способ утилизации отходов сульфида натрия

Формула изобретения

Способ утилизации отходов сульфида натрия путем электролиза, отличающийся тем, что процесс проводят при анодной плотности тока 0,5 А/см² в электродиализаторе с двумя катионитовыми мембранами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической технологии сульфидов, в частности к способам утилизации отходов сульфида натрия.

Цель изобретения состоит в разработке эффективной электрохимической технологии утилизации сульфида натрия и получения ценных химических соединений.

Сульфид натрия получают в промышленности восстановлением сульфата натрия углем при высокой температуре. В сточных водах содержится до 6,51% сульфида натрия, 23,3% карбоната натрия и примеси других серосодержащих соединений.

Известен термический способ утилизации отходов сульфида натрия, который заключается в обезвреживании загрязненных вод путем полного окисления при высокой температуре (сжигание токсичных примесей) с получением нетоксичных газообразных продуктов горения и твердого состава. Указанный способ обладает следующими недостатками: высокая температура для сжигания серосодержащих соединений, громоздкость используемой аппаратуры [1].

Известен способ обезвреживания и использование твердых и жидких отходов сульфида натрия обработкой высокочастотной энергией в электромагнитном поле до плазменного состояния с последующим выделением целевых продуктов.

Недостатки: использование сложного и дорогостоящего оборудования, большой расход электроэнергии [2].

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является электрохимическое окисление и обезвреживание отходов сульфида натрия с использованием в качестве электролита растворов хлористого натрия [3] . Способ заключается в окислении сульфида иона до молекулярной серы и восстановление гипохлорита натрия до хлорида натрия по реакции:

2NaClO+Na₂S+H₂O _ S+2NaCl+2NaOH.

Недостатками способа являются: большие затраты электроэнергии. На окисление одного миллиграмма сульфида натрия расходуется от 2,1 до 8,5 мг хлора. Хлор выделяется на электроде при высоком анодном потенциале с перенапряжением. Кроме того, в тех серосодержащих сточных водах, где отсутствует в качестве одного из компонентов хлорид натрия, необходимо его вводить в стоки, что приводит к дополнительным материальным затратам. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что сточная вода, содержащая сульфид натрия и другие соли натрия, подвергается электролизу в 3-х камерном электродиализаторе с двумя катионитовыми мембранами МК-40 или любыми другими.

Сточная вода подается в среднюю камеру. В катодную и анодную камеру заливают 0,5 М, Растворы щелочи натрия и серной кислоты соответственно.

Катодом служит стальная пластинка, анодом - платина или свинец. Анодная плотность тока 0,5 A/см², катодная 0,2 А/см². Сущность процесса заключается в том, что через катионовую мембрану в среднюю камеру поступают положительные ионы водорода. Из средней камеры ионы натрия переносятся через катионитовую мембрану в катодную камеру, где образуется щелочь натрия. В средней камере ионы водорода нейтрализуют сульфид ионы с образованием сероводорода. Раствор в средней камере подкисляется за счет переноса ионов натрия. Образующиеся кислоты также взаимодействуют с сульфидом натрия с образованием сероводорода.

Раствор серной кислоты в анодной камере концентрируется за счет разложения воды.

Таким образом, при проведении процесса утилизации сульфида натрия по указанному способу конечными продуктами являются: серная кислота и кислород в анодной камере, щелочь натрия и водород - в катодной, в газообразный сероводород - в средней камере, который легко превратить в серу для использования.

В сточных водах сульфид натрия доводится до ПДК.

Проведение электролиза при плотности тока ниже 0,5 а/см² снижает производительность процесса. При плотности тока выше 0,5 а/см² электролизер сильно разогревается за счет повышения напряжения при постоянной силе тока. Выходы по току щелочи натрия, серной кислоты и сероводорода 97 - 98% при всех диапазонах плотности тока.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания

1. Авторское свидетельство СССР N 1594136, кл. C 01 B 17/22, бюл. N 35, 1990.

2. Бабко А.К., Пилепенко А.Т. Фотометрический анализ. Методы определения металлов и неметаллов. М.: Химия, 1974.

3. Линвич С. Н. Комплексная переработка и рациональное использование сероводородсодержащих природных и сточных вод. М.: Стройиздат, 1987, 8с.