способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод от ионов цветных металлов, включающий введение перед электрофлотацией в очищаемую воду ионов Cl ^-, или F^-, или 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 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 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 .

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	1:0,002	1:0,003	1:0,004
Zn 2+		Cl-	99,55	99,99	99,99	99,60
9,0-9,5	F-	99,47	99,99	99,99	99,55
			99,60	99,99	99,99	99,63
Ni2+		Cl-	99,69	99,99	99,99	99,56
9,5-10,0	F-	99,57	99,99	99,99	99,40
			99.43	99,99	99,99	99,37
Cu2+		Cl-	99,59	99,99	99,99	99,48
8,5-9,0	F-	99,45	99,99	99,99	99,51
			99,50	99,99	99,99	99,43
Cr3+		Cl-	99,68	99,99	99,99	99,72
6,8-7,3	F-	99,45	99,99	99,99	99,58
			99,72	99,99	99,99	99,64

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 - 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-
Zn2+	Известный	99,80	97,80	99,20
	Предлагаемый	99,99	99,99	99,99
Ni2+	Известный	98,90	98,60	99,40
	Предлагаемый	99,99	99,99	99,99
Cu2+	Известный	97,40	99,10	99,50
	Предлагаемый	99,99	99,99	99,99
Cr3+	Известный	99,80	99,40	99,50
	Предлагаемый	99,99	99,99	99,99

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.