способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов

Классы МПК:C02F1/465 электрофлотацией
C02F1/62 соединения тяжелых металлов
C02F101/22 хром или соединения хрома, например хроматы
C02F103/16 от металлургических процессов, те от производства, очистки или обработки металлов, например гальванические стоки
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-07-08
публикация патента:

Изобретение может быть использовано на предприятиях машиностроения, приборостроения, черной и цветной металлургии, радиоэлектроники, электротехнической промышленности, имеющих гальванические производства для создания систем водоочистки и оборотного водоснабжения. Для осуществления способа в сточные воды, содержащие ионы никеля, меди, цинка, хрома, вводят анионы Cl- или F- или способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 в виде растворимой соли натрия или калия при массовом соотношении извлекаемого металла и введенного аниона 1:(0,3-1,5) и добавляют органическое вещество N,N-Диметил-N-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид при массовом соотношении извлекаемого металла к введенному веществу 1:(0,002-0,003) с последующим электрофлотационным извлечением из воды образующегося осадка. Способ позволяет повысить степень очистки от ионов цветных металлов до 99,99%. 2 табл., 3 пр.

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, включающий введение перед электрофлотацией в очищаемую воду ионов Cl -, или F-, или способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 в виде растворимой соли натрия и калия при массовом соотношении извлекаемого металла и введенного аниона 1:(0,3-1,5), отличающийся тем, что в очищаемую воду вводят N,N-диметил-N-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид при массовом соотношении извлекаемого металла и введенного вещества 1:(0,002-0,003).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам очистки сточных вод от ионов цветных металлов, в частности от никеля Ni2+ , меди Cu2+, цинка Zn2+, хрома Cr3+ , и может быть использовано на предприятиях машиностроения, приборостроения, черной и цветной металлургии, радиоэлектроники, электротехнической промышленности, имеющих гальванические производства для создания систем водоочистки и оборотного водоснабжения.

Известен способ очистки сточных вод от ионов металлов, включающий электрохимическую обработку исходной воды с использованием гальванического элемента железо-медь (патент РФ № 2054387, кл. C02F 1/463, 1996). Недостатком данного способа является невысокая степень очистки, составляющая 97,7-99,8%.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки сточных вод от цветных и тяжелых металлов, включающий электрофлотацию с нерастворимыми анодами, заключающийся в том, что с целью повышения степени очистки и обеспечения возможности повторного использования цветных и тяжелых металлов, перед электрофлотацией в очищаемую воду вводят ионы Cl-, или F-, или способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 в виде растворимой соли натрия или калия при массовом соотношении извлекаемого металла и введенного аниона 1:(0,35-1,5) (авторское свидетельство № 1675217, кл. C02F 1/465, 1991).

К недостатку относится недостаточно высокая степень очистки от 97,4 до 99,8%. Этот способ выбран за прототип.

Задачей данного изобретения является разработка способа очистки сточных вод от цветных металлов, позволяющего повысить степень очистки за счет введения органического вещества N,N-Диметил-N-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе в сточную воду, содержащую ионы цветных металлов, вводят ионы Cl-, или F-, или способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 в виде растворимой соли натрия или калия при массовом соотношении извлекаемого металла и введенного аниона 1:(0,35-1,5), далее устанавливают значение pH добавлением щелочи для образования частиц гидроксидов металлов. Затем в раствор вводят органическое вещество N,N-Диметил-N-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид при массовом соотношении извлекаемого металла к введенному веществу 1:(0,002-0,003) и подают в электрофлотационный аппарат для извлечения частиц гидроксидов металлов.

Действие органического вещества N,N-Диметил-N-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид сводится к адсорбционной перезарядке поверхности газовых пузырьков водорода и к возникновению электростатических сил притяжения между противоположно заряженными частицами гидроксидов металлов и пузырьков, а также к уменьшению размера пузырьков и скорости их всплытия, что приводит к повышению эффективности столкновения частиц и пузырьков и образованию флотокомплексов частица - пузырек. Это приводит к повышению степени очистки.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример 1. В 1 л очищаемой воды, содержащей 50 мг/л иона хрома Cr3+, добавляют 25 мг/л иона Cl- (в виде NaCl), при этом соотношение иона хрома к введенному хлорид-иону составляет 1:0,5. Добавлением щелочи NaOH устанавливают значение pH 7,0. Раствор перемешивают в течение 0,5 мин. В результате образуются взвешенные частицы гидроксида хрома. Затем в раствор вводят N,N-Диметил-N-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид при массовом соотношении иона хрома к введенному веществу 1:0,002. Раствор перемешивают в течение 0,5 минут и подают в электрофлотационный аппарат для отделения частиц гидроксида хрома от воды. Процесс электрофлотации ведут при плотности тока 10,0 мА/см2 в течение 7 минут с использованием катода из нержавеющей стали и оксидно-рутениевотитанового анода.

Очищенную воду анализируют на содержание хрома методом атомно-адсорбционной спектроскопии. Степень очистки от хрома составляет 99,99%, что соответствует его остаточной концентрации в очищенной воде 0,005 мг/л.

Аналогичные опыты проводят при соотношении иона хрома к вводимому веществу N,N-Диметил-N-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид 1:0,001, 1:0,003, 1:0,004. Данные приведены в табл.1.

Пример 2. Исходный раствор очищают по такой же схеме, как в примере 1, но в присутствии F-.

Пример 3. Исходный раствор очищают по такой же схеме, как в примере 1, но в присутствии способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 .

Аналогичные опыты, как в примерах 1-3, проводят в присутствии ионов Ni2+, Cu2+ , Zn2+. Условия проведения экспериментов и полученные результаты сведены в табл.1.

ТАБЛИЦА 1
Выделяемый гидроксид металла, концентрация 50 мг/л pH очищаемой воды Вид вводимого иона в оптимальной концентрации 1:(0,3-1,5) Степень очистки от металлов, % при различных соотношениях металла к N,N-Диметил-N-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид
1:0,001 1:0,0021:0,003 1:0,004
Zn 2+способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 Cl- 99,55 99,9999,99 99,60
9,0-9,5F- 99,47 99,9999,99 99,55
способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 99,60 99,99 99,9999,63
Ni2+способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 Cl- 99,69 99,9999,99 99,56
9,5-10,0F- 99,57 99,9999,99 99,40
способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 99.43 99,99 99,9999,37
Cu2+способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 Cl- 99,59 99,9999,99 99,48
8,5-9,0F- 99,45 99,9999,99 99,51
способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 99,50 99,99 99,9999,43
Cr3+способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 Cl- 99,68 99,9999,99 99,72
6,8-7,3F- 99,45 99,9999,99 99,58
способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 99,72 99,99 99,9999,64

Максимальная степень очистки от ионов металлов 99,99% достигается при массовом соотношении извлекаемого металла к введенному веществу N,N-Диметил-N-проп-2-енилпроп-2-ен-1-аминийхлорид 1:(0,002-0,003). В зоне низких и высоких соотношений знак зарядов частиц и пузырьков совпадает и электрофлотация протекает менее эффективно. В зоне промежуточных соотношений заряд частиц отрицателен, а пузырьков водорода положителен, что приводит к повышению степени очистки.

Для сравнения эффективности известного и предлагаемого способов проводилась очистка сточных вод с использованием одной и той же системы электродов, конструкции электрофлотатора, исходной оптимальной концентрации ионов металлов и Cl- , или F-, или способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 - ионов, pH очищаемой воды. Полученные результаты представлены в табл.2.

ТАБЛИЦА 2
Ион металла Способ

очистки
Степень очистки от металлов, % в присутствии анионов:
Cl- F- способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273
Zn2+ Известный99,80 97,80 99,20
способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 Предлагаемый 99,99 99,9999,99
Ni2+ Известный 98,9098,60 99,40
способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 Предлагаемый 99,99 99,9999,99
Cu2+ Известный 97,4099,10 99,50
способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 Предлагаемый 99,99 99,9999,99
Cr3+ Известный 99,8099,40 99,50
способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, патент № 2445273 Предлагаемый 99,99 99,9999,99

Как видно из табл.2, в предлагаемом способе достигается высокая степень очистки 99,99%, что на 0,19-2,59% больше, чем в известном способе.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2445273

patent-2445273.pdf

Класс C02F1/465 электрофлотацией

резервуар для очистки воды -  патент 2497756 (10.11.2013)
электрофлотатор -  патент 2491230 (27.08.2013)
способ переработки устойчивых нефтяных эмульсий и застарелых нефтешламов -  патент 2490305 (20.08.2013)
устройство очистки жидкости -  патент 2489364 (10.08.2013)
электрофлотатор для очистки нефтесодержащих вод -  патент 2465214 (27.10.2012)
устройство для очистки канализационных вод -  патент 2453503 (20.06.2012)
способ очистки сточных вод от ионов тяжелых и цветных металлов и устройство для его осуществления -  патент 2453502 (20.06.2012)
устройство для электрохимической очистки питьевой воды -  патент 2452690 (10.06.2012)
способ очистки сточных вод -  патент 2440931 (27.01.2012)
способ очистки сточных вод от ионов свинца -  патент 2426695 (20.08.2011)

Класс C02F1/62 соединения тяжелых металлов

Класс C02F101/22 хром или соединения хрома, например хроматы

Класс C02F103/16 от металлургических процессов, те от производства, очистки или обработки металлов, например гальванические стоки

способ обезвреживания цианистых растворов -  патент 2526069 (20.08.2014)
способ биосорбционной очистки воды от ионов тяжелых металлов с помощью дрожжей saccharomyces cerevisiae -  патент 2509734 (20.03.2014)
реагент для очистки солянокислых растворов от ионов меди -  патент 2507160 (20.02.2014)
способ разрушения аниона 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновой кислоты в отходах производства -  патент 2500629 (10.12.2013)
способ очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов -  патент 2497759 (10.11.2013)
способ очистки промывной воды при электроосаждении покрытий свинцом и его сплавами -  патент 2481426 (10.05.2013)
способ регенерации раствора черного хроматирования цинковых покрытий -  патент 2481424 (10.05.2013)
состав для очистки отработанных вод -  патент 2469958 (20.12.2012)
способ каталитического окисления аниона 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновой кислоты в водном растворе -  патент 2460693 (10.09.2012)
способ очистки цианидсодержащих вод -  патент 2450979 (20.05.2012)
Наверх