SU939400A1

SU939400A1 - Способ очистки сточной воды от меди

Info

Publication number: SU939400A1
Application number: SU792782493A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Голубев; Бруно Андреевич Пурин; Надежда Терентьевна Ванага; Елена Викторовна Засорина; Эдуард Николаевич Шлома
Original assignee: Институт Неорганический Химии Ан Латвсср
Priority date: 1979-06-18
Filing date: 1979-06-18
Publication date: 1982-06-30

Description

Изобретение относится к электродиализной очистке сточной воды и может быть использовано в процессах очистки промышленных вод от примесей меди, $ а также в гидрометаллургии цветных металлов.

Известен способ очистки сточной воды, содержащей Cuⁱ⁺, согласно которому сточную воду пропускают через катионо- и анионообменную смолу, а затем извлекают из них медь комплексообразующими агентами [1].

Недостатками способа являются его многостадийность, низкая степень очистки и значительный расход реактивов. 15

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки сточной воды от меди электродиализом с использо•ванием ионселективной мембраны [2].

Однако извлечение меди по этому *0 способу осуществляется не полностью (/^32%) из-за низкой избирательной селективности по отношению к ионам меди используемых твердых мембран.

Цель изобретения - увеличение сте- 25 пени очистки воды от меди.

Поставленная цель достигается тем, что электродиализаведут при плотности тока 5,0-50 мА/см , а в качестве мембраны используют раствор алифатичес- 30 ких карбоновых кислот фракции С_-С₉и моноалкиламина фракции Сд -С₇ в толуоле при следующем соотношении компонентов, моль/л:

Алифатические карбоновые кислоты фракции

С₅ - с₉

Моноалкиламин фракции Сд - Су

Толуол

0,25-1,75

0,25-0,75 До 1 л

Состав жидкой мембраны и интервал плотностей тока электродиализа выбраны исходя из данных по оптимизации процессов очистки сточной воды от меди методом математического планирования эксперимента исходя из фак та, что очистка стока от меди должна проходить быстро и на 95-100% для достижения в стоке предельно допустимой концентрации меди (менее

0,1 мг/л), т.е. достижения необходимого экологического эффекта.

Уменьшение концентрации алифатических карбоновых кислот и моноалкиламина в жидкой мембране ниже 0,25 моль/л приводит к резкому снижению ионной емкости мембраны по отношению к меди, что приводит к снижению производительности процесса электродиализа. Верхние же концент3 рации этих компонентов в жидкой мембране 1,75 моль/л для карбоновых кислот и 0,75 моль/л для моноалкиламина обусловлены пределом их растворимости в инертном растворителе мембраны. Увеличение плотности тока 5 процесса электродиализа выше мА/см^5, приводит к снижению селективности процесса и уменьшению выхода по току для извлекаемого компонента. Уменьшение же плотности тока 10 ниже 5 мА/см³- приводит к увеличению времени электродиализа для достижения необходимой степени очистки сточной воды.

На чертеже представлен электродиализатор для осуществления очистки.

Способ осуществляется следующим образом.

В камеру 1 помещают исходный раствор сточной воды, в камеру 2 заливают жидкую мембрану, ограниченную с ^z двух сторон полупроницаемыми перегородками 4, в камеру 3 помещают . водный раствор реэкстрагента определенного состава. В камеры 1 и 3 помещают электроды для наложения постоянного электрического поля, в качестве электродов 5 используют платинированный титан.

Электрохимическую обработку ведут при плотности тока в расчете на поверхность жидкой мембраны 1-. 50 мА/см² при напряжении 10-350 В.

П р и м е р 1. 0,1л раствора сточной -воды со стадии производства 0-хлс?ртолуола, содержащего, г/л: 35

CuSO₄ 1,38, NaCE. 6,92, Na_zS0₄ 196,5; HjS0₄ 16,55, NaHSO₄ 48,6 помещают в камеру 1 электродиализатора, в камеру 2 заливают жидкую мембрану состава: 0,25 моль/л алифатических карбо- до новых кислот фракции С_? - Сд, 0,75 моль/г моноалкиламина фракции С₄-С₇ в толуоле, в,камеру 3 заливают 0,1-0,5 моль/л раствор серной кислоты. После 1 ч электродиализа с плот- 45 ностью тока 15 мА/см^2- в камере 1 обнаружены следы меди.

Пример 2. 0,1 л сточной воды со стадии производства П-хлортолуола, содержащего, г/Л: CuCI^ 1,97, _

NaCL 6,85, НСL 3,15, помещают в камеру 1 электродиализатора, в камеру 2 заливают жидкую мембрану состава: 0,25 моль/л алифатических карбоновых кислот фракции С^-Сд, 0,75 моль/л моноалкиламина Фракции Сд.-Ст в толу-. 55 'оле,в камеру 3 заливают 0,1-1,5 моль/л‘ раствор NH₄C1 с pH 1-2. После 1 ч электродиализа с плотностью тока 15 мА/см²-достигается 100% извлечение меди из промстока. 60

П р имер 3. 0,1 л сточной воды от производства красителя кубового голубого. -К, содержащего, г/л:CuSO₄ 0,17, НгБ0₄ -84 , Na_xS0₄ 1,85, HNO^ 0,17, NaBr 0,42, помещают в камеру 1 элек тродиализатора, й камеру 2 заливают жидкую мембрану состава: 0,25 моль/л алифатических карбоновых кислот фракции Cjy-Cg, 0,25 моль/л моноалкилами4ia фракции q*_ -С₇ в толуоле, в камеру 3 помещают 0,1 моль/л раствор серной кислоты. После 1 ч электролиза в камере 1 обнаружены следы меди.

Приме р 4. 0,1л сточной воды от производства красителя активного фиолетового 3-17, содержащего, г/л: CuSO₄ 14,5» КС1 0,12; Na^SO^ 5,1,’

96, заливают в камеру 1 электродиализатора, в.камеру 2 заливают жидкую мембрану состава: 1,75 моль/л алифатических карбоновых кислот фракции Cg--Cg, 0,7 5 моль/л моноалкиламина фракции Сд-С₇ в толуоле, в камеру 3 заливают 1,5 моль/л раствор серной кислоты. После 1 ч электродиализа при плотности тока 35 мА/см достигается извлечение меди из промстока на 100%.

При мер 5. 0,1л сточной воды производства красителя активного фиолетового 3-7 подвергают обработке с жидкой мембраной согласно примеру 4 при плотности тока 60 мА/см². Извлечение меди из промстока за 1 ч проходит на 76%.

Пример 6.Проводят процесс аналогично примеру 1, но с плотностью тока 3 мА/см²·. Извлечение меди из промстока за 1 ч проходит на 74%.

Дня. очистки локальных сточных вод анилино-красочной промышленности от меди испробован и процесс электродиализа с твердыми ионообменными мембранами. Однако этот метод эффективен только при обработке сточных вод, содержащих 2,5-1,5 г/л солей, при этом остаточная концентрация токсичных компонентов достигается не ниже 0,5 г/л, что значительно выше предельно допустимых концентраций меди.

Эффективность использования селективной жидкой мембраны для очистки сточных вод от меди иллюстрируется данными таблицы (параметры процес-

са см. пример	4) .
Продолжительность время процесса, ч	Извлечение меди, %	Остаточная концентрация меди в стоке, г/л
1	100	Следы
(прототип)	31,4	10,8
Кроме того	используя	процесс с

жидкой мембраной, получают эффект за счет возвращения извлекаемого компонента в виде соли хлористой или сернокислотной меди в начальную стадию технологической схемы получения красителей.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает 100%-ное извлечение меди из промстоков в ходе одностадий- . ного процесса электродиализа, существенно повышает степень очистки и снижает стоимость очистки (по затратам 5 электроэнергии себестоимость удаления 1 г меди, из промстока составляет 0,117 коп).

Claims

Изобретение относитс к электродиализной очистке сточной воды и может быть использовано в процессах очистки промышленных вод от примесей меди, а также в гидрометаллургии цветных металлов. Известен способ очистки сточной воды, содержащей Си , согласно которому сточную воду пропускают через катионо- и анионообменную смолу, а затем извлекают из них медь комплексо образующими агентами 1. Недостатками способа вл ютс его многостадийность, низка степень очис ки и значительный расход реактивов. Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ очистки сточной воды от меди электродиализом с использованием ионселективной мембраны 2. Однако извлечение меди по этому способу осуществл ете) не полностью () из-за низкой избирательной селективности по отношению к ионам меди используемых -твердых мембран. Цель изобретени - увеличение сте пени очистки воды от меди. Поставленна цель достигаетс тем что электродиализ ведут при плотности тока 5,0-50 мА/см , а в качестве мем браны используют раствор алифатических карбоновых кислот фракции С,.-С и моноалкиламина фракции С -C-f в толуоле при следующем соотношении компонентов , моль/л: Алифатические карбоновые кислоты фракции 0,25-1,75 С5 - Сс, Моноалкиламин фракции С - ,25-0,75 ТолуолДо 1 л Состав жидкой мембраны и интер)вал плотностей тока электродиализа выбраны исход из данных по оптимизации процессов очистки сточной воды от меди методом математического планировани эксперимента исход из факта , что очистка стока от меди должна проходить быстро и на 95-100% дл достижени в стоке предельно допустимой концентрации меди (менее 0,1 мг/л), т.е. достижени необходимого экологического эффекта. Уменьшение концентрации алифатических карбоновых кислот и мокоалкиламина в жидкой мембране ниже 0,25 моль/л приводит к резкому снижению ионной емкости мембраны по отношению к меди, что приводит к снижению производительности процесса электродиализа. Верхние же концентрации этих компонентов в жидкой мембране 1,75 моль/л дл карбоновых кислот и 0,75 моль/л дл моноалкиламина обусловлены пределом их растворимости в инертном растворителе мембраны . Увеличение плотности тока процесса электродиализа выше 50 мА/см приводит к снижению селективности процесса и уменьшению выхода по току дл извлекаемого компонента . Уменьшение же плотности тока ниже 5 мА/см приводит к увеличению времени электродиализа дл достижени необходимой степени очистки сточ ной воды. На чертеже представлен электродиализатор дл осуществлени очистки. Способ осуществл етс следующим образом. В камеру 1 помещают исходный раст вор сточной воды, в камеру 2 заливают жидкую мембрану, ограниченную с двух сторон полупроницаемыми перегородками 4, в камеру 3 помещают , ,водный раствор реэкстрагента определенного состава. В камеры 1 и 3 помещают электроды дл наложени посто нного электрического пол , в качестве электродов 5 используют платинированный титан. Электрохимическую обработку ведут при плотности тока в расчете на поверхность жидкой мембраны 1-, 50 мА/см при напр жении 10-350 В. Пример. 0,1л раствора сточной -воды со стадии производства О-хлортолуола, содержащего, г/л: CUSO4 1,38, NaCE. 6,92, 196,5; 16,55, NaHSO4 48,6 помещают в камеру 1 электродиализатора, в камеру 2 заливают жидкую мембрану состава: 0,25 моль/л алифатических карбоновых кислот фракции С - Сд, 0,75 моль/г моноалкиламина фракции в толуоле, в, камеру 3 заливают 0,1-0,5 моль/л раствор серной кислоты . После 1 ч электродиализа с плотностью тока 15 мА/см в камере 1 обнаружены следы меди. Пример 2. О,1л сточной воды со стадии производства П-хлортолуола , содержащего, г/Л: CuCi. 1,97, Nad 6,85, HCt 3,15, помещают в камеру 1 электродиализатора, в камеру 2 заливают жидкую мембрану состава: 0,25 моль/л алифатических карбоновых кислот фракции , 0,75 моль/л моноалкиламина Фракции в толуоле ,в камеру 3 заливают 0,1-1,5 моль раствор с рН 1-2. После 1 ч электродиализа с плотностью тока 15 мА/см .достигаетс 100% извлечение меди КЗ промстока. П р и мер. 3;./ 0,1 л сточной воды от производства красител кубового г лубого ;К, содержащего, г/л :CuSO О , 1 Hi504-84 , 1,85, HNO 0,17, NaBr 0,42, помещают в камеру 1 электродиализатора , и камеру 2 заливают жидкую мембрану состава: 0,25 моль/л алифатических карбоновых кислот фракции ), 0,25 моль/л моноалкилами4ia фракции Qj -С в толуоле, в камеру 3 помещают 0,1 моль/л раствор серной кислоты. После 1 ч электролиза в камере 1 обнаружены следы меди. Приме р4. 0,1л сточной воды от производства красител активного фиолетового 3-17, содержащего, г/л: CuSO 14,5 КС1 0,12; 5,i; 96, заливают в камеру 1 электродиализатора , в.камеру 2 заливают жидкую мембрану состава: 1,75 моль/л алифатических карбоновых кислот фракции , 0,75 моль/л моноалкиламина фракции Сд-С в толуоле, в камеру 3 заливают 1,5 моль/л раствор серной кислоты. После 1 ч электродиализа при плотности тока 35 мА/см достигаетс извлечение меди из промстока на 100%. При мер 5. 0,1л сточной воды производства красител активного фиолетового 3-7 подвергают обработке с жидкой мембраной согласно примеру 4 при плотности тока 60 мА/см. Извлечение меди из промстока за 1 ч проходит на 76%. Пример 6,Провод т процесс аналогично примеру 1, но с плотностью тока 3 мА/см. Извлечение меди из промстока за 1 ч проходит на 74%. Дг1 . очистки локальных сточных вод анилино-красочной промышленности оТ меди испробован и процесс электродиализа с твердыми ионообменными мембранами . Однако этот метод эффективен только при обработке сточных вод, содержащих 2,5-1,5 г/л солей, при этом остаточна концентраци токсичных компонентов достигаетс не ниже 0,5 г/л, что значительно выше предельно допустимых концентраций меди. Эффективность использовани селективной жидкой мембраны дл очистки сточных вод от меди иллюстрируетс данными таблицы (параметры процесса см. пример 4). (прототип) Кроме того, использу процесс с жидкой мембраной, получают эффект за счет возвращени извлекаемого компонента в виде соли хлористой или сернокислотной меди в начальную стадию технологической схемы получени красителей . Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает 100%-ное извлечение меди из промстоков в ходе одностадИйного процесса электродиализа, существенно повышает степень очистки и снижает стоимость очистки (по затратам электроэнергии себестоимость удалени 1 г меди, из промстока составл ет О,117 коп). Формула изобретени Способ очистки сточной воды от меди электродиализом с использованием ионселектинной мембраны, о т л и ч аю щ и и с тем, что с целью увеличени степени очистки, электродиализ ведут при плотности тока 5,0-50 мА/см а в качестве мембраны используют раствор алифатических карбоновых кислот фракции и моноалкиламина фракции в толуоле при следующем соотношении компонентов, моль/л; Алифатические карбоновые кислоты фракции Cj- - Ср0,25-1,75 Моноалкиламин фракции С - С 0,25-0,75 Толуол До 1 л Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии ( 52-88548, кл. В 01 D 13/02, опублик. 1976.
2.Авторское свидетельство СССР № 580241, кл. В 01 D 13/02, 1976 (прототип).