способ очистки сточных вод от гексацианоферратов

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.

Описание изобретения к патенту

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⁺ Fe^III(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.