способ очистки промышленных сточных вод от ртути

Формула изобретения

1. Способ очистки промышленных сточных вод от ртути путем обработки водонерастворимым сульфидом металла переменной валентности с последующим отделением твердой фазы, отличающийся тем, что в качестве водонерастворимого сульфида металла переменной валентности используют сульфид марганца.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сульфид марганца берут в количестве 0,65 - 0,87 мас.ч. на 1 мас.ч. ртути в исходных водах.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что используют свежеприготовленный сульфид марганца, полученный действием избытка соли двухвалентного марганца на сульфид и/или гидросульфид натрия в водном растворе.

4. Способ по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что обработку сульфидом марганца осуществляют в несколько ступеней.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что обработку сульфидом марганца осуществляют в три ступени, используя на каждой ступени примерно одинаковые количества сульфида марганца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в процессе очистки от ртути сточных вод, например, в производстве хлора и каустика методом электролиза с ртутным катодом.

Известен способ очистки промышленных сточных вод от ионов металлов, в том числе тяжелых металлов, сорбентом на основе измельченных марганцевых конкреций (пат. РФ N 2050973, кл. B 01 J 20/30, публ. 1995 г). Однако данный способ не предусматривает очистку вод от металлической ртути.

Известен также способ очистки ртутьсодержащих сточных вод действием сульфида натрия совместно с хлоридом кальция с последующим отделением образовавшегося осадка отстаиванием при подкислении соляной кислотой до pH 9 (авт. св. СССР N 343568, кл. C 02 F 1/00, публ. 1981 г). Способ требует длительного времени отстаивания, не дает высокой степени очистки вод от ртути, поскольку образуется сульфид ртути в виде гидрогеля, плохо отделяющегося от жидкости. Так, через 60 ч отстаивания в водах остается 0,33 мг/л ртути.

Наиболее близким к предлагаемому по совокупности существенных признаков является способ очистки промышленных сточных вод от ионов ртути и других тяжелых металлов действием нерастворимой в воде смешанной соли сульфида железа и сульфата бария с последующим отделением твердой фазы (пат. Великобритании N 1389322, кл. C 1 C, публ. 1975 г).

Однако и в этом известном способе степень очистки вод от ртути недостаточна, особенно при наличии в водах металлической ртути.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение степени очистки.

Поставленная задача решается способом очистки промышленных сточных вод от ртути путем обработки водонерастворимым сульфидом металла переменной валентности с последующим отделением твердой фазы, в котором в качестве водонерастворимого сульфида металла переменной валентности используют сульфид марганца. Последний берут предпочтительно в количестве 0,65 - 0,87 мас.ч. на 1 мас. ч. ртути в исходных водах. При этом используют свежеприготовленный сульфид марганца, полученный действием избытка соли двухвалентного марганца на сульфид и/или гидросульфид натрия в водном растворе. Кроме того, обработку сульфидом марганца осуществляют в несколько ступеней, предпочтительно в три ступени, используя на каждой ступени примерно одинаковые количества сульфида марганца.

Способ проверен в лабораторных условиях.

Пример

Для очистки берут сточную воду действующего промышленного производства хлора и каустической соды методом электролиза с ртутным катодом. Вода содержит 10,8 мг/л ртути общей, имеет pH 6,9 и комнатную температуру.

Предварительно готовят осадок сульфида марганца путем смешения 30 г 6,1%-ного раствора сульфата марганца (здесь и далее проценты массовые) и 3,3 мл раствора технического гидросульфида натрия, содержащего 16% гидросульфида и 5% сульфида натрия (общая концентрация сульфидной серы 112 г/л). Избыток марганца 5% от стехиометрии. Осадок сульфида марганца отфильтровывают. При этом получают 4,8 г важного осадка, содержащего 1 г сульфида марганца.

В реактор с мешалкой помещают 1 л сточной воды, предварительно обработанной хлорной водой для окисления всей ртути до двухвалентной с последующей отдувкой хлора воздухом и химическим обесхлориванием. При работающей мешалке в реактор вводят в три приема 0,034 г влажного осадка сульфида марганца (7,1 мг в пересчете на 100%-ный), что соответствует 0,65 г сульфида марганца на 1 г ртути в исходной сточной воде. Для этого 0,034 г влажного осадка сульфида марганца репульпируют в 15 мл предварительно подготовленной для обработки сульфидом марганца воды. В реактор вводят 5 мл полученной пульпы, перемешивают 5 минут, затем вводят следующую порцию пульпы (также 5 мл), перемешивают 5 минут и, наконец, вводят оставшуюся порцию пульпы (5 мл). Содержимое реактора перемешивают 5 минут и фильтруют. В фильтрате анализируют остаточное содержание ртути. Оно составляет 0,05 мг/л, что соответствует степени очистки 99,5%.

Проводят еще несколько аналогичных опытов, в которых изменяют порядок введения сульфида марганца в один и два приема и количество вводимого сульфида марганца. Во всех опытах используют свежеприготовленный осадок сульфида марганца, т.к. при хранении на воздухе он окисляется. Результаты всех опытов приведены в таблице.

Как видно из таблицы, наилучший результат достигается при расходе сульфида марганца 0,65-0,87 г на 1 г ртути в сточных водах. При меньшем количестве реагента (см. оп. 8) степень очистки снижается, а большее количество реагента (оп. 9-11) не ведет к дальнейшему повышению степени очистки. При промышленной реализации способа наиболее эффективное значение расхода реагента может иметь и другие границы, так как скорость окисления осадка и эффективность размешивания в промышленных условиях иные, чем в лабораторных.

Способ наиболее эффективен при вводе сульфида марганца не менее чем в три приема. При уменьшении количества приемов до двух или одного для обеспечения требуемой полноты осаждения ртути необходимо увеличить расход сульфида марганца.

В процессе приготовления осадка сульфида марганца нужен избыток соли марганца во избежание присутствия в осадке растворимого сульфида, способствующего мицеллообразованию.

Полученные данные показывают, что предлагаемый способ позволяет снизить содержание ртути в воде с 10,8 мл/л до 0,04 мг/л. По известному способу через 60 часов отстаивания удается снизить содержание ртути лишь до 0,33 мг/л.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет существенно повысить степень очистки промышленных сточных вод от ртути.