СПОСОБ ОЧИСТКИ КИСЛЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЦИНКА

СПОСОБ ОЧИСТКИ КИСЛЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЦИНКА


RU (11) 2294316 (13) C1

(51) МПК
C02F 1/62 (2006.01)
C01G 9/02 (2006.01)
C02F 103/16 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - действует 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005117671/15 
(22) Дата подачи заявки: 2005.06.07 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.06.07 
(45) Опубликовано: 2007.02.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2010013 C1, 30.03.1994. RU 2143997 C1, 10.01.2000. ВАССЕРМАН И.М. Химическое осаждение из растворов, Ленинград, Химия, 1980, с.104, 107-108. RU 2108301 C1, 10.04.1998. RU 2191750 С2, 27.10.2002. US 6896815 В2, 24.05.2005. US 6132621 A, 17.10.2000. JP 11-188208 A, 13.07.1999. JP 58-163492 A, 28.09.1983. 
(72) Автор(ы): Куценко Станислав Алексеевич (RU); Хрулева Жанна Викторовна (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU) 
Адрес для переписки: 302020, г.Орел, Наугорское ш., 29, ОрелГТУ 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ КИСЛЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЦИНКА
Изобретение относится к области переработки водных растворов, содержащих тяжелые металлы, и может быть использовано в машиностроении для очистки кислых сточных вод, загрязненных соединениями тяжелых металлов, в частности цинка. Для осуществления заявленного способа очистки кислых сточных вод от цинка проводят двухстадийное осаждение с использованием на первой стадии гидроксида кальция и на второй стадии карбоната натрия, причем на первой стадии в процессе очистки совместно вводят растворы гидроксида натрия и хлорида кальция до конечного значения рН от более 7 до 8, а количество карбоната натрия определяют мольным отношением к хлориду кальция, близким к единице. Предлагаемый способ позволяет очистить сточные воды от цинка до тысячных долей мг/л. Совместное введение растворов гидроксида натрия и хлорида кальция позволяет отказаться от традиционного использования известкового молока, а дозированный расход карбоната натрия позволяет точно регулировать рН осаждения, добиваясь наибольшей полноты осаждения. 1 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для очистки кислых сточных вод, загрязненных соединениями тяжелых металлов, в частности цинка.

Известен способ, предусматривающий обработку едким натром, затем хлорсодержащими неорганическими соединениями кальция, причем в качестве хлорсодержащих неорганических соединений кальция используют хлорид кальция и гипохлорит кальция, а мольное соотношение реагентов NaOH:CaCl2 :Ca(ClO)2 составляет 1:(0,20-0,26):(0,10-0,13), при этом едкий натр берут в количестве 0,04-0,29 мас.%. [1]

Недостатком данного способа является использование гипохлорита кальция, а также недостаточная полнота осаждения цинка.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому изобретению является способ очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов (меди, железа и марганца). Осаждение тяжелых металлов из кислых сточных вод осуществляется в две стадии: вначале раствором гидроксида кальция, а затем раствором карбоната натрия. Гидроксидом кальция сточную воду нейтрализуют до рН 6,5-7,0. далее тяжелые металлы осаждаются раствором карбоната натрия, вводимым до рН 9,0-9,5. [2]

Недостатком данного способа является неполное осаждение цинка при снижении рН осаждения первой стадии ниже 7,0 и увеличение рН второй стадии осаждения выше 9,5, а также необходимостью приготовления гидроксида кальция.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении эффективности очистки за счет увеличения степени осаждения цинка и упрощении процесса за счет устранения гидроксида кальция. Это достигается тем, что в способе очистки кислых сточных вод, включающем двухстадийное осаждение с использованием на первой стадии гидроксида кальция и на второй карбоната натрия, на первой стадии в процессе очистки совместно вводят растворы гидроксида натрия и хлорида кальция до конечного значения рН от более 7 до 8, а количество карбоната натрия определяется мольным отношением к хлориду кальция, близким к единице.

В заявляемом способе осаждение цинка из кислых сточных вод осуществляется в две стадии. Вначале сточные воды обрабатываются растворами гидроксида натрия и хлорида кальция, затем раствором карбоната натрия. Совместное использование растворов гидроксида натрия и хлорида кальция позволяет отказаться от использования гидроксида кальция, а дозированный расход карбоната натрия, близкий к эквимолярному расходу хлористого кальция, на первой стадии позволяет точно регулировать рН осаждения, добиваясь наибольшей полноты осаждения цинка при рН 9,2-9,5.

Пример конкретного выполнения способа. Осаждение цинка проводили при комнатной температуре из кислого раствора, содержащего 100мг/л Zn2+, pH 3,0. Количество очищаемого раствора во всех опытах брали равным 3000 мл, температура осаждения 20°С Ориентировочные расходы реагентов определялись в соответствии со стехиометрией протекаемых при очистке реакций. На первой стадии очистки при перемешивании вводили совместно раствор 20% хлористого кальция в количестве от 1,5 до 2,6 мл и 10% раствор гидроксида натрия в количестве 0,5-0,7 мл и замеряли рН. Через три минуты для второй стадии очистки дополнительно в каждом опыте вводили 10% раствор карбоната натрия в количестве 1,5-2,7 мл и замеряли конечное значение рН. Растворы после каждого опыта отфильтровывали. Остаточное содержание цинка в очищенных растворах определяли атомно-абсорбционной спектроскопией. Данные о расходах реагентов на очистку и результаты анализа по содержанию цинка для разных опытов представлены в таблице.


номер

опыта 10% р-р

NaOH, мл 20% р-р

CaCl2 , мл рН р-ра

после

первой

стадии

очистки 10% р-р

Na2CO3,

мл рН р-ра

после

второй

стадии

очистки содержание

Zn2+ после

очистки

мг/л 
1 0,7 2,6 8,0 2,7 9,8 0,018 
2 0,5 1,5 7,1 1,5 9,0 0,012 
3 0,6 2,0 7,6 2,1 9,5 0,005 
4 0,6 1,5 7,4 1,5 9,2 0,008 


Данный способ позволяет повысить эффективность очистки за счет увеличения степени осаждения цинка и упростить процесс за счет устранения гидроксида кальция. Совместное использование растворов гидроксида натрия и хлорида кальция позволяет отказаться от использования гидроксида кальция, а дозированный расход карбоната натрия, близкий к эквимолярному расходу хлористого кальция, на первой стадии позволяет точно регулировать рН осаждения, добиваясь наибольшей полноты осаждения цинка при рН 9,2-9,5.

Источники информации

1. Балуев В.А. Способ очистки сточных вод. Патент РФ №2003100148, 7С 02 F 1/62, 1/58, 2004.

2. Попик В.П., Заманский В.Я., Павилайнен Ю.В., Трубицин М.Б., Федотов А.К., Богданов А.Е., Сидоров А.П. Способ очистки кислых сточных вод от ионов тяжелых металлов. Патент РФ №2010013 C1, 7C 02 F 1/62, 1/66, 1994.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ очистки кислых сточных вод от цинка, включающий двухстадийное осаждение с использованием на первой стадии гидроксида кальция и на второй стадии карбоната натрия, отличающийся тем, что на первой стадии в процессе очистки совместно вводят растворы гидроксида натрия и хлорида кальция до конечного значения рН от более 7 до 8, а количество карбоната натрия определяют мольным отношением к хлориду кальция, близким к единице.