RU2748672C1 - Method for treatment of industrial waste water from heavy metals - Google Patents
Method for treatment of industrial waste water from heavy metals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748672C1 RU2748672C1 RU2020118763A RU2020118763A RU2748672C1 RU 2748672 C1 RU2748672 C1 RU 2748672C1 RU 2020118763 A RU2020118763 A RU 2020118763A RU 2020118763 A RU2020118763 A RU 2020118763A RU 2748672 C1 RU2748672 C1 RU 2748672C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heavy metals
- iron
- waste water
- solution
- suspension
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 34
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 31
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 25
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 claims abstract description 8
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical class [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical class [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 5
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 26
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 108010029541 Laccase Proteins 0.000 description 3
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 3
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 3
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N uranium Chemical compound [U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U] DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical group C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000003321 atomic absorption spectrophotometry Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 231100001240 inorganic pollutant Toxicity 0.000 description 1
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- -1 uranyl ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
- C01G49/06—Ferric oxide [Fe2O3]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
- C01G49/08—Ferroso-ferric oxide [Fe3O4]
-
- 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
-
- 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
- C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
-
- 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
-
- 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
- C02F1/62—Heavy metal compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/10—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure
- H01F1/11—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure in the form of particles
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к способам очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов с помощью магнитоуправляемого сорбционного материала и может найти применение там, где образуются большие количества водных растворов, содержащих тяжелые металлы: в процессах обработки и нейтрализации химических стоков в гальванических производствах, в металлургии, в кожевенном производстве, органическом синтезе, производстве антикоррозионных красок и других.The present invention relates to methods for the purification of industrial wastewater from heavy metals using a magnetically controlled sorption material and can be used where large amounts of aqueous solutions containing heavy metals are formed: in the processing and neutralization of chemical effluents in electroplating, in metallurgy, in leather production, organic synthesis, production of anti-corrosion paints and others.
Применяемые наряду с реагентной обработкой сорбционные методы очистки сточных вод от соединений тяжелых металлов, не подвергающихся биоразложению, обеспечивают глубокую очистку, однако при этом помимо высокой эффективности и механической прочности от промышленных сорбентов требуются такие качества как доступность, возможность дальнейшей переработки использованного сорбента и одновременно невысокая стоимость.Sorption methods of wastewater treatment from heavy metal compounds that are not biodegradable, used along with reagent treatment, provide deep purification, however, in addition to high efficiency and mechanical strength, industrial sorbents require such qualities as availability, the possibility of further processing of the used sorbent and, at the same time, low cost. ...
Преимущество сорбционной очистки сточных вод с применением магнитных сорбционных материалов адсорбентов состоит в том, что их местоположением можно управлять при помощи магнитного поля. Последнее обстоятельство позволяет легко извлекать отработавший магнитный сорбент из дисперсионной среды с помощью магнитных зондов, уловителей и т.п. Сорбционные материалы с магнитными свойствами могут применяться для контактной очистки веществ, что существенно упрощает адсорбционный процесс и обеспечивает полноту отработки адсорбента, позволяет заменить стадию отделения отработанного адсорбента от раствора, являющуюся одной из трудоемких, магнитной сепарацией.The advantage of sorption wastewater treatment using magnetic sorption materials of adsorbents is that their location can be controlled using a magnetic field. The latter circumstance makes it possible to easily extract the spent magnetic sorbent from the dispersion medium using magnetic probes, catchers, etc. Sorption materials with magnetic properties can be used for contact purification of substances, which greatly simplifies the adsorption process and ensures the completeness of the adsorbent utilization, makes it possible to replace the stage of separating the spent adsorbent from the solution, which is one of the laborious, magnetic separation.
Известен способ (RU 2669853, опубл. 2018.10.16) сорбционной очистки от растворенного урана природных, сточных и морских вод, обеспечивающий эффективную очистку, а также эффективное отделение осадка от очищаемого раствора методом магнитной сепарации. Известный способ очистки включает использование сорбционных материалов на основе железооксидных систем с макропористой структурой, содержащих наноразмерную фазу железа. Сорбент вводят в очищаемую водную среду в концентрациях 1:100 по массе при содержании уранил-ионов в растворе не менее 10 г/л, при рН от 2,5 до 7-8, при комнатной температуре, выдерживают в течение от 3-8 до 48 часов, после чего фильтруют и извлекают осадок. Известный способ отличается сложностью, обусловленной использованием сорбента, синтез которого является многоступенчатым, длительным по времени и трудоемким, при том, что известный способ обеспечивает извлечение из загрязненных водных сред только одного урана.The known method (RU 2669853, publ. 2018.10.16) sorption purification of dissolved uranium from natural, waste and sea waters, providing effective treatment, as well as effective separation of sediment from the treated solution by the method of magnetic separation. The known purification method involves the use of sorption materials based on iron oxide systems with a macroporous structure containing a nanoscale phase of iron. The sorbent is introduced into the purified aqueous medium at a concentration of 1: 100 by weight with a content of uranyl ions in the solution of at least 10 g / l, at a pH of 2.5 to 7-8, at room temperature, kept for 3-8 to 48 hours, after which it is filtered and the precipitate is recovered. The known method is complex due to the use of a sorbent, the synthesis of which is multistage, time-consuming and laborious, while the known method provides for the extraction of only one uranium from contaminated aqueous media.
Известна группа изобретений, которая включает способ очистки сточных вод, предусматривающий удаление твердых взвешенных частиц и общего фосфора, и способ получения магнитного сорбционного материала в виде наночастиц оксида железа (II, III) для его осуществления (CN 109665566, опубл. 2019.04.23). Для получения магнитного оксида железа (II, III) с наноразмерными частицами сульфат железа растворяют в водопроводной воде, добавляют к полученному раствору щелочное соединение и вводят в раствор воздух при комнатной температуре, обеспечивая постоянное перемешивание раствора. По утверждению авторов, полученный магнитный наноразмерный оксид железа (II, III) обладает высокой чистотой, а его наночастицы имеют однородный размер и форму. Однако избранный авторами метод окисления сульфата железа с помощью кислорода воздуха при комнатной температуре при отсутствии контроля полноты протекания процесса не гарантирует полного окисления сульфата железа и формирования эффективного сорбционного материала, причем из приведенного реферата неясно соотношение оксидов железа различной валентности (II и Ш) в получаемом материале при их одновременном образовании в ходе окислении сульфата железа. Таким образом, нет достоверных подтверждений свойств сорбционного материала, необходимых для обеспечения эффективной очистки сточных вод известным способом, который, помимо этого, не предусматривает совместную переработку сорбента с адсорбированными твердыми загрязняющими частицами.A group of inventions is known, which includes a method for purifying wastewater, providing for the removal of solid suspended particles and total phosphorus, and a method for producing a magnetic sorption material in the form of nanoparticles of iron oxide (II, III) for its implementation (CN 109665566, publ. 2019.04.23). To obtain magnetic iron oxide (II, III) with nanosized particles, iron sulfate is dissolved in tap water, an alkaline compound is added to the resulting solution, and air is introduced into the solution at room temperature, ensuring constant stirring of the solution. According to the authors, the obtained magnetic nanosized iron (II, III) oxide is of high purity, and its nanoparticles have a uniform size and shape. However, the method chosen by the authors for the oxidation of iron sulfate using atmospheric oxygen at room temperature in the absence of control over the completeness of the process does not guarantee the complete oxidation of iron sulfate and the formation of an effective sorption material, and the ratio of iron oxides of different valencies (II and III) in the resulting material is not clear from the above abstract. with their simultaneous formation during the oxidation of iron sulfate. Thus, there is no reliable confirmation of the properties of the sorption material required to ensure effective wastewater treatment in a known manner, which, in addition, does not provide for the co-processing of the sorbent with adsorbed solid polluting particles.
Известен способ очистки сточных вод, содержащих тяжелые металлы и краситель (CN 101570377, опубл. 2011.09.21), с использованием сорбента, который содержит магнитные микрочастицы оксида железа и фермент лакказу (гидрохинон-диоксиген-оксидоредуктазу, класс ЕС 1.10.3.2, включающую медь), а также сшивающий агент, обеспечивающий сшивку магнитных микрочастиц оксида железа и феррита. По утверждению авторов, известный способ с помощью магнитных микрочастиц оксида железа и железа в присутствии лакказы обеспечивает адсорбцию с высокой скоростью и быстрое извлечение тяжелых металлов и красителя из сточных вод, реализуя эффективную очистку промышленных сточных вод, и защищая тем самым окружающую среду. Интересное решение, позволяющее одновременно удалить из очищаемых сточных вод органические и неорганические загрязнители. Однако проблема утилизации извлеченных тяжелых металлов без отделения от сорбционного материала в этом случае может быть решена только путем захоронения, причем, по всей видимости, сорбционный материал, не подлежащий повторному использованию, также на направляют в отвал, что отрицательно сказывается на технико-экономических показателях известного способа.A known method of purification of wastewater containing heavy metals and dye (CN 101570377, publ. 2011.09.21), using a sorbent that contains magnetic microparticles of iron oxide and the enzyme laccase (hydroquinone-dioxygen-oxidoreductase, class EC 1.10.3.2, including copper ), as well as a crosslinking agent that provides crosslinking of magnetic microparticles of iron oxide and ferrite. According to the authors, the known method using magnetic microparticles of iron oxide and iron in the presence of laccase provides adsorption at a high rate and rapid extraction of heavy metals and dyes from wastewater, realizing effective treatment of industrial wastewater, and thereby protecting the environment. An interesting solution that allows you to simultaneously remove organic and inorganic pollutants from the treated wastewater. However, the problem of utilization of the recovered heavy metals without separation from the sorption material in this case can be solved only by burial, and, most likely, the sorption material that cannot be reused is also not sent to the dump, which negatively affects the technical and economic indicators of the known way.
Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки сточных вод, содержащих тяжелые металлы (US 6666972, опубл. 2003.12.23), с применением сорбционного материала, представляющего собой отработанный сильномагнитный железооксидный катализатор, используемый в процессе синтеза стирольного мономера из этилбензола. Этот сорбционный материал, отслуживший свой срок в качестве катализатора, предназначен для очистки кислых сточных вод, имеющих значение рН около 1,0 и содержащих Сu, Fe, Ni, Сr или Zn. В его состав входит, по меньшей мере, 70% магнетита Fe3O4, а также щелочные и щелочноземельные металлы. Согласно известному способу, для очистки сточных вод от тяжелых металлов упомянутый сорбционный материал на основе оксида железа вносят в очищаемые воды при весовом соотношении вода: сорбент равном 1:0,05; механически перемешивают полученную реакционную смесь со скоростью 60 об/мин в течение 15 минут; отделяют твердое вещество от раствора с использованием магнитных средств и удаляют соединения тяжелых металлов.Closest to the proposed is a method for purifying wastewater containing heavy metals (US 6666972, publ. 2003.12.23), using a sorption material, which is a spent highly magnetic iron oxide catalyst used in the synthesis of styrene monomer from ethylbenzene. This sorption material, which has served its life as a catalyst, is intended for the purification of acidic wastewater having a pH value of about 1.0 and containing Cu, Fe, Ni, Cr or Zn. It contains at least 70% of magnetite Fe 3 O 4 , as well as alkali and alkaline earth metals. According to the known method, for the purification of waste water from heavy metals, the mentioned sorption material based on iron oxide is introduced into the treated water at a weight ratio of water: sorbent equal to 1: 0.05; mechanically stir the resulting reaction mixture at a speed of 60 rpm for 15 minutes; separating the solid from the solution using magnetic means and removing the heavy metal compounds.
Необходимость отделения адсорбированных тяжелых металлов от использованного сорбционного материала и захоронения последнего в связи с отсутствием возможности их совместной переработки в значительной мере снижает экономическую эффективность известного способа. С учетом существующей вероятности того, что «бывший в употреблении» сорбционный материал несет на себе неучтенные примеси, а при его совместной переработке с адсорбированными металлами эти примеси могут оказаться крайне нежелательными для получаемой товарной продукции, совместная переработка при осуществлении известного способа не только нежелательна, но и недопустима.The need to separate the adsorbed heavy metals from the used sorption material and disposal of the latter due to the lack of the possibility of their joint processing significantly reduces the economic efficiency of the known method. Taking into account the existing probability that the "used" sorption material carries unaccounted for impurities, and when it is co-processed with adsorbed metals, these impurities may turn out to be extremely undesirable for the resulting marketable product, co-processing during the implementation of the known method is not only undesirable, but and is unacceptable.
Задачей изобретения является создание экономически эффективного способа извлечения тяжелых металлов из промышленных сточных вод в широком интервале значений рН с помощью магнитоуправляемого сорбента, обеспечивающего совместную переработку последнего с адсорбированными тяжелыми металлами с получением товарной продукции.The objective of the invention is to create a cost-effective method for the extraction of heavy metals from industrial wastewater in a wide range of pH values using a magnetically controlled sorbent, which ensures the co-processing of the latter with adsorbed heavy metals to obtain a marketable product.
Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении его технико-экономической эффективности за счет извлечения с помощью магнитных средств сорбента вместе с адсорбированными тяжелыми металлами и их последующей совместной переработки с получением товарной продукции при одновременном расширении области применения.The technical result of the proposed method is to increase its technical and economic efficiency by extracting the sorbent with the help of magnetic means together with the adsorbed heavy metals and their subsequent joint processing to obtain a marketable product while expanding the scope.
Указанный технический результат достигают способом очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов, включающим внесение сорбционного материала на основе оксидов железа в сточные воды с механическим перемешиванием, отделение с помощью магнитных средств твердого вещества от очищаемого раствора, в котором, в отличие от известного, в качестве сорбционного материала используют ферритную суспензию с содержанием общего железа 50-70 г/л, которую вносят в сточные воды из расчета 1 весовая часть суспензии на 1,5-2,5 весовые части содержащихся в сточных водах тяжелых металлов-загрязнителей, при этом в качестве твердого вещества с помощью магнитной сепарации отделяют от раствора ферритную суспензию с адсорбированными тяжелыми металлами и вместе с ними отправляют на переработку известными методами.The specified technical result is achieved by the method of purification of industrial wastewater from heavy metals, including the introduction of a sorption material based on iron oxides into wastewater with mechanical stirring, separation by magnetic means of a solid substance from a solution to be purified, in which, unlike the known one, as a sorption material, a ferrite suspension with a total iron content of 50-70 g / l is used, which is introduced into the wastewater at the rate of 1 weight part of the suspension per 1.5-2.5 weight parts of heavy metals-pollutants contained in the wastewater, while as a solid The substances are separated from the solution by magnetic separation from the solution of the ferrite suspension with adsorbed heavy metals and together with them are sent for processing by known methods.
В преимущественном варианте осуществления способа в качестве сорбционного материала используют ферритную суспензию, содержащую 50-70 г/л железа, полученную соосаждением солей железа (II) и солей железа (III) из водных растворов в присутствии щелочи.In an advantageous embodiment of the method, a ferrite suspension containing 50-70 g / l iron obtained by coprecipitation of iron (II) salts and iron (III) salts from aqueous solutions in the presence of alkali is used as a sorption material.
Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.
В том случае, если данные по степени загрязнения очищаемых сточных вод отсутствуют, предварительно определяют концентрацию загрязняющих тяжелых металлов в исходных пробах воды, в частности, путем атомно-абсорбционной спектрофотометрии, подсчитывают их суммарное содержание.In the event that data on the degree of pollution of the treated wastewater are absent, the concentration of polluting heavy metals in the initial water samples is preliminarily determined, in particular, by atomic absorption spectrophotometry, and their total content is calculated.
Сорбционный материал в виде ферритной суспензии, содержащей 50-70 г/л общего железа, преимущественно полученной соосаждением солей железа (II) и солей железа (III) из водных растворов в присутствии щелочи, вносят в обрабатываемую сточную воду из расчета 1 весовая часть суспензии на 1,5-2,5 весовые части содержащихся в сточной воде тяжелых металлов и перемешивают с помощью механических средств со скоростью 60-75 об/мин в течение 15-20 минут.Sorption material in the form of a ferrite suspension containing 50-70 g / l of total iron, mainly obtained by coprecipitation of iron (II) salts and iron (III) salts from aqueous solutions in the presence of alkali, is introduced into the treated waste water at the rate of 1 weight part of the suspension per 1.5-2.5 parts by weight of heavy metals contained in waste water and stirred by mechanical means at a speed of 60-75 rpm for 15-20 minutes.
По окончанию процесса осуществляют магнитную сепарацию с выделением магнитоуправляемого сорбента вместе с адсорбированными металлами.At the end of the process, magnetic separation is carried out with the release of the magnetically controlled sorbent together with the adsorbed metals.
Очистка с одинаковым успехом осуществима как в кислой, так и в щелочной среде.Purification can be carried out with equal success in both acidic and alkaline media.
Экспериментально установлено, что в ходе очистки ионы тяжелых металлов конгломерируются вокруг частиц ферритной суспензии, выступающих в качестве центров коагуляции, и осаждаются из раствора вместе с упомянутыми частицами.It has been experimentally established that during the purification, heavy metal ions conglomerate around the particles of the ferrite suspension, which act as coagulation centers, and precipitate from the solution together with the mentioned particles.
Были сняты рентгенограммы осадка исходной ферритной суспензии (фиг. 1) и осадка ферритной суспензии после очистки модельного раствора с адсорбированными Fe, Сu, Zn, Ni, Cr (III) и Pb (фиг. 2), при этом для перевода рентгеноаморфных осадков в кристаллическое состояние их после подсушивания при 105°С подвергали термообработке при 1000°С.We took X-ray diffraction patterns of the sediment of the initial ferrite suspension (Fig. 1) and the sediment of the ferrite suspension after purification of the model solution with adsorbed Fe, Cu, Zn, Ni, Cr (III) and Pb (Fig. 2), while converting the X-ray amorphous sediments into crystalline their state after drying at 105 ° C was subjected to heat treatment at 1000 ° C.
Сравнение рентгенограмм, приведенных на фиг. 1 и фиг. 2, где использованы следующие обозначения:
Отработавший сорбционный материал, полностью исчерпавший свою сорбционную емкость, в комплексе с адсорбированными тяжелыми металлами легко и просто извлекают из очищенного стока с помощью магнитной сепарации, отфильтровывают и отправляют на совместную переработку с извлеченными металлами, поскольку в нем не содержится нежелательных балластных компонентов, которые могли бы ухудшить качество товарного продукта, получаемого в результате упомянутой переработки.The spent sorption material, which has completely exhausted its sorption capacity, in combination with adsorbed heavy metals, is easily and simply removed from the purified wastewater using magnetic separation, filtered and sent for joint processing with the extracted metals, since it does not contain unwanted ballast components that could deteriorate the quality of the marketable product obtained as a result of the said processing.
Таким образом, обработка промышленных сточных вод предлагаемым способом с помощью ферритной суспензии в качестве сорбционного материала с утилизацией последнего после его использования вместе с адсорбированными тяжелыми металлами позволяет не только очистить окружающую среду от экологически небезопасных элементов, но и получить с их помощью товарный продукт, находящий применение в народном хозяйстве и, безусловно, безопасный для окружающей среды.Thus, the treatment of industrial wastewater by the proposed method using a ferrite suspension as a sorption material with the disposal of the latter after its use together with adsorbed heavy metals allows not only to clean the environment from environmentally unsafe elements, but also to obtain with their help a commercial product that is used in the national economy and, of course, safe for the environment.
Предлагаемый способ может быть рекомендован в качестве низкозатратного, экологически безопасного, доступного и надежного средства для очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов в самом широком интервале значений рН подлежащих очистке растворов.The proposed method can be recommended as a low-cost, environmentally friendly, affordable and reliable means for the purification of industrial wastewater from heavy metals in the widest range of pH values of the solutions to be purified.
Примеры конкретного осуществления способаExamples of specific implementation of the method
Пример 1Example 1
Очистке подвергали модельный раствор, содержащий, мг/л: Сu 31,7; Zn 105,0; Ni 28,4; Cr III 43,0; Pb 16,2; Fe 0,81. К одному литру этого модельного раствора, в сумме содержащего 225,1 мг тяжелых металлов, добавляли подготовленную путем соосаждения растворимых солей железа (II) и железа (III) ферритную суспензию с суммарным содержанием железа около 60 г/л из расчета: 1 весовая часть суспензии на 1,5 весовые части содержания тяжелых металлов. Таким образом, на 1 л вышеупомянутого очищаемого раствора вносили 150 мг подготовленной ферритной суспензии. Контактирование загрязняющих элементов с сорбентом обеспечивали путем перемешивания очищаемого раствора с сорбентом в течение 15-20 минут, интенсифицируя его в случае необходимости с помощью механической мешалки с невысокой (60 об/мин) скоростью.A model solution containing, mg / l: Cu 31.7; Zn 105.0; Ni 28.4; Cr III 43.0; Pb 16.2; Fe 0.81. To one liter of this model solution, totaling 225.1 mg of heavy metals, was added a ferrite suspension prepared by coprecipitation of soluble salts of iron (II) and iron (III) with a total iron content of about 60 g / L at the rate of 1 weight part of the suspension by 1.5 parts by weight of the content of heavy metals. Thus, 150 mg of the prepared ferrite suspension was added to 1 liter of the above solution to be purified. Contacting the contaminating elements with the sorbent was ensured by mixing the solution to be cleaned with the sorbent for 15-20 minutes, intensifying it, if necessary, using a mechanical stirrer at a low (60 rpm) speed.
Далее известным методом проводили магнитную сепарацию, фильтрование и выделяли сорбент с адсорбированными металлами, являющийся продуктом, пригодным для дальнейшей переработки одним из известных методов.Then, by a known method, magnetic separation, filtration were carried out, and a sorbent with adsorbed metals was isolated, which is a product suitable for further processing by one of the known methods.
Химический состав осадка суспензии с тяжелыми металлами, адсорбированными в результате очистки модельного раствора по примеру 1, представлен в таблице 1 (осадок высушен и подвергнут термической обработке для перевода металлов в оксидную форму).The chemical composition of the sediment of the suspension with heavy metals adsorbed as a result of the purification of the model solution according to example 1 is presented in Table 1 (the sediment is dried and subjected to heat treatment to convert the metals into the oxide form).
Остаточные концентрации тяжелых металлов в модельном растворе после его очистки предлагаемым способом по примеру 1 приведены в таблице 2.Residual concentrations of heavy metals in the model solution after purification by the proposed method according to example 1 are shown in table 2.
Пример 2Example 2
Обработку вышеупомянутого модельного раствора, имитирующего промышленные сточные воды, осуществляли аналогично примеру 1. Ферритную суспензию с суммарным содержанием железа около 70 г/л вносили из расчета 1 весовая часть суспензии на 2,5 весовых части содержащихся в очищаемом растворе тяжелых металлов, что составило 90 мг суспензии на 1 л подлежащего очистке раствора.The processing of the aforementioned model solution simulating industrial wastewater was carried out analogously to example 1. Ferrite suspension with a total iron content of about 70 g / l was introduced at the rate of 1 weight part of the suspension per 2.5 weight parts of heavy metals contained in the solution to be purified, which amounted to 90 mg suspension per 1 liter of the solution to be cleaned.
Результаты аналогичны полученным в примере 1.The results are similar to those obtained in example 1.
Полученный конгломерат ферритной суспензии с адсорбированными металлами после промывания (в случае необходимости) и сушки может быть направлен на переработку известным способом, например, методом алюминотермии.The resulting conglomerate of ferrite suspension with adsorbed metals, after washing (if necessary) and drying, can be sent for processing by a known method, for example, by the method of aluminothermy.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020118763A RU2748672C1 (en) | 2020-05-29 | 2020-05-29 | Method for treatment of industrial waste water from heavy metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020118763A RU2748672C1 (en) | 2020-05-29 | 2020-05-29 | Method for treatment of industrial waste water from heavy metals |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2748672C1 true RU2748672C1 (en) | 2021-05-28 |
Family
ID=76301401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020118763A RU2748672C1 (en) | 2020-05-29 | 2020-05-29 | Method for treatment of industrial waste water from heavy metals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2748672C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791260C1 (en) * | 2022-05-04 | 2023-03-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ" | Method for purification of washing wastewater from hexavalent chromium |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6666972B2 (en) * | 2001-04-16 | 2003-12-23 | Korea Institute Of Geoscience And Mineral Research | Method for treating wastewater containing heavy metals with used iron oxide catalyst |
| US7799232B2 (en) * | 2004-04-26 | 2010-09-21 | Mitsubishi Materials Corporation | Method of treating wastewater with reducing water purification material |
| RU2674206C1 (en) * | 2018-01-10 | 2018-12-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method of complex processing of wastewater galvanic production |
-
2020
- 2020-05-29 RU RU2020118763A patent/RU2748672C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6666972B2 (en) * | 2001-04-16 | 2003-12-23 | Korea Institute Of Geoscience And Mineral Research | Method for treating wastewater containing heavy metals with used iron oxide catalyst |
| US7799232B2 (en) * | 2004-04-26 | 2010-09-21 | Mitsubishi Materials Corporation | Method of treating wastewater with reducing water purification material |
| RU2674206C1 (en) * | 2018-01-10 | 2018-12-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method of complex processing of wastewater galvanic production |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АВТОР: ДОЛБНЯ ИННА ВАЛЕРЬЕВНА, ДИССЕРТАЦИЯ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК: "РАЗРАБОТКА МАГНИТНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ГАЛЬВАНОШЛАМА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ И ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ", СТР. 155, ОПУБЛ. 2017. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791260C1 (en) * | 2022-05-04 | 2023-03-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ" | Method for purification of washing wastewater from hexavalent chromium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Malaviya et al. | Physicochemical technologies for remediation of chromium-containing waters and wastewaters | |
| AU743349B2 (en) | Water treatment product and method | |
| AU648059B2 (en) | Waste water treatment process using improved recycle of high density sludge | |
| JP2005137973A (en) | Magnetic adsorbent, its manufacturing method and water treatment method | |
| CN106076261B (en) | A kind of adsorbent for heavy metal and preparation method and application | |
| JP2008284520A (en) | Supported catalyst-type magnetic adsorbent and method for treating peroxide-containing wastewater | |
| US20150001157A1 (en) | Methods and apparatus for multi-part treatment of liquids containing contaminants using zero valent nanoparticles | |
| WO2011016038A1 (en) | Method for removal of selenium contaminants from aqueous fluids | |
| WO2014094130A1 (en) | Graphene oxide for use in removing heavy metal from water | |
| JP5550459B2 (en) | Recovery phosphorus and recovery method | |
| Rongcheng et al. | Removal of azo dye from water by magnetite adsorption–Fenton oxidation | |
| RU2748672C1 (en) | Method for treatment of industrial waste water from heavy metals | |
| JP2005046728A (en) | Elimination process and system for arsenic in aqueous solution | |
| JP2008207110A (en) | ADSORBENT FOR TREATING WATER CONTAINING IRON ION AND ARSENIC-CONTAINING ION AND HAVING pH OF LESS THAN FOUR AND WATER TREATMENT METHOD USING THE SAME | |
| RU2744806C1 (en) | Method for producing magnetically sorption material | |
| Subeshan et al. | Mercury recycling technologies in its’ end-of-life management: a review | |
| RU2613519C1 (en) | Method for arsenic sorbent production | |
| JP2005058951A (en) | Method for separation, removal, condensation and recovery of heavy metal, fat and protein in scallop internal organ immersed liquid | |
| CN115072899B (en) | Method for removing and recycling copper ions in high-salt water by using tetraethylenepentamine functional resin | |
| US20240174535A1 (en) | Prussian blue-based coagulant and microplastic coagulation method using the same | |
| Markielovich et al. | APPLICATION OF SMART BIOSORBENTS BASED ON MAGNETICALLY LABELED CELL WALLS OF SACCHAROMYCES CEREVISIAE BREWING YEAST INCLUDED IN AN ALGINATE GEL | |
| Simate | Recovery Processes and Utilisation of Valuable Materials from Acid Mine Drainage | |
| BĂDULESCU | USE OF ZEOLITES IN THE PROCESS OF CLEANING WASTE INDUSTRIAL WATER WITH HEAVY METALS CONTENTS. | |
| WO2024089676A1 (en) | Novel method for water pollutant removal by nano magnetic materials | |
| CN118724372A (en) | Industrial thallium-containing wastewater treatment process |