СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МЫШЬЯКА

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МЫШЬЯКА


RU (11) 2136607 (13) C1

(51) 6 C02F1/62, C02F1/28, B01J20/06, B01J20/26 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 97116918/25 
(22) Дата подачи заявки: 1997.10.03 
(45) Опубликовано: 1999.09.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Древесно-неорганический сорбент ДНС-1 (железа (III) гидроксид на гранулированной древесине). Каталог-справочник "Неорганические сорбенты", Пермь, 1988, с.49-50.2. PU 2099291 С1, 20.12.97. 3. PU 1551659 А1, 23.03.90. 4. SU 1012969 А, 23.04.83. 5. DE 4313425 А1, 30.06.94. 6. DE 4320003 А1, 15.12.94. 7. US 5556545 А, 17.09.96. 8. US 5603838 А, 18.02.97. 9. US 1272494 А, 09.01.81. 
(71) Заявитель(и): Уральский научно-исследовательский институт региональных экологических проблем ("УралНИИ "Экология") 
(72) Автор(ы): Зильберман М.В.; Налимова Е.Г.; Тиньгаева Е.А. 
(73) Патентообладатель(и): Уральский научно-исследовательский институт региональных экологических проблем ("УралНИИ "Экология") 
Адрес для переписки: 614039, Пермь, Комсомольский пр.61а, УралНИИ "Экология", Директору Шенфельд Б.Е. 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МЫШЬЯКА 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод от мышьяка и может найти применение на предприятиях цветной металлургии и химической промышленности. Реализация способа предусматривает очистку от мышьяка путем его сорбции на органоминеральном сорбенте на основе гидроксида железа, содержащем также перхлорвинил, следующего состава: гидроксид железа 75-83 мас.%, перхлорвинил 17-25 мас. %. Способ позволяет осуществить очистку стоков до уровня ПДК, отличается простотой и экономичностью. 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способам очистки сточных вод от мышьяка и может найти применение на предприятиях цветной металлургии, химической промышленности и в технологии полупроводниковых материалов.

Известны способы осаждения мышьяка в виде труднорастворимых соединений. В качестве осадителей опробован широкий круг реагентов: соли и оксиды щелочноземельных и переходных металлов, фосфат- и сульфитсодержащие материалы, зола, шлаки и некоторые органические соединения.

Применение в качестве осадителя гидроксида кальция при температуре 80-90oC и pH 6-8 позволяет снизить содержание мышьяка с 200 до 1 мг/дм [1]. Хорошие результаты достигаются при осаждении мышьяка известковым молоком в присутствии солей магния или карбоната натрия [2], а также смесью извести и золы в щелочной среде [3].

Перечисленные методы не требуют использования дорогих реактивов, однако не позволяют достичь степени очистки раствора, соответствующей уровню ПДК (0,05 мг/дм3).

Известен способ электрохимической очистки сточных вод производства арсенида галлия с содержанием мышьяка 3-80 мг/дм при pH 6-7 [4]. Процесс осуществляется в электролизере с растворимым железным анодом при плотности тока 0,1-0,4 А/дм. При этом достигается остаточное содержание мышьяка в фильтре на уровне санитарных норм. Однако высокий расход электроэнергии 3,5-10 квтч/м3 и выделение арсина затрудняют использование данного метода. Возможна экстракционная очистка сточных вод от мышьяка. В качестве экстрагентов использовались четыреххлористый углерод, трибутилфосфат, высокомолекулярные спирты, кетоны, простые и сложные эфиры [5]. Недостатком экстракционных методов решения данной задачи являются относительно высокая стоимость реагентов, их токсичность, пожаро- и взрывоопасность, а также отсутствие сведений о переработке реэкстрактов и потерях экстрагентов. Наиболее перспективная область применения экстракции - переработка относительно концентрированных растворов.

Одним из наиболее перспективных способов очистки сточных вод от мышьяка является ионный обмен. Известен способ применения органических смол КБ-4-10П в Ti - ионообменной форме и АНКБ в Fe - ионообменной форме, позволяющий снизить концентрацию мышьяка в растворе с 80 до 0,3 - 0,6 мг/дм3 - [6].

Известно предложение применять для очистки от мышьяка ионообменные материалы на основе гидроксидов железа, титана, меди, магния, цинка и никеля, гранулированные методом замораживания [7,8]. Эти сорбенты были опробованы на модульных растворах и природных водах с содержанием мышьяка 6-20 мг/дм. В нейтральных, слабокислых средах эти образцы позволяют очистить до 600 колоночных объемов раствора до уровня ПДК. Недостаток способа очистки с применением указанных гидроксидных ионообменников заключается в большем расходе материала, обусловленном механическим разрушением гранулятов в циклах сорбция-десорбция.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, т.е. прототипом данного изобретения, является способ очистки сточных вод от мышьяка, включающий сорбцию на сорбенте ДНС-1. По данному способу сорбцию ведут на древеснонеорганическом сорбенте ДНС-1, который получен осаждением гидроксида железа (III) в порах древесного носителя щелочным реагентом при одновременной мерсеризации целлюлозной составляющей носителя [9].

Очистка от мышьяка осуществляется путем пропускания раствора через слой сорбента, элюирование мышьяка осуществляют раствором кислоты, далее следует озоление и брикетирование сорбента.

Недостаток этого способа заключается в однократном использовании сорбента и невысокой эффективности очистки из-за низкого содержания активной составляющей в применяемом сорбенте.

Задачей изобретения является повышение эффективности очистки сточных вод от мышьяка за счет возможности применения сорбента, способного к регенерации.

Поставленная задача решается путем применения композиционного органоминерального сорбента на основе гидроксида железа, который получен по методике [10] , включающей распыление органоминеральной суспензии, состоящей из порошка неорганического сорбента и раствора перхлорвинила (хлориновое волокно) в диметилформамиде, в воде.

Органоминеральный сорбент на основе гидроксида железа, обладающий высокой сорбционной способностью неорганической фазы сорбента по отношению к мышьяку позволит достичь высокой степени очистки, а применение неорганического связующего - полимера - даст возможность многократно эксплуатировать сорбент.

Применение органоминерального сорбента на основе гидроксида железа позволит повысить эффективность процесса очистки сточных вод от мышьяка благодаря химическому сродству неорганической составляющей сорбента (гидроксида железа) к ионам мышьяка.

Очистку от мышьяка предпочтительнеe проводить в интервале pH от 4 до 8, что обусловлено свойствами гидроксида железа.

Десорбцию мышьяка осуществляют раствором гидроксида натрия с концентрацией 40 г/дм, при этом разрушения сорбента не происходит, что позволяет использовать его многократно. Элюат после колонки содержит только ионы мышьяка. Регенерация сорбента, принимаемая в способе-прототипе, невозможна, поскольку обработка его кислотой приведет к растворению гидроксида железа, а щелочное элюирование мышьяка вызовет набухание и деструкцию древесного носителя. Кроме того, кислый элюат содержит как мышьяк, так и ионы железа, требующие утилизации.

Использование для очистки сточных вод от мышьяка органоминерального сорбента на основе гидроксида железа позволит интенсифицировать процесс очистки сточных вод, поскольку доля активного компонента в сорбенте составляет 80% по сравнению с 8% у известного (ДНС-1).

Применение предложенного способа очистки сточных вод от мышьяка приводит к новым неожиданным результатам - возможности десорбции мышьяка из состава сорбента, а следовательно, к его многократной эксплуатации, а также к повышению производительности процесса очистки за счет увеличения загрузки сорбента в колонну, поскольку насыпная масса нового сорбента выше, чем у известного ДНС-1. Анализ мышьяка в растворах проводили по методике [11]. Эффективность описываемого способа очистки сточных вод от мышьяка и необходимость заявленных условий для достижения цели иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

По 1,0 органоминерального сорбента на основе гидроксида железа, полученного по методике [10], включающей распыление органоминеральной суспензии, состоящей из порошка гидроксида железа и раствора перхлорвинила (хлориновое волокно) в диметилформамиде, в воду, помещали в 50 см раствора арсената натрия с концентрацией мышьяка 1,5 мг/дм при pH = 3. Содержание гидроксида железа в сорбенте 80%, остальное перхлорвинил. Через сутки раствор отделяли от сорбента и анализировали. Величина коэффициента распределения (Kd) составила 103.

Пример 2.

20 дм3 сорбента на основе гидроксида железа, содержащего 80% гидроксида железа (остальное - связующее - перхлорвинил), загружали в колонну диаметром 150 мм. Высота слоя сорбента при этом составляла примерно 2 м. Через колонну пропускали промышленные стоки с концентрацией мышьяка от 0,3 до 2,5 мг/дм при pH, близком к 4. Скорость фильтрации составляла 120-140 дм/ч. Десорбцию осуществляли раствором гидроксида натрия. Переработка 1 м стока приводит к образованию не более 17-20 дм элюата.

Результаты очистки сточных вод от мышьяка и некоторые характеристики приведены в таблице.

Как видно из таблицы, предложенный способ в 1,9 раза эффективнее известного, приводит к увеличению производительности процесса очистки в 1,7 раза за счет большей насыпной массы сорбента, а главное, способен к работе в циклах сорбция-десорбция.

Содержание мышьяка в стоках при этом снижается до современных уровней ПДК (0,05 мг/дм3).

Предлагаемый метод может найти применение при извлечении мышьяка из технологических растворов, сточных и природных вод.

Источники информации

1. Шрабман Б.И., Юркова В.М., Павлова Е.И., Осаждение мышьяка из фтор- и фторсодержащих сточных вод//Химическая промышленность, 1974 год, 15, стр.76.

2. Поляков М.Л., Очистка сточных вод гидрометаллургического завода Хову-Аксы от мышьяка //Цветные металлы, 1965 r., N 19, стр.32.

3. Реброва Т.И., Кватковский А.Н., Кадырова З.0.- Труды Казахмеханобр. Алма-Ата, 1970 г., 14, стр.62-65.

4. Кожемякин В. А., Градова И.О., Почтарев А.Н., Электрокоагуляционный способ очистки сточных вод от мышьяка и взвешенных частиц //Тез. докл. II Всесоюзного совещания "Химия и технология халькогенов и халькогенидов", - Караганда, 1982 г., стр. 226.

5. Серова В. А. , Коган В.И., Способы очистки сточных вод и технологических растворов от мышьяка. - М.: Цветинформация, 1977 г.,стр. 32.

6. Баймаханов М.Т., Лебедев К.Б., Антонов В.Н., Озеров А.И., Очистка и контроль сточных вод предприятий цветной металлургии. М.: Металлургия, 1983 г., стр. 191.

7. Пахолков B.C., Марков В.Ф., Гранулированная гидроокись железа ее физико-химические свойства и применение для очистки термальных и природных вод от мышьяка // Химия и технология неорганических сорбентов: Межвуз. сб.науч. тр. /Перм.политехн. ин-т. Пермь, 1980 г.,с.26-33.

8. Нуриев А.Н., Джаббарова З.А., Гаибов М.Ю., Неорганический сорбент для селективного извлечения мышьяка из природных вод// Химия и технология неорганических сорбентов: Межвуз. сб.науч.тр. / Перм.политехн.ин-т. - Пермь, 1980 г., стр. 34-39.

9. Древесно-неорганический сорбент ДНС-1 (железа (III) гидроксид на гранулированной древесине) // Каталог-справочник "Неорганические сорбенты", Пермь, 1988 г., стр.49-50.

10. Онорин С.А., Вольхин В.В., Сесюнина Е.А., Алпатова Е.В., Органоминеральные сорбенты на основе диоксида титана для селективного извлечения лития из растворов // Тез.докл. - Апатиты, 1988 г., стр. 101 - 102.

11. Немодрук А.А., Аналитическая химия мышьяка. М: Наука, 1976 г., стр. 224. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ очистки сточных вод от мышьяка путем сорбции на композиционном железосодержащем сорбенте, отличающийся тем, что в качестве сорбционного материала используют органоминеральный сорбент состава, мас.%:

Гидроксид железа - 75 - 83

Перхлорвинил - 17 - 25




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru