ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2281918
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТОВ
Имя изобретателя: Цыбикова Бэлэгма Амоголоновна (RU); Батоева Агния Александровна (RU); Рязанцев Анатолий Александрович
Имя патентообладателя: Байкальский институт природопользования СО РАН (БИП СО РАН)
Адрес для переписки: 670047, г.Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 8, Байкальский институт природопользования СО РАН, директору А.К. Тулохонову
Дата начала действия патента: 2005.03.22
Изобретение относится к очистке сточных вод золотодобывающих предприятий,
кинофотопромышленности и производств, содержащих гексацианоферраты. Для
осуществления способа сточные воды, содержащие гексацианоферраты (II, III), при комнатной
температуре после предварительного подкисления серной кислотой пропускают через
загрузку из смеси железной стружки (отходы металлообработки) и кокса, взятых в равных
соотношениях, с одновременной подачей кислорода воздуха. Выпавший осадок
нерастворимых смешанных ферроцианидов отделяют фильтрованием. Предложенный способ
повышает производительность и эффективность очистки воды, расширяет возможности
гальванокоагуляционного метода очистки сточных вод, позволяющего обезвредить стойкие
комплексные цианиды тяжелых металлов - гексацианоферраты, попутно очистить стоки от
ионов тяжелых металлов, сократить время обработки сточных вод, а также удешевить
процесс за счет исключения дополнительного введения реагентов и нагрева растворов, а
также использования для загрузки отходов производства - железной стружки (отходы
металлообработки) и кокса. С точки зрения экологии способ безопасен и экономически
целесообразен. Кроме того, полученные осадки могут быть использованы в качестве
пигментов для красок.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к очистке сточных вод золотодобывающих предприятий,
кинофотопромышленности и аналогичных производств, содержащих гексацианоферраты.
Известен способ очистки сточных вод от гексацианоферратов, включающий
окисление их гипохлоритом натрия при нагревании в присутствии катализатора - соли
двухвалентного марганца [Способ очистки сточных вод от гексацианоферратов/ Панова В.А.,
Лурье Ю.Ю., Чучалина М.Н. и др.// Патент СССР №941311, опубл. 07.07.82, бюл. №25]. Среди недостатков
указанного способа можно назвать следующие: сложность, большая продолжительность
процесса и дороговизна за счет дополнительного введения реагентов, использования
дорогого катализатора и дополнительного нагревания растворов.
Известен также гальванокоагуляционный способ очистки сточных вод от соединений
тяжелых металлов с использованием эффекта короткозамкнутого гальванического
элемента на основе пары Fe-C [Рязанцев А.А., Батоева А.А. Способ очистки сточной воды и
устройство для его осуществления. Патент РФ №2057080, опубл. 27.03.96, бюл. №9], включающий
пропускание воды через стационарную пористую загрузку, состоящую из смеси железных
стружек (отходы металлообработки) и кокса. Одновременно через пористую пластину,
расположенную в нижней части модуля для очистки воды, подается воздух. В результате
работы короткозамкнутого гальванического элемента Fe-C происходит растворение железа и
его интенсивное окисление до Fe (III) кислородом воздуха. Однако указанный способ не
рассматривался для очистки сточных вод, содержащих гексацианоферраты.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является
способ очистки сточных вод от гексацианоферратов, включающий предварительную
обработку исходной воды подкисленным до рН 2.5-3 раствором хлорной извести или
гипохлоритом с последующей обработкой перекисью водорода, подщелачивание до рН 9.5-10 и
нагреванием до кипения [Плотников Н.И. Способ очистки сточных вод от
гексацианоферратов (II, III). Патент СССР №710980, опубл. 25.01.80, бюл. №3].
Прототип обладает следующими недостатками: образование больших студенистых
труднофильтруемых осадков; дороговизна процесса за счет дополнительного введения
окислителя - перекиси водорода - и реагентов для подкисления и подщелачивания
растворов; нагревание растворов, а также его многостадийность.
Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков, а
также повышение производительности и эффективности процесса очистки воды при
одновременном снижении затрат на его проведение.
Технический результат достигается тем, что сточные воды, содержащие
гексацианоферраты (II, III), при комнатной температуре предварительно подкисляют до рН
2.0-2.5 и пропускают через гальванокоагуляционную загрузку из смеси железной стружки (отходы
металлообработки) и кокса, взятых в равных соотношениях, с одновременной подачей
кислорода воздуха с целью получения нерастворимых осадков комплексов смешанных
ферроцианидов типа берлинской лазури и турнбулевой сини, которые выносятся из зоны
реакции потоком воды и воздуха.
Взаимодействие ионов железа (II) и (III), получаемых в процессе гальванокоагуляции с Fe(CN)6
3- и Fe(CN) 6 4-, приводит к образованию нерастворимых соединений типа
берлинской лазури и турнбулевой сини, при этом, т.к. Е° (Fe3+/Fe2+)=0.76 В больше Е°
(Fe(CN) 6 3-/Fe(CN)6 4-)=0.36 В, сначала происходит окислительно-восстановительная
реакция во внутренней сфере Fe3++Fe(CN)6 4- =Fe2++Fe(CN)6 3-, а
затем продукты реакции реагируют между собой с образованием осадков
Fe 2++Fe(CN)6 3-=[Fe2+Fe III(CN)6]-, которые выносятся из
зоны реакции потоком воды и пузырьками воздуха.
Цианидсодержащие стоки, например, золотодобывающих производств наряду с простыми
содержат стойкие комплексные цианиды тяжелых металлов, например меди [Cu(CN)3]2-.
При этом способе очистки происходит связывание таких комплексных цианидов в
нерастворимые смешанные ферроцианидные комплексы железа типа MeFe2+ FeIII(CN)6,
что способствует уменьшению солесодержания в очищенной воде. Образовавшиеся при
растворении чугунной стружки ионы железа замещают ионы меди во внутренней сфере
комплекса Cu2[Fe(CN)6]. Для Cu 2[Fe(CN)6] характерно происходящее во
времени присоединение избыточного количества растворимого ферроцианида
одновалентного катиона с образованием малорастворимых смешанных солей. Образование
таких солей может происходить как за счет реакции присоединения по уравнению:
Cu2[Fe(CN) 6]+М4[Fe(CN)6]-->
2М2Cu[Fe(CN)6],
так и за счет вытеснения ионов Cu2+ из решетки ее ферроцианида:
Cu2[Fe(CN)6]+2М+--> M2Cu[Fe(CN)6]+Cu2+.
Образовавшиеся соединения железа являются эффективными коагулянтами, удаляющими из
воды мелкодисперсные, эмульгированные и растворенные примеси. В нашем случае
превращение окисленных форм железа существенно зависит от условий проведения
гальванокоагуляционной очистки: значений рН и свойств извлекаемых из сточной воды
загрязнителей. Способ подтверждается ниже приведенными примерами.
Пример 1. Проводят очистку растворов, содержащих гексацианоферраты (II, III) до 85.0 мг/дм3
при комнатной температуре, имеющих значения рН 6.7, 5.2, 4.1, 3.2 после предварительного
подкисления растворов, для чего используют серную кислоту. Раствор пропускают через
гальванокоагулятор, заполненный железной стружкой и коксом в равных соотношениях с
одновременной подачей кислорода воздуха. Время контакта воды и загрузки составляет 15
мин. В результате протекания процессов, описанных выше, образуется осадок, который
выносится потоком воды и воздуха из реакционной зоны. В очищенной воде исходные
реагенты найдены в концентрациях 66.5, 65.3, 46.5, 22.8 мг/дм3, что соответствует 21.8, 23.2, 45.3
и 73.2% эффективности очистки.
Пример 2. Аналогичен примеру 1, отличие состоит в том, растворы гексацианоферратов (II,
III) в концентрациях 85.8 мг/дм3 подкисляют до рН 3.1, 2.5 и 2.0, а время контакта раствора с
загрузкой сокращают до 9 мин. В очищенной воде исходные реагенты найдены в
концентрациях 15.1, 0.5 и 0 мг/дм3. Эффективность очистки соответственно составляет
82.4, 99.4 и 100%. Таким образом, наиболее эффективным является интервал рН 2.0-2.5.
Предложенный способ по сравнению с известными расширяет возможности
гальванокоагуляционного метода очистки сточных вод, позволяющего обезвредить стойкие
комплексные цианиды тяжелых металлов - гексацианоферраты, попутно очистить стоки от
ионов тяжелых металлов, сократить время обработки сточных вод, а также удешевить
процесс за счет исключения дополнительного введения реагентов и нагрева растворов,
использования для загрузки отходов производства - железной стружки (отходы
металлообработки) и кокса. Предлагаемый способ с точки зрения экологии безопасен и
экономически целесообразен. Кроме того, полученные осадки могут быть использованы в
качестве пигментов для красок.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ очистки сточных вод от гексацианоферратов, включающий
предварительное подкисление растворов с последующим отделением образующихся
осадков, отличающийся тем, что растворы гексацианоферратов предварительно
подкисляют до рН 2,0-2,5 для чего используют серную кислоту, и при комнатной температуре
пропускают через пористую загрузку из смеси железной стружки и кокса, взятых в
равных соотношениях, с одновременной подачей кислорода воздуха, при этом
образующиеся осадки нерастворимых комплексов смешанных ферроцианидов выносятся из
зоны реакции потоком воды и воздуха.
Версия для печати
Дата публикации 22.02.2007гг
вверх
|
