RU26548U1

RU26548U1 - Фильтр для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов

Info

Publication number: RU26548U1
Application number: RU2002106674/20U
Authority: RU
Inventors: С.В. Буринский; Е.И. Туркин; Ф.В. Волков
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2002-12-10

Description

ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧИЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

Полезная модель относится к устройствам для очистки воды, в частности к устройствам для очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов. Такие устройства могут быть использованы при очистке сточных вод гальванических производств, а также в иных ситуациях, когда сточные воды содержат ионы тяжелых металлов в низкой концентрации.

Известен фильтр для очистки воды патент РФ № 2038316 C02F1/28, 1995, который содержит слой смеси волокнистого активированного угля и гранулированного сильноосновного или сильнокислотного ионита или гранулированного активированного угля при их массовом соотношении (1-3) : 1. Однако такое устройство предназначено для очистки питьевой воды и не может быть использовано при очистке промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является способ ионообменной очистки сточных вод от ионов никеля и меди патент РФ № 2049073 C02F1/42, 1995, путем пропускания их через устройство фильтрации в виде колонки, содержащей смесь аминокарбоксильного катионита в солевой или водородно-солевой форме и низкоосновного анионита в гидроксильной или гидроксильно солевой форме, взятых в объемном соотношении (0,5-1,5) : 1.

Основным недостатком ионообменнх смол, используемых в прототипе, является их низкая активная поверхность по сравнению д ионообменными волокнами. Кроме того, гранулированные ионообменные смолы обладают низкой механической прочностью, что приводит к их разрушению в процессе эксплуатации и необходимости замены в среднем один раз в полгода. К недостаткам этой колонки следует также отнести низкую производительность ионообменной колонки и отсутствие защиты ионитов от

,:,г;-; 0:;-;0;Ц.;-;;).- ,-Я lS ;-:,.;

МПК : C02F1/42, B01D39/00

органических примесей, которые присутствуют в промышленных промывных водах, содержащих тяжелые металлы. Органические примеси вызывают отравление ионитов, т.е. резкое падение их ионообменной емкости, что вызывает сокращение срока эксплуатации фильтра.

Техническим результатом заявляемого решения является устранение указанных недостатков, а именно повышение производительности фильтра за счет увеличения объема жидкости, очищаемой от ионов тяжелых металлов (например меди никеля цинка, хрома), при сокращении времени прохождения потока очищаемой жидкости через фильтр с одновременным увеличением срока эксплуатации за счет неоднократной регенерации ионообменной загрузки при сохранении показателей качества фильтра.

Предлагаемый фильтр относится к установкам с восходящим потоком очищаемой жидкости и противоточной регенерацией.

На фиг.1 представлена схема фильтра. В цельнометаллическом химически стойком корпусе 1, снабженном патрубком 13, размещены три съемные горизонтальные перфорированные перегородки 2, 4, 6, позволяющие одновременно снарядить фильтр (по ходу движения потока очищаемой жидкости) слоем фильтрующего материала в виде прочеса волокон полиакрилонитрила 12, слоем гранулированного активированного угля 5, например марок СКТ-О (ТУ 6-16-28-1495-92) или АГ-З-О (ТУ 6-1628-1477-92) и волокнистым ионообменным материалом 3 в виде прочеса ионообменного волокна на основе полиакрилонитрила. Между активированным углем и волокнистым ионообменным материалом помещают второй слой фильтрующего материала 12, препятствующий уносу частиц угля. В верхней части корпуса имеется съемная крыщка 15 с патрубком 16. В нижней части корпуса расположен съемный конический отстойник 7 с патрубками 8, 9 и 10. Патрубок 10 снабжен манометром 11. Крышка и отстойник выполнены из того же материала, что и корпус и крепятся болтами через уплотнительные химически стойкие прокладки. Пример 1. При загрузке фильтра использовались следующие

материалы:

1.фильтрующий материал 12 - прочес полиакрилонитрильного волокна

нитрон с поверхностной плотностью 180-200 г/м ;

2.слой гранулированного активированного угля 5 - гранулированный активированный уголь марки СКТ-О с размером гранул 2,0-3,5 мм и насыпной плотностью 420-470

3.Волокнистый ионообменный материал - прочес ионообменного волокна на основе полиакрилонитрила А.с. СССР № 586207 D08F11/04, 1977, длина волокон 40-90 мм, диаметр 30-90 мкм. Загрузка волокнистою ионообменного материала осуществлялась таким образом, чтобы обеспечить плотность материала в пределах 160-180 кг/м по всему объему загрузки, что в свою очередь определяло работоспособность фильтра и отсутствие пристенных эффектов.

Через снаряженный таким образом фильтр снизу вверх пропускали реальную промывную воду участка травления печатных плат. Содержание меди в промывной воде составляло 1,56 мг-экв/л. Промывная вода поступала через патрубок 10 и проходила сквозь первый слой фильтрующего материала 12, на котором происходила очистка раствора от взвещенных частиц. Далее жидкость проходила через слой активированного угля 5, на котором осуществлялось удаление из раствора органических веществ, отравляющих ионообменный материал. Затем раствор последовательно проходил через второй слой фильтрующего материала 12 и волокнистый ионообменный материал 3, удаляющий из воды ионы меди. Скорость потока составляла 9,5 м/ч. Фильтрат отводился через патрубок 13. На выходе из колонки периодически отбирались пробы очищенной воды. Процесс проводили до достижения концентрации меди на выходе 0,05 мг/л. Фильтр работал при

давлении 0,4 ати, значение которого отслеживалось по манометру 11.

Повышение давления до 0,5 ати сигнализирует об исчерпании защитного действия загрузки и необходимости ее регенерации.

Регенерацию фильтра проводили следующим образом.

Перекрывали патрубки подвода очищаемого раствора 10 и отвода фильтрата 13. Через патрубок 16 в фильтр подавали регенерирующий раствор 6 %-ной серной кислоты. Элюат отводился через патрубок 8. После окончания протекания раствора серной кислоты фильтр промывался холодной водой и затем через патрубок 16 в него подавался раствор 6 %-ной щелочи. После окончания протекания раствора кислоты фильтр повторно промывался холодной водой. Промывная вода и кислота отводились через патрубок 8. Регенерация и промывка осуществлялась противотоком по сравнению с работой фильтра, поэтому одновременно происходит сброс механических примесей с фильтрующего материала 12 в конический отстойник 5, из которого они удалялись через патрубок 9 после завершения промывки. Наличие буферного пространства 14 в верхней части фильтра обеспечивает равномерное поступление регенерирующего раствора по всей площади фильтра. Расход растворов кислоты и щелочи составлял 4,5 л на 1 кг волокнистого ионообменного материала.

Пример 2. То же, но пропускали воду с участка покрытий блестящего никелирования. Содержание никеля в промывной воде составляло 1,69 мг-экв/л. Скорость потока составляла 10 м/ч. Процесс проводили до достижения концентрации никеля на выходе 0,07 мг/л.

Пример 3. То же, но пропускали воду с участка блестящего щелочного цинкования. Содержание цинка в промывной воде составляло 1,23 мг-экв/л. Скорость потока составляла 10,5 м/ч. Процесс проводили до достижения концентрации цинка на выходе 0,05 мг/л.

Пример 4. То же, но при загрузке фильтра использовали гранулированный активированный уголь марки АГ-З-О с размером гранул 1,0-1,5 мм и насыпной плотностью 450-460 кг/м и волокнистый ионообменный материал - прочес ионообменного волокна на основе

полиакрилонитрила А.с. СССР № 907007 C08F08/40, 1982, длина волокон 40-90 мм, диаметр 50-100 мкм. Загрузка волокнистого ионообменного материала осуществлялась таким образом, чтобы обеспечить плотность волокнистого ионообменного материала в пределах 170-200 кг/м по всему объему загрузки. Пропускали воду с участка хромирования. Содержание хрома в промывной воде составляло 2,31 мг-экв/л. Скорость потока составляла 10 м/ч. Процесс проводили до достижения концентрации хрома на выходе 0,03 мг/л. При проведении регенерации первоначально в фильтр подавали раствор 6 %-ной щелочи, а затем после промывки раствор 6 %-ной серной кислоты.

Содержание загрузки фильтра в примерах 1-4 представлено в табл. 1. В прототипе загрузка ионообменной колонки содержала смесь гранулированных ионообменных смол в Na форме (катионит) и ОП или СГ форме (анионит). Соотношение катионных и анионных групп в загрузке находилось в пределах (0,5-1,5): 1.

Результаты примеров по очистке представлены в табл. 2.

Таким образом, заявляемая совокупность признаков обеспечивает очистку промывных сточных вод от ионов тяжелых металлов до норм, предусмотренных ГОСТ 9.314-90. Дополнительно осуществляется удаление из сточной воды взвещенные частицы (коллоидное железо) на фильтрующем материале и органических примесей (поверхностно-активные вещества и блескообразователи) на гранулированном активированном угле. По сравнению с прототипом скорость фильтрации увеличена в 100 раз, объем очищенной воды увеличен на 13-15 % (по меди и никелю), уменьшения объема ионообменного материала не происходит. Остаточная концентрация тяжелых металлов и уровень рП позволяют возвратить очищенную воду в цикл промывки деталей.

Проректор I

N

03

izr S C

H

Claims

Фильтр для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, состоящий из корпуса с входом и выходом, в котором установлен слой ионообменного материала с катионными (ONa или SO₄ ^2-) и анионными (-NH₂, -NHR, -NR₂) группами, отличающийся тем, что в качестве ионообменного материала используют ионообменное волокно на основе полиакрилонитрила с соотношением катионных и анионных групп (1-4): (4-1) в виде прочеса с плотностью 160-180 кг/м³ и под которым дополнительно установлен слой гранулированного активированного угля с размером гранул 1,0-3,5 мм и насыпной плотностью 420-470 кг/м³, ограниченный двумя слоями фильтрующего материала в виде прочеса волокон полиакрилонитрила с поверхностной плотностью 180-200 г/м² при следующем соотношении слоев: фильтрующий материал: активированный уголь: фильтрующий материал: ионообменный материал - 1:(4-7):1:(25-30).