способ очистки промышленных сточных вод от соединений меди

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СОЕДИНЕНИЙ МЕДИ, включающий фильтрование через алюминиевую стружку, отличающийся тем, что сточные воды перед фильтрованием подвергают коагуляции, фильтрование ведут при pH 7,5 - 8,5, после чего осуществляют доочистку сточных вод с помощью ионного обмена.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке промышленных сточных вод, в частности к очистке сточных вод от соединений меди, и может быть использовано в электротехнической, электронной и химической промышленности.

Известны способы очистки промышленных сточных вод от соединений меди основанные на осаждении соединений меди в присутствии ионов кальция в щелочной среде.

Недостатком известного способа является низкая степень очистки промышленных сточных вод от соединений меди, обусловленную неполным выделением соединений меди в твердую фазу и сорбент.

Задачей изобретения является повышение степени очистки промышленных сточных вод от соединений меди.

Для этого промышленные сточные воды направляют на коагуляцию, после чего подвергают их фильтрованию через металлический алюминий с развитой поверхностью, например металлического алюминия с насыпным весом 0,2-0,3 г/м³ при 7,5-8,5, затем сточные воды подвергаются ионообменной очистке.

Сущность изобретения заключается в том, что при фильтровании промышленных сточных вод через металлический алюминий при рН 7,5-8,5 осуществляется очистка от взвешенных твердых форм соединений меди и одновременно от растворенных форм вследствие того, что происходит растворение пленки оксида алюминия и последующее мгновенное осаждение металлической меди из растворенных ее соединений на чистой поверхности алюминия за счет высокого потенциала, возникающего между алюминием и медью, что препятствует прямому растворению металлического алюминия в промышленных сточных водах, тем самым значительно снижается количество растворенных форм соединений меди в промышленных сточных водах, повышая степень очистки.

При фильтровании промышленных сточных вод через металлический алюминий с рН меньше 7,5 растворение пленки оксида алюминия практически не происходит, вследствие чего скорость осаждения металлической меди на поверхности металлического алюминия падает, что снижает степень очистки от соединений меди.

При фильтровании промышленных сточных вод через металлический алюминий с рН более 8,5 происходит растворение пленки оксида алюминия и на освобожденной поверхности металлического алюминия происходит растворение металлического алюминия с выделением пузырьков газообразного водорода, что задерживает осаждение металлической меди на поверхности металлического алюминия и тем самым снижается степень очистки от соединений меди.

П р и м е р 1. В лабораторных условиях производили испытания предлагаемого способа очистки промышленных сточных вод от соединений меди.

В опытах использовали промышленные сточные воды производства печатных плат состава, мг/л: Хлорид меди 200 (в пересчет

на медь) Хлорид алюминия 140 Хлорид натрия 120 рН 6,6.

Очистку промышленных сточных вод во всех опытах осуществляли на лабораторной установке, состоящей из коагулятора (стеклянная бутыль емкостью 5 л), фильтровальная и ионообменные колонки (стеклянные бюретки диаметром 10 мм и высотой 500 мм).

Загрузка фильтрующего материала и ионообменных сорбентов составляла 20 мм (1 колоночный объем).

Во всех опытах промышленные сточные воды перерабатывались, последовательно переходя стадии коагуляции, фильтрования и ионного обмена. Производительность лабораторной установки составляла 60-80 мл/ч (3-4 колоночных объема в час).

Очистку промышленных сточных вод от соединений меди на стадии коагуляции осуществляли путем введения в промышленные сточные воды раствора гидроксида натрия с концентрацией 120 г/л до рН 9,5-10 при перемешивании реакционной смеси сжатым воздухом в течение 10-15 мин.

В реакционную смесь дополнительно вводили коагулянт в виде раствора сульфата железа (II) с коагуляцией 18 г/л до концентрации его в реакционной смеси 30-50 мг/л.

После отстаивания образующихся осадков соединений меди способом декантации разделяли водную и твердую фазы. Водную фазу доводили до заданного значения рН и затем последовательно промышленные сточные воды направляли через фильтровальные и ионообменные колонки со скоростью три-четыре колоночных объема в час.

По предлагаемому способу в фильтрующую колонку загружали металлический алюминий в виде стружки с размером (3-15)х(3-10)х(0,2-1,0) мм и насыпным весом 0,2-0,3 т/м³; количество загруженного металлического алюминия составило 5 г.

Ионный обмен (пример 1) осуществляли по одноступенчатой схеме: в первую ионообменную колонку загружали катионит марки КУ-2 (Н-форма), во вторую ионообменную колонку анионит марки АН-31 (ОН-форма). Количество загружаемого ионообменника в каждую колонку составил 12 г.

Ионный обмен (пример 2) осуществляли по одноступенчатой схеме: в первую ионообменную колонку загружали катионит марки КУ-2 (Н-форма) (12 г), во вторую ионообменную колонку природный целолит клиноптиллолит с размером частиц 0,5-1,5 мм (9 г).

Во всех опытах через двадцать колоночных объемов очищенных промышленных сточных вод отбирали пробу, анализировали на содержание соединений меди по методике (Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М. Химия, 1974, с.154).

Результаты опытов представлены в таблице.

ДКрв 0,001 мг/л достигается при переработке 40 колоночных объемов.

Пропускание промышленных сточных вод через металлический алюминий при рН менее 7,5 в сравнении с режимом фильтрования через антрацит увеличивает степень очистки в 2-3 раза и соответственно общую степень очистки всей технологической схемы. Однако достижение необходимого ДКрв через сорок колоночных объемов переработанных сточных вод вызывает необходимость проведения больших количеств регенераций либо установки дополнительного оборудования, что приводит к увеличению отходов технологической схемы либо к увеличению стоимости на переработку промышленных сточных вод.

При фильтровании промышленных сточных вод через металлический алюминий при рН 7,5 в сравнении с режимом фильтрования через антрацит увеличивает степень очистки в 12 (пример 1, опыт 2) 15 (пример 2, опыт 2) раз, а общая степень очистки всей технологической схемы увеличивается в 53 (пример 1, опыт 2) 64 (пример 2, опыт 2) раз. Концентрация соединений меди в очищенных промышленных сточных водах на уровне ДКрв обеспечивается при переработке 140 колоночных объемов промышленных сточных вод.

При фильтровании промышленных сточных вод через металлический алюминий при рН 8,1 (пример 1, опыт 3) степень очистки в сравнении с известным режимом фильтрования увеличивается в 32 раза, а общая степень очистки промышленных сточных вод от соединений меди в 55 раз. Концентрации соединений меди в очищенной воде на уровне ДКрв обеспечивается при переработке ста сорока колоночных объемов.

При фильтровании промышленных сточных вод через металлический алюминий при рН 8,0 (пример 2, опыт 3) степень очистки в сравнении с режимом фильтрования по прототипу увеличилась в 46 раз и составила 142. Общая степень очистки увеличилась в 73 раза и составила 95238. Концентрация соединений меди в очищенных промышленных сточных водах на уровне ДКрв обеспечивается при переработке ста сорока колоночных объемов промышленных сточных вод.

При фильтровании промышленных сточных вод через металлический алюминий при рН 8,5 степень очистки в сравнении с режимом фильтрования через антрацит увеличилась в 32 (пример 1, опыт 4) 40 (пример 2, опыт 4) раз. Общая степень очистки в сравнении с прототипом увеличилась в 48 (пример 1, опыт 4) 51 (пример 2, опыт 4) раз. Концентрация соединений меди в очищенных сточных водах на уровне ДКрв обеспечивается при переработке 140 колоночных объемов промышленных сточных вод.

При фильтровании промышленных сточных вод через металлический алюминий при рН 9,0 (пример 1, опыт 5) степень очистки в сравнении с режимом фильтрования через антрацит по режиму прототипа увеличилась в 3,5 раза, а общая степень очистки в 2,7 раза. Однако концентрация соединений меди в очищенных промышленных водах на уровне ДКрв обеспечивается при переработке 60 колоночных объемов промышленных сточных вод, что вызывает необходимость увеличения количества циклов регенерации сорбентов либо установки дополнительного оборудования (в обоих случаях увеличиваются затраты на переработку промышленных сточных вод и количество собственных отходов технологической схемы).

При фильтровании промышленных сточных вод через металлический алюминий при рН 8,7 (пример 2, опыт 5) степень очистки в сравнении с режимом фильтрования через антрацит увеличилась в 5,8 раза, а общая степень очистки в 4 раза.

Однако концентрация соединения меди в очищенных сточных водах на уровне ДКрв обеспечивается при переработке 50-60 колоночных объемов промышленных сточных вод, что вызывает необходимость увеличения количества циклов регенерации сорбентов, либо установки дополнительного оборудования (в обоих случаях увеличиваются затраты на переработку промышленных сточных вод и количество собственных отходов технологической схемы).

Результаты проведенных опытов показывают, что увеличение степени очистки промышленных сточных вод от соединений меди достигается, прежде всего, за счет фильтрования промышленных сточных вод через металлический алюминий при рН, равном 7,5-8,5, и выделением на металлическом алюминии соединений меди.

Использование предлагаемого способа позволит повысить степень очистки промышленных сточных вод от соединений меди в 2-40 раз при высокой производительности технологической схемы в одном фильтроцикле.