WO2020180277A1 - Method for purifying aqueous solutions containing heavy metal ions - Google Patents

Method for purifying aqueous solutions containing heavy metal ions Download PDF

Info

Publication number
WO2020180277A1
WO2020180277A1 PCT/UA2019/000026 UA2019000026W WO2020180277A1 WO 2020180277 A1 WO2020180277 A1 WO 2020180277A1 UA 2019000026 W UA2019000026 W UA 2019000026W WO 2020180277 A1 WO2020180277 A1 WO 2020180277A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reactor vessel
aqueous solution
granules
iron
purified
Prior art date
Application number
PCT/UA2019/000026
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Николай Константинович МОНАСТЫРЕВ
Original Assignee
Николай Константинович МОНАСТЫРЕВ
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 Николай Константинович МОНАСТЫРЕВ filed Critical Николай Константинович МОНАСТЫРЕВ
Priority to PCT/UA2019/000026 priority Critical patent/WO2020180277A1/en
Publication of WO2020180277A1 publication Critical patent/WO2020180277A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/463Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrocoagulation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/58Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
    • C02F1/62Heavy metal compounds

Definitions

  • the present invention relates to means for the complex purification of industrial and rainwater effluents containing ions of heavy metals, in particular chromium, nickel, zinc, cadmium, iron, copper, using the method of electroerosive sorption-coagulation for their sorption, coagulation and removal from aqueous solutions.
  • a known method of water purification in order to obtain drinking water including the operation of preliminary purification of source water from harmful and toxic substances, water cooling and subsequent removal from the water of heavy isotopes of hydrogen - deuterium and radioactive tritium - in a stream of water by selective solid condensation of these heavy isotopes in two stages: at the first stage - on the surface of a solid body cooled below 0 ° C washed by the outgoing water, and then at the second stage - on the surface of single layers of condensate - ice, which are constantly formed, while the surface temperature of each layer is maintained at the level originally set evaporator temperature, after obtaining the required ice thickness, the crystallization process is stopped and heavy oxygen isotopes 17 0 and 18 0 are removed, after which light water with a reduced content of heavy hydrogen and oxygen isotopes is taken, defrosting and draining of condensate is carried out, the resulting water is activated by optimizing it mineral composition and structure [Declaration patent of Ukraine
  • the disadvantage of the described method lies in its complexity and high cost of the resulting product - purified water, which significantly limits its use for cleaning, in particular, industrial and rainwater waste from ions of heavy metals.
  • the closest to the proposed invention in terms of the number of essential features is a method for purifying aqueous solutions containing heavy metal ions, including 'filling the reactor vessel with a portion of the aqueous solution to be purified, placing a layer of metal granules in the cavity of the reactor vessel, exposing the granule layer to electric pulses through electrodes, which connected to the corresponding outputs of the pulse generator, the gradual destruction of the granules under the action of spark discharges between them until the formation of an aqueous solution of the required purity, which is poured from the discharge chamber into the prepared container [Shcherba A.A., Zakharchenko S.N. Application of the method of electroerosive coagulation. / In the journal: "Water and Water Treatment Technologies" - N ° 4, December 2002; from. 27-29].
  • the described method is not sufficiently effective, because, firstly, require repeated transmission of one portion erasable aqueous solution through the lumen of a reaction vessel, and secondly, because of the location erasable aqueous solution of various substances recorded cases of the formation of water-soluble harmful complex compounds, the removal of which requires additional methods, for example, the method of evaporation of the resulting solution.
  • single-stage evaporators are used with additional purification of the resulting condensate on ion-exchange filters [see. Monakhov A.S. Nuclear power plants and their technological equipment. - Moscow: Energoatomizdat, 1986. p. 26-38], which is not always economically feasible and affordable.
  • the proposed invention is based on the task of creating such a method for purifying aqueous solutions from heavy metal ions, which would be more efficient and more economical, and therefore more accessible even for small industrial enterprises.
  • the problem is solved in the proposed method by creating conditions for the synthesis from iron and / or its alloys of the required amount of compositions (compounds), active in relation to heavy metal ions contained in the solution, sorbents-coagulants directly in the purified aqueous solution.
  • compositions compounds
  • the increased activity of the obtained compounds can be explained, for example, by the fact that at the moments of spark discharges between iron granules in water in the presence of oxygen molecules, cavitation processes occur, accompanied by the appearance of high explosive pressures, high temperatures and high local density of electrical energy, destroying water molecules and supplied to zone of spark discharges of oxygen molecules, catalyzing the processes of obtaining iron oxides and hydroxides.
  • the activity of synthesized iron-containing sorbents-coagulants with respect to heavy metal ions exceeds the activity of oxides and iron hydroxides obtained by traditional methods.
  • the proposed, as well as the known method of purification of aqueous solutions containing ions of heavy metals includes filling the reactor vessel with a portion of the aqueous solution to be purified, placing a layer of metal granules in the cavity of the reactor vessel, affecting the granule layer with electric pulses through electrodes that are connected to the corresponding outputs of the generator pulses, gradual destruction of granules under the action of spark discharges between them until an aqueous solution of the required purity is formed, which is poured from the discharge chamber into a prepared container, and, according to the invention, the electrodes and a layer of metal granules are made of iron and / or its alloys, the purified aqueous solution is fed into the cavity of the reactor vessel in a flow-through mode with a pressure from the bottom together with the flow of an oxygen-air mixture with the possibility of creating a "pseudo-boiling" layer of granules, and in the process of exposing the layer of
  • the aqueous solution is fed into the dispersion zone under pressure from the bottom simultaneously with the flow of the oxygen-air mixture through a perforated grid made of dielectric material so that the layer of iron and steel granules is in a "pseudo-boiling" state.
  • the intensity of contacting the granules with each other and with the electrodes significantly increases, and, as a result, the number of electrical contacts between them per unit time per unit volume of the aqueous solution being purified increases, which leads to an increase in the release of the amorphous phase of metal hydroxides (coagulants), ozone Oz , radicals OH-, which intensifies the passage of chemical reactions to obtain water-insoluble complex compounds, which include chromium, nickel, zinc, cadmium, iron, copper.
  • the electrodes in the reactor vessel are made of carbon steel, for example, StZ grade.
  • the dispersible layer of metal granules consists of iron and iron-based alloys.
  • the presence of carbon steel in the cavity of the reactor vessel contributes not only to the production of coagulants, but also softens the hydrodynamic load on the vessel-reactor vessel.
  • iron hydroxide compounds in which iron has a valence of +2, +3, +4 (based on oxides FeO, PerO3, ReSH, formed during the electroerosive machining of steel electrodes and iron and / or steel granules or chips, have a high coagulating ability in relation to the ions of the above heavy metals.
  • compositions from iron and / or its alloys, active against heavy metal ions contained in the solution to be purified. These compositions are synthesized directly in a purified aqueous solution. Due to their extremely high activity, the named compositions exist under EED conditions for a very short time, during which they enter into chemical reactions with the ions surrounding the EED zones ; heavy metals and coagulate the latter.
  • compositions can be explained, in particular, by the fact that at the moments of spark discharges between iron granules in water cavitation processes occur, accompanied by the occurrence of high explosive pressures, high temperatures and high local density of electrical energy, destroying water and oxygen molecules , ozone production, which catalyze the processes of obtaining iron oxides and hydroxides and their interaction with heavy metal ions.
  • the proposed method consists of currently known technological methods, tools and materials. It can be used in various sectors of the national economy, where it is necessary to purify aqueous solutions from heavy metal ions, therefore, it can be concluded that the proposed solution meets the criterion of the invention "industrial applicability".
  • FIG. 1 schematically shows an installation that implements the proposed method.
  • the installation that implements the proposed method contains a vessel-reactor 1 made of dielectric material.
  • a horizontal mesh partition 2 of dielectric material is installed, on which granules 3 of metallic iron and / or its alloys are placed in a uniform layer in the form of tablets with a diameter of 8-10 mm.
  • Two vertical electrodes 4 of different polarity, made of steel, pass through the partition 2, as well as two tubes / not shown /, one ends of which are fixed on opposite sides of the partition 2, and the second - connected to an oxygen source - an oxygen cylinder provided with a reducer / not shown /.
  • the ends of the tubes for the outlet of oxygen are equipped with nozzles with the possibility of creating a set of oxygen bubbles directly above the plane of the partition 2 in the layer of granules 3 (not shown).
  • the reactor vessel 1 is filled with an aqueous solution to be cleaned by 80 - 85% of the cavity volume.
  • the volume of the layer of granules 3 of metallic iron and electrodes 4, which are in the solution to be cleaned, is 20 - 25% of the total volume of the cavity of the vessel-reactor 1.
  • Each electrode 4 has the shape of a rectangular parallelepiped, the larger edge of which is located vertically.
  • each electrode 4 touches the granules 3 of metallic iron, and the second end is connected to the corresponding output of the pulse generator - anode or cathode / not shown /.
  • a fitting 5 is installed for supplying the purified aqueous solution under pressure into the cavity of the reactor vessel 1 in a flow mode with a pressure from the bottom to create a "pseudo-boiling" bed of granules 3 using a suitable pump / not shown /.
  • a pallet 6 is horizontally located - for the accumulation and removal of sediment from the reactor vessel 1 - a mixture of substances formed as a result of coagulation from the purified aqueous solution of the compounds of the above heavy metals, which is formed during the EED granules 3.
  • a fitting 7 with a valve designed to control the level of the water solution to be purified in the cavity of the reactor vessel 1 by setting the valve to the speed of the solution draining in flow mode.
  • An electrovalve connected to the control system / not shown / can be used as a fitting 7 with a gate valve.
  • a valve 8 is installed, designed to supply new iron granules 3 to the partition 2 into the cavity of the reactor vessel 1, as well as a tube connecting the upper part of the cavity of the reactor vessel 1, not filled with the aqueous solution to be cleaned, to the atmosphere, and intended for the exit of steam during the EED of granules 3 / not shown /.
  • the installation is provided with a control system containing a control computer with appropriate software, the proper inputs of which are connected to temperature sensors, the level of the water solution being purified and the degree of its purification, and the corresponding outputs are connected to a pump and a pulse generator (not shown).
  • the control system is designed to maintain the stability of the installation and record the current parameters of the installation and data related to the purity of the solution that passes through the fitting 7 with a valve at the outlet from the cavity of the reactor vessel 1, and the volume of powder that accumulates on the tray 6.
  • Example In the cavity of the reactor vessel 1, made of a dielectric material, in which a horizontal mesh baffle 2 made of a dielectric material is installed, granules of metallic iron in the form of tablets 8-10 mm in diameter were loaded. Granules 3 were arranged in a uniform layer on a horizontal mesh partition 2 and fed into the cavity of the reactor vessel 1 through the nozzle 5 the purified aqueous solution so that during the operation of the installation it completely covered the layer of granules 3. Two vertically arranged electrodes 4 of different polarity passed through the partition 2 made of steel (StZ), located at a distance of 200 - 250 millimeters from each other in the cavity of the vessel-reactor 1.
  • StZ steel
  • the volume of granules 3 and electrodes 4 was approximately 25% of the total volume of the cavity of the vessel-reactor 1.
  • Each electrode 4 had the shape of a rectangular parallelepiped and was connected to the output of the pulse generator of the corresponding polarity.
  • a purified aqueous solution was fed into the cavity of the reactor vessel 1 from bottom to top through the nozzle 5, and oxygen from a cylinder with a reducer was fed through the tubes and a set of bubbles was created directly above the plane of the partition 2 in the granule layer 3 (not shown). Rectangular pulses with a frequency of 800 Hz and an amplitude of 400 V were applied to electrodes 4. When the pulses were transmitted between individual granules and electrodes 4, spark discharges occurred.
  • the aqueous solution to be cleaned was fed into the cavity of the reactor vessel 1 in a flow-through mode with a pressure from the bottom through nozzle 5 for creating a "pseudo-boiling" layer 3 of granules, and an aqueous solution heated and purified during EED through a nozzle 7 with a valve was poured from chamber 1 into a prepared container, maintaining a predetermined level of the solution to be purified in the cavity of the reactor vessel 1.
  • Table 1 shows the analysis data of the initial purified aqueous solution. TABLE 1.
  • Table 2 shows the analysis data of an aqueous solution that was purified in accordance with the proposed method.
  • the proposed method turned out to be more effective and less costly compared to the prototype method and can be used as part of the technological processes for the complex treatment of industrial and rainwater effluents containing heavy metal ions, in particular chromium, nickel, zinc, cadmium, iron, copper.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)

Abstract

The invention can be used in the purification of water of heavy metal ions. A reactor vessel comprises a layer of metal pellets and electrodes made of iron and/or alloys thereof. The vessel is filled with a quantity of an aqueous solution being purified, and the metal pellets are exposed to electrical pulses via the electrodes, gradually breaking down said metal pellets and producing an iron-based composition possessing high activity toward the coagulation of heavy metal ions, directly in a cavity of the reactor vessel. The aqueous solution being purified is pumped into the reactor vessel cavity from below in a continuous flow mode together with a stream of an oxygen and air mixture such that it is possible to create a fluidized pellet bed. The invention makes it possible to produce a sorbent/coagulant directly in an aqueous solution being purified within a reactor vessel.

Description

Способ очистки водных растворов, содержащих ионы тяжелых металлов. A method for purifying aqueous solutions containing heavy metal ions.
Предлагаемое изобретение относится к средствам для комплексной очистки промышленных и дождевых стоков, содержащих ионы тяжелых металлов, в частности хрома, никеля, цинка, кадмия, железа, меди, с применением метода электроэрозионной сорбции-коагуляции для их сорбции, коагуляции и удаления из водных растворов. The present invention relates to means for the complex purification of industrial and rainwater effluents containing ions of heavy metals, in particular chromium, nickel, zinc, cadmium, iron, copper, using the method of electroerosive sorption-coagulation for their sorption, coagulation and removal from aqueous solutions.
Известен способ очистки воды с целью получения питьевой воды, включающий операции предварительной очистки исходной воды от вредных и ядовитых веществ, охлаждения воды и последующего удаления из воды тяжелых изотопов водорода— дейтерия и радиоактивного трития— в потоке воды путем избирательной твердой конденсации этих тяжелых изотопов в две стадии: на первой стадии— на поверхности омываемого выходящей водой охлажденного ниже 0°С твердого тела— испарителя, а потом на второй стадии— на поверхности одиночных слоев конденсата— льда, которые постоянно образуются, при этом температуру поверхности каждого слоя поддерживают на уровне изначально установленной температуры испарителя, после получения необходимой толщины льда процесс кристаллизации останавливают и удаляют тяжелые изотопы кислорода 170 и 180, после чего осуществляют забор легкой воды со сниженным содержанием тяжелых изотопов водорода и кислорода, проводят оттаивание и слив конденсата, активацию полученной воды путем оптимизации ее минерального состава и структуры [Декларационный патент Украины N° 51330 А на изобретение, МПК 7 C02F9/00, Публ. 15.1 1.2002. Бюл. No 1 1/2002]. A known method of water purification in order to obtain drinking water, including the operation of preliminary purification of source water from harmful and toxic substances, water cooling and subsequent removal from the water of heavy isotopes of hydrogen - deuterium and radioactive tritium - in a stream of water by selective solid condensation of these heavy isotopes in two stages: at the first stage - on the surface of a solid body cooled below 0 ° C washed by the outgoing water, and then at the second stage - on the surface of single layers of condensate - ice, which are constantly formed, while the surface temperature of each layer is maintained at the level originally set evaporator temperature, after obtaining the required ice thickness, the crystallization process is stopped and heavy oxygen isotopes 17 0 and 18 0 are removed, after which light water with a reduced content of heavy hydrogen and oxygen isotopes is taken, defrosting and draining of condensate is carried out, the resulting water is activated by optimizing it mineral composition and structure [Declaration patent of Ukraine N ° 51330 A for the invention, IPC 7 C02F9 / 00, Publ. 15.1 1.2002. Bul. No 1 1/2002].
Недостаток описанного способа заключается в его сложности и высокой себестоимости полученного продукта — очищенной воды, что существенно ограничивает его использование для очистки, в частности, промышленных и дождевых стоков от ионов тяжелых металлов. The disadvantage of the described method lies in its complexity and high cost of the resulting product - purified water, which significantly limits its use for cleaning, in particular, industrial and rainwater waste from ions of heavy metals.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по количеству существенных признаков является способ очистки водных растворов, содержащих ионы тяжелых металлов, включающий' заполнение сосуда-реактора порцией очищаемого водного раствора, размещение в полости сосуда-реактора слоя металлических гранул, воздействие на слой гранул электрическими импульсами через электроды, которые подключают к соответствующим выходам генератора импульсов, постепенного разрушения гранул под действием искровых разрядов между ними до образования водного раствора необходимой чистоты, который сливают из разрядной камеры в подготовленную емкость [Щерба А.А., Захарченко С.Н. Применение метода электроэрозионной коагуляции. /В журнале: "Вода и водоочистительные технологии" — N° 4, декабрь 2002 г.; с. 27-29]. The closest to the proposed invention in terms of the number of essential features is a method for purifying aqueous solutions containing heavy metal ions, including 'filling the reactor vessel with a portion of the aqueous solution to be purified, placing a layer of metal granules in the cavity of the reactor vessel, exposing the granule layer to electric pulses through electrodes, which connected to the corresponding outputs of the pulse generator, the gradual destruction of the granules under the action of spark discharges between them until the formation of an aqueous solution of the required purity, which is poured from the discharge chamber into the prepared container [Shcherba A.A., Zakharchenko S.N. Application of the method of electroerosive coagulation. / In the journal: "Water and Water Treatment Technologies" - N ° 4, December 2002; from. 27-29].
Описанный способ является недостаточно эффективным, поскольку, во-первых, требует многократного пропускания одной порции очищаемого водного раствора через полость сосуда-реактора, а, во-вторых, из-за наличия в: очищаемом водном растворе различных веществ зафиксированы случаи образования растворимых в воде вредных омплексных соединений, для удаления которых требуются дополнительные способы, например метод выпаривания полученного раствора. Так для удаления растворимых в воде вредных комплексных соединений используют одноступенчатые выпарные аппараты с дополнительной очисткой полученного конденсата на ионообменных фильтрах [см. Монахов А. С. Атомные электрические станции и их технологическое оборудование. — Москва: Энергоатомиздат, 1986. с. 26-38], что не всегда экономически целесообразно и доступно. The described method is not sufficiently effective, because, firstly, require repeated transmission of one portion erasable aqueous solution through the lumen of a reaction vessel, and secondly, because of the location erasable aqueous solution of various substances recorded cases of the formation of water-soluble harmful complex compounds, the removal of which requires additional methods, for example, the method of evaporation of the resulting solution. So to remove harmful complex compounds soluble in water, single-stage evaporators are used with additional purification of the resulting condensate on ion-exchange filters [see. Monakhov A.S. Nuclear power plants and their technological equipment. - Moscow: Energoatomizdat, 1986. p. 26-38], which is not always economically feasible and affordable.
В основу предлагаемого изобретения поставлена задача создания такого способа очистки водных растворов от ионов тяжелых металлов, который был бы более эффективным и более экономичным, а потому и более доступным даже для небольших промышленных предприятий. The proposed invention is based on the task of creating such a method for purifying aqueous solutions from heavy metal ions, which would be more efficient and more economical, and therefore more accessible even for small industrial enterprises.
Поставленная задача решается в предлагаемом способе за счет создания условий для синтеза из железа и/или его сплавов необходимого количества композиций (соединений), активных в отношении ионов тяжелых металлов, содержащихся в растворе, сорбентов-коагулянтов непосредственно в очищаемом водном растворе. Повышенную активность получаемых соединений можно объяснить, например тем, что в моменты искровых разрядов между гранулами железа в воде в присутствии молекул кислорода происходят кавитационные процессы, сопровождающиеся возникновением высоких давлений взрывного характера, высоких температур и высокой локальной плотности электрической энергии, разрушающих молекулы воды и подаваемых в зону искровых разрядов молекул кислорода, катализирующих процессы получения оксидов и гидроксидов железа. Практически мгновенное испарение-конденсация металла приводит к получению ультра- и нанодисперсных композиций оксидов и гидроксидов железа с аморфной и мелкокристаллической структурой частиц, с развитой поверхностью, высокой химической активностью и сорбционной способностью. Наличие избыточного кислорода в барботажной водно-воздушной смеси (по отношению к количеству кислорода в воде) обеспечивает образование озона (Оз) и, как следствие, быструю и практически полную окисляемость микрочастиц железа до высших оксидов, что существенно повышает активность и сорбционную способность полученной композиции, как показали эксперименты, по отношению к ионам тяжелых металлов, присутствующим в очищаемых водных растворах промышленных стоков. Активность синтезируемых железосодержащих сорбентов-коагулянтов в отношении ионов тяжелых металлов (никель Ni, кобальт Со, свинец РЬ, цинк Zn, марганец Мп, кадмий Cd, олово Sh, мышьяк As, медь Си и т.д.) превышает активность оксидов й гидроксидов железа, полученных традиционными методами. При этом процесс коагуляции соединений тяжелых металлов происходит с участием озона практически одновременно с образованием композиций из активных сорбентов-коагулянтов при электроэрозионном диспергировании (ЭЭД) железных и стальных гранул в очищаемом водном растворе, что позволяет повысить эффективность и снизить затраты на осуществление предлагаемого способа, а потому он является более доступным для промышленных предприятий, чем известные на сегодня способы очистки. The problem is solved in the proposed method by creating conditions for the synthesis from iron and / or its alloys of the required amount of compositions (compounds), active in relation to heavy metal ions contained in the solution, sorbents-coagulants directly in the purified aqueous solution. The increased activity of the obtained compounds can be explained, for example, by the fact that at the moments of spark discharges between iron granules in water in the presence of oxygen molecules, cavitation processes occur, accompanied by the appearance of high explosive pressures, high temperatures and high local density of electrical energy, destroying water molecules and supplied to zone of spark discharges of oxygen molecules, catalyzing the processes of obtaining iron oxides and hydroxides. Almost instantaneous evaporation-condensation of the metal leads to the production of ultra- and nanodispersed compositions of iron oxides and hydroxides with an amorphous and fine-crystalline structure of particles, with a developed surface, high chemical activity and sorption capacity. The presence of excess oxygen in the bubbling water-air mixture (relative to the amount of oxygen in the water) ensures the formation of ozone (Oz) and, as a consequence, the rapid and almost complete oxidizability of iron microparticles to higher oxides, which significantly increases the activity and sorption capacity of the resulting composition. as experiments have shown, in relation to heavy metal ions present in the treated aqueous solutions of industrial effluents. The activity of synthesized iron-containing sorbents-coagulants with respect to heavy metal ions (nickel Ni, cobalt Co, lead Pb, zinc Zn, manganese Mn, cadmium Cd, tin Sh, arsenic As, copper Cu, etc.) exceeds the activity of oxides and iron hydroxides obtained by traditional methods. At the same time, the process of coagulation of heavy metal compounds occurs with the participation of ozone almost simultaneously with the formation of compositions of active sorbents-coagulants during electroerosive dispersion (EED) of iron and steel granules in a purified aqueous solution, which makes it possible to increase the efficiency and reduce the cost of implementing the proposed method, and therefore it is more accessible to industrial enterprises than the methods of cleaning known today.
Предлагаемый, как и известный способ очистки водных растворов, содержащих ионы тяжелых металлов, включает заполнение сосуда-реактора порцией очищаемого водного раствора, размещение в полости сосуда-реактора слоя металлических гранул, воздействие на слой гранул электрическими импульсами через электроды, которые подключают к соответствующим выходам генератора импульсов, постепенного разрушения гранул под действием искровых разрядов между ними до образования водного раствора необходимой чистоты, который сливают из разрядной камеры в подготовленную емкость, а, согласно предлагаемому изобретению, электроды и слой металлических гранул изготавливают из железа и/или его сплавов, очищаемый водный раствор подают в полость сосуда-реактора в проточном режиме с напором снизу вместе с потоком кислородо-воздушной смеси с возможностью создания «псевдокипящего» слоя гранул, а в процессе воздействия на слой гранул электрических импульсов и кислородо-воздушной барботажной смеси получают композиции на основе железа, обладающие высокой активностью к коагуляции ионов тяжелых металлов, содержащихся в очищаемом водном растворе, непосредственно в полости сосуда- реактора. Как показали эксперименты, при обработке промышленных и дождевых стоков, содержащих ионы тяжелых металлов, в частности хрома, никеля, цинка, кадмия, железа, меди, композициями в виде ультрадисперсных и нанодисперсных порошков оксидов и гидроксидов железа, полученных при осуществлении предлагаемого способа, последние в зонах ЭЭД вступают в физико-химические взаимодействия с ионами тяжелых металлов, в результате которых образуются нерастворимые в воде комплексные соединения, выпадающие в осадок, а потому легко удаляемые из очищаемых растворов. The proposed, as well as the known method of purification of aqueous solutions containing ions of heavy metals, includes filling the reactor vessel with a portion of the aqueous solution to be purified, placing a layer of metal granules in the cavity of the reactor vessel, affecting the granule layer with electric pulses through electrodes that are connected to the corresponding outputs of the generator pulses, gradual destruction of granules under the action of spark discharges between them until an aqueous solution of the required purity is formed, which is poured from the discharge chamber into a prepared container, and, according to the invention, the electrodes and a layer of metal granules are made of iron and / or its alloys, the purified aqueous solution is fed into the cavity of the reactor vessel in a flow-through mode with a pressure from the bottom together with the flow of an oxygen-air mixture with the possibility of creating a "pseudo-boiling" layer of granules, and in the process of exposing the layer of granules to electric impulses and an oxygen-air bubbling mixture, compositions based on ove iron, with a high activity to coagulate heavy metal ions contained in the purified aqueous solution, directly in the cavity of the vessel-reactor. Experiments have shown that when processing industrial and rainwater effluents containing ions of heavy metals, in particular chromium, nickel, zinc, cadmium, iron, copper, compositions in the form of ultradispersed and nanodispersed powders of iron oxides and hydroxides obtained during the implementation of the proposed method, the latter in EED zones enter into physicochemical interactions with heavy metal ions, as a result of which water-insoluble complex compounds are formed, precipitated, and therefore easily removed from the purified solutions.
Водный · раствор подают в зону диспергирования под напором снизу одновременно с потоком кислородо-воздушной смеси через перфорированную решетку из диэлектрического материала для того, чтобы слой железных и стальных гранул находился в «псевдокипящем» состоянии. При этом существенно повышается интенсивность контактирования гранул между собой и с электродами, и, как следствие, увеличивается количество электрических контактов между ними в единицу времени в единице объема подвергаемого очистке водного раствора, что приводит к увеличению выделения аморфной фазы гидроксидов металлов (коагулянтов), озона Оз, радикалов ОН-, что интенсифицирует прохождение химических реакций по получению нерастворимых в воде комплексных соединений, в состав которых входят хром, никель, цинк, кадмий, железо, медь. The aqueous solution is fed into the dispersion zone under pressure from the bottom simultaneously with the flow of the oxygen-air mixture through a perforated grid made of dielectric material so that the layer of iron and steel granules is in a "pseudo-boiling" state. At the same time, the intensity of contacting the granules with each other and with the electrodes significantly increases, and, as a result, the number of electrical contacts between them per unit time per unit volume of the aqueous solution being purified increases, which leads to an increase in the release of the amorphous phase of metal hydroxides (coagulants), ozone Oz , radicals OH-, which intensifies the passage of chemical reactions to obtain water-insoluble complex compounds, which include chromium, nickel, zinc, cadmium, iron, copper.
Для стабилизации режимов протекания процесса диспергирования электроды в сосуде-реакторе (катод и анод) изготавливают из углеродистой стали, например марки СтЗ. Диспергируемый слой металлических гранул состоит из железа и сплавов на его основе. Наличие углеродистой стали в полости сосуда-реактора способствует не только производству коагулянтов, но и смягчает гидродинамическую нагрузку на корпус сосуда-реактора. To stabilize the modes of the dispersion process, the electrodes in the reactor vessel (cathode and anode) are made of carbon steel, for example, StZ grade. The dispersible layer of metal granules consists of iron and iron-based alloys. The presence of carbon steel in the cavity of the reactor vessel contributes not only to the production of coagulants, but also softens the hydrodynamic load on the vessel-reactor vessel.
При этом соединения гидроксида железа, в которых железо имеет валентность +2, +3, +4 (на основе оксидов FeO, РегОз, РезСХ , образующиеся в процессе электроэрозионной обработки стальных электродов и железных и/или стальных гранул или стружки, имеют высокую коагулирующую способность по отношению к ионам перечисленных выше тяжелых металлов. In this case, iron hydroxide compounds, in which iron has a valence of +2, +3, +4 (based on oxides FeO, PerO3, ReSH, formed during the electroerosive machining of steel electrodes and iron and / or steel granules or chips, have a high coagulating ability in relation to the ions of the above heavy metals.
В процессе проведения патентно-информационных исследований при подготовке настоящей заявки авторами не обнаружены способы очистки водных растворов, содержащих ионы тяжелых металлов, с указанной выше совокупностью существенных признаков, что доказывает соответствие заявляемого технического решения критерию изобретения "новизна". In the process of conducting patent information research in the preparation of this application, the authors did not find ways to purify aqueous solutions containing heavy metal ions, with the above set essential features, which proves the compliance of the proposed technical solution with the criterion of the invention "novelty".
Технический результат, полученный в результате осуществления предлагаемого изобретения, состоит в создании условий для синтеза из железа и/или его сплавов необходимого количества композиций (порошков), активных в отношении ионов тяжелых металлов, содержащихся в очищаемом растворе. Указанные композиции синтезируют непосредственно в очищаемом водном растворе. Названные композиции вследствие чрезвычайно высокой активности существуют в условиях ЭЭД очень короткое время, за которое вступают в химические реакции с окружающими зоны ЭЭД ионами ; тяжелых металлов и коагулируют последние. Повышенную активность получаемых композиций (порошков) можно объяснить, в частности, тем, что в моменты искровых разрядов между железными гранулами в воде происходят кавитационные процессы, сопровождающиеся возникновением высоких давлений взрывного характера, высоких температур и высокой локальной плотности электрической энергии, разрушающих молекулы воды и кислорода, получение озона, которые катализируют процессы получения оксидов и гидроксидов железа и их взаимодействие с ионами тяжелых металлов. The technical result obtained as a result of the implementation of the invention consists in creating conditions for the synthesis of the required amount of compositions (powders) from iron and / or its alloys, active against heavy metal ions contained in the solution to be purified. These compositions are synthesized directly in a purified aqueous solution. Due to their extremely high activity, the named compositions exist under EED conditions for a very short time, during which they enter into chemical reactions with the ions surrounding the EED zones ; heavy metals and coagulate the latter. The increased activity of the resulting compositions (powders) can be explained, in particular, by the fact that at the moments of spark discharges between iron granules in water cavitation processes occur, accompanied by the occurrence of high explosive pressures, high temperatures and high local density of electrical energy, destroying water and oxygen molecules , ozone production, which catalyze the processes of obtaining iron oxides and hydroxides and their interaction with heavy metal ions.
Указанный технический результат в известных технических решениях, которые вошли в уровень техники, авторами не выявлен, поэтому предлагаемый способ может быть признан соответствующей критерию изобретения "изобретательский уровень". The specified technical result has not been identified by the authors in the known technical solutions that are included in the prior art, therefore the proposed method can be recognized as meeting the criterion of the invention "inventive step".
Предлагаемый способ состоит из известных на сегодняшний день технологических приемов, средств и материалов. Он может быть использован в различных отраслях народного хозяйства, где необходима очистка водных растворов от ионов тяжелых металлов, поэтому можно сделать вывод о том, что предлагаемое решение соответствует критерию изобретения «промышленная применимость». The proposed method consists of currently known technological methods, tools and materials. It can be used in various sectors of the national economy, where it is necessary to purify aqueous solutions from heavy metal ions, therefore, it can be concluded that the proposed solution meets the criterion of the invention "industrial applicability".
Сущность предлагаемого изобретения объясняется при помощи чертежа (фиг.1 ), на котором схематически показана установка, реализующая предлагаемый способ. The essence of the invention is explained with the help of the drawing (Fig. 1), which schematically shows an installation that implements the proposed method.
Установка, реализующая предлагаемый способ, содержит сосуд-реактор 1 из диэлектрического материала. В полости сосуда-реактора 1 установлена горизонтальна сетчатая перегородка 2 из диэлектрического материала, на которой равномерным слоем размещают гранулы 3 из металлического железа и/или его сплавов в виде таблеток диаметром 8 - 10 мм. Через перегородку 2 проходят два вертикальных электрода 4 разной полярности, изготовленные из стали, а также две трубки /не показаны/, одни концы которых закреплены на противоположных сторонах перегородки 2, а вторые - соединены с источником кислорода - баллоном с кислородом, обеспеченным редуктором /не показан/. Концы трубок для выхода кислорода снабжены соплами с возможностью создания непосредственно над плоскостью перегородки 2 в слое гранул 3 множества пузырьков кислорода /не показано/. Сосуд-реактор 1 на 80 - 85 % объема полости заполняют очищаемым водным раствором. Объем слоя гранул 3 металлического железа и электродов 4, которые находятся в очищаемом растворе, составляет 20 - 25 % от общего объема полости сосуда-реактора 1. Каждый электрод 4 имеет форму прямоугольного параллелепипеда, большее ребро которого расположено вертикально. Свободный конец каждого электрода 4 касается гранул 3 металлического железа, а второй конец - подключен к соответствующему выходу генератора импульсов - анода или катода /не показано/. В нижней части сосуда-реактора 1 установлен штуцер 5 для подачи в полость сосуда-реактора 1 очищаемого водного раствора под давлением в проточном режиме с напором снизу для создания «псевдокипящего» слоя гранул 3 с помощью соответствующего насоса /не показано/. В нижней части полости сосуда- реактора 1 под сетчатой перегородкой 2 горизонтально расположен поддон 6 - для накопления и выемки из сосуда-реактора 1 осадка - смеси веществ, образовавшихся в результате коагуляции из очищаемого водного раствора соединений перечисленных выше тяжелых металлов, которая образуется во время ЭЭД гранул 3. В верхней части сосуда-реактора 1 установлен штуцер 7 с задвижкой, предназначенной для регулирования уровня очищаемого водного раствора в полости сосуда-реактора 1 путем задания задвижкой скорости слива раствора в проточном режиме. В качестве штуцера 7 с задвижкой может быть использован электроклапан, подключенный к системе управления /не показано/. В верхней части сосуда-реактора 1 установлен клапан 8, предназначенный для подачи новых гранул 3 железа на перегородку 2 в полость сосуда-реактора 1, а также трубка, связывающая верхнюю часть полости сосуда-реактора 1, не заполненную очищаемым водным раствором, с атмосферой, и предназначенная для выхода пара в процессе ЭЭД гранул 3 /не показана/. Установка обеспечена системой управления, содержащей управляющий компьютер с соответствующим программным обеспечением, надлежащие входы которого соединены с датчиками температуры, уровня очищаемого водного раствора и степени его очистки, а соответствующие выходы - с насосом и с генератором импульсов /не показано/. Система управления предназначена для поддержания стабильности работы установки и регистрации текущих параметров работы установки и данных, касающихся чистоты раствора, который проходит через штуцер 7 с задвижкой на выходе из полости сосуда-реактора 1, и объема порошка, который накапливается на поддоне 6. The installation that implements the proposed method contains a vessel-reactor 1 made of dielectric material. In the cavity of the reactor vessel 1, a horizontal mesh partition 2 of dielectric material is installed, on which granules 3 of metallic iron and / or its alloys are placed in a uniform layer in the form of tablets with a diameter of 8-10 mm. Two vertical electrodes 4 of different polarity, made of steel, pass through the partition 2, as well as two tubes / not shown /, one ends of which are fixed on opposite sides of the partition 2, and the second - connected to an oxygen source - an oxygen cylinder provided with a reducer / not shown /. The ends of the tubes for the outlet of oxygen are equipped with nozzles with the possibility of creating a set of oxygen bubbles directly above the plane of the partition 2 in the layer of granules 3 (not shown). The reactor vessel 1 is filled with an aqueous solution to be cleaned by 80 - 85% of the cavity volume. The volume of the layer of granules 3 of metallic iron and electrodes 4, which are in the solution to be cleaned, is 20 - 25% of the total volume of the cavity of the vessel-reactor 1. Each electrode 4 has the shape of a rectangular parallelepiped, the larger edge of which is located vertically. The free end of each electrode 4 touches the granules 3 of metallic iron, and the second end is connected to the corresponding output of the pulse generator - anode or cathode / not shown /. In the lower part of the reactor vessel 1, a fitting 5 is installed for supplying the purified aqueous solution under pressure into the cavity of the reactor vessel 1 in a flow mode with a pressure from the bottom to create a "pseudo-boiling" bed of granules 3 using a suitable pump / not shown /. In the lower part of the cavity of the reactor vessel 1, under the mesh partition 2, a pallet 6 is horizontally located - for the accumulation and removal of sediment from the reactor vessel 1 - a mixture of substances formed as a result of coagulation from the purified aqueous solution of the compounds of the above heavy metals, which is formed during the EED granules 3. In the upper part of the reactor vessel 1 there is a fitting 7 with a valve designed to control the level of the water solution to be purified in the cavity of the reactor vessel 1 by setting the valve to the speed of the solution draining in flow mode. An electrovalve connected to the control system / not shown / can be used as a fitting 7 with a gate valve. In the upper part of the reactor vessel 1, a valve 8 is installed, designed to supply new iron granules 3 to the partition 2 into the cavity of the reactor vessel 1, as well as a tube connecting the upper part of the cavity of the reactor vessel 1, not filled with the aqueous solution to be cleaned, to the atmosphere, and intended for the exit of steam during the EED of granules 3 / not shown /. The installation is provided with a control system containing a control computer with appropriate software, the proper inputs of which are connected to temperature sensors, the level of the water solution being purified and the degree of its purification, and the corresponding outputs are connected to a pump and a pulse generator (not shown). The control system is designed to maintain the stability of the installation and record the current parameters of the installation and data related to the purity of the solution that passes through the fitting 7 with a valve at the outlet from the cavity of the reactor vessel 1, and the volume of powder that accumulates on the tray 6.
Пример. В полость сосуда-реактора 1, изготовленного из диэлектрического материала, в которой установлена горизонтальная сетчатая перегородка 2 из диэлектрического материала, загружали гранулы из металлического железа в виде таблеток диаметром 8 - 10 мм. Гранулы 3 располагали равномерным слоем на горизонтальной сетчатой перегородке 2 и подавали в полость сосуда-реактора 1 через штуцер 5 очищаемый водный раствор таким образом, чтобы во время работы установки он полностью покрывал слой гранул 3. Через перегородку 2 проходили два вертикально расположенных электрода 4 разной полярности из стали (СтЗ), расположенные на расстоянии 200 - 250 миллиметров один от другого в полости сосуда-реактора 1. Объем гранул 3 и электродов 4 составлял приблизительно 25 % от общего объема полости сосуда-реактора 1. Каждый электрод 4 имел форму прямоугольного параллелепипеда и был подключен к выходу генератора импульсов соответствующей полярности. В полость сосуда-реактора 1 снизу вверх через штуцер 5 подавали очищаемый водный раствор, а через трубки - кислород из баллона с редуктором и создавали непосредственно над плоскостью перегородки 2 в слое гранул 3 множества пузырьков /не показано/. На электроды 4 подавали прямоугольные импульсы с частотой 800 Гц и амплитудой 400 В. Во время пропускания импульсов между отдельными гранулами и электродами 4 возникали искровые разряды. В моменты искровых разрядов между железными гранулами 3 в очищаемом водном растворе происходили кавитационные процессы, сопровождающиеся возникновением высоких давлений взрывного характера, высоких температур и высокой локальной плотности электрической энергии, разрушающих молекулы воды и подаваемого в зону ЭЭД кислорода, сопровождающееся образованием озона. Указанные процессы катализировали получение оксидов и гидроксидов железа и их взаимодействие с ионами тяжелых металлов в растворе, что приводило к их коагуляции. С увеличением температуры очищаемого водного раствора и уменьшения количества гранул 3 управляющий компьютер корректировал параметры ЭЭД. Благодаря созданию «псевдокипящего» слоя из железных гранул существенно увеличилась интенсивность контактирования как гранул 3 между собой, так и гранул 3 с электродами 4, и, как следствие, увеличилось число искровых контактов между ними в единицу времени, что повысило производительность процесса очистки. Очищаемый водный раствор подавали в полость сосуда-реактора 1 в проточном режиме с напором снизу через штуцер 5 для создания «псевдокипящего» слоя 3 гранул, а нагретый и очищенный во время ЭЭД водный раствор через штуцер 7 с задвижкой сливали из камеры 1 в подготовленную емкость, поддерживая заданный уровень очищаемого раствора в полости сосуда-реактора 1. Example. In the cavity of the reactor vessel 1, made of a dielectric material, in which a horizontal mesh baffle 2 made of a dielectric material is installed, granules of metallic iron in the form of tablets 8-10 mm in diameter were loaded. Granules 3 were arranged in a uniform layer on a horizontal mesh partition 2 and fed into the cavity of the reactor vessel 1 through the nozzle 5 the purified aqueous solution so that during the operation of the installation it completely covered the layer of granules 3. Two vertically arranged electrodes 4 of different polarity passed through the partition 2 made of steel (StZ), located at a distance of 200 - 250 millimeters from each other in the cavity of the vessel-reactor 1. The volume of granules 3 and electrodes 4 was approximately 25% of the total volume of the cavity of the vessel-reactor 1. Each electrode 4 had the shape of a rectangular parallelepiped and was connected to the output of the pulse generator of the corresponding polarity. A purified aqueous solution was fed into the cavity of the reactor vessel 1 from bottom to top through the nozzle 5, and oxygen from a cylinder with a reducer was fed through the tubes and a set of bubbles was created directly above the plane of the partition 2 in the granule layer 3 (not shown). Rectangular pulses with a frequency of 800 Hz and an amplitude of 400 V were applied to electrodes 4. When the pulses were transmitted between individual granules and electrodes 4, spark discharges occurred. At the moments of spark discharges between iron granules 3, cavitation processes took place in the purified aqueous solution, accompanied by the appearance of high explosive pressures, high temperatures and high local density of electrical energy, destroying water molecules and oxygen supplied to the EED zone, accompanied by the formation of ozone. These processes catalyzed the production of iron oxides and hydroxides and their interaction with heavy metal ions in solution, which led to their coagulation. With an increase in the temperature of the purified aqueous solution and a decrease in the number of granules 3, the control computer corrected the EED parameters. Due to the creation of a "pseudo-boiling" layer of iron granules, the intensity of contacting both the granules 3 with each other and the granules 3 with the electrodes 4 increased significantly, and, as a result, the number of spark contacts between them per unit time increased, which increased the productivity of the cleaning process. The aqueous solution to be cleaned was fed into the cavity of the reactor vessel 1 in a flow-through mode with a pressure from the bottom through nozzle 5 for creating a "pseudo-boiling" layer 3 of granules, and an aqueous solution heated and purified during EED through a nozzle 7 with a valve was poured from chamber 1 into a prepared container, maintaining a predetermined level of the solution to be purified in the cavity of the reactor vessel 1.
По мере разрушения гранул 3 в полости сосуда-реактора 1 через клапан 8 загружали новые порции гранул металлического железа для сохранения соотношения 20-25% объема гранул и электродов 4 к объему водного раствора. Процесс подачи кислорода в полость сосуда-реактора 1 осуществляли одновременно с подачей электрического напряжения на электроды 4 от генератора· импульсов. После загрузки поддона 6 твердым осадком поддон извлекали из полости сосуда-реактора 1 и разгружали. As the granules 3 were destroyed in the cavity of the reactor vessel 1, new portions of metallic iron granules were loaded through valve 8 to maintain the ratio of 20-25% of the volume of the granules and electrodes 4 to the volume of the aqueous solution. The process of supplying oxygen to the cavity of the reactor vessel 1 was carried out simultaneously with the supply of electric voltage to the electrodes 4 from the pulse generator. After loading the pallet 6 with solid sediment, the pallet was removed from the cavity of the vessel-reactor 1 and unloaded.
В таблице 1 приведены данные анализа исходного очищаемого водного раствора. ТАБЛИЦА 1. Table 1 shows the analysis data of the initial purified aqueous solution. TABLE 1.
Figure imgf000009_0001
В таблице 2 приведены данные анализа водного раствора, который подвергали очистке в соответствии с предлагаемым способом.
Figure imgf000009_0001
Table 2 shows the analysis data of an aqueous solution that was purified in accordance with the proposed method.
ТАБЛИЦА 2 TABLE 2
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000010_0001
Благодаря созданию условий для синтеза из железа и/или его сплавов необходимого количества порошков с повышенной активностью в отношении ионов тяжелых металлов непосредственно в очищаемом водном растворе, предлагаемый способ оказался более эффективным и менее затратным по сравнению со способом- прототипом и может быть использован в составе технологического процесса для комплексной очистки промышленных и дождевых стоков, содержащих ионы тяжелых металлов, в частности хрома, никеля, цинка, кадмия, железа, меди. Due to the creation of conditions for the synthesis from iron and / or its alloys of the required amount of powders with increased activity against heavy metal ions directly in the purified aqueous solution, the proposed method turned out to be more effective and less costly compared to the prototype method and can be used as part of the technological processes for the complex treatment of industrial and rainwater effluents containing heavy metal ions, in particular chromium, nickel, zinc, cadmium, iron, copper.
Перечень позиций на схематическом чертеже: List of items in the schematic drawing:
1 - сосуд-реактор из диэлектрического материала; 1 - reactor vessel made of dielectric material;
2 - горизонтальная сетчатая перегородка из диэлектрического материала; 2 - horizontal mesh partition made of dielectric material;
3 - гранулы из металлического железа или его сплавов; 4 - электрод из стали; 3 - granules of metallic iron or its alloys; 4 - steel electrode;
5 - штуцер 5 для подачи в полость сосуда-реактора 1 очищаемого водного раствора; 5 - fitting 5 for feeding the purified aqueous solution into the cavity of the reactor vessel 1;
6 - поддон для накопления и выемки из сосуда-реактора 1 осадка; 6 - pallet for accumulation and removal of sediment from the reactor vessel 1;
7 - штуцер с задвижкой для слива очищенной воды из сосуда-реактора 1 ; 7 - a fitting with a valve for draining the purified water from the reactor vessel 1;
8 - клапан для подачи новых гранул железа в полость сосуда-реактора 1. 8 - valve for feeding new iron granules into the cavity of the reactor vessel 1.

Claims

Формула изобретения. Claim.
Способ очистки водных растворов, содержащих ионы тяжелых металлов, включающий заполнение сосуда-реактора порцией очищаемого водного раствора, размещение в полости сосуда-реактора слоя металлических гранул, воздействие на слой гранул электрическими импульсами через электроды, которые подключают к соответствующим выходам генератора импульсов, постепенного разрушения гранул под действием искровых разрядов между ними до образования водного раствора необходимой чистоты, который сливают из разрядной камеры в подготовленную емкость, отличающийся тем, что электроды и слой металлических гранул изготавливают из железа и/или его сплавов, очищаемый водный раствор подают в полость сосуда-реактора в проточном режиме с напором снизу вместе с потоком кислородо-воздушной смеси с возможностью создания «псевдокипящего» слоя гранул, а в процессе воздействия на слой гранул электрических импульсов и кислородо- воздушной барботажной смеси получают композиции на основе железа, обладающие высокой активностью к коагуляции ионов тяжелых металлов, содержащихся в очищаемом водном растворе, непосредственно в полости сосуда-реактора. A method for purifying aqueous solutions containing heavy metal ions, including filling the reactor vessel with a portion of the aqueous solution to be purified, placing a layer of metal granules in the cavity of the reactor vessel, affecting the granule layer with electric impulses through electrodes that are connected to the corresponding outputs of the pulse generator, and gradually destroying the granules under the action of spark discharges between them until an aqueous solution of the required purity is formed, which is poured from the discharge chamber into a prepared container, characterized in that the electrodes and a layer of metal granules are made of iron and / or its alloys, the purified aqueous solution is fed into the cavity of the reactor vessel into flow regime with a pressure from the bottom together with the flow of an oxygen-air mixture with the possibility of creating a "pseudo-boiling" layer of granules, and in the process of affecting the granule layer with electric impulses and an oxygen-air bubbling mixture, iron-based compositions are obtained with high activity to coagulation of heavy metal ions contained in the purified aqueous solution directly in the cavity of the reactor vessel.
PCT/UA2019/000026 2019-03-01 2019-03-01 Method for purifying aqueous solutions containing heavy metal ions WO2020180277A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/UA2019/000026 WO2020180277A1 (en) 2019-03-01 2019-03-01 Method for purifying aqueous solutions containing heavy metal ions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/UA2019/000026 WO2020180277A1 (en) 2019-03-01 2019-03-01 Method for purifying aqueous solutions containing heavy metal ions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020180277A1 true WO2020180277A1 (en) 2020-09-10

Family

ID=72338592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2019/000026 WO2020180277A1 (en) 2019-03-01 2019-03-01 Method for purifying aqueous solutions containing heavy metal ions

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2020180277A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023105330A1 (en) * 2021-12-09 2023-06-15 "Alpha Atom" Llc Plasma electroerosion reactor and the method of its use

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1208022A1 (en) * 1983-09-01 1986-01-30 Центральное Конструкторское Бюро Министерства Речного Флота Waste water purification plant
RU2002589C1 (en) * 1992-01-31 1993-11-15 Тарасов Владимир Иванович; Коз рук Олег Иванович; Фоминский Леонид Павлович Device for electroerosion dispersion of metals
WO2014058407A1 (en) * 2012-10-10 2014-04-17 Monastyrov Mykola Konstantinovich Method for treating aqueous solutions with electro-erosion coagulation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1208022A1 (en) * 1983-09-01 1986-01-30 Центральное Конструкторское Бюро Министерства Речного Флота Waste water purification plant
RU2002589C1 (en) * 1992-01-31 1993-11-15 Тарасов Владимир Иванович; Коз рук Олег Иванович; Фоминский Леонид Павлович Device for electroerosion dispersion of metals
WO2014058407A1 (en) * 2012-10-10 2014-04-17 Monastyrov Mykola Konstantinovich Method for treating aqueous solutions with electro-erosion coagulation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023105330A1 (en) * 2021-12-09 2023-06-15 "Alpha Atom" Llc Plasma electroerosion reactor and the method of its use

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3848332B1 (en) Plasma denitrification device and operating method thereof
CN101817575B (en) Electric flocculation method and device for recovering and processing desulfurized wastewater
Liu et al. Selective reduction of nitrate into nitrogen using Cu/Fe bimetal combined with sodium sulfite
WO2019066762A1 (en) The method for treatment and disinfection of industrial effluents
CN104628200A (en) Method for treating organic wastewater by photoelectric combined technique
CN210367231U (en) EDTA class strong complex heavy metal wastewater's processing system
TW200825028A (en) Method and apparatus for treating selenium-containing waste water
JP2021130106A (en) Catalyst made of iron and carbon for promoting oxidation of hardly decomposable organic substance
EP2943439A1 (en) A liquid treatment apparatus
AU1303501A (en) Production method of ultrafine gold particle-dissolved water and device therefor
Shaker et al. Nickel and chromium removal by electrocoagulation using copper electrodes
WO2020180277A1 (en) Method for purifying aqueous solutions containing heavy metal ions
Bayon et al. Remediation of cobalt from semiconductor wastewater in the frame of fluidized-bed homogeneous granulation process
CN102942243A (en) Wastewater treatment method combining three-dimensional electrode and electric Fenton
CN112374663B (en) System and method for treating organic wastewater by three-dimensional electrocatalytic oxidation of liquid-solid fluidized bed
CN102795690B (en) Wastewater treatment method by ultrasonic reinforcement micron-scale iron-copper bimetallic particle
CN201343479Y (en) Electroplating wastewater treatment device
CN111807573B (en) Treatment device and method for thallium-containing wastewater
CN102432086A (en) Waste water treatment device and waste water treatment method
WO2014058407A1 (en) Method for treating aqueous solutions with electro-erosion coagulation
Kim et al. Simultaneous removal and recovery of cadmium and cyanide ions in synthetic wastewater by ion exchange
CN107892411A (en) A kind of waste liquid electric flocculation hardness removing device and method
JP2014097475A (en) Method for treating coal gasification drainage water
CN202358946U (en) Wastewater treatment device
CN109160652A (en) A kind of method of electrochemistry auxiliary light electrolysis collaboration microwave catalysis processing industrial wastewater

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19918178

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19918178

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1