SU1794059A3

SU1794059A3 - Cпocoб oчиctkи ctoчhыx boд

Info

Publication number: SU1794059A3
Application number: SU904852358A
Authority: SU
Inventors: Boris I Melnikov; Anatolij A Evtushenko; Otomi A Perekhrest; Lyudmila I Nikolaenko; Zhanna I Anisina
Original assignee: Дheпpoпetpobckий Xиmиko-Texhoлoгичeckий Иhctиtуt
Priority date: 1990-07-17
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1993-02-07

Description

Изобретение относится к способам очистки сточных вод, содержащих ионы железа (11) и ионы тяжелых металлов и может быть использовано в металлургической, химической й других отраслях промышленности.

Известен способ очистки сточных вод от ионов Fe(2) и ионов тяжелых металлов, включающий введение щелочи до pH 5,2-3,5 без образования промежуточного осадка с одновременным окислением до Fe(3). Ионы железа в форме поликристаллических частиц из соединенных мельчайших немагнитных частиц игольчатой формы или частиц с сильными магнитными свойствами с адсорбированными тяжелыми металлами выпадают в осадок, который затем удаляют.

К недостаткам известного способа следует отнести сложность регулирования скорости окисления Fe(ll) и трудность реализации недостаточно чистых продуктов осаждения.

Цель изобретения - обеспечение регенерации сточных вод и утилизация образовавшихся осадков.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе очистки сточных вод, содержащих ионы железа (2) или ионы Fe(2) и ионы тяжелых металлов, включающем обработку щелочью до pH 5,2-3,5 без образования промежуточного осадка с одновременным окислением до железа (И1), согласно изобретению в обработанные сточные воды вводят мочевину и формальдегид при мольном соотношении 1:1, 25:1, кислоту до pH 1,5-2, процесс ведут при 65-75 °C с последующим выделением окрашенного осадка. Мочевину вводят в количестве 0,252 на 1 мас.ч осадка.

SU,.» 1794059 АЗ

1794059 4

При обработке сточных вод щелочами с одновременным окислением Fe(lI) в Fe(lll) образуются различные формы оксидов и оксигидроксидов железа: a-FeOOH, β- FeOOH, γ -FeOOH, а также <5- FeOOH. 5

В предложенном способе при медленном окислении получают a -FeOOH, а при быстром a-FeOOFI. Кристаллизации образовавшегося продукта способствует присутствие мочевины. После обработки сточной воды щелочью с одновременным окислением перекисью или кислородом воздуха вводят при перемешивании 0,25-2 мас.ч. мочевины на 1 мас.ч. осадка. Проведение процесса в заданном соотношении обуслов- ^5 лено тем, что соотношение между pH в растворе и средним значением OH/Fe в системе осадок/раствор, а также время кон’ такта реагентов позволяют получить осадок определенного состава. При этом происхо- ²θ дит уменьшение кажущегося объема осад-.

ка. .. ,· ·/-. .

Установлено, что на состав образующегося осадка оксигидроокиси железа оказы- . вает влияние добавка .комплексообразующего. Введение мочевины способствует кристаллизации образовавшегося продукта с одной стороны, а также дальнейшей полимеризации оксигидроокиси железа. Установлено, что при коли- .30 честве вводимой мочевины меньше 0,25 мас.ч. не создается условий для образования прлимеризационных соединений и значительная часть аморфных частиц может остаться в сточных водах. Увеличение коли- 35 чества вводимой мочевины больше 2 мас.ч. на 1 мас.ч. образовавшегося осадка оксигидроокиси железа не приводит к повышению эффективности очистки й сопровождается Осложнением процесса из- 40 за изменения pH средыиобразованиябольшого количества осадка. При последующем добавлении формальдегида происходит реакция с образованием карбамидоформальдегидного олигомера, адсорбирующегося 45 на поверхности образовавшегося осадка. При конденсации мочевины с формальдегидом в водном растворе экспериментально подобраны значения pH среды, температура и соотношение мочевины и формальдеги* ^0 да. Избыток формальдегида приводит к тому, что при значении pH и температуре водные растворы мочевины и избытка формальдегида становятся все более вязкими, что приводит к тому, что реакция в .этих 55 условиях не регулируется и в растворе остается свободный формальдегид.

В этих условиях благодаря медленному окислению концентрация ионов Fe(lll) и со ответствующих гидроксокомплексов будет повышаться постепенно.

Проведение процесса выше 75 °C приводит к уменьшению вязкости растворов, что является положительным эффектом, однако при этом возможно появление конвективных токов и это отрицательно сказывается на седиментационных й фильтрованных характеристиках. Кроме того, метилольные производные мочевины при принятых значениях pH стойки в этом интервале температур. Реакция мочевины с формальдегидом проходит в две стадии: на первой стадии получают метилольные производные, Вторую стадию процесса-конденсацию метилольных производных проводят при кислотном катализе,

При низких значениях pH конденсация протекает быстро и трудно поддается контролю. . ·//<

Избыток кислоты приводит к образованию нерастворимых пространственных полимеров. Повышение температуры выше 75 °C также сказывается на свойствах образующегося олигомера, при этом снижается растворимость в воде.

Многообразие возможных продуктов поликонденсации объясняется полифункциональностью мочевины в реакциях с формальдегидом. Предложенные условия процесса позволяют очистить сточные воды и вернуть их в рецикл, а образовавшийся осадок использовать при изготовлении пластмасс в качестве пигмента и наполнителя для лакокрасочной промышленности, а также при соответствующей температурной обработке получить гидраты железа и других материалов. ^: , λ

Пример 1. Сточные воды с pH 2,03, содержащие: Fe²⁺ 200 г/л; Си²⁺ 0,35 г/л; Ni 0,96 г/л; Мп 1,8 г/л;Сг⁶⁺0,2 г/л, обрабатывают щелочным реагентом с одновременным окислением Fe²⁺ в Fe³⁺ до pH 5 в течение 30 мин, затем сточные воды подогревают до 65° С и загружают при перемешивании мочевину в количестве 30 г (0,15 мас.ч. на 1 мас.ч, осадка), формальдегид дозируют в количестве 1 мас.ч. формальдегида на 1 мас.ч. мочевины, вводят кислоту до pH 1,5, перемешивают в течение 30 мин, Образовавшийся осадок выделяют фильтрованием. Степень очистки 58,7%. Вода пригодна для возвращения в рецикл. Осадок используют как пигмент и наполнитель в лакокрасочной промышленности, а также для получения органо- или водорастворимых полимеров.

Пример 2. Обработанные сточные воды согласно примеру 1 подогревают до 65 °C. Мочевину загружают в количестве 50 г (0,25

1794059 6 мас.ч. на 1 мае.ч. образовавшегося осадка) и формальдегид дозируют в количестве 1,5 мас.ч., на 1 мас.ч. мочевины, кислоту до pH 2, перемешивают в течение 30 мин. Образо. вавшийся осадок выделяют фильтрованием.

Степень очистки 83%. Вода пригодна для возвращения в рецикл. Осадок используют как пигмент и наполнитель в лакокрасочной промышленности, а также для получения полимеров.

Примерз. Промышленную сточную воду подвергают обработке аналогично примеру 1, подогревают до 70 °C. Мочевину загружают в количестве 200 г (1 мас.ч. на 1 мас.ч. образовавшегося осадка) формальдегид в количестве 1,5 мас.ч. формальдегида на 1 мас.ч. мочевины, кислоту до pH 2,8 перемешивают в течение 40 мин. Образовавшийся окрашенный осадок выделяют фильтрованием. Степень очистки 97,7%.

Полученные экспериментальные данные приведены в таблице, позволяющей бо. лее наглядно сравнивать преимущества предложенного способа ведения процесса.

Пример 4 - (известный способ). В сточные воды, содержащие 76 г/л Fe²⁺· 13,68 г/л Си²⁺, 22,8 г/л Zn²⁺, 34,2 г/л Ст⁶* с pH 2,2 и подогретые до 70 °C, добавляют водный раствор или барботируют воздух, содержащий аммиак, доводя pH раствора до величины pH 4,5±0,2. Расход воздуха 200 л/ч. Через 4 ч йрны двухвалентного Железа полностью окисляются и pH раствора повышают от 4.7 до 7,1. Полученный осадок легко отделяют от раствора сульфата аммония. Степень очистки 97,7%. Содержание Сг^ .../ 001%.

а '' Π р и мер 5 (известный способ). В 10 л раствора, содержащего ионы металлов: олова 18%, шестивалентного хрома 25%, меди 6%, кадмия 18%, ртути 7%, кобальта 5%, свинца 15%, добавляют сульфат железа (II) до концентрации 0,15 моль/л, нагревают до 70 °C, с помощью NaOH устанавливают pH среды в пределах 5,0-5,2. При этом через раствор пропускают воздух 250 л/ч, осуществляя окисление ионов Fe²⁺. Через 2,5 ч pH. раствора увеличивают до 8,3. В фильтрате содержатся ионы металлов в следующих ко- ’ лйчествах: Sn 0,7%; Си 1,8%; Нд 0,4%; РЬ 1,5%; общий Сг 1,2; Cd 4,5%; Со 0,8%. К такому раствору добавляют сульфат двухвалентного железа и, пропуская через него газообразный аммиак, устанавливают pH среды на уровень 4,5 ± 0,1 и при 60 °C осаждают осадок коричневого цвета. Через 3 ч pH раствора увеличивают до 7,2. Остаточное содержание ионов раствора; Sn 0,5%; общий хром 0,01 %; Си 0,05%; Нд ме~ 5. нее 0,001%; Со 0,05%; РЬ 0,05%.

К недостаткам известного способа следует также отнести взрывоопасность, длительность процесса, многоступенчатость очистки. Использование аммиаков в качество ве щелочного реагента нецелесообразно изза образования с некоторыми из металлов водорастворимых комплексов.

По предложенному способу .качество 15 очищенной воды аналогично известному способу, а в некоторых случаях превышает.

Очистка сточных вод гальванических, производств, особенно концентрированных, представляется наиболее рациональ20 ним таким приемом, в котором загрязняющие вещества (в частности, ионы тяжелых металлов) извлекаются в виде возможных для промышленной реализации продуктов. Между тем известный способ не позволяет применять одноступенчатую очистку концентрированных растворов сточных воД, нет указаний по промышленной реализации полученных продуктов.

Предложенный способ предусматрива30 ет регенерацию и повторное использование воды, а также рекуперацию ценных компонентов сточных вод.

Использование предложенного метода промышленной утилизации сточных вод 35 гальванических производств с получением конечных товарных продуктов позволит решить не только экологическую, но и экономическую задачу путем вовлечения в производство вторичного сырья, что в ком40 плексе с основным производством создает предпосылки перехода действующих предприятий к малоотходной технологии.

Эффективность рекуперации ионов тяжёлых металлов из сточных вод определяет45 ся не только условиями достижения максимальной степени очистки, но и получением нового продукта определенного качества, а также остаточным содержанием реагирующих веществ..

Рациональное применение полученных продуктов в народном хозяйстве заключается в полной или частичной замене применяющихся для этих целей пигментов, окислов 55 металлов, мела и т.д. на вторичные полученные материалы, что позволяет сократить дефицит товарных веществ.

Claims

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод, содержащих ионы железа (II) и ионы тяжелых металлов, включающий обработку щелочью до pH 3,5-5,2 с одновременным окислением и Отделение образовавшегося осадка, от л ичающийся тем, что с целью обеспечения регенерации сточных вод, утилизации осад ка, в сточные воды, обработанные щелочью с одновременным окислением, вводят при перемешивании мочевину и формальдегид при молярном соотношении 1-1,25:1, кислоту до pH 1,5-2 и процесс ведут при 65-75° С.

2. Способ по п, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что мочевину вводят в количестве 0,25-2 мас.ч. на 1 мас.ч. осадка.

Соотношение мочевины и осадка • Температура ведения процесса. °C pH стадии поликонденсации Степень очистки, % ·..·. ’ ί ί, ·. 0,15:1 60 . ' 1 1.5 2 2,8 3 56 57 58,1 59,3 59,7 0,15:1 65 1 1.5 2 2,8 3 56,4 56,7 59,4 61,7 61 0,15:1 70 1 1.5 2 2,8 3 57 59,3 62 64,1 63 0,15:1 75 1 1.5 2 2,8 3 57,3 60,8 64 . 65,2 64,8 0,15:1 80 1 1,5 2 2.8 3 57 59,1 63 64,3 62 0,25:1 60 1 1,5 2 2,8 3 78 80 81 ( 82,6 81,6 0,25:1 65 1 1,5 2 2,8 3 78.7 .81-,2- 83 84,4 83,9 0,25:1 70 1 1.5 2 2,8 3 79,3 81,9 85 85,3 84,8 0,25:1 75 1 1.5 2 2:8 3 81,5 83 86,3 87,1 86,7 0,25:1 80 1 1,5 2 2,8 3 80 82,5 85,4 86 85,2 1:1 60 1 1.5 2 2,8 3 91,5 93,5 94,7 95,2 94,3 1:1 65 1 1,5 2 2,8 3 92 / 94,2 95.8 96,8 95,1 | 1:1 70 1 1,5 2 2,8 3 93,7 95 97 97,7 97 j 1:1 75 1 1.5 2 2,8 3 94,8 96,4 98 99 98,7 1:1 . 80 1 1.5 2 2,8 3 93,4 95 96,7 97,5 96,3 2:1 /.-. 60 1 1,5 2 2,8 3 95,7 97,5 98,4 99,1 97 2:1.. 65 1 1.5 2 2,8 3 96.1 98.2 99 99,5 97,7 2:1 70 1 1,5 2 2,8 3 97,4 98,5 99,4 99.6 98,3 2:1 75 1 1.5 2 2,8 3 98,3 96,3 99,8 99,9 98,7 2:1 80 1 1,5 2 2.8 3 96,7 98.0 98.1 98,7 98 2,5:1 60 1 1,5 2 2,8 3 90 92,5 93,3 94,2 93 2,5:1 65 1 1,5 2 2,8 3 92.2 93 94,2 96 95,3 2,5:1 70 1 1.5 2 2,8 3 92,8 93,7 94,9 96.8 &6.1 2,5:1 75 т 1.5 2 2.8 3 93,5 94,5 96,8 97,8 97 2,5:1 80 1 1,5 2 2,8 3 93 94 94.9 95.0 94,2