RU2725315C1 - Способ очистки воды от соединений мышьяка - Google Patents

Способ очистки воды от соединений мышьяка Download PDF

Info

Publication number
RU2725315C1
RU2725315C1 RU2019107756A RU2019107756A RU2725315C1 RU 2725315 C1 RU2725315 C1 RU 2725315C1 RU 2019107756 A RU2019107756 A RU 2019107756A RU 2019107756 A RU2019107756 A RU 2019107756A RU 2725315 C1 RU2725315 C1 RU 2725315C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
arsenic
compounds
water
precipitant
iii
Prior art date
Application number
RU2019107756A
Other languages
English (en)
Inventor
Анатолий Григорьевич Демахин
Сергей Анатольевич Демахин
Сергей Вячеславович Акчурин
Original Assignee
Анатолий Григорьевич Демахин
Сергей Анатольевич Демахин
Общество с ограниченной ответственностью "Зиракс"
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 Анатолий Григорьевич Демахин, Сергей Анатольевич Демахин, Общество с ограниченной ответственностью "Зиракс" filed Critical Анатолий Григорьевич Демахин
Priority to RU2019107756A priority Critical patent/RU2725315C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2725315C1 publication Critical patent/RU2725315C1/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/722—Oxidation by peroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage

Abstract

Изобретение относится к водоподготовке и может быть использовано при получении питьевой воды. Способ включает последовательную обработку воды окислителем, обеспечивающим перевод соединений мышьяка (III) в соединения мышьяка (V), осадителем и сорбентом. В качестве осадителя используют растворимые соли двухвалентного железа, или марганца, или меди, или кобальта, или никеля, или цинка, или их смесей. После обработки осадителем вводят щелочной агент для создания среды со значением pH 9-9,2, а в качестве сорбента выбирают оксид магния, имеющий структуру периклаза, или оксигидроксид железа. Технический результат заключается в достижении очистки воды по соединениям мышьяка до значений 10 мкг/л и меньше, а также в снижении содержания тяжелых металлов в очищенной воде. 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 12 пр.

Description

Изобретение относится к проблеме водоподготовки, в частности к очистке воды из источников водозабора от соединений мышьяка, а также попутно от тяжелых металлов, фосфат- и силикат-ионов, и может быть применено при получении питьевой воды, а также для очистки некоторых промстоков от указанных токсикантов.
Известно, что ввиду остроты проблемы, которая привела к необходимости изменения уровня предельно допустимой концентрации (ПДК) по мышьяку в воде до уровня 10 мкг/л (World Health Organization (WHO): Arsenic in drinking water, Fact sheet No 210 (2001) http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs210/en/print.html), в мире идет усиленный поиск эффективных и, в тоже время, дешевых способов очистки воды от указанных токсикантов. В общем виде все существующие подходы могут быть сведены в четыре группы: мембранные технологии (Kartinen E.O. An overview of arsenic removal process / Kartinen, E.O., Martin, C.J. // Desalination. 1995. V. 103. P. 79-88), процессы адсорбции (Pal B.N. Granular ferric hydroxide for climination of arsenic from drinking water / B.N. Pal. Proc. of BUET-UNU Workshop Technologies for removal of arsenic from drinking water. Dhaka, Bangladesh, 2001. P. 59-68), ионного обмена (Korngold E. Arsenic removal from drinking water by anion exchange / Korngold, E., Belayev, N., Aronov, L. // Desalination. 2001. V. 141. P. 81-84) и осаждения/коагуляции/фильтрации (Hering J.G. Arsenic removal from drinking water during coagulation / Hering, J.G., Chen, P.J., Wilkie, J.A., Elimelech, M. // J. Environ. Eng. 1997. V. 8. P. 800-807). Отдельным направлением является метод подземной аэрации воды, предложенный исследователями из Белфаста (Gupta Sen B., Bandopadhyay A., Nag N. K., Mukhopadhyay S., Mazumdar A. Subterranean Arsenic Removal - A journey to the future / International Conference on Water Quality with special reference to Arsenic. Jule 4. 2014. http://www.researchgate.net/publication/ 228326538_Subterranean_ Arsenic_ Removal__A_journey_to_the_future), но его возможности, несмотря на определенное практическое тестирование, еще до конца не выяснены. По каждому направлению идет совершенствование существующих технологических решений, приводящее к улучшению экономических показателей процессов (EPA: Technologies and coast for removal of arsenic from drinking water. International Consultants. Inc.. Malcolm Pirnie, Inc., The Cadmus Group. Inc.. Under Contract with the USEPA No. 68-C6-0039. EPA 815-R00-028. 2000).
Для индивидуальных потребителей воды, использующих различные картриджи, очистка воды в основном производится за счет процессов сорбции и ионного обмена. В ряду разработчиков способа очистки указанными процессами выделяется немецкая фирма GEH-Wasserchemie GmBH&Co.KG, выпускающая препарат GEH-102, фирма Bayer AG, поставляющая на рынок сорбент Bayoxide E33. Последний представляет собой гранулированный оксигидроксид железа (FeOOH) с размером гранул 0,5 - 2,0 мм и удельной поверхностью 150 м2/г. Концерн Lanxess разработал продукт Lewatit FO36. Это гибридный материал, состоящий из слабоосновной анионообменной смолы на основе полистирола регулярного строения и неорганического оксида железа (около 15% по массе), равномерно распределенного в порах матрицы смолы.
Что касается промышленной водоподготовки, то здесь базовым является процесс окисления, осаждения/коагуляции/фильтрации, детально описанный в значительном числе публикаций. Удаление соединений мышьяка достигается путем соосаждения анионов мышьяковой и мышьяковистой кислот на гидроксиде железа (алюминия) (III). Обменный процесс хорошо адаптирован к водам различного состава и позволяет осуществлять очистку до уровня ПДК. Однако этому методу присущи серьезные недостатки, приносящие существенный экологический ущерб окружающей среде:
- продукт соосаждения (Me(OH)3) вместе с токсикантом фактически выбрасывается в окружающее пространство, где под действием осадков мышьяк вновь вымывается и поступает в грунтовые воды;
- накапливающиеся огромные объемы осадителя сами по себе также выступают в роли токсиканта по отношению к окружающей среде.
Кроме того, метод имеет ограничение по количеству выводимых соединений мышьяка в очищаемой воде - приблизительно до 2,5 мг/л. Это связано с возможностью введения в воду растворимых соединений указанных металлов только в определенных пределах, обусловленных поддержанием необходимых санитарно-эпидемиологических требований по вводимым анионам Cl-, SO4 2-.
Известен способ очистки воды осаждением соединений мышьяка солями железа (III), (см. патент на изобретение РФ № 2598935, МПК C02F 1/58, опубл. 10.10.16), включающий последовательную обработку воды окислителем, осадителем на основе соединений железа (III) с получением гетерогенной системы, ее коагуляцию с получением осадка и отстоя воды и фильтрацию отстоя воды, при этом осадок, содержащий гидроксид железа (III) с осажденными соединениями мышьяка(V) и металлов, растворяют в кислоте и обрабатывают сероводородом с последующим удалением соединений мышьяка в форме малорастворимого соединения, а раствор соли железа (III) направляют на новый цикл очистки воды.
Данный способ частично устраняет недостатки вышеуказанных аналогов, однако и он не в полной мере ликвидирует недостатки метода промышленной водоподготовки.
Наиболее близким к описываемому способу по своей технической сущности и достигаемому эффекту является способ удаления соединений мышьяка из водных растворов, включающий последовательную обработку воды окислителем, щелочным осадителем (lime softening), и сорбентом, коагуляцию и фильтрацию осадка, при этом, обработку водного раствора, содержащего соединения мышьяка, проводят гидроксидом кальция (Kiem B. Vu, Michael D. Kaminski and Luis Nunez. Review of arsenic removal technologies for contaminated groundwaters. 2003. p. 20, 25).
Однако предложенное техническое решение не позволяет достигать необходимой степени очистки. Кроме того, время коагуляции выделяемого осадка превышает 10 ч, что существенно осложняет технологический процесс очистки. Однако самый главный недостаток прототипа заключается в том, что отделяемая твердая фаза не в полной мере удовлетворяет требованиям к объектам для утилизации вследствие достаточно высокой растворимости арсената кальция. Кроме того, арсенат кальция взаимодействует с диоксидом углерода на воздухе, с образованием карбоната и растворимых соединений мышьяка (Набойченко С.С., Мамяченков С.В., Кареслов С.В. Мышьяк в цветной металлургии / Под ред. С.С. Набойченко. Екатеринбург: УрО РАН. 2004. С. 215).
Технической проблемой заявленного изобретения является разработка такого способа очистки воды, в ходе реализации которого будут превышены технические показатели способа-прототипа.
Технический результат заключается в улучшении качества очистки воды, а именно: достижение показателей качества воды по соединениям мышьяка (≤10 мкг/л), попутно тяжелым металлам (≤ПДК) и соединениям фосфорной и кремниевой кислот (≤ПДК), а также в уменьшении воздействия на окружающую среду вследствие вывода осаждаемых токсикантов в компактной, легкофильтруемой, труднорастворимой форме, пригодной для последующей утилизации.
Поставленная проблема и технический результат достигается тем, что в способе очистки воды от соединений мышьяка, включающем последовательную обработку воды окислителем, обеспечивающим перевод соединений мышьяка (III) в соединения мышьяка (V), осадителем и сорбентом при перемешивании полученной системы, коагуляцию и фильтрацию осадка, согласно изобретению, в качестве осадителя используют растворимые соли двухвалентных железа, или марганца, или меди, или кобальта, или никеля, или цинка или их смеси, дополнительно после обработки осадителем вводят щелочной агент для создания среды со значением pH, близким к гидратообразованию катионов указанных металлов, а в качестве сорбента выбирают соединение, работающее в щелочной среде, отделяют образующийся осадок в труднорастворимой форме для последующей утилизации.
Процесс окисления проводят окислителем, взятым в количестве, предусматривающим отсутствие его избытка после перевода соединений мышьяка (III) в соединения мышьяка (V). В качестве окислителя применяют преимущественно гипохлорит натрия или пероксид водорода. Количество осадителя по отношению к соединениям мышьяка (V) берут в соотношении 1÷(1,5-3) от стехиометрического в соответствие с уравнениями реакций осаждения. Суммарное время перемешивания системы в процессах осаждения и сорбции составляет 1-1,5 ч, а время коагуляции осадка составляет 1-3 ч. Отфильтрованную воду доводят кислотным агентом до значения pH, пригодного к употреблению.
Таким образом, вывод токсикантов осуществляется посредством проведения двух процессов: осаждения и сорбции. Первый процесс осуществляется путем применения в качестве осадителя растворимых соединений, содержащих в своем составе двухвалентные катионы железа, марганца, меди, кобальта, никеля, цинка или их смесей при значениях pH, близких к гидратообразованию указанных металлов. Второй процесс реализуется путем применения сорбентов, работающих в щелочной среде.
Элементами новизны предложенных технических решений являются следующие:
- выведение из очищаемых сред основного количества токсикантов прямой обменной реакцией с соединениями, содержащими ранее указанные катионы двухвалентных металлов при разработанных условиях;
- разработка условий полноты протекания необходимых обменных процессов (количество реагентов, значение pH, времени протекания реакций);
- достаточно полное протекание обменных процессов вывода токсиканта в малорастворимой форме (≥99%), что позволяет резко повысить эффект последующей сорбции остатков токсиканта;
- вывод токсикантов в труднорастворимой, легкофильтруемой форме для утилизации.
Сущность предлагаемого способа очистки воды от соединений мышьяка, попутно соединений тяжелых металлов и солей фосфорной и кремниевой кислот, заключается в том, что в очищаемую воду вводят расчетное количество окислителя (гипохлорит натрия, пероксид водорода и др.), перемешивают систему в течение 15-60 мин (в зависимости от типа окислителя), добавляют 1,5-3,0-кратное по стехиометрии расчетное количество соли осадителя (избыточное количество осадителя обуславливается возможностью изменения концентрации соединений мышьяка в очищаемой воде, а также наличием в ней солей фосфорной и кремниевой кислот), доводят pH системы до величины, близкой к величине гидратообразования катиона металла осадителя. Указанное требование - доведение pH до значения величины гидратообразования катиона металла осадителя - обусловлено необходимостью разрушения гидратов металлов, в которых связь катиона с молекулами воды прочнее, чем с анионами токсикантов (HAsO4 2-, HPO4 2-, HSiO3 -). Перевод солей в гидроксиды соответствующих металлов (Fe(OH)2, Mn(OH)2, Cu(OH)2 Co(OH)2, Ni(OH)2, Zn(OH)2,) разрушает гидраты металлов, вследствие чего создаются условия образования нерастворимых солей токсикантов. Систему перемешивают в течение 1 ч и далее вводят в нее сорбент, работающий в щелочной среде, из расчета 0,5 г на 1 л воды. В его присутствии система дополнительно перемешивается в течение 30 мин и далее направляется на коагуляцию (фильтрацию) осадка.
При воздействии на очищаемую воду, доведенную до нужного значения pH, указанными осадителями соли мышьяковой кислоты (а также фосфорной и кремниевой кислот) взаимодействуют с катионами Me2+ осадителей:
HAsO4 2- + Me2+ → Me3(AsO4)2↓+ H2O
HPO4 2- + Me2+ → Me3(PO4)2↓ + H2O
HSiO3 - + Me2+ → MeSiO3↓ + H2O
Важным обстоятельством является то, что в большинстве применяемых систем избыток осадителя (если он остается) в форме гидроксидов металлов во время установления равновесия в системе в ходе перемешивания окисляется, переходя в малорастворимые гидроксиды Fe(III) и Mn (IV):
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3↓
2Mn(OH)2 + O2 + 2H2O → 2Mn(OH)4↓
Кроме того, при созданном необходимом значении pH системы катионы тяжелых металлов-токсикантов перейдут в соответствующие малорастворимые гидроксиды:
Men+ + nOH-→ Me(OH)n ↓
Если в системе остается несвязанный осадителем токсикант, то он удаляется вводимым сорбентом, что гарантирует степень очистки ≤ПДК. После отделения осадков-токсикантов (арсенаты, гидроксиды, фосфаты, силикаты) фильтрат воды корректируется до заданного значения pH (7,0-9,0) кислотным агентом (например 10%-ным раствором соляной или серной кислоты) и направляется потребителю.
В результате, представленный способ позволяет:
- гарантированно, независимо от концентрации соединений мышьяка в исходной воде, довести их уровень в очищаемом продукте до значений ≤10 мкг/л;
- снизить в очищаемой воде содержание тяжелых металлов, а также солей фосфорной и кремниевой кислот;
- вывести основной токсикант (соединения мышьяка) и попутно присутствующие соединения тяжелых металлов, а также соли фосфорной и кремниевой кислот в форме смеси малорастворимых соединений, являющихся пригодным для захоронения отходом IV класса опасности, что способствует уменьшению воздействия на окружающую среду.
Кроме того, разработанный способ очистки воды может быть адаптирован к любым стандартным установкам, применяемым на станциях водоподготовки.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема установки по очистке воды от соединений мышьяка, где:
1 - фильтр очистки от механических примесей;
2 - узел окисления;
3 - реактор осаждения;
4 - осветлитель (отстойник);
5 - первое фильтровальное устройство;
6 - реактор смешения;
7 - второе фильтровальное устройство;
8 - шламоприемник.
Способ осуществляется следующим образом.
Воду из источника водозабора пропускают через фильтр очистки от механических примесей (1) и подают на узел окисления (2), где в очищаемую воду вводится расчетное количество окислителя (гипохлорит натрия, пероксид водорода, диоксид марганца и др.) для перевода растворенных в воде соединений мышьяка (III) в соединения мышьяка (V). Процесс окисления проводят заданным количеством окислителя так, чтобы в системе после перевода соединений мышьяка (III) в соединения мышьяка (V) не было избытка окислителя. Система перемешивается в течение 15-60 мин (в зависимости от типа окислителя) и затем поступает в реактор осаждения (3). Далее в реактор осаждения последовательно вводится 1,5-3,0-кратное по стехиометрии расчетное количество осадителя в виде солей двухвалентных железа, марганца, меди, кобальта, никеля, цинка или их смеси и щелочной агент для создания pH среды, близкой к величине гидратообразования катиона металла осадителя. Система снова перемешивается в течение 1 ч. По истечении заданного времени в реактор вводится сорбент, работающий в щелочной среде, из расчета 0,5 г на 1 л воды. В его присутствии система дополнительно перемешивается в течение 30 мин и далее направляется на коагуляцию в осветлитель (4) для осаждения основной части нерастворимых веществ. По мере накопления нерастворимых веществ на дне осветлителя (1-3 ч) осуществляют их отделение от жидкой фазы на втором фильтровальном устройстве (7) и перенос в шламоприемник (8). Утилизируемый осадок представляет собой смесь малорастворимых арсенатов, фосфатов, силикатов и гидроксидов металлов. Осветленная вода из осветлителя для отделения оставшейся части нерастворимых примесей пропускается через первое фильтровальное устройство (5). После отделения осадков-токсикантов (арсенаты, гидроксиды, фосфаты, силикаты) фильтрат воды поступает в реактор смешения (6), в котором с помощью кислотного агента (например, 10%-ного раствора соляной или серной кислоты) осуществляется коррекция pH очищенной воды до значений 7,0-9,0. Очищенная вода с корректированным значением pH направляется потребителю.
Следующие примеры иллюстрируют возможность предлагаемого способа.
Пример 1
К 1 л воды, содержащей 1000 мкг/л соединений мышьяка (III), добавляли 0,35 мл раствора гипохлорита натрия (содержание активного хлора 2 г/л). Систему перемешивали в течение 15 мин. Затем в полученный раствор внесли 1,5-кратное по стехиометрии уравнения реакции количество хлорид марганца (II) и гидроксид натрия до создания pH среды равной 9,0. Систему перемешивали в течение 1 ч. По истечению заданного времени в объект ввели сорбент - 0,5 г оксида магния, имеющий структуру периклаза. В его присутствии система дополнительно перемешивалась в течение 30 мин. После этого полученную гетерогенную систему отстаивали (коагулировали) в течение 1 ч и фильтровали через бумажный фильтр. Фильтрат подкисляли 10%-ным раствором соляной кислоты до pH 7,0 и анализировали на содержание соединений мышьяка методом атомно-абсорбционной спектрометрии с генерацией гидридов. Результаты по очистке воды приведены в табл. 1.
Пример 2
К 1 л воды, содержащей 5000 мкг/л соединений мышьяка (III), добавляли 0,7 мл раствора гипохлорита натрия (содержание активного хлора 5 г/л). Систему перемешивали в течение 15 мин. Затем в полученный раствор внесли 3-кратное по стехиометрии уравнения реакции количество хлорид марганца (II) и гидроксид натрия до создания pH среды равной 9,0. Систему перемешивали в течение 1 ч. По истечению заданного времени в объект ввели сорбент - 0,5 г оксигидроксида железа. В его присутствии система дополнительно перемешивалась в течение 30 мин. После этого полученную гетерогенную систему отстаивали (коагулировали) в течение 1,5 ч и отфильтровали через бумажный фильтр. Фильтрат подкисляли 10%-ным раствором соляной кислоты до pH 7,0 и анализировали на содержание соединений мышьяка методом атомно-абсорбционной спектрометрии с генерацией гидридов. Результаты по очистке воды приведены в табл. 1.
Пример 3
К 1 л воды, содержащей 10 000 мкг/л соединений мышьяка (III), добавляли 0,25 мл 2%-ного раствора пероксида водорода. Система перемешивалась в течение 1 ч. Затем в полученный раствор внесли 1,5-кратное по стехиометрии уравнения реакции количество хлорид марганца (II) и гидроксид натрия до создания pH среды равной 9,2. Систему перемешивали в течение 1 ч. По истечении заданного времени в объект ввели сорбент - 0,5 г оксида магния, имеющего структуру периклаза. В его присутствии система дополнительно перемешивалась в течение 30 мин. После этого полученную гетерогенную систему отстаивали (коагулировали) в течение 1 ч и фильтровали через бумажный фильтр. Фильтрат подкисляли 10%-ным раствором соляной кислоты до pH 7,0 и анализировали на содержание соединений мышьяка методом атомно-абсорбционной спектрометрии с генерацией гидридов. Результаты по очистке воды приведены в табл. 1.
Пример 4
К 1 л воды, содержащей 1000 мкг/л соединений мышьяка (III), добавляли 0,35 мл раствора гипохлорита натрия (содержание активного хлора 2 г/л). Систему перемешивали в течение 20 мин. Затем в полученный раствор внесли 1,5-кратное по стехиометрии уравнения реакции количество сульфата железа (II) и гидроксид натрия до создания pH среды равной 9,0. Систему перемешивали в течение 1 ч. По истечению заданного времени в объект ввели сорбент - 0,5 г оксигидроксида железа. В его присутствии систему дополнительно перемешивали в течение 30 мин. После этого полученную гетерогенную систему отстаивали (коагулировали) в течение 1,5 ч и фильтровали через бумажный фильтр. Фильтрат подкисляли 10%-ным раствором серной кислоты до pH 7,5 и анализировали на содержание соединений мышьяка методом атомно-абсорбционной спектрометрии с генерацией гидридов. Результаты по очистке воды приведены в табл. 1.
Пример 5
К 1 л воды, содержащей 5000 мкг/л соединений мышьяка (III), добавляли 0,12 мл 2%-ного раствора пероксида водорода. Систему перемешивали в течение 20 мин. Затем в полученный раствор внесли 1,5-кратное по стехиометрии уравнения реакции количество сульфата железа (II) и гидроксид натрия до создания pH среды равной 9,2. Систему перемешивали в течение 1 ч. По истечении заданного времени в объект добавили сорбент - 0,5 г оксида магния, имеющего структуру периклаза. В его присутствии систему дополнительно перемешивали в течение 30 мин. После этого полученную гетерогенную систему отстаивали (коагулировали) в течение 2 ч и отфильтровали через бумажный фильтр. Фильтрат подкисляли 10%-ным раствором серной кислоты до pH 7,5 и анализировали на содержание соединений мышьяка методом атомно-абсорбционной спектрометрии с генерацией гидридов. Результаты по очистке воды приведены в табл. 1.
Пример 6
К 1 л воды, содержащей 1000 мкг/л соединений мышьяка (III), добавляли 0,35 мл раствора гипохлорита натрия (содержание активного хлора 2 г/л). Систему перемешивали в течение 20 мин. Затем в полученный раствор внесли 1,5-кратное по стехиометрии уравнения реакции количество смеси сульфата железа (II), хлорида марганца (II) и гидроксид натрия до создания pH среды равной 9,2. Систему перемешивали в течение 1 ч. По истечению заданного времени в объект вводили сорбент - 0,5 г оксида магния, имеющего структуру периклаза. В его присутствии систему дополнительно перемешивали в течение 30 мин. После этого полученную гетерогенную систему отстаивали (коагулировали) в течение 1 ч и отфильтровали через бумажный фильтр. Фильтрат подкисляли 10%-ным раствором соляной кислоты до pH 7,0 и анализировали на содержание соединений мышьяка методом атомно-абсорбционной спектрометрии с генерацией гидридов. Результаты по очистке воды приведены в табл. 1.
Пример 7
К 1 л воды, содержащей 1000 мкг/л соединений мышьяка (III), добавляли 0,35 мл раствора гипохлорита натрия (содержание активного хлора 5 г/л). Систему перемешивали в течение 15 мин. Затем в полученный раствор вносили 1,5-кратное по стехиометрии уравнения реакции количество сульфат меди (II) и гидроксид натрия до создания pH среды равной 9,1. Систему перемешивали в течение 1 ч. По истечению заданного времени в объект вводили сорбент - 0,5 г оксида магния, имеющего структуру периклаза. В его присутствии система дополнительно перемешивалась в течение 30 мин. После этого полученную гетерогенную систему отстаивали (коагулировали) в течение 1,5 ч и отфильтровали через бумажный фильтр. Фильтрат подкисляли 10%-ным раствором серной кислоты до pH 7,0 и анализировали на содержание соединений мышьяка методом атомно-абсорбционной спектрометрии с генерацией гидридов. Результаты по очистке воды приведены в табл. 1.
Пример 8
К 1 л воды, содержащей 5000 мкг/л соединений мышьяка (III), добавляли 0,12 мл 2%-ного раствора пероксида водорода. Систему перемешивали в течение 15 мин. Затем в полученный раствор внесли 3-кратное по стехиометрии уравнения реакции количество хлорид цинка (II) и гидроксид натрия до создания pH среды равной 9,2. Систему перемешивали в течение 1 ч. По истечению заданного времени в объект вводили сорбент - 0,5 г оксигидроксида железа. В его присутствии система дополнительно перемешивалась в течение 30 мин. После этого полученную гетерогенную систему отстаивали (коагулировали) в течение 1,5 ч и отфильтровывали через бумажный фильтр. Фильтрат подкисляли 10%-ным раствором соляной кислоты до pH 7,0 и анализировали на содержание соединений мышьяка методом атомно-абсорбционной спектрометрии с генерацией гидридов. Результаты по очистке воды приведены в табл. 1.
Пример 9
К 1 л воды, содержащей 5000 мкг/л соединений мышьяка (III), добавляли 0,7 мл раствора гипохлорита натрия (содержание активного хлора 5 г/л). Систему перемешивали в течение 15 мин. Затем в полученный раствор вносили 2-кратное по стехиометрии уравнения реакции количество хлорид никеля (II) и гидроксид натрия до создания pH среды, равной 9,0. Систему перемешивали в течение 1 ч. По истечению заданного времени в объект вводили сорбент - 0,5 г оксигидроксида железа. В его присутствии система дополнительно перемешивалась в течение 30 мин. После этого полученную гетерогенную систему отстаивали (коагулировали) в течение 1,5 ч и отфильтровывали через бумажный фильтр. Фильтрат подкисляли 10%-ным раствором соляной кислоты до pH 7,0 и анализировали на содержание соединений мышьяка методом атомно-абсорбционной спектрометрии с генерацией гидридов. Результаты по очистке воды приведены в табл. 1.
Пример 10
К 1 л воды, содержащей 3000 мкг/л соединений мышьяка (III), добавляли 0,42 мл раствора гипохлорита натрия (содержание активного хлора 5 г/л). Систему перемешивали в течение 15 мин. Затем в полученный раствор вносили 1,5-кратное по стехиометрии уравнения реакции количество сульфат кобальта (II) и гидроксид натрия до создания pH среды, равной 9,0. Систему перемешивали в течение 1 ч. По истечению заданного времени в объект ввели сорбент - 0,5 г оксида магния, имеющего структуру периклаза. В его присутствии система дополнительно перемешивалась в течение 30 мин. После этого полученную гетерогенную систему отстаивали (коагулировали) в течение 1,5 ч и отфильтровывали через бумажный фильтр. Фильтрат подкисляли 10%-ным раствором серной кислоты до pH 7,0 и анализировали на содержание соединений мышьяка методом атомно-абсорбционной спектрометрии с генерацией гидридов. Результаты по очистке воды приведены в табл. 1.
Пример 11
К 1 л воды, содержащей 10 000 мкг/л соединений мышьяка (III), добавляли 0,25 мл 2%-ного раствора пероксида водорода. Систему перемешивали в течение 15 мин. Затем в полученный раствор вносили 3-кратное по стехиометрии уравнения реакции количество смеси сульфата железа (II), хлорида марганца (II), сульфата меди (II), хлорида цинка (II), хлорида никеля (II), сульфат кобальта (II) и гидроксид натрия до создания pH среды, равной 9,0. Систему перемешивали в течение 1 ч. По истечению заданного времени в объект вводили сорбент - 0,5 г оксида магния, имеющего структуру периклаза. В его присутствии система дополнительно перемешивалась в течение 30 мин. После этого полученную гетерогенную систему отстаивали (коагулировали) в течение 1,5 ч и отфильтровывали через бумажный фильтр. Фильтрат подкисляли 10%-ным раствором соляной кислоты до pH 7,0 и анализировали на содержание соединений мышьяка методом атомно-абсорбционной спектрометрии с генерацией гидридов. Результаты по очистке воды приведены в табл. 1.
Таблица 1
Значения концентраций соединений мышьяка в воде до и после ее очистки
Figure 00000001
Пример 12
К 1 л воды, состава мг/л: Pb-0,02, Cd-0,110, Hg-0,0075, Fe-4,1, F--17,9, As-7,0, добавляли 1,0 мл раствора гипохлорита натрия (содержание активного хлора 2 г/л). Систему перемешивали в течение 20 мин. Затем в полученный раствор вносили 1,5-кратное по стехиометрии уравнения реакции количество хлорид марганца (II) и гидроксид натрия до создания pH среды, равной 9,0. Систему перемешивали в течение 1 ч. По истечении заданного времени в объект вводили сорбент - 0,5 г оксида магния, имеющий структуру периклаза. В его присутствии система дополнительно перемешивалась в течение 30 мин. После этого полученную гетерогенную систему отстаивали (коагулировали) в течение 3 ч и фильтровали через бумажный фильтр. Фильтрат подкисляли 10%-ным раствором соляной кислоты до pH 7,0 и анализировали на содержание соединений мышьяка методом атомно-абсорбционной спектрометрии с генерацией гидридов. Результаты по очистке воды приведены в табл. 2.
Таблица 2
Значения концентраций тяжелых металлов и фтора в воде до и после ее очистки
Figure 00000002
Таким образом, применение предлагаемого способа очистки питьевой воды позволяет достигать требуемых показателей качества воды независимо от концентраций соединений мышьяка, снизить в очищенной воде содержание тяжелых металлов, а также солей фосфорной и кремниевой кислот, осуществляя вывод токсикантов в форме смеси малорастворимых соединений, являющихся пригодным для захоронения отходов IV класса опасности, что способствует уменьшению воздействия на окружающую среду.

Claims (6)

1. Способ очистки воды от соединений мышьяка, включающий последовательную обработку воды окислителем, обеспечивающим перевод соединений мышьяка (III) в соединения мышьяка (V), осадителем и сорбентом при перемешивании полученной системы, фильтрацию осадка, отличающийся тем, что в качестве осадителя используют растворимые соли двухвалентных железа, или марганца, или меди, или кобальта, или никеля, или цинка, или их смеси, дополнительно после обработки осадителем вводят щелочной агент для создания среды со значением рН 9-9,2, а в качестве сорбента выбирают оксид магния, имеющий структуру периклаза, или оксигидроксид железа.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс окисления проводят окислителем, взятым в количестве, предусматривающем отсутствие его избытка после перевода соединений мышьяка (III) в соединения мышьяка (V).
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве окислителя применяют преимущественно гипохлорит натрия или пероксид водорода.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество осадителя по отношению к соединениям мышьяка (V) берут в соотношении (1,5-3)÷1 от стехиометрического в соответствии с уравнениями реакций осаждения.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что суммарное время перемешивания системы в процессах осаждения и сорбции составляет 1-1,5 ч, а время ее отстаивания составляет 1-3 ч.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отфильтрованную воду доводят кислотным агентом до значения рН, пригодного к употреблению.
RU2019107756A 2019-03-19 2019-03-19 Способ очистки воды от соединений мышьяка RU2725315C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019107756A RU2725315C1 (ru) 2019-03-19 2019-03-19 Способ очистки воды от соединений мышьяка

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019107756A RU2725315C1 (ru) 2019-03-19 2019-03-19 Способ очистки воды от соединений мышьяка

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2725315C1 true RU2725315C1 (ru) 2020-07-02

Family

ID=71510085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019107756A RU2725315C1 (ru) 2019-03-19 2019-03-19 Способ очистки воды от соединений мышьяка

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2725315C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111889488A (zh) * 2020-08-03 2020-11-06 中国科学院沈阳应用生态研究所 一种废渣稳定化处理的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2100288C1 (ru) * 1993-05-18 1997-12-27 Государственный институт технологии органического синтеза с опытным заводом Способ очистки сточных вод и водных растворов солей щелочных металлов от мышьяка
RU2336946C2 (ru) * 2006-02-21 2008-10-27 Институт физики прочности и материаловедения (ИФПМ СО РАН) Сорбент тяжелых металлов, способ его получения и способ очистки воды
US7713421B2 (en) * 2003-12-09 2010-05-11 Separation Design Group, Llc Sorption method, device, and system
RU2390500C1 (ru) * 2008-12-17 2010-05-27 Федеральное государственное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт промышленной экологии" Способ очистки водных растворов от мышьяка и сопутствующих тяжелых металлов
US8080163B2 (en) * 2002-12-04 2011-12-20 Blue Water Technologies, Inc. Water treatment method
RU2481153C2 (ru) * 2011-06-17 2013-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Композиционный сорбент на основе силикатов кальция
RU2598935C1 (ru) * 2015-04-02 2016-10-10 Анатолий Григорьевич Демахин Способ очистки питьевой воды от соединений мышьяка

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2100288C1 (ru) * 1993-05-18 1997-12-27 Государственный институт технологии органического синтеза с опытным заводом Способ очистки сточных вод и водных растворов солей щелочных металлов от мышьяка
US8080163B2 (en) * 2002-12-04 2011-12-20 Blue Water Technologies, Inc. Water treatment method
US7713421B2 (en) * 2003-12-09 2010-05-11 Separation Design Group, Llc Sorption method, device, and system
RU2336946C2 (ru) * 2006-02-21 2008-10-27 Институт физики прочности и материаловедения (ИФПМ СО РАН) Сорбент тяжелых металлов, способ его получения и способ очистки воды
RU2390500C1 (ru) * 2008-12-17 2010-05-27 Федеральное государственное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт промышленной экологии" Способ очистки водных растворов от мышьяка и сопутствующих тяжелых металлов
RU2481153C2 (ru) * 2011-06-17 2013-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Композиционный сорбент на основе силикатов кальция
RU2598935C1 (ru) * 2015-04-02 2016-10-10 Анатолий Григорьевич Демахин Способ очистки питьевой воды от соединений мышьяка

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KIEM B. VU et al, REVIEW OF ARSENIC REMOVAL TECHNOLOGIES FOR CONTAMINATED GROUNDWATERS, ARGONNE NATIONAL LABORATORY CHEMICAL ENGINEERING DIVISION, April 2003. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111889488A (zh) * 2020-08-03 2020-11-06 中国科学院沈阳应用生态研究所 一种废渣稳定化处理的方法
CN111889488B (zh) * 2020-08-03 2021-08-24 中国科学院沈阳应用生态研究所 一种废渣稳定化处理的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Patil et al. A review of technologies for manganese removal from wastewaters
US5510040A (en) Removal of selenium from water by complexation with polymeric dithiocarbamates
Ayoub et al. Heavy metal removal by coagulation with seawater liquid bittern
KR101613774B1 (ko) 유해 물질 함유수의 처리 방법 및 처리 장치
CN104261536B (zh) 用于快速去除水中重金属的高效絮凝剂
US20140138322A1 (en) Heavy metal removal from waste streams
EP2792645B1 (en) Process for removing fluorides from water
Dongre Lead: toxicological profile, pollution aspects and remedial solutions
JP2007209886A (ja) フッ素除去剤、それを用いたフッ素含有排水の処理方法及びその処理装置
JP5794422B2 (ja) フッ素および有害物質を除去する処理方法と処理装置
RU2725315C1 (ru) Способ очистки воды от соединений мышьяка
WO2012056825A1 (ja) 有害物質含有水の浄化処理材とその製造方法
RU2598935C1 (ru) Способ очистки питьевой воды от соединений мышьяка
WO2004046046A1 (ja) 廃水および汚泥水の浄化処理剤
US8133838B2 (en) Water purification material
Stepanov et al. Removal of heavy metals from wastewater with natural and modified sorbents
WO2003082748A1 (en) Process for regenerating ion-exchange resins
Kang et al. Process development for the removal of copper from wastewater using ferric/limestone treatment
CN109205829A (zh) 膜辅助结晶工艺mac选择性去除和回收水中的铜的方法
Khan et al. An overview of conventional and advanced water defluoridation techniques
RU2792510C1 (ru) Способ очистки многокомпонентных промышленных сточных вод, содержащих цинк и хром
RU2691052C1 (ru) Способ очистки высокоминерализованных кислых сточных вод водоподготовительной установки от сульфатов
RU2019521C1 (ru) Способ очистки воды
CN115043474B (zh) 草酸钛钾在去除水中重金属中的应用
Sapsford et al. The effect of aluminium source and sludge recycling on the properties of ettringite formed during water treatment

Legal Events

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

Effective date: 20210320