RU2221754C2 - Method and device for electroextraction of heavy metals from industrial waste solutions and waste waters - Google Patents

Method and device for electroextraction of heavy metals from industrial waste solutions and waste waters Download PDF

Info

Publication number
RU2221754C2
RU2221754C2 RU2002105675/15A RU2002105675A RU2221754C2 RU 2221754 C2 RU2221754 C2 RU 2221754C2 RU 2002105675/15 A RU2002105675/15 A RU 2002105675/15A RU 2002105675 A RU2002105675 A RU 2002105675A RU 2221754 C2 RU2221754 C2 RU 2221754C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
electrode
current
aluminum
phases
Prior art date
Application number
RU2002105675/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002105675A (en
Inventor
А.М. Халемский
С.А. Паюсов
Original Assignee
Халемский Арон Михайлович
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 Халемский Арон Михайлович filed Critical Халемский Арон Михайлович
Priority to RU2002105675/15A priority Critical patent/RU2221754C2/en
Priority to UA2003010557A priority patent/UA83457C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2221754C2 publication Critical patent/RU2221754C2/en
Publication of RU2002105675A publication Critical patent/RU2002105675A/en

Links

Images

Landscapes

  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

FIELD: purification of electrochemical industry waste solutions and waste waters. SUBSTANCE: the invention presents a method and a device, that are used in purification of industrial waste solutions and waste waters for electroextruction of heavy metals such as Fe, Cr-3, Cu, Zn, Cd, etc. Such waste waters are usually formed at the enterprises of chromium compounds, nonferrous metallurgy and the enterprises of electroplatings. The treated solution, which is under effect of a variable three-phase electric power current, is periodically passed through the bipolar electroreactor made of a non-currentconducting material and containing six steel electrodes forming two three-electrode packs. At that electrodes at least of one pack are connected to three different phases of a three-phase current. The current may be supplied either to one of the three-electrode pack or connection of phases of a three-phase current may be executed in parallel to both packs. A fixed bipolar aluminum electrode is located in the interelectrode space. In one of its design versions it has a form of a perforated container made of the heat-resistant plastic filled in with a secondary aluminum or duralumin waste. According to other version the bipolar electrode made of a (duralumin) an aluminum waste may be manufactured without application of the perforated container. In this cars it is located in the interelectrode space by a pouring method. In the version to prevent a short-circuit each of the six steel electrodes is mounted in an insulating perforated plastic jacket interelectrode space a bulk image. Separation of non-ferrous metals is exercised in the form of sediments of chromites, ferrites and aluminates, and also hydroxy salts in the interelectrode space in absence of sediments of electrolysis on the electrodes. Then the sediments are separated from the waste solutions or waste waters using the known methods of filtration. Technical result an accelerated process of purification at the expense of increase of speed of separation of heavy metals, increase of productivity of the device without increase of non-productive loss of the electric power, decrease of the purification units sizes, increase of number of periods of their use in an operating mode. EFFECT: accelerated process of purification and speed of the heavy metals separation, increased productivity, decreased power consumption and the purification units sizes. 23 cl, 7 dwg, 7 tbl, 6 ex

Description

Изобретение относится, главным образом, к процессам очистки промышленных сточных вод, в частности к электрохимическим процессам их обработки для удаления тяжелых металлов, таких как Fe, Cr-3, Сu, Zn, Cd и др. Такие сточные воды образуются, главным образом, на предприятиях хромовых соединений, цветной металлургии и предприятиях электрогальванических покрытий. The invention relates mainly to processes for treating industrial wastewater, in particular to electrochemical processes for their treatment to remove heavy metals such as Fe, Cr-3, Cu, Zn, Cd, etc. Such wastewaters are generated mainly on enterprises of chrome compounds, non-ferrous metallurgy and enterprises of electroplating coatings.

Известно множество надежных способов очистки сточной воды от хрома-6 и тяжелых металлов, но ни один из них на сегодняшний день неприемлем для очистки больших (миллионы кубометров в год) объемов воды. Many reliable methods are known for purifying wastewater from chromium-6 and heavy metals, but not one of them is currently acceptable for treating large volumes (millions of cubic meters per year) of water.

Причиной этому является или низкая производительность, например, аппаратов периодического действия с необходимостью выдерживания потока воды в зоне реакции достаточно длительное время, или невозможность выполнения и эксплуатации этих аппаратов размерами более 100 м3, или большая дороговизна применяемых реагентов, например, в ионообменной технологии, или чрезвычайная сложность способа, делающая его технологически уязвимым в отношении непрерывности и безаварийности эксплуатации, например в мембранной технологии ультрафильтрации.The reason for this is either a low productivity, for example, of batch apparatuses with the need to withstand the water flow in the reaction zone for a sufficiently long time, or the inability to perform and operate these apparatuses larger than 100 m 3 , or the high cost of the reagents used, for example, in ion exchange technology, or the extreme complexity of the method, making it technologically vulnerable to continuity and trouble-free operation, for example in membrane ultrafiltration technology.

Химические способы очистки сточных вод сегодня неприемлемы, кроме того, по причине вторичных загрязнений воды, делающих невозможным ее возвращение обратно в производство. Как правило, ни один из способов очистки воды не предлагает утилизации выделенных из нее шламовых загрязнений. Chemical methods of wastewater treatment today are unacceptable, in addition, due to secondary pollution of water, making it impossible to return it to production. As a rule, none of the methods of water purification offers the disposal of sludge contaminated from it.

Известно большое количество электрокоагуляционных способов и устройств для очистки сточных вод от хрома и тяжелых металлов, использующих постоянный ток с плотностью на электродах не ниже 2,5 А/дм2 в неподвижных электролитических ячейках, работающих периодически (RU 2039710, 1995 г., 2045481, 1995 г.).There are a large number of electrocoagulation methods and devices for treating wastewater from chromium and heavy metals using direct current with a density on the electrodes of at least 2.5 A / dm 2 in stationary electrolytic cells operating periodically (RU 2039710, 1995, 2045481, 1995).

Использование постоянного электротока в электрокоагуляции сточных вод имеет ряд недостатков, главными из которых являются:
1. Необходимость в применении выпрямительных устройств большой мощности и больших потерях электротока на это выпрямление.
The use of a constant electric current in electrocoagulation of wastewater has several disadvantages, the main of which are:
1. The need for the use of rectifier devices of high power and large losses of electric current for this rectification.

2. Использование постоянного тока в многоэлектродных пакетах с малым, как правило, межэлектродным (10 мм) расстоянием приводит к неравномерному изнашиванию электродов, при котором материал анодов растворяется, а на катодах наблюдается налипание продуктов электровосстановления. Следствием этого являются частые короткие замыкания и аварийные простаивания очистных систем для замены электродных пакетов, а также превращение замененных, частично проработавших, пакетов во вторичные отходы. Неравномерность изнашивания электродов при использовании постоянного тока делает способы электрокоагуляции металлов из сточных вод с его помощью совсем не технологичными даже для небольших гальванических производств. 2. The use of direct current in multielectrode packages with a small, as a rule, interelectrode (10 mm) distance leads to uneven wear of the electrodes, in which the anode material dissolves, and sticking of electroreduction products is observed on the cathodes. The consequence of this is frequent short circuits and emergency downtime of treatment systems for replacing electrode bags, as well as the conversion of replaced, partially worked, packages into secondary waste. The uneven wear of the electrodes when using direct current makes the methods of electrocoagulation of metals from wastewater with its help completely not technologically advanced even for small galvanic plants.

Во избежание налипания осадков электрокоагуляции на катоде в ряде патентов предлагается применение катодов с подвижным электродом или переключение их полярности (патенты US 4908109, 4917782; RU 2045481, 1995 г.) Однако при этом практически никак не решены вопросы периодичности таких переключений. In order to avoid the buildup of precipitation of electrocoagulation on the cathode, a number of patents propose the use of cathodes with a movable electrode or switching their polarity (US Pat.

Известны электрокоагуляционные способы и устройства для очистки, главным образом, от органических соединений, красителей и масел, использующие переменный ток или переменный с наложением его на постоянный ток (SU 929582, 1982; SU 981240, 1982). Known electrocoagulation methods and devices for purification, mainly from organic compounds, dyes and oils, using alternating current or alternating with superimposing it on direct current (SU 929582, 1982; SU 981240, 1982).

Применение переменного тока устраняет неравномерность изнашивания (растворения) электродов, характерную для способов и устройств для электрокоагуляции на постоянном токе, однако, эти способы не устраняют недостатки последних, вызванные периодичностью процессов и небольшими объемами обрабатываемых растворов, препятствующих очистке сточных вод в непрерывном потоке. The use of alternating current eliminates the unevenness of wear (dissolution) of the electrodes characteristic of methods and devices for direct current electrocoagulation, however, these methods do not eliminate the disadvantages of the latter caused by the periodicity of processes and small volumes of processed solutions that impede the treatment of wastewater in a continuous stream.

Недостатком известных способов также является использование в них непромышленных частот, т.е. либо изменяющихся в периоде электрокоагуляции по самой частоте, либо в использовании высоких частот (МГц) с изменяющейся амплитудой положительных и отрицательных импульсов напряжения разной длительности и формы. A disadvantage of the known methods is also the use of non-industrial frequencies in them, i.e. either varying in the period of electrocoagulation at the frequency itself, or in the use of high frequencies (MHz) with a changing amplitude of positive and negative voltage pulses of different durations and shapes.

Следствием этого является необходимость применения специальных генераторов частот, причем техника и технология их применения для больших объемов воды неизвестна как для аппаратов электрокоагуляции периодического действия, так и при очистке растворов в непрерывном потоке. Применение генераторов частот в таких электрокоагуляционных аппаратах не улучшает технической и коммерческой эффективности электрокоагуляции против использования выпрямителей при ЭКГ на постоянном токе из-за соизмеримых потерь тока, как на выпрямление, так и на генерацию частот разной асимметрии. The consequence of this is the need to use special frequency generators, and the technique and technology of their application for large volumes of water is unknown both for batch electrocoagulation apparatuses and for cleaning solutions in a continuous stream. The use of frequency generators in such electrocoagulation devices does not improve the technical and commercial effectiveness of electrocoagulation against the use of rectifiers in direct current electrocardiograms due to comparable current losses, both for rectification and for generating frequencies of different asymmetries.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ очистки сточных вод от тяжелых металлов с использованием электрокоагулятора, работающего на переменном токе (патент РФ 2071449, C 01 F 1/463, оп. 1997.01.10). The closest analogue adopted for the prototype is a method of treating wastewater from heavy metals using an electrocoagulator operating on alternating current (RF patent 2071449, C 01 F 1/463, op. 1997.01.10).

Способ включает обработку растворов в электрореакторе, содержащем неподвижные и подвижные электроды с использованием трехфазного переменного тока. The method includes processing solutions in an electric reactor containing fixed and moving electrodes using three-phase alternating current.

Сущностью устройства, в котором осуществляется известный способ, является расположение подвижного электрода из алюминия цельнометаллического или насыпного, из алюминиевого лома, в перфорированном контейнере. Подвижный электрод располагается в межэлектродном пространстве, образованном неподвижными стальными электродами, на которые подаются две фазы трехфазного тока. Алюминиевый электрод заземляется и двигается в межэлектродном пространстве между стальными электродами. The essence of the device in which the known method is carried out is the location of a movable electrode of aluminum, all-metal or bulk, of aluminum scrap, in a perforated container. The movable electrode is located in the interelectrode space formed by fixed steel electrodes, to which two phases of a three-phase current are supplied. The aluminum electrode is grounded and moves in the interelectrode space between the steel electrodes.

В электрореактор любой конструкции, использующий данный принцип сочетания неподвижных стальных электродов с двигающимся алюминиевым электродом, заливают исходный раствор, требующий очистки от тяжелых металлов и, отчасти, от органических соединений, и включают двухфазное электропитание неподвижных стальных электродов. Из-за биполярности подвижного алюминиевого электрода между ним и стальными электродами устанавливается напряжение, падение которого на 1 см межэлектродного пространства определяется величиной приложенного к стальным электродам напряжения и величинами межэлектродных расстояний: фаза-подвижный электрод. Процесс электрообработки растворов в электрореакторе ведут до тех пор, пока отбор проб из него не обнаружит превышений по отделяемому веществу (тяжелому металлу или органическому веществу) по нормативно требуемому содержанию. Раствор из электрореактора далее подают на фильтр для отделения выделенного осадка из очищаемого раствора. In an electric reactor of any design using this principle of combining fixed steel electrodes with a moving aluminum electrode, an initial solution is poured that requires cleaning from heavy metals and, in part, from organic compounds, and include a two-phase power supply to the fixed steel electrodes. Due to the bipolarity of the movable aluminum electrode, a voltage is established between it and the steel electrodes, the drop of which by 1 cm of the interelectrode space is determined by the magnitude of the voltage applied to the steel electrodes and the interelectrode distances: phase-movable electrode. The process of electric processing of solutions in the electroreactor is carried out until the sampling from it reveals excesses in the separated substance (heavy metal or organic substance) in relation to the normatively required content. The solution from the electroreactor is then fed to a filter to separate the precipitated precipitate from the solution to be purified.

Стальные электроды располагаются, по горизонтали в плане, строго друг против друга при использовании прямоугольных электрореакторов. В варианте цилиндрического реактора все периферийные стальные электроды также ориентированы параллельно по сечениям центральному стальному электроду. Steel electrodes are located horizontally in plan, strictly opposite each other when using rectangular electric reactors. In the embodiment of the cylindrical reactor, all peripheral steel electrodes are also oriented parallel to the cross sections of the central steel electrode.

Электропитание стальных электродов, т.е. падение напряжения между центральным и периферийным электродами одно и то же, т.е. одинаково так, что все периферийные электроды подключены параллельно к одной и той же фазе электротока. Для ведения процесса электрокоагуляции из 3 фаз переменного тока одновременно используются две любые, либо 1-2, 2-3, 1-3. А все три фазы трехфазного тока используются, например, для насосов и двигателей. Power supply for steel electrodes, i.e. the voltage drop between the central and peripheral electrodes is the same, i.e. equally so that all peripheral electrodes are connected in parallel to the same phase of the electric current. To conduct the process of electrocoagulation of 3 phases of alternating current, any two are simultaneously used, either 1-2, 2-3, 1-3. And all three phases of three-phase current are used, for example, for pumps and motors.

Использование двух фаз переменного тока имеет недостаток неполного использования электрообеспечения электрореактора трехфазным током, вследствие чего в процессе очистки наблюдаются непроизводительные электропотери, снижающие производительность устройства из-за неполного использования электрообеспечения. The use of two phases of alternating current has the disadvantage of incomplete use of the electrical supply of the electric reactor with a three-phase current, as a result of which during the cleaning process there are unproductive electrical losses that reduce the performance of the device due to incomplete use of electrical supply.

Задачей настоящего изобретения является создание способа непрерывного выделения тяжелых металлов из малоконцентрированных по ним сточных вод и технологических растворов, прошедших предварительную очистку от хрома-6 и больших содержаний тяжелых металлов другими, менее энергозатратными способами, позволяющего перерабатывать большие объемы сточных вод за счет увеличения скорости выделения тяжелых металлов, повысить которую возможно созданием больших напряжений (U) и расходов тока в очищаемом растворе, путем использования на электродах в процессе электрокоагуляции всех трех фаз трехфазного переменного тока. Таким образом, создается возможность варьировать количество тока в очень широких пределах без потерь, непосредственно увеличивая расход тока и уменьшая потери тока в окружающую среду. Ток на раствор при этом используется полностью без потерь. The objective of the present invention is to provide a method for the continuous separation of heavy metals from low concentration wastewater and technological solutions that have undergone preliminary purification from chromium-6 and high concentrations of heavy metals by other, less energy-intensive methods, which allows to process large volumes of wastewater by increasing the rate of release of heavy metals, which can be increased by creating large voltages (U) and current consumption in the solution to be cleaned, by using on the electrode x in the process of electrocoagulation of all three phases of a three-phase alternating current. Thus, it is possible to vary the amount of current over a very wide range without loss, directly increasing current consumption and reducing current loss to the environment. The current to the solution is used completely without loss.

Задачей изобретения является также создание устройства для электровыделения тяжелых металлов, способного перерабатывать большие объемы сточных и производственных вод без увеличения непроизводственных потерь электроэнергии, что приведет к уменьшению размеров очистных аппаратов и увеличению числа периодов их использования в рабочем режиме, увеличению производительности устройства. The objective of the invention is also to provide a device for electrowinning heavy metals, capable of processing large volumes of wastewater and industrial water without increasing non-production energy losses, which will lead to a reduction in the size of treatment plants and an increase in the number of periods of their use in operating mode, to increase the productivity of the device.

Для решения поставленной задачи в способе для электровыделения тяжелых металлов из технологических растворов и сточных вод, включающем обработку ее в электрореакторе переменным трехфазным электрическим током промышленной частоты, согласно изобретению, обрабатываемый раствор периодически пропускают через биполярный электрореактор, содержащий шесть стальных неподвижных электродов, образующих два трехэлектродных пакета, с возможностью подключения, по меньшей мере, электродов одного трехэлектродного пакета к трем разным фазам трехфазного тока. To solve the problem in a method for electrowinning heavy metals from technological solutions and wastewater, comprising treating it in an electroreactor with an alternating three-phase electric current of industrial frequency, according to the invention, the treated solution is periodically passed through a bipolar electroreactor containing six fixed steel electrodes forming two three-electrode bags , with the ability to connect at least the electrodes of one three-electrode package to three different phases of the three-phase znogo current.

Для решения поставленной задачи в устройстве для осуществления данного способа, содержащем электрореактор с неподвижными стальными электродами, подключенными к трехфазному электрическому току, в межэлектродном пространстве которых расположен биполярный алюминиевый электрод, согласно изобретению, электрореактор содержит шесть стальных электродов, образующих два трехэлектродных пакета, с возможностью подключения электродов, по меньшей мере, одного трехэлектродного пакета к трем разным фазам переменного тока. Биполярный алюминиевый электрод, при этом, выполнен неподвижным. По одному из вариантов он может быть выполнен в виде съемного перфорированного контейнера, заполненного алюминиевым или дюралюминиевым ломом. По другому варианту биполярный электрод из (дюр)алюминиевого лома может быть изготовлен без применения перфорированного контейнера и размещается в межэлектродном пространстве насыпным образом. Для предупреждения электрических замыканий при этом, каждый из стальных электродов коаксиально размещен в перфорированном изолирующем кожухе с диаметром перфорации не выше 5 мм. Расстояния между стенками электрода и изоляционного кожуха составляет 10-20 мм. To solve the problem in a device for implementing this method, containing an electroreactor with fixed steel electrodes connected to a three-phase electric current, in the interelectrode space of which there is a bipolar aluminum electrode, according to the invention, the electroreactor contains six steel electrodes forming two three-electrode packages, with the possibility of connection electrodes of at least one three-electrode packet to three different phases of alternating current. The bipolar aluminum electrode, in this case, is made stationary. According to one of the options, it can be made in the form of a removable perforated container filled with aluminum or dural scrap. In another embodiment, a bipolar electrode from (dyur) aluminum scrap can be made without using a perforated container and placed in an interelectrode space in bulk. In order to prevent electrical short circuits, each of the steel electrodes is coaxially placed in a perforated insulating casing with a perforation diameter not exceeding 5 mm. The distance between the walls of the electrode and the insulating casing is 10-20 mm.

Стальные неподвижные электроды равномерно расположены по периферии изнутри электрореактора на расстоянии не менее 40 мм от его стенки и выполнены из вторичных трубопроводов или цельнометаллических цилиндрических изделий. Fixed steel electrodes are uniformly located on the periphery from the inside of the electroreactor at a distance of not less than 40 mm from its wall and are made of secondary pipelines or all-metal cylindrical products.

Возможно выполнение стальных электродов из других вторичных изделий, например, рельсов, тавровых балок. It is possible to make steel electrodes from other secondary products, for example, rails, T-beams.

Электрореактор выполнен цилиндрическим с конусным днищем и отводящим патрубком из токонепроводящего материала, в качестве которого могут быть применены, например, текстолит, термически стойкий стеклопластик, бетон, кирпич. Возможно использование и других материалов. The electric reactor is made cylindrical with a conical bottom and a discharge pipe made of non-conductive material, which can be used, for example, textolite, heat-resistant fiberglass, concrete, brick. It is possible to use other materials.

Перфорированный контейнер и изолирующие кожухи стальных электродов выполнены из токонепроводящего термостойкого пластика, с диаметром перфорации не выше 5 мм. Перфорированный контейнер заполнен алюминиевым или дюралюминиевым ломом размером не ниже 10 мм и расположен на расстоянии не менее 40 мм от стальных электродов. The perforated container and insulating casings of steel electrodes are made of conductive heat-resistant plastic, with a perforation diameter of not more than 5 mm. The perforated container is filled with aluminum or duralumin scrap not less than 10 mm in size and located at a distance of not less than 40 mm from the steel electrodes.

Подключение трехфазного тока производят или к одному из двух трехэлектродных пакетов или параллельно к двум трехэлектродным пакетам. Three-phase current is connected either to one of two three-electrode packets or in parallel to two three-electrode packets.

Параллельное подключение фаз трехфазного тока к двум трехэлектродным пакетам осуществляют к каждому из 2 противоположно размещенных электродов. Parallel connection of the phases of the three-phase current to two three-electrode packets is carried out to each of 2 oppositely placed electrodes.

Таким образом, все шесть электродов подключены к 3 разным фазам 3-фазного электротока, образуя два пересекающихся треугольника, вписанных во внутренний цилиндр электрореактора, в углах которых располагаются стальные электроды. Нулевая фаза, в отличие от прототипа не используется. Напряжение на все 3 фазы (2 треугольника) подается неизменным и составляет используемую предприятием токоподводящую величину (380 В в России, 480 В в США или другие, меньшие, при малом количестве очищаемых растворов и малых объемах электрореакторов). Thus, all six electrodes are connected to 3 different phases of a 3-phase electric current, forming two intersecting triangles inscribed in the inner cylinder of the electric reactor, in the corners of which are steel electrodes. The zero phase, in contrast to the prototype is not used. The voltage for all 3 phases (2 triangles) is supplied unchanged and amounts to the current-carrying value used by the enterprise (380 V in Russia, 480 V in the USA or others, smaller, with a small number of cleaned solutions and small volumes of electric reactors).

Возможно параллельное подключение фаз трехфазного тока к каждому из 2 рядом стоящих электродов для увеличения площади сечения стальных электродов, например, при необходимости увеличения общего тока через раствор электрореактора. It is possible to parallelly connect the phases of a three-phase current to each of 2 adjacent electrodes to increase the cross-sectional area of steel electrodes, for example, if necessary, increase the total current through the solution of the electric reactor.

Биполярный электрод не заземлен и не подключается ни к одной из фаз трехфазного переменного тока. The bipolar electrode is not grounded and does not connect to any phase of a three-phase alternating current.

Разнофазовое токоподведение к шести электродам создает весьма сложную конфигурацию электрических полей, перекрещивающихся в растворе в разных направлениях, в отличие от прототипа, в котором электрическое поле является однонаправленным от стальных неподвижных электродов к подвижному алюминиевому. Перекрещивание электрических полей в растворе от электродов разной фазы, а также большие напряжения трехфазного тока, создают в растворе изначально "ударные" электротоки большой силы, что, в свою очередь, ведет к высокой скорости очистки растворов от тяжелых металлов и некоторых органических веществ. Процесс очистки при таких "ударных" условиях электрообеспечения составляет всего несколько минут, в отличие от времени очистки по известному патенту, составляющему 1-1,5 часа. A different-phase current supply to six electrodes creates a very complex configuration of electric fields that intersect in a solution in different directions, in contrast to the prototype, in which the electric field is unidirectional from fixed steel electrodes to a movable aluminum one. The crossing of electric fields in the solution from electrodes of different phases, as well as large three-phase current voltages, initially create “shock” electric currents of high strength in the solution, which, in turn, leads to a high speed of cleaning solutions from heavy metals and some organic substances. The cleaning process under such "shock" conditions of power supply is only a few minutes, in contrast to the cleaning time according to the well-known patent, 1-1.5 hours.

Таким образом, главное преимущество изобретения перед прототипом заключается в существенном увеличении производительности очистных сооружений. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению размеров очистных аппаратов и увеличению числа периодов их использования в рабочем режиме. Использование изначально больших мощностей электротока в очищаемом растворе не ведет к увеличению расхода электротока на очистку 1 м3 растворов; даже, наоборот, будет наблюдаться некоторое его снижение в результате снижения теплорассеяния раствором, вследствие снижения времени нахождения нагреваемых электротоком растворов в электрореакторе.Thus, the main advantage of the invention over the prototype is a significant increase in the productivity of treatment facilities. This, in turn, leads to a decrease in the size of treatment plants and an increase in the number of periods of their use in operating mode. The use of initially large electric current capacities in the solution being cleaned does not lead to an increase in the electric current consumption for cleaning 1 m 3 of solutions; even, on the contrary, a certain decrease will be observed as a result of a decrease in heat dissipation by the solution, due to a decrease in the time spent by the solutions heated by the electric current in the electric reactor.

В результате снижаются непроизводственные потери электроэнергии на нагревание обрабатываемых растворов. Трехэлектродная система из стали с биполярным электродом из алюминиевого (дюралюминиевого) лома продолжает выделять тяжелые металлы из растворов и при отключениях электроэнергии. As a result, non-production losses of electric energy for heating the treated solutions are reduced. A three-electrode steel system with a bipolar electrode made of aluminum (duralumin) scrap continues to emit heavy metals from solutions even during power outages.

Изобретение поясняется следующими графическими изображениями. The invention is illustrated by the following graphic images.

На фиг.1 представлена схема, характеризующая способ электровыделения тяжелых металлов из технологических растворов и сточных вод;
на фиг. 2 представлено устройство для электровыделения тяжелых металлов из технологических растворов и сточных вод, общий вид;
на фиг.3 - то же, вид Б;
на фиг.4 представлено условное обозначение пакетов электродов при трехфазном их подключении;
на фиг.5 - стальной электрод в изолирующем кожухе;
на фиг.6 - то же, разрез А-А, на фиг.5;
на фиг.7 - то же, разрез Б-Б, на фиг.5.
Figure 1 presents a diagram characterizing the method of electrowinning heavy metals from technological solutions and wastewater;
in FIG. 2 shows a device for electrowinning heavy metals from technological solutions and wastewater, a general view;
figure 3 is the same, view B;
figure 4 presents the symbol of the packages of electrodes with three-phase connection;
figure 5 - steel electrode in an insulating casing;
figure 6 is the same, a section aa, in figure 5;
Fig.7 is the same, section bB, in Fig.5.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Тяжелые металлы из малоконцентрированных растворов удаляются из них в виде феррито-хромитов и алюминатов, а также гидрооксосолей, образующихся при помещении растворов в трехфазное переменное электрическое поле промышленной частоты и напряжения с изменяющейся силой тока по объему раствора в разных направлениях. Heavy metals from low-concentration solutions are removed from them in the form of ferrite chromites and aluminates, as well as hydrooxosols formed when solutions are placed in a three-phase alternating electric field of industrial frequency and voltage with a varying current strength across the solution volume in different directions.

Способ осуществляется в устройстве, содержащем цилиндрический электрореактор 1, корпус 2 которого выполнен из токонепроводящего материала с коническим днищем 3. В качестве токонепроводящего материала могут быть использованы, например, текстолит, термостойкий стеклопластик, бетон, кирпич. Не исключено применение и других токонепроводящих материалов. По периферии электрореактора 1 с внутренней стороны неподвижно установлены шесть стальных например, цилиндрических электродов 4, в межэлектродном пространстве которых размещается биполярный алюминиевый электрод. Неподвижные стальные электроды 4 размещаются в углах 2 пересекающихся треугольников 21, 22 (фиг.4) так, что каждые противоположные два электрода (4.1-4.4, 4.2-4.5, 4.3-4.6) подсоединяются к одной и той же фазе трехфазного тока. The method is carried out in a device containing a cylindrical electric reactor 1, the housing 2 of which is made of a non-conductive material with a conical bottom 3. As a non-conductive material, for example, textolite, heat-resistant fiberglass, concrete, brick can be used. The use of other non-conductive materials is not ruled out. On the periphery of the electroreactor 1, six steel, for example, cylindrical electrodes 4 are fixedly mounted on the inner side, in the interelectrode space of which a bipolar aluminum electrode is placed. Fixed steel electrodes 4 are placed in the corners 2 of the intersecting triangles 21, 22 (figure 4) so that each opposite two electrodes (4.1-4.4, 4.2-4.5, 4.3-4.6) are connected to the same phase of the three-phase current.

В зависимости от объемов обеззараживаемых растворов и их электропроводности, колеблющейся в пределах 1-4 мСм/см, сечение электродов по диаметру находится в интервале 20-180 мм. По этим же причинам подключение электродов к токоподводящим фазам блока электрообеспечения 10 может осуществляться и другими способами, кроме основного вышеуказанного - в углах пересекающихся треугольников (фиг. 4), при котором к одной и той же фазе подключаются два противоположных электрода. Depending on the volumes of disinfected solutions and their electrical conductivity, which varies between 1-4 mS / cm, the diameter of the electrodes in the range is in the range of 20-180 mm. For the same reasons, the electrodes can be connected to the current-supplying phases of the power supply unit 10 in other ways, except for the main one above - in the corners of intersecting triangles (Fig. 4), in which two opposite electrodes are connected to the same phase.

Например, при необходимости увеличения общего тока через раствор электрореактора целесообразно увеличить площадь сечения стальных электродов. С этой целью возможно попарное подключение к одной и той же фазе по два соседних электрода, т.е. 4.1-4.2; 4.3-4.4; 4.5-4.6, согласно фиг.3, 4. For example, if it is necessary to increase the total current through the electroreactor solution, it is advisable to increase the cross-sectional area of steel electrodes. For this purpose, pairwise connection to the same phase with two adjacent electrodes is possible, i.e. 4.1-4.2; 4.3-4.4; 4.5-4.6, according to figure 3, 4.

Напротив, при необходимости снижения расхода тока можно отключить один из треугольников 21, 22 на фиг.4, используя только один из двух. On the contrary, if it is necessary to reduce the current consumption, you can turn off one of the triangles 21, 22 in figure 4, using only one of the two.

Очищаемые от тяжелых металлов сточные воды (или полупроизводственные растворы) через воронку 6 (фиг.1) поступают в приемный бак 7. В этот же бак 7 подают из бачков 8 необходимые в данной технологии реагенты, в частности, для нормализации рН (обычно рН 7-8 для сточных вод). Перемешивание их с исходной водой осуществляют при этом сжатым воздухом - вентиль 9. После нормализации необходимого рН в приемном баке 7, раствор из него переливают в электрореактор 1. The wastewater (or semi-industrial solutions) to be cleaned from heavy metals through a funnel 6 (Fig. 1) enters the receiving tank 7. The reagents necessary in this technology are supplied from the tanks 8 to the same tank 7, in particular, to normalize the pH (usually pH 7 -8 for wastewater). Mixing them with the source water is carried out with compressed air - valve 9. After normalizing the required pH in the receiving tank 7, the solution from it is poured into the electroreactor 1.

После заполнения электрореактора 1 до необходимого объема включают его электропитание трехфазным током от блока электрообеспечения 10. В ряде случаев целесообразно электропитание через периодический прерыватель электротока. Расход электроэнергии на очистку 1 м3 раствора при этом может быть снижен не менее чем в 2 раза, если длительность импульса и прерывания одинаковы по времени.After filling the electric reactor 1 to the required volume, it is powered by a three-phase current from the power supply unit 10. In some cases, it is advisable to power through a periodic circuit breaker. The energy consumption for cleaning 1 m 3 of the solution can be reduced by at least 2 times, if the pulse duration and interruption are the same in time.

Электрообработка в электрореакторе 1 растворов (особенно сточных вод) от тяжелых металлов, и отчасти (для малолетучих) от органических соединений, например нефтемасел и красителей, производится в интервале времени 2-10 мин, в зависимости от объема обезвреживаемого раствора. При наличии органической фазы в растворе образуется накипная пена, которая поднимается к верху электрореактора к концу электрообработки. Процесс обработки заканчивают, как только раствор достигнет температуры 100oС.The electrical treatment in the electroreactor of 1 solution (especially wastewater) from heavy metals, and partly (for low volatility) from organic compounds, for example oil and dyes, is performed in the time interval of 2-10 minutes, depending on the volume of the solution to be neutralized. In the presence of an organic phase in the solution, scale foam is formed, which rises to the top of the electric reactor by the end of the electric treatment. The processing process is completed as soon as the solution reaches a temperature of 100 o C.

Процесс очистки растворов от тяжелых металлов контролируют отбором проб через вентиль 11 (фиг.1) из бокового ответвления сливного патрубка 12. Пробы перед анализом подвергают фильтрации. По мере расходования алюминия в электрореакторе 1 межэлектродное пространство пополняется новой порцией алюминиевого лома. Прежние порции алюминия оседают, освобождая место для новой загрузки. Алюминий (дюралюминий) расходуется в процессе очистки растворов от тяжелых металлов, полностью, до конца. The process of cleaning solutions from heavy metals is controlled by sampling through valve 11 (Fig. 1) from the side branch of the drain pipe 12. Samples are filtered before analysis. As aluminum is consumed in the electroreactor 1, the interelectrode space is replenished with a new portion of aluminum scrap. Old portions of aluminum settle, making room for new loading. Aluminum (duralumin) is consumed in the process of cleaning solutions from heavy metals, completely, to the end.

По окончании процесса обезвреживания электрореактор 1 освобождается от пульпы через задвижку 13. Пульпа направляется на фильтрацию предпочтительно через вакуум-фильтр 14 (фиг.1), и далее в промежуточный бак-накопитель 15. Осадок 16, с поверхности фильтра 14, алюминатов, ферритов, гидроксидов и гидросолей тяжелых металлов отправляется на переработку в качестве полуфабриката для цветной и черной металлургии, а также в химические производства. Очищенная вода 17 используется повторно в основном производстве или отправляется в промежуточный искусственный водоем, содержащий флору, усваивающую солесодержание щелочных и щелочноземельных металлов и анионы кислот (натрий, SO42-, NО31-, калий, кальций и т.д).At the end of the neutralization process, the electroreactor 1 is released from the pulp through the valve 13. The pulp is sent to the filtration, preferably through a vacuum filter 14 (Fig. 1), and then to the intermediate storage tank 15. Precipitate 16, from the surface of the filter 14, aluminates, ferrites, hydroxides and hydrosols of heavy metals are sent for processing as a semi-finished product for non-ferrous and ferrous metallurgy, as well as in chemical production. Purified water 17 is reused in the main production or sent to an intermediate artificial reservoir containing flora, assimilating the salt content of alkali and alkaline earth metals and acid anions (sodium, SO 4 2- , NO 3 1- , potassium, calcium, etc.).

При наличии в очищаемых растворах органической фазы, например, красителей, часто возникает необходимость в их окислении или в обесцвечивании растворов после фильтрации 14. С этой целью наборы (бачки 8) должны иметь соответствующие окислители: озон, кислород, гидроперекиси, пиролюзит, ферраты натрия и т. п. Бачки 8 с окислителями в этом случае соединены не только с приемным баком 7, но и с накопителем 15, имеющем перемешивающее устройство. Если окисление органической фазы при этом сопровождается дополнительным выпадением осадка, то из бака 15 раствор с осадком вновь заворачивают на фильтр 14. In the presence of organic phase, for example, dyes in the cleaned solutions, it is often necessary to oxidize them or discolor the solutions after filtration 14. For this purpose, kits (tanks 8) must have the appropriate oxidizing agents: ozone, oxygen, hydroperoxides, pyrolusite, sodium ferrates and etc. Tanks 8 with oxidizing agents in this case are connected not only with a receiving tank 7, but also with a storage 15 having a mixing device. If the oxidation of the organic phase is accompanied by an additional precipitation, then from the tank 15 the solution with the precipitate is again wrapped on the filter 14.

Технологическое оформление устройства необязательно должно выполняться строго согласно фиг. 1. Аппараты 1-15 могут располагаться, например, и по горизонтали, т.е. на одной отметке или любым другим способом. В этом случае следует предусмотреть транспортирование раствора между аппаратами с помощью насосов. Technological design of the device does not have to be carried out strictly according to FIG. 1. Devices 1-15 can be located, for example, horizontally, i.e. on one mark or in any other way. In this case, transportation of the solution between the devices using pumps should be considered.

Устройство электрореактора 1 более детально иллюстрировано на фиг.2-7. The device of the electric reactor 1 is illustrated in more detail in Fig.2-7.

Электрореактор 1 представляет собой цилиндр с наружным корпусом 2 и днищем 3. Корпус 2 выполнен из стеклопластика, текстолита или другого пластика, нетекущего, т. е. конструктивно устойчивого, при температурах до 120oС, а также кирпича или бетона.The electroreactor 1 is a cylinder with an outer casing 2 and a bottom 3. The casing 2 is made of fiberglass, textolite or other plastic, non-flowing, i.e. structurally stable, at temperatures up to 120 o C, as well as brick or concrete.

По периметру внутренней стенки на расстоянии от нее не ближе 40 мм располагаются шесть сменных, стальных электродов 4 (4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6). Возможно изготовление их из отработанных трубопроводов или цельнометаллических цилиндрических изделий или вторичных изделий, например, рельсов, тавровых балок. Along the perimeter of the inner wall at a distance of no closer than 40 mm there are six replaceable, steel electrodes 4 (4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6). It is possible to manufacture them from waste pipelines or all-metal cylindrical products or secondary products, for example, rails, T-beams.

По одному из вариантов (фиг.2, 3) в межэлектродном пространстве на расстоянии не ближе 40 мм от электродов 4 располагается пластиковый термостойкий контейнер 5 на всю глубину электрореактора 1 до конусного днища 3. Контейнер 5 перфорирован с диаметром отверстий 5 мм. Контейнер заполняют алюминиевым (или дюралюминиевым) ломом с размерами кусков не менее 10 мм. According to one of the options (figure 2, 3) in the interelectrode space at a distance not closer than 40 mm from the electrodes 4 is a plastic heat-resistant container 5 to the entire depth of the electroreactor 1 to the conical bottom 3. The container 5 is perforated with a hole diameter of 5 mm The container is filled with aluminum (or duralumin) scrap with pieces of at least 10 mm in size.

По другому варианту биполярный электрод из (дюр)алюминиевого лома может быть изготовлен без применения перфорированного контейнера 5, при этом он размещается в межэлектродном пространстве насыпным образом. В этом случае для предупреждения электрозамыканий каждый из шести стальных электродов 4 установлен в изолирующем перфорированном пластиковом, например, трубчатом кожухе 23 с диаметром отверстий 5 мм (фиг.5-7). Расстояние между стенками электрода 4 и указанного кожуха 23 составляет 10-20 мм. In another embodiment, a bipolar electrode from (dure) aluminum scrap can be made without using a perforated container 5, while it is placed in an interelectrode space in bulk. In this case, to prevent electrical short circuits, each of the six steel electrodes 4 is installed in an insulating perforated plastic, for example, tubular casing 23 with a hole diameter of 5 mm (Figs. 5-7). The distance between the walls of the electrode 4 and the specified casing 23 is 10-20 mm

Нижняя часть электрореактора - днище 3 - выполнена в виде конуса, в центре которого имеется патрубок 12 для выпуска очищенной пульпы с осадками тяжелых металлов, железа и алюминия, замещающими выделяемые (цементируемые) тяжелые металлы. Патрубок 12 снабжен отводящей трубкой 11 для отбора проб при контроле степени очистки растворов. Внутри над патрубком располагают стальную сетку 18 с диаметром отверстий не более 3 мм с тем, чтобы воспрепятствовать попаданию кусков остаточного алюминия в дальнейшую транспортную систему очистки по технологии, представленной на фиг.1. The lower part of the electric reactor - the bottom 3 - is made in the form of a cone, in the center of which there is a nozzle 12 for the release of purified pulp with precipitation of heavy metals, iron and aluminum, replacing the allocated (cemented) heavy metals. The pipe 12 is equipped with a discharge pipe 11 for sampling while controlling the degree of purification of the solutions. Inside, a steel mesh 18 with a hole diameter of not more than 3 mm is placed inside the pipe in order to prevent pieces of residual aluminum from getting into the further transport cleaning system according to the technology shown in FIG. 1.

Кроме электродов 4 и контейнера 5 в межэлектродном пространстве электрореактора следует разместить датчик промышленного рН-метра (рН 2-10), датчик температуры (до 110oС), трубку-барботер сжатого воздуха. Электрореактор 1 снабжен также уровнемером для контроля объема заливаемой и электрообрабатываемой воды. Указанные приборы контроля технологии на фиг.1-4 не представлены.In addition to the electrodes 4 and the container 5, an industrial pH meter sensor (pH 2-10), a temperature sensor (up to 110 o С), a compressed air bubbler tube should be placed in the interelectrode space of the electroreactor. The electroreactor 1 is also equipped with a level gauge to control the volume of filled and electrically processed water. These technology control devices are not shown in FIGS.

Электрореактор снабжен электроизолирующей декоративной крышкой 19 со всеми необходимыми отверстиями как для подключения электродов 4 к блоку электрообеспечения 10 (фиг.1), так и для подключения вышеуказанных датчиков контроля (рН, Т, барботер, трубопровод циркуляции, уровнемер) к регистрирующим приборам. На декоративной крышке 19 выполнено смотровое окно 20. Диаметр и высота электрореактора рассчитываются из данных потребной производительности обезвреживания (очистки) исходной воды от тяжелых металлов, в том числе от хрома - 3 (меди, цинка, никеля, олова и т.д.), кроме марганца-2. (От последнего также можно избавиться, если поднять рН раствора до значения pH≅10). Основой для расчетов могут служить следующие цифры. Падение напряжения в межэлектродном пространстве на 1 см пути должно составлять не менее 3,1 В/см. Плотность тока на 1 см2 поперечного размера любого стального электрода должна быть не менее 0,027 А/см2. Кроме того, размеры электрореактора и их число рассчитываются не только на основе необходимой производительности по обрабатываемой воде, но и с учетом электрообеспечения по напряжению U и силе тока I, предоставляемыми предприятиями для выделения тяжелых металлов из обрабатываемой воды. Для успешного выделения тяжелых металлов в течение нескольких (2-10) минут необходимо принимать во внимание, что падение напряжения на 1 см межэлектродных расстояний 4,1-4.2; 4.1-4.6; 4.2-4.3; (фиг.3, 4) и т.д. не должно оказаться меньше, чем 3,1 В/см.The electric reactor is equipped with an electrically insulating decorative cover 19 with all the necessary holes for connecting the electrodes 4 to the power supply unit 10 (Fig. 1) and for connecting the above control sensors (pH, T, bubbler, circulation pipe, level gauge) to the recording devices. An inspection window 20 is made on the decorative cover 19. The diameter and height of the electroreactor are calculated from the data of the required productivity of neutralizing (cleaning) the source water from heavy metals, including chromium - 3 (copper, zinc, nickel, tin, etc.), except manganese-2. (The latter can also be eliminated by raising the pH of the solution to a pH of 10). The following figures can serve as the basis for calculations. The voltage drop in the interelectrode space per 1 cm of the path should be at least 3.1 V / cm. The current density per 1 cm 2 of the transverse dimension of any steel electrode should be at least 0.027 A / cm 2 . In addition, the dimensions of the electric reactor and their number are calculated not only on the basis of the required productivity for the treated water, but also taking into account the power supply for voltage U and current strength I provided by enterprises for the separation of heavy metals from treated water. For the successful separation of heavy metals within a few (2-10) minutes, it is necessary to take into account that the voltage drop per 1 cm of interelectrode distances is 4.1-4.2; 4.1-4.6; 4.2-4.3; (Figs. 3, 4), etc. should not be less than 3.1 V / cm.

Плотность тока на поперечном разрезе каждого электрода также не должна оказаться ниже 270 А/м2. Оперируя этими данными, а также имеющимися в распоряжении, предоставляемыми данным предприятием предельными напряжением и силой тока, рассчитывают габариты каждого электрореактора и их число, с учетом производительности по обезвреживаемой от тяжелых металлов воды.The current density in the cross section of each electrode should also not be lower than 270 A / m 2 . Using these data, as well as the available maximum voltage and current provided by this enterprise, the dimensions of each electric reactor and their number are calculated, taking into account the performance of water neutralized from heavy metals.

Подключение шести электродов к блоку электрообеспечения 10 (фиг.1) производят так, чтобы трехфазным током запитывались параллельно только по 3 электрода (4.1, 4.3, 4.5 и 4.2, 4.4, 4.6). Шестиэлектродная система на фиг. 3, 4 вследствие этого представляет собой два перевернутых пересекающихся треугольника 21, 22. При этом к одной и той же фазе трехфазного тока подключаются противостоящие по отношению друг к другу электроды, т.е. согласно фиг. 3, 4 к одним и тем же фазам подключаются электроды 4.1-4.4; 4.2-4.5; 4.3-4.6. Это не исключает и других способов подключения. При потребности, возможно, например, подключение, при котором к одной и той же фазе трехфазного тока подключаются рядом стоящие электроды: 4.1-4.2, 4.3-4.4, 4.5-4.6. The connection of six electrodes to the power supply unit 10 (Fig. 1) is made so that only three electrodes (4.1, 4.3, 4.5, 4.2, 4.4, 4.6) are fed in parallel with a three-phase current. The six-electrode system of FIG. 3, 4 therefore represents two inverted intersecting triangles 21, 22. In this case, opposing electrodes are connected to the same phase of the three-phase current, i.e. according to FIG. 3, 4, electrodes 4.1-4.4 are connected to the same phases; 4.2-4.5; 4.3-4.6. This does not exclude other connection methods. If necessary, it is possible, for example, a connection in which adjacent electrodes are connected to the same phase of a three-phase current: 4.1-4.2, 4.3-4.4, 4.5-4.6.

При таком включении возможно увеличение силы тока в межэлектродном пространстве между противоположными парами электродов. With this inclusion, it is possible to increase the current strength in the interelectrode space between opposite pairs of electrodes.

При большой силе тока, развивающейся в электрореакторе на шести электродах, его можно снизить при необходимости, если трехфазный электроток подключить только к трем электродам одного треугольника из двух. Размещаемый в контейнере (или насыпным образом) межэлектродного пространства алюминиевый (дюралюминиевый) лом выполняет в электрореакторе роль биполярного электрода, на котором происходит выделение тяжелых металлов с отрицательным окислительно-восстановительными потенциалами, таких как Сr3, Zn2+, Ni2+, Cd2+ и т. п., т.е. приближающихся по знаку и величине к алюминию. Выделение металлов с Е>0, т.е. электроположительных, подобно меди, в значительной степени обеспечивается стальными активными электродами.With a large current developing in the electric reactor on six electrodes, it can be reduced if necessary, if a three-phase electric current is connected only to three electrodes of one triangle out of two. Aluminum (duralumin) scrap placed in a container (or in bulk) of the interelectrode space serves as a bipolar electrode in the electric reactor, on which heavy metals with negative redox potentials, such as Cr3, Zn 2+ , Ni 2+ , Cd 2+, are released etc., i.e. approaching in sign and size to aluminum. The selection of metals with E> 0, i.e. electropositive, like copper, is largely provided by steel active electrodes.

Химико-теоретические предпосылки и обоснование технологии выделения тяжелых металлов из сточных вод. Chemical-theoretical background and justification of the technology for the separation of heavy metals from wastewater.

Основной предпосылкой является разница в величинах redox-потенциалов, необходимых для восстановления ионной формы разных металлов в металлическую, т. е. для переходов

Figure 00000002

где Me=Al, Cr, Fe3+, и для переходов
Figure 00000003
;
где Me=Mg, Zn, Cu, Cd, Co, Fe2+, Ni и др., сопровождающие цветную металлургию. Эти окислительно-восстановительные потенциалы для указанных металлов приведены в табл. 1.The main premise is the difference in the values of redox potentials necessary for the restoration of the ionic form of different metals into metal, i.e., for transitions
Figure 00000002

where Me = Al, Cr, Fe 3+ , and for transitions
Figure 00000003
;
where Me = Mg, Zn, Cu, Cd, Co, Fe 2+ , Ni, etc., accompanying non-ferrous metallurgy. These redox potentials for these metals are given in table. 1.

Подавляющее количество сточных вод, требующих очистки перед вторичным использованием или выпуском в окружающую среду, представлено металлами, приведенными по redox-потенциалам в табл.1. Любые другие металлы, как правило, содержатся в сточных водах (в растворенной форме) либо в неизмеримо меньших количествах, чем перечисленные в табл.1, либо имеют redox-потенциалы, находящиеся в интервале величин от Zn до Сu. Таким образом, электрохимическое выделение Zn и Сu всегда будет сопровождаться одновременным выделением этих неуказанных металлов, например, Мо, V, W, соосаждающихся с Сu и Zn в условиях электрохимической обработки содержащих их растворов. The vast majority of wastewater requiring treatment before being reused or released into the environment is represented by the metals listed in the redox potentials in Table 1. Any other metals, as a rule, are contained in wastewater (in dissolved form) either in immeasurably lower quantities than those listed in Table 1, or have redox potentials in the range from Zn to Cu. Thus, the electrochemical separation of Zn and Cu will always be accompanied by the simultaneous release of these unspecified metals, for example, Mo, V, W, coprecipitating with Cu and Zn under the conditions of electrochemical treatment of the solutions containing them.

Согласно приведенному в табл.1 ряду redox-потенциалов следует ожидать, что каждый предыдущий элемент в металлическом виде будет вытеснять последующий, находящийся в ионной форме, в гидроксид при не слишком низких рН>3. Например, металлический алюминий будет вытеснять железо-2 из его сульфатных растворов, а металлическое железо будет вытеснять медь-2 из растворов его солей. According to the series of redox potentials given in Table 1, it is expected that each previous element in metallic form will displace the next, which is in ionic form, into hydroxide at not too low pH> 3. For example, metallic aluminum will displace iron-2 from its sulfate solutions, and metallic iron will displace copper-2 from solutions of its salts.

Figure 00000004

Figure 00000005

Все без исключения металлы в табл. 1 с Е0,v<0 будут разрушать дихромат-ионы, способствуя превращению хрома-6 в хром-3 согласно реакции
Cr2O72-+Fe+H2SO2--> Cr2(SO4)3+Fe2(SO4)3+H2O (3)
От хрома-3 далее можно освободиться уже с помощью металлического алюминия.
Figure 00000004

Figure 00000005

All metals without exception in the table. 1 s E 0, v <0 will destroy dichromate ions, contributing to the conversion of chromium-6 to chromium-3 according to the reaction
Cr 2 O 7 2- + Fe + H 2 SO 2 -> Cr 2 (SO 4 ) 3 + Fe 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O (3)
From chromium-3, you can then free yourself with the help of aluminum metal.

Если через такую гетерогенную систему с металлами, размещенными в растворах, пропускать электрический ток, то все процессы вытеснения из раствора металлами с большим redox-потенциалом |-E| ионов с меньшим |-E| будут ускоряться с увеличением плотности тока на вытесняющих металлах-электродах. If an electric current is passed through such a heterogeneous system with metals placed in solutions, then all processes of displacement from a solution by metals with high redox potential | -E | ions with less | -E | will accelerate with increasing current density on the displacing metal electrodes.

При использовании для этого переменного тока на электродах будет происходить множество процессов, главными из которых будет восстановление вытесняемых ионов и растворение металла электродов (переход их в ионное состояние). Переменный ток способствует также разрушению в растворе молекулярных образований, имеющих полярно-дипольную структуру, например, органических соединений. When using alternating current for this, many processes will occur on the electrodes, the main of which will be the restoration of displaced ions and dissolution of the metal electrodes (their transition to the ionic state). Alternating current also contributes to the destruction in the solution of molecular formations having a polar-dipole structure, for example, organic compounds.

Предположим, имеется некоторый сернокислый раствор, содержащий в ионной форме все элементы табл.1, т.е. тяжелые металлы, кроме, естественно, легких - Mg и AL. Растворы сульфатов этих тяжелых металлов и Сr2O7 рассмотреть предпочтительнее, так как подавляющее количество сточных вод образовано ими. Если в растворы таких сульфатов поместить электроды из алюминия или его сплавов с магнием (дюралюминия) и пропустить по ним через раствор переменный ток, то на электродах, в первую очередь, будет происходить процесс цементации ионов тяжелых металлов, согласно реакции,
Me2++A1(Mg)-->Meо+A13+(Mg2+). (4)
Образующиеся в субатомной форме вытесняемые металлы, благодаря переменному току, не выделяются, однако, в металлическом виде, а образуют гидроксосоли вплоть до гидроксидов, типа (МеОН)SO4; [Ме(ОН)2]2SO4 и МеООН; Ме(ОН)3, где Ме-3.
Suppose there is a certain sulfate solution containing all the elements of Table 1 in ionic form, i.e. heavy metals, except, naturally, light metals - Mg and AL. Solutions of sulfates of these heavy metals and Cr 2 O 7 are preferable to consider, since the vast majority of wastewater is formed by them. If electrodes made of aluminum or its alloys with magnesium (duralumin) are placed in solutions of such sulfates and an alternating current is passed through them through the solution, then the electrodes, in the first place, will be the process of cementation of heavy metal ions, according to the reaction,
Me 2+ + A1 (Mg) -> Me о + A1 3+ (Mg 2+ ). (4)
The displaced metals formed in a subatomic form, due to alternating current, do not stand out, however, in a metallic form, but form hydroxosalts up to hydroxides such as (MeOH) SO 4 ; [Me (OH) 2 ] 2 SO 4 and Meun; Me (OH) 3 , where Me-3.

При этом, содержащаяся в растворах свободная кислота расходуется на взаимодействие с субатомным металлом, отчего рН растворов повышается по периоду этого процесса. Алюминий и магний дюралевых биполярных электродов также не образуют в действительности сульфатов в ионной (растворенной) форме по реакции (1; 2), а выделяются в виде гидроксосульфатов переменного состава. Повышение рН, в этих случаях, приводит далее к гидролизу всех сульфатов в изначальной ионной форме по реакции
MeSO4+HOH-->(MeOH)2SO4+HOH-->гидроксосульфаты переменного состава (5)
т.е. с образованием тех же гидроксосульфатов (Ме-2).
At the same time, the free acid contained in the solutions is spent on interaction with the subatomic metal, which is why the pH of the solutions increases over the period of this process. Aluminum and magnesium of duralumin bipolar electrodes also do not actually form sulfates in ionic (dissolved) form by reaction (1; 2), but are released in the form of hydroxosulphates of variable composition. An increase in pH, in these cases, further leads to the hydrolysis of all sulfates in the initial ionic form by reaction
MeSO 4 + HOH -> (MeOH) 2 SO 4 + HOH -> variable hydroxosulphates (5)
those. with the formation of the same hydroxosulfates (Me-2).

Таким образом, результатом такой электрохимической обработки только с применением (дюр)алюминиевых электродов будет наблюдаться выпадение в осадок весьма объемных, хлопьевидных аквакомплексов гидроксосульфатов с общей формулой
(Me2+)х(O)2-y(H2O)z(OH)u(Me3+)v(SO4)p2- (6),
как продуктов соосаждения алюмогидроксосульфатов с гидроксосульфатами тяжелых металлов, включая хром и железо. Процесс соосаждения сопровождается адсорбцией на поверхности высокозарядных гидроксосульфатов (благодаря AL-3, Сr-3 и Fe-3) непосредственно самих растворенных солей тяжелых металлов, образующих диффузный адсорбционный слой на этой поверхности, ориентированный своими полярными диполями к поверхности преимущественно отрицательно заряженными сульфат-анионами. По этой причине электрокоагуляция на переменном токе, одновременно с выделением тяжелых металлов в осадок, приводит и к удалению серы из растворов. Осадки от растворов отделяются обычной фильтрацией, например на вакуум-фильтрах и/или гравийно-песчаных.
Thus, the result of such an electrochemical treatment only with the use of (dyur) aluminum electrodes will result in precipitation of very voluminous, flocculent aqua-complexes of hydroxosulphates with the general formula
(Me 2+ ) x (O) 2- y (H 2 O) z (OH) u (Me 3+ ) v (SO 4 ) p 2- (6),
as products of coprecipitation of aluminum hydroxy sulfates with hydroxyl sulfates of heavy metals, including chromium and iron. The coprecipitation process is accompanied by adsorption on the surface of highly charged hydroxosulphates (due to AL-3, Cr-3, and Fe-3) of the directly dissolved salts of heavy metals themselves, which form a diffuse adsorption layer on this surface, oriented by its polar dipoles to the surface mainly by negatively charged sulfate anions. For this reason, electrocoagulation with alternating current, simultaneously with the release of heavy metals into the precipitate, leads to the removal of sulfur from solutions. Precipitation from solutions is separated by conventional filtration, for example on vacuum filters and / or gravel and sand.

В предлагаемом изобретении используется трехфазный переменный ток, что предполагает трехэлектродную электролитическую ячейку, в которой в качестве основных электродов используются стальные цилиндрические стержни или вторичный лом стальных трубопроводов. Алюминиевый биполярный электрод размещается в межэлектродном пространстве в виде засыпного (алюминиевым ломом) перфорированного контейнера или насыпным образом между стальными электродами без контейнера. Вследствие этого на поверхности стальных электродов не будет происходить цементация только Сr-3 и Zn, но цементироваться будут все последующие за железом в табл. 1 металлы. Процесс этот будет сопровождаться выделением в раствор ионов Fe-2 по аналогии с реакцией (2). Так как при этом в сточных водах содержится железо-3 и хром-3, то при наличии иона Fe-2 происходит образование ферритов и хромитов железа Fе3O4 и FеСr2O4, неспособных к аквакомплексообразованию гидрофобных осадков, правильной регулярной кристаллической структуры с очень низкой растворимостью. Вместе с большим в этом случае количеством осадка магнетита FеFе2O4 и хромита происходит сокристаллизация феррито-хромитов прочих металлов со степенью окисления-2 с общей формулой Me Fе2O4 и МеСr2O4, где в качестве металла выступают ионы тяжелых металлов в степени окисления-2: Zn, Сu, Ni и т.д., а также Mg и Са. На биполярном электроде цементируется Zn и Сr-3, но образование феррито-хромитов способствует преимущественному смещению реакции образования гидроксосульфатов в сторону алюминатов тяжелых металлов, также сокристаллизующихся с феррито-хромитами.In the present invention, a three-phase alternating current is used, which implies a three-electrode electrolytic cell, in which steel cylindrical rods or secondary scrap of steel pipelines are used as the main electrodes. An aluminum bipolar electrode is placed in the interelectrode space in the form of a bulk (aluminum scrap) perforated container or in bulk between steel electrodes without a container. As a result, only Cr-3 and Zn will not be cemented on the surface of steel electrodes, but all subsequent iron will be cemented in Table. 1 metals. This process will be accompanied by the release of Fe-2 ions into the solution by analogy with reaction (2). Since iron-3 and chromium-3 are contained in the wastewater, in the presence of the Fe-2 ion, ferrites and iron chromites Fe 3 O 4 and FeСr 2 O 4 are formed , incapable of aquacomplex formation of hydrophobic sediments, regular regular crystal structure with very low solubility. Together with a large amount of precipitate of magnetite FeFe 2 O 4 and chromite in this case, co-crystallization of ferrite chromites of other metals with oxidation state-2 occurs with the general formula Me Fe 2 O 4 and MeCr 2 O 4 , where heavy metal ions act as metal oxidation state-2: Zn, Cu, Ni, etc., as well as Mg and Ca. Zn and Cr-3 are cemented at the bipolar electrode, but the formation of ferrite chromites favors a preferential shift of the reaction of the formation of hydroxosulfates towards heavy metal aluminates, which also co-crystallize with ferrite chromites.

Если в исходных очищаемых растворах отсутствует железо-3, то, очевидно, что при электрокоагуляционной обработке необходимо подвергать растворы аэрации (барботажу воздуха) или намеренно добавлять в них соли железа-3. If iron-3 is absent in the initial cleaned solutions, then it is obvious that during electrocoagulation treatment it is necessary to subject aeration solutions (air bubbling) or to add iron-3 salts to them intentionally.

Необходимо отметить еще одну особенность, характерную для растворов в отличие от воды. При пропускании через них переменного электрического тока, растворы, содержащие электропроводящие растворенные вещества нагреваются быстрее, чем чистая вода. It should be noted one more feature characteristic of solutions in contrast to water. When an alternating electric current is passed through them, solutions containing electrically conductive solutes heat up faster than pure water.

Согласно закону Джоуля-Ленца Q=12Rt Bт•час (7)
Согласно закону теплопоглощения раствором для нагрева его на ΔT= Tконеч-Tнач
Q=mcΔT (8).
According to the Joule-Lenz law, Q = 1 2 Rt W • hour (7)
According to the law of heat absorption by a solution for heating it at ΔT = T end -T beg
Q = mcΔT (8).

Уравнения 1 и 2 уравниваются при пропускании электротока через жидкие электропроводники, так, что
12Rt=mcΔT, (9)
где I - сила тока;
R - сопротивление раствора;
м - масса раствора;
t - время электронагревания;
с - теплоемкость раствора;
Тнач, Тконеч - начальная и конечная температуры раствора.
Equations 1 and 2 equalize when passing an electric current through liquid conductors, so that
1 2 Rt = mcΔT, (9)
where I is the current strength;
R is the resistance of the solution;
m is the mass of the solution;
t is the time of electric heating;
C is the heat capacity of the solution;
T nach T finite - initial and final temperature of the solution.

Из равенства (9) следует, что
t=mc(Tконеч-Tнач)/I2R, (10),
где I2R=IU - мощность электрореактора.
From equality (9) it follows that
t = mc (T end -T beg ) / I 2 R, (10),
where I 2 R = IU is the power of the electric reactor.

Из равенства (10) следует, что при приложении одной и той же мощности I2= IU к воде и растворам, нагреть растворы на ΔT можно быстрее с меньшим временем электронагревания, чем воду, только в том случае, если теплоемкость раствора окажется ниже, чем теплоемкость воды С=4,180 Дж/грамм.From equality (10) it follows that when the same power I 2 = IU is applied to water and solutions, it is possible to heat solutions with ΔT faster with a shorter electric heating time than water, only if the heat capacity of the solution is lower than heat capacity of water C = 4.180 J / gram.

Исследование практических растворов кожевенного производства (хром-3), гальванических производств (хром-6), а также промывных вод печатных плат (Сu) показывает в общем случае снижение их теплоемкости до 1,5 Дж/грамм. Вследствие этого скорость их разогревания может быть снижена по сравнению со скоростью нагревания воды в соизмеримых условиях в 1,5-2,5 раза. The study of practical solutions of leather production (chrome-3), galvanic production (chrome-6), as well as washing water of printed circuit boards (Cu) shows in the general case a decrease in their heat capacity to 1.5 J / gram. As a result, the rate of their heating can be reduced in comparison with the rate of heating of water under comparable conditions by 1.5-2.5 times.

Примеры
Пример 1 (табл.2).
Examples
Example 1 (table 2).

В электрореактор, выполненный конструктивно согласно фиг.2, 3, объемом на 12 л заливали сточные воды кожевенного завода, содержащие хром-3, а также органические реагенты и красители для обработки натуральной кожи (табл.2). In an electric reactor constructed structurally according to FIGS. 2, 3, a 12 liter volume was poured into the tannery waste water containing chromium-3, as well as organic reagents and dyes for treating genuine leather (Table 2).

Рабочее напряжение трехфазного тока составляло 380 В. При этом зачитывался только один треугольник (фиг.3, 4), т.е. три электрода из шести. Перед включением электрореактора в него (в раствор) добавляют 10 мл аммиачной воды с содержанием 28% NН3 для нейтрализации избыточной кислоты (с изменением рН от рНнач до рНкон в табл.2). Процесс электрообработки заканчивали при достижении температуры раствора 100oС. Из-за наличия в растворе органической фазы она по мере обработки образует поднимающуюся вверх шапку пены, которая при охлаждении оседает в виде осадка, соосаждающегося с хромом-3.The operating voltage of the three-phase current was 380 V. In this case, only one triangle was read (Figs. 3, 4), i.e. three out of six electrodes. Before turning on the electroreactor, 10 ml of ammonia water with a content of 28% NH 3 are added to it (to the solution) to neutralize the excess acid (with a change in pH from pH nach to pH kon in Table 2). The process of electric processing was completed when the temperature of the solution reached 100 o C. Due to the presence of an organic phase in the solution, it forms a head of foam rising as it is processed, which, when cooled, settles in the form of a precipitate that precipitates with chromium-3.

Анализ конечных растворов, приведенных в табл.2, как и во всех остальных примерах, проводился параллельно в независимых лабораториях. Во всех случаях (примеры 1-5) параллельные независимые испытания показали результаты, на 1-2 порядка ниже приведенных в табл.2-7. The analysis of the final solutions shown in table 2, as in all other examples, was carried out in parallel in independent laboratories. In all cases (examples 1-5), parallel independent tests showed results that are 1-2 orders of magnitude lower than those given in Tables 2-7.

Пример 2 (табл.3). Example 2 (table 3).

Объект испытаний - сточная вода кожевенного производства, содержащая Cr-(III). Испытания проводились на лабораторном электрореакторе вместимостью 25 дм3. В качестве электродов использовались стальные трубы диаметром 34 мм и длиной 480 мм. Количество электродов - 6 шт. Электроды вставлены в пластмассовые перфорированные трубы. Напряжение - 380 В. Электропроводность раствора - 2,66 mSm/cm. В табл. 3 представлены результаты испытаний сточной воды кожевенного производства на лабораторном электрореакторе - 0,025.The object of the test is tannery wastewater containing Cr- (III). The tests were carried out on a laboratory electroreactor with a capacity of 25 dm 3 . As the electrodes, steel pipes with a diameter of 34 mm and a length of 480 mm were used. The number of electrodes - 6 pcs. Electrodes are inserted into perforated plastic pipes. The voltage is 380 V. The conductivity of the solution is 2.66 mSm / cm. In the table. 3 presents the results of testing the wastewater of leather production at the laboratory electric reactor - 0.025.

Пример 3. Example 3

Объект испытаний - сточная вода кожевенного производства, содержащая Сr-(III), как в примере 2, но с более низким содержанием Сr-(III) и с более низкой электропроводностью, чем в примере 2. The test object is wastewater of leather production containing Cr- (III), as in example 2, but with a lower content of Cr- (III) and with lower electrical conductivity than in example 2.

Испытания проводились на лабораторном электрореакторе вместимостью 25 дм3. В качестве электродов использовались стальные трубы диаметром 34 мм и длиной 480 мм. Количество электродов - 3 шт. Электроды вставлены в пластмассовые перфорированные трубы. Межэлектродное расстояние (сторона равностороннего треугольника) - 195 мм. Напряжение - 380 В. Электропроводность раствора - 2,1 mSm/cm., рН 7,74. Содержание Сr-(III) после электрокоагуляции уменьшилось с 0,06 мг/дм3 до 0,02 мг/дм3.The tests were carried out on a laboratory electroreactor with a capacity of 25 dm 3 . As the electrodes, steel pipes with a diameter of 34 mm and a length of 480 mm were used. The number of electrodes - 3 pcs. Electrodes are inserted into perforated plastic pipes. The interelectrode distance (side of an equilateral triangle) is 195 mm. The voltage is 380 V. The conductivity of the solution is 2.1 mSm / cm., PH 7.74. The content of Cr- (III) after electrocoagulation decreased from 0.06 mg / dm 3 to 0.02 mg / dm 3 .

Пример 4 (табл.4, 5). Example 4 (tables 4, 5).

Объект испытаний - сточная вода после травления печатных плат. химический состав исходной воды приведен в табл. 4. The test object is wastewater after etching printed circuit boards. the chemical composition of the source water is given in table. 4.

Испытания проводились на лабораторном электрореакторе вместимостью 25 дм3. В качестве электродов использовались стальные трубы диаметром 34 мм и длиной 480 мм. Количество электродов - 6 шт. Электроды вставлены в пластмассовые перфорированные трубы.The tests were carried out on a laboratory electroreactor with a capacity of 25 dm 3 . As the electrodes, steel pipes with a diameter of 34 mm and a length of 480 mm were used. The number of electrodes - 6 pcs. Electrodes are inserted into perforated plastic pipes.

Напряжение - 380 В, время проведения электрокоагуляции - 7 мин до температуры 85oС. Ток увеличивался с 36 А до 53 А. Величина рН уменьшилась с 8,99 до 8,62 ед. рН. Электропроводность - 2.3 mSm/cm. Начальная концентрация меди - 11,4 мг/дм3, после электрокоагуляции и фильтрации - 0,30 мг/дм3. Результаты испытаний представлены в табл. 5.The voltage was 380 V, the time of electrocoagulation was 7 minutes to a temperature of 85 o C. The current increased from 36 A to 53 A. The pH decreased from 8.99 to 8.62 units. pH Electrical conductivity - 2.3 mSm / cm. The initial concentration of copper is 11.4 mg / dm 3 , after electrocoagulation and filtration - 0.30 mg / dm 3 . The test results are presented in table. 5.

Пример 5 (табл.6). Example 5 (table 6).

То же, что и в примере 4, время проведения электрокоагуляции - 10 мин до температуры 85oС. Ток увеличивался с 30 А до 80 А. Величина рН уменьшилась с 9,5 до 9,3 ед. рН, начальное содержание меди - 120 мг/дм3, электродов - 3 шт.The same as in example 4, the time of electrocoagulation was 10 minutes to a temperature of 85 o C. The current increased from 30 A to 80 A. The pH decreased from 9.5 to 9.3 units. pH, initial copper content - 120 mg / dm 3 , electrodes - 3 pcs.

Пример 6 (табл.7). Example 6 (table 7).

Объект испытаний - сточная вода после травления печатных плат. The test object is wastewater after etching printed circuit boards.

Испытания проводились на промышленном электрореакторе вместимостью 450 дм3. В качестве электродов использовались стальные трубы диаметром 34 мм и длиной 830 мм. Количество электродов - 3 и 6 шт. Электроды вставлены в пластмассовые перфорированные трубы. Межэлектродное расстояние (сторона равностороннего треугольника) - 200 мм. Длина электродов - 830 мм, рабочая длина электродов с учетом объема воды, использованного для испытаний, 500 мм.The tests were carried out on an industrial electric reactor with a capacity of 450 dm 3 . Steel pipes with a diameter of 34 mm and a length of 830 mm were used as electrodes. The number of electrodes - 3 and 6 pcs. Electrodes are inserted into perforated plastic pipes. The interelectrode distance (side of an equilateral triangle) is 200 mm. The length of the electrodes is 830 mm, the working length of the electrodes, taking into account the volume of water used for the tests, is 500 mm.

Напряжение - 380 В, время проведения электрокоагуляции - от 8 до 22 мин (до температуры 60oС). Ток изменялся с 50 А до 95 А. Величина рН уменьшилась с 8,88 до 8,52 ед. рН. Электропроводность сточной воды составила - 2,18 mSm/cm. Начальная концентрация меди - 21,4 мг/дм3, содержание меди после электрокоагуляции и фильтрации - от 0,36 до 2,4 мг/дм3. Результаты испытаний представлены в табл.7.Voltage - 380 V, the time of electrocoagulation - from 8 to 22 minutes (up to a temperature of 60 o C). The current changed from 50 A to 95 A. The pH decreased from 8.88 to 8.52 units. pH The electrical conductivity of wastewater was 2.18 mSm / cm. The initial concentration of copper is 21.4 mg / dm 3 , the copper content after electrocoagulation and filtration is from 0.36 to 2.4 mg / dm 3 . The test results are presented in table.7.

Таким образом, использование предлагаемых способа и устройства для электровыделения тяжелых металлов из технологических растворов и сточных вод позволяет достичь следующего технического результата:
1. Ускорение процесса очистки за счет увеличения скорости выделения тяжелых металлов, вследствие создания больших напряжений и расходов тока в очищаемом растворе, вследствие использования на электродах в процессе электрокоагуляции всех трех фаз трехфазного переменного тока промышленной частоты.
Thus, the use of the proposed method and device for electrowinning heavy metals from technological solutions and wastewater allows to achieve the following technical result:
1. Acceleration of the cleaning process by increasing the rate of release of heavy metals, due to the creation of high voltages and current consumption in the solution being cleaned, due to the use of all three phases of a three-phase alternating current of industrial frequency on the electrodes in the process of electrocoagulation.

2. Увеличение производительности устройства, уменьшение размеров очистных аппаратов и увеличение числа периодов их использования в рабочем режиме. 2. Increasing the productivity of the device, reducing the size of the treatment apparatus and increasing the number of periods of their use in the operating mode.

3. Снижение непроизводственных потерь электроэнергии на нагревание обрабатываемых растворов. 3. Decrease in non-production losses of electric energy for heating the processed solutions.

4. Возможность перерабатывать большие объемы сточных и производственных вод без увеличения потерь электроэнергии. 4. The ability to process large volumes of wastewater and industrial water without increasing energy losses.

5. Трехэлектродная система (однопакетная или двухпакетная) из стали с биполярным электродом из алюминиевого (дюралюминиевого) лома продолжает выделять тяжелые металлы из растворов и при отключениях электроэнергии. 5. The three-electrode system (one-pack or two-pack) of steel with a bipolar electrode made of aluminum (duralumin) scrap continues to emit heavy metals from solutions during power outages.

6. Способ позволяет циклично завернуть обработанную воду на повторную очистку в тот же электрореактор. 6. The method allows you to cyclically wrap the treated water for re-treatment in the same electric reactor.

7. Позволяет получать осадки феррито-хромитов, алюминатов и гидроксосолей тяжелых металлов с высокой скоростью фильтруемости. 7. Allows you to receive precipitation of ferritic chromites, aluminates and hydroxides of heavy metals with a high filterability.

8. Исключается вторичное загрязнение воды очистными реагентами;
9. Осадок электрохимической обработки образует концентрат цветных и черных металлов, пригодный для вторичной переработки в металлургии и химии.
8. The secondary pollution of water by treatment reagents is excluded;
9. The precipitate of the electrochemical treatment forms a concentrate of non-ferrous and ferrous metals, suitable for secondary processing in metallurgy and chemistry.

Claims (23)

1. Способ электровыделения тяжелых металлов из технологических растворов и сточных вод, включающий обработку растворов в электрореакторе переменным трехфазным электрическим током промышленной частоты, отличающийся тем, что обрабатываемый раствор периодически пропускают через биполярный электрореактор, содержащий шесть стальных неподвижных электродов, образующих два трехэлектродных пакета с возможностью подключения, по меньшей мере, электродов одного трехэлектродного пакета к трем разным фазам трехфазного тока.1. A method for electrowinning heavy metals from technological solutions and wastewater, including processing solutions in an electric reactor with an alternating three-phase electric current of industrial frequency, characterized in that the solution to be treated is periodically passed through a bipolar electric reactor containing six fixed steel electrodes forming two three-electrode packages with the possibility of connection at least the electrodes of one three-electrode stack to three different phases of a three-phase current. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ток подают только к одному трехэлектродному пакету.2. The method according to claim 1, characterized in that the current is supplied to only one three-electrode package. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подключение фаз трехфазного тока осуществляют параллельно к двум трехэлектродным пакетам.3. The method according to claim 1, characterized in that the phases of the three-phase current are connected in parallel to two three-electrode packets. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что параллельное подключение фаз трехфазного тока осуществляют к каждому из двух противоположно размещенных электродов.4. The method according to claim 3, characterized in that the parallel connection of the phases of the three-phase current is carried out to each of two oppositely placed electrodes. 5. Способ по п.3, отличающийся тем, что параллельное подключение фаз трехфазного тока осуществляют к каждому из двух рядом стоящих электродов.5. The method according to claim 3, characterized in that the parallel connection of the phases of the three-phase current is carried out to each of two adjacent electrodes. 6. Устройство для электровыделения тяжелых металлов из технологических растворов и сточных вод, содержащее электрореактор с неподвижными стальными электродами, установленными с возможностью подключения к трехфазному электрическому току, в межэлектродном пространстве которых расположен биполярный алюминиевый электрод, отличающееся тем, что электрореактор содержит шесть стальных электродов, равномерно расположенных по периферии изнутри электрореактора, образующих два трехэлектродных пакета, с возможностью подключения, по меньшей мере, электродов одного трехэлектродного пакета к трем разным фазам трехфазного тока, при этом биполярный алюминиевый электрод выполнен неподвижным.6. A device for electrowinning heavy metals from technological solutions and wastewater, containing an electroreactor with fixed steel electrodes installed with the ability to connect to a three-phase electric current, in the interelectrode space of which there is a bipolar aluminum electrode, characterized in that the electroreactor contains six steel electrodes, uniformly located on the periphery from the inside of the electric reactor, forming two three-electrode packages, with the ability to connect at least m Here, the electrodes of one three-electrode package to three different phases of a three-phase current, while the bipolar aluminum electrode is made stationary. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что неподвижные стальные электроды установлены с возможностью подключения фаз трехфазного переменного тока только к одному трехэлектродному пакету.7. The device according to claim 6, characterized in that the fixed steel electrodes are installed with the ability to connect the phases of a three-phase alternating current to only one three-electrode package. 8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что неподвижные стальные электроды установлены с возможностью подключения фаз трехфазного переменного тока параллельно к двум трехэлектродным пакетам.8. The device according to claim 6, characterized in that the fixed steel electrodes are installed with the possibility of connecting the phases of a three-phase alternating current in parallel to two three-electrode packages. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что три фазы трехфазного тока подключены параллельно к каждому из двух противоположно размещенных электродов.9. The device according to claim 8, characterized in that the three phases of the three-phase current are connected in parallel to each of the two oppositely placed electrodes. 10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что три фазы трехфазного тока подключены параллельно к каждому из двух рядом стоящих электродов.10. The device according to claim 8, characterized in that the three phases of the three-phase current are connected in parallel to each of two adjacent electrodes. 11. Устройство по п.6, отличающееся тем, что алюминиевый биполярный электрод выполнен в виде съемного перфорированного контейнера, заполненного алюминиевым или дюралюминиевым ломом, при этом стальные электроды выполнены без изолирующих кожухов.11. The device according to claim 6, characterized in that the aluminum bipolar electrode is made in the form of a removable perforated container filled with aluminum or duralumin scrap, while the steel electrodes are made without insulating casings. 12. Устройство по п.6, отличающееся тем, что алюминиевый биполярный электрод выполнен насыпным в межэлектродном пространстве без контейнера, при этом каждый стальной неподвижный электрод коаксиально размещен в перфорированном изолирующем кожухе из токонепроводящего материала.12. The device according to claim 6, characterized in that the aluminum bipolar electrode is made bulk in the interelectrode space without a container, with each steel stationary electrode coaxially placed in a perforated insulating casing of a non-conductive material. 13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что расстояние между стенками стального электрода и изолирующего кожуха составляет 10-20 мм.13. The device according to p. 12, characterized in that the distance between the walls of the steel electrode and the insulating casing is 10-20 mm 14. Устройство по пп.11 и 12, отличающееся тем, что размер кусков алюминиевого или дюралюминиевого лома составляет не менее 10 мм.14. The device according to PP.11 and 12, characterized in that the size of the pieces of aluminum or aluminum scrap is at least 10 mm. 15. Устройство по п.11, отличающееся тем, что перфорированный контейнер выполнен из токонепроводящего термостойкого пластика.15. The device according to claim 11, characterized in that the perforated container is made of conductive heat-resistant plastic. 16. Устройство по п.11, отличающееся тем, что перфорированный контейнер расположен на расстоянии не менее 40 мм от стальных электродов.16. The device according to claim 11, characterized in that the perforated container is located at a distance of at least 40 mm from the steel electrodes. 17. Устройство по пп.11 и 12, отличающееся тем, что перфорированный контейнер и изолирующий кожух выполнены с диаметром перфорации не выше 5 мм.17. The device according to PP.11 and 12, characterized in that the perforated container and the insulating casing are made with a perforation diameter of not higher than 5 mm. 18. Устройство по п.6, отличающееся тем, что все стальные неподвижные электроды равномерно расположены по периферии изнутри электрореактора на расстоянии не менее 40 мм от его стенки.18. The device according to claim 6, characterized in that all the steel stationary electrodes are uniformly located on the periphery from the inside of the electroreactor at a distance of not less than 40 mm from its wall. 19. Устройство по п.6, отличающееся тем, что стальные электроды выполнены из вторичных трубопроводов или цельнометаллических цилиндрических изделий.19. The device according to claim 6, characterized in that the steel electrodes are made of secondary pipelines or all-metal cylindrical products. 20. Устройство по пп.6 и 19, отличающееся тем, что диаметр стальных электродов изменяется в пределах 20-180 мм.20. The device according to claims 6 and 19, characterized in that the diameter of the steel electrodes varies between 20-180 mm. 21. Устройство по п.6, отличающееся тем, что стальные электроды выполнены из вторичных изделий, например рельс, тавровых балок.21. The device according to claim 6, characterized in that the steel electrodes are made of secondary products, such as rails, T-beams. 22. Устройство по п.6, отличающееся тем, что электрореактор выполнен цилиндрическим с конусным днищем и сливным патрубком.22. The device according to claim 6, characterized in that the electric reactor is cylindrical with a conical bottom and a drain pipe. 23. Устройство по п.6, отличающееся тем, что электрореактор выполнен из токонепроводящего материала, например текстолита, термически стойкого стеклопластика, бетона, кирпича.23. The device according to claim 6, characterized in that the electroreactor is made of conductive material, such as textolite, heat-resistant fiberglass, concrete, brick.
RU2002105675/15A 2002-03-04 2002-03-04 Method and device for electroextraction of heavy metals from industrial waste solutions and waste waters RU2221754C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002105675/15A RU2221754C2 (en) 2002-03-04 2002-03-04 Method and device for electroextraction of heavy metals from industrial waste solutions and waste waters
UA2003010557A UA83457C2 (en) 2002-03-04 2003-01-21 Process and device for heavy metals electrodeposition from technological solutions and waste waters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002105675/15A RU2221754C2 (en) 2002-03-04 2002-03-04 Method and device for electroextraction of heavy metals from industrial waste solutions and waste waters

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2221754C2 true RU2221754C2 (en) 2004-01-20
RU2002105675A RU2002105675A (en) 2004-01-27

Family

ID=32090784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002105675/15A RU2221754C2 (en) 2002-03-04 2002-03-04 Method and device for electroextraction of heavy metals from industrial waste solutions and waste waters

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2221754C2 (en)
UA (1) UA83457C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2538106C2 (en) * 2013-03-04 2015-01-10 Юрий Константинович Курчаков Electrolyser-neutraliser of dissociated contaminations
RU2769109C1 (en) * 2021-08-25 2022-03-28 Юрий Олегович Бобылёв Method for hydrodynamic water purification and device for hydrodynamic water purification

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2538106C2 (en) * 2013-03-04 2015-01-10 Юрий Константинович Курчаков Electrolyser-neutraliser of dissociated contaminations
RU2769109C1 (en) * 2021-08-25 2022-03-28 Юрий Олегович Бобылёв Method for hydrodynamic water purification and device for hydrodynamic water purification

Also Published As

Publication number Publication date
UA83457C2 (en) 2008-07-25
RU2002105675A (en) 2004-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6887368B2 (en) Method and device for electroextraction of heavy metals from technological solutions and wastewater
Mollah et al. Fundamentals, present and future perspectives of electrocoagulation
JP5881727B2 (en) Carbon bed electrolyzer for waste liquid treatment and its process
US4383901A (en) Method for removing metal ions and other pollutants from aqueous solutions and moist gaseous streams
US20050183947A1 (en) Electrolytic cell for removal of material from a solution
US20150151985A1 (en) Electrochemical reactor system for treatment of water
SU497759A3 (en) Electrolyzer for wastewater treatment
CN102211801A (en) Electrochemical reaction device and method for treating high-concentration organic wastewater
CN201534880U (en) Device for electrolyzing and recycling copper from low-concentration waste liquid with copper generated from microetching and pickling
Mahajan et al. Treatment of hospital operation theatre effluent by electrocoagulation
RU2221754C2 (en) Method and device for electroextraction of heavy metals from industrial waste solutions and waste waters
CN109422332A (en) Treating Electroplate Wastewater Containing Nickel processing method
Jovanović et al. Mechanism of the electrocoagulation process and its application for treatment of wastewater: A review
Shanthi et al. Domestic sewage treatment using batch stirred tank electrochemical reactor
KR20000055882A (en) A method for treating waste water using electrode reactor charged with particle electrode and device there of
CN113461114A (en) Three-dimensional electrochemical method for treating copper-containing organic wastewater and recovering copper
JP2546952B2 (en) Electrode structure in wastewater treatment equipment
US4971675A (en) Electrolyzer for purification of fluids
KR850001335B1 (en) The method for treatment of wastewater include heavy metal
JPH05147907A (en) Method for recovering selenium in aqueous solution
CN214936692U (en) High COD high salt high oil effluent disposal system
RU2165892C1 (en) Method of cleaning waste water from sulfides
Sureshkumar et al. Electrochemical recovery of metals from industrial wastewaters
CN219771837U (en) Electrochemical reaction and flocculation precipitation integrated device and wastewater treatment system
KR101223507B1 (en) System and method for treating waste water using used can

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180305