine water [2] by dividing the flow of treated water into two parts, producing oppositely charged sols with their subsequent mutual coagulation, oppositely charged sols are obtained by introducing an alkaline agent in one part of the flow to pH 4.0 - 6, 5, and in another to 9.5 - 12.0.

Недостатком способа является получение в результате взаимной коагуляции гидрофильного, влагоемкого и рыхлого осадка, увлекающего за собой значительное количество щелочного агента, что увеличивает расход последнего и шламовые площади, к тому же, технологическая схема предусматривает по крайней мере три точки контроля величины pH: в двух частях потока и на выходе после соединения потоков для их последующей взаимной коагуляции. The disadvantage of this method is to obtain as a result of mutual coagulation of a hydrophilic, moisture-intensive and loose sediment, entraining a significant amount of alkaline agent, which increases the consumption of the latter and sludge areas, moreover, the technological scheme provides at least three points for controlling the pH value: in two parts flow and at the exit after connecting the flows for their subsequent mutual coagulation.

Задачей изобретения является создание оптимальных условий извлечения ионов тяжелых металлов из водоемких стоков с солесодержанием, способствующим образованию коллоидных, мелкодисперсных систем с трудноосаждаемыми взвесями. The objective of the invention is to create optimal conditions for the extraction of heavy metal ions from water-intensive wastewater with a salt content that contributes to the formation of colloidal, finely dispersed systems with difficult to precipitate suspensions.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в экономичности процесса за счет сокращения расхода реагентов и в увеличении степени извлечения ионов тяжелых металлов из сточных вод. The technical result that can be achieved by carrying out the invention lies in the economics of the process by reducing the consumption of reagents and in increasing the degree of extraction of heavy metal ions from wastewater.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе осаждения ионов тяжелых металлов из промышленных сточных вод, включающем введение щелочного нейтрализатора при pH 4 - 12, перемешивание и отстаивание с получением осадка, осадок многократно подвергают контакту со следующими порциями исходного раствора с одновременной нейтрализацией раствора до значений pH, оптимальных для осаждения ионов тяжелых металлов. This technical result is achieved by the fact that in the known method of precipitation of heavy metal ions from industrial wastewater, including the introduction of an alkaline neutralizer at pH 4-12, stirring and settling to obtain a precipitate, the precipitate is repeatedly exposed to the following portions of the initial solution while neutralizing the solution to pH values optimal for the deposition of heavy metal ions.

Сущность способа поясняется технологической схемой процесса, изображенной на фиг. 1. The essence of the method is illustrated by the technological scheme of the process depicted in FIG. one.

Примеры конкретного осуществления способа. Examples of specific implementation of the method.

В качестве исходного раствора использовали сточную воду промышленного предприятия, состав которой по основным компонентам представлен в табл. 1. As the initial solution used wastewater of an industrial enterprise, the composition of which for the main components is presented in table. one.

Исходный раствор пропускали через тщательно отмытый кварцевый песок для удаления взвешенных веществ. The initial solution was passed through carefully washed quartz sand to remove suspended solids.

Пример 1 (табл. 2, опыты 1.1-1.5). Example 1 (table. 2, experiments 1.1-1.5).

В соответствии с технологической схемой процесса, изображенной на фиг. 1, при непрерывном перемешивании проводили нейтрализацию 200 см³ исходного раствора 10%-ным раствором щелочи NaOH до оптимальной величины pH осаждения ионов тяжелых металлов, равной для данного раствора значению 9,5 - 10,5. За время перемешивания 10 мин, отстаивания - 15 мин возникла граница раздела между раствором и осадком. Объем осадка оценивали в процентах ко всему объему системы. Осветленную водную фазу отделяли от осадка декантацией, к осадку приливали новую порцию исходного раствора до объема 200 см³, проводили нейтрализацию до pH 9,5 - 10,5 при непрерывном перемешивании и последующем отстаивании как было описано выше. Подобную процедуру повторяли четыре или пять раз. При этом всякий раз измеряли объемы осадка и осветленной водной фазы, в последней определяли концентрацию ионов тяжелых металлов. На всех этапах проведения экспериментов контролировали величину pH с помощью pH-метра и расход нейтрализатора.In accordance with the process flow diagram depicted in FIG. 1, with continuous stirring, neutralization of 200 cm ^{3 of the} initial solution with a 10% solution of NaOH alkali was carried out to the optimum pH of the deposition of heavy metal ions, which is equal to 9.5 - 10.5 for this solution. During mixing for 10 minutes, settling for 15 minutes, an interface between the solution and the precipitate arose. Sediment volume was estimated as a percentage of the total system volume. The clarified aqueous phase was separated from the precipitate by decantation, a new portion of the initial solution was added to the precipitate to a volume of 200 cm ³ , neutralization was carried out to a pH of 9.5 - 10.5 with continuous stirring and subsequent sedimentation as described above. A similar procedure was repeated four or five times. In this case, the volumes of the precipitate and the clarified aqueous phase were measured each time; in the latter, the concentration of heavy metal ions was determined. At all stages of the experiments, the pH was monitored using a pH meter and the consumption of the converter.

В табл. 2 даны результаты очистки промышленной сточной воды, причем концентрация ионов тяжелых металлов дана по основному компоненту исходного раствора - цинку. In the table. 2 shows the results of industrial wastewater treatment, and the concentration of heavy metal ions is given for the main component of the initial solution - zinc.

Из данных табл. 2 (опыты 1.1-1.5) следует, что при нейтрализации исходного раствора щелочью, осадки, полученные в предыдущих стадиях нейтрализации, способствуют нейтрализации новых порций исходного раствора, а многократный контакт с новыми порциями очищаемого раствора повышает величину pH последнего, что способствует удалению примесей и сокращает расход реагентов. From the data table. 2 (experiments 1.1-1.5) it follows that when neutralizing the initial solution with alkali, the precipitates obtained in the previous stages of neutralization contribute to the neutralization of new portions of the initial solution, and repeated contact with new portions of the purified solution increases the pH of the latter, which helps to remove impurities and reduces reagent consumption.

Объем осадка растет с ростом числа контактов исходного раствора с осадком. The volume of the precipitate increases with increasing number of contacts of the initial solution with the precipitate.

Пример 2 (табл. 2, опыты 2.1-2.4). Example 2 (table. 2, experiments 2.1-2.4).

Эксперименты проводили аналогично опытам 1.1 - 1.5 табл. 2, но в качестве нейтрализатора использовали более дешевый по сравнению со щелочью реагент - гашеную известь Ca(OH)₂ в виде известкового раствора с концентрацией 1,496 г/дм³ в расчете на CaO.The experiments were carried out similarly to experiments 1.1 - 1.5 table. 2, but as a neutralizer, a cheaper reagent was used as compared with alkali - slaked lime Ca (OH) ₂ in the form of a lime solution with a concentration of 1.496 g / dm ³ calculated on CaO.

Из данных опытов 2.1-2.4 табл. 2 можно сделать выводы, аналогичные тем, которые получены при анализе примера 1, кроме того, очевидно, что наиболее плотные осадки получаются в опытах 2.2 и 2.3, т.е. при втором и третьем контактах исходного раствора с осадком. From the data of experiments 2.1-2.4 table. 2, conclusions can be drawn similar to those obtained in the analysis of example 1, in addition, it is obvious that the most dense precipitation is obtained in experiments 2.2 and 2.3, i.e. at the second and third contacts of the initial solution with the precipitate.

В табл. 3 представлены данные о плотности осадков, полученных в условиях опытов табл. 2. Для сравнения плотность всех осадков определялась по отношению к наиболее плотному осадку, полученному в опыте 1.1 табл. 2, его плотность принята за 100%. In the table. 3 presents data on the density of precipitation obtained in the conditions of the experiments of table. 2. For comparison, the density of all precipitation was determined in relation to the most dense precipitate obtained in experiment 1.1 of the table. 2, its density is taken as 100%.

Из данных табл. 3 следует, что наиболее плотные осадки образовались в опытах 1.2, 2.2 и 1.2 табл. 2. Образование более плотных осадков способствует сокращению времени и повышению степени осветления раствора. From the data table. 3 it follows that the most dense precipitation formed in experiments 1.2, 2.2 and 1.2 of the table. 2. The formation of more dense precipitation helps to reduce time and increase the degree of clarification of the solution.

В табл. 4 проведено сравнение результатов очистки по предлагаемому способу и прототипу. В табл. 4 расход реагентов на 1 м³ очищенного раствора и извлечение цинка рассчитаны по данным табл. 2.In the table. 4, a comparison of the cleaning results of the proposed method and prototype. In the table. 4 reagent consumption per 1 m ^{3 of} purified solution and zinc recovery are calculated according to the table. 2.

Из сравнения данных табл. 4 следует, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом снижает расход реагента и повышает извлечение ионов тяжелых металлов из растворов, особенно, если в качестве нейтрализатора используется известь. From comparing the data table. 4 it follows that the proposed method in comparison with the prototype reduces the consumption of the reagent and increases the extraction of heavy metal ions from solutions, especially if lime is used as a neutralizer.

Установлено, что при 10-кратном контакте осадка с новыми порциями исходного раствора при нейтрализации известью за время отстаивания не более 30 мин объем осадка не превышал 35%, а при отстаивании в течение суток - 25% от объема системы, причем увеличение кратности контакта сокращает время отстаивания, увеличивает степень остветления раствора. Количество контактов определяется составом и объемом очищаемого раствора. It was found that, when the precipitate is 10 times in contact with new portions of the initial solution during neutralization with lime during a sedimentation time of not more than 30 minutes, the sediment volume does not exceed 35%, and when sedimented during the day, it is 25% of the system volume, and an increase in the contact ratio reduces time sedimentation, increases the degree of clarification of the solution. The number of contacts is determined by the composition and volume of the solution being cleaned.

Осветленная водная фаза может быть использована в технологических целях, а осадки различными способами переработаны в полезные продукты. The clarified aqueous phase can be used for technological purposes, and precipitates are processed into useful products in various ways.

Очистка, особенно больших объемов, загрязненных производственных растворов предлагаемым способом экологически безвредна и экономически выгодна. Cleaning, especially large volumes of contaminated industrial solutions of the proposed method is environmentally friendly and cost-effective.

В технологической схеме, представленной на фиг. 1, полученный в предыдущих операциях нейтрализации осадок вводят на стадии перемешивания и нейтрализации новой порции исходного раствора, после чего нейтрализатором доводят величину pH раствора до оптимальных значений, обеспечивающих необходимую глубину осаждения ионов тяжелых металлов. Операцию повторного использования осадка можно осуществлять многократно (n раз) до тех пор, пока обеспечивается необходимая степень очистки, оптимально используются объемы оборудования и обеспечивается необходимое количество осадка. In the flow chart shown in FIG. 1, the precipitate obtained in the previous neutralization operations is introduced at the stage of mixing and neutralizing a new portion of the initial solution, after which the pH of the solution is adjusted with a neutralizer to the optimum values that provide the necessary depth of deposition of heavy metal ions. The operation of reuse of sludge can be carried out repeatedly (n times) until the required degree of purification is ensured, the equipment volumes are optimally used and the necessary amount of sludge is provided.

Экспериментами установлено, что при определенных условиях циклы повторного использования осадка можно реализовать на стадии отстоя, как это показано на фиг. 2. It was established by experiments that, under certain conditions, sludge reuse cycles can be implemented at the sludge stage, as shown in FIG. 2.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ упрощает технологический процесс, сокращает расход нейтрализатора, повышает извлечение ионов тяжелых металлов из очищаемых растворов, позволяет получать плотные осадки. Compared with the prototype, the proposed method simplifies the process, reduces the consumption of the neutralizer, increases the extraction of heavy metal ions from the cleaned solutions, allows to obtain dense precipitation.

Предлагаемый способ позволяет реализовать безотходную, экологически безвредную, экономически выгодную технологию с переработкой осадка в полезные продукты и возвратом очищенной осветленной водной фазы в технологический процесс. The proposed method allows to implement a waste-free, environmentally friendly, cost-effective technology with the processing of sludge into useful products and returning the purified clarified aqueous phase to the process.

Claims

The method of deposition of heavy metal ions from industrial wastewater, including the introduction of an alkaline catalyst at pH 4-12, mixing and settling to obtain a precipitate, characterized in that the precipitate is repeatedly exposed to the following portions of the initial solution while neutralizing the solution to pH values optimal for deposition of heavy metal ions.