способ очистки сточных вод от цианидов и роданидов

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЦИАНИДОВ И РОДАНИДОВ электрохимическим окислением последних на аноде в кислой среде с получением цианистоводородной кислоты и нейтрализацией ее раствором гидрооксидов щелочных или щелочноземельных металлов, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, электрохимическое окисление ведут в анодной камере мембранного электролизера с анионообменной мембраной при подаче сточных вод в катодную камеру и перед нейтрализацией полученную цианистоводородную кислоту отдувают воздухом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки сточных вод, в частности от цианидов и роданидов.

Наиболее близким по технической сущности является принятый за прототип способ очистки сточных вод от роданидов, включающий введение сточной воды в электрохимический реактор, электрохимическое окисление роданидов на аноде в кислой среде с получением цианистоводородной кислоты и последующую ее нейтрализацию раствором гидроксидов щелочных или щелочноземельных металлов.

Недостатки известного способа - невысокое качество воды после очистки, низка степень рекуперации цианид-иона, образующегося при электрохимическом окислении роданидов, и утилизации других компонентов сточной воды, например, ионов серы. Это объясняется тем, что в процессе очистки в сточной воде образуется серная кислота как продукт электрохимического окисления роданидов, для нейтрализации которой сточные воды вынуждено обрабатывают известью с последующим удалением осадков.

Кроме того, при аккумуляции цианид-ионов в сточной воде наряду с окислением роданид-ионов окисляются цианид-ионы, степень окисления которых достигает значительных величин.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки путем повышения качества очищенной воды, степени рекуперации цианида, утилизации компонентов, присутствующих в воде и повышения скорости очистки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки сточных вод от цианидов и роданидов, включающем введение сточной воды в электрохимический реактор, электрохимическое окисление роданидов на аноде в кислой среде с получением цианистоводородной кислоты и ее последующую нейтрализацию раствором гидрооксидов щелочных или щелочноземельных металлов, сточные воды подают в катодное пространство, отделяют от анолита анионо- обменной мембраной, а цианистоводородную кислоту выдувают из анолита воздухом.

Выдувание цианистоводородной кислоты из анолита воздухом проявляет новые технические свойства, а именно исключает окисление цианид-ионов на аноде, что повышает степень рекуперации цианид-ионов, разрушает диффузионный слой жидкости на аноде, повышая тем самым скорость окисления (разрушения) роданид-ионов, повышает концентрацию серной кислоты в анолите и, как следствие, его электропроводность, уменьшая при этом энергетические затраты на очистку сточной воды и охлаждая анолит, повышает срок службы анионообменной мембраны.

Подавая сточные воды в катодное пространство реактора и отделяя их анионообменной мембраной от анолита (анодного пространства), сточные воды очищают электродиализом в катодном пространстве от роданид-ионов, переводя их под воздействием постоянного электрического тока через анионообменную мембрану в анолит (анодное пространство), и одновременно окисляют роданид-ионы на аноде до цианистоводородной и серной кислот.

Образующуюся цианистоводородную кислоту отделяют от серной, продувая воздух через анолит и нейтрализуют, барботируя через раствор гидроксидов щелочных или щелочноземельных металлов. Перед нейтрализацией цианистоводородную кислоту диспергируют, пропуская через пористую диафрагму.

При этом, поскольку анионообменная мембрана препятствует проникновению продуктов электрохимического окисления роданидов обратно в катодное пространство реактора, т. е. сточные воды не смешиваются с анолитом, исключается загрязнение очищенной от роданидов воды сульфат-ионами.

Отделение цианистоводородной кислоты от серной продувкой воздуха через анолит исключает возможность окисления цианид-ионов, способствует тем самым повышению степени рекуперации цианид-ионов и накоплению серной кислоты, которая может быть утилизирована в других технологических процессах. Диспергирование цианистоводородной кислоты в среде гидрооксида щелочных металлов повышает степень улавливания цианистоводородной кислоты и повышает степень рекуперации цианид-иона.

П р и м е р (по прототипу).

Тиоцианатный (роданистосодержащий) CNS^-раствор в электрохимическом реакторе обрабатывали в прерывистом рециркуляционном режиме при температуре 24-29^оС, постоянном рабочем токе и скорости протекания рециркуляционных потоков.

Промежуточная концентрация роданид и цианид-ионов в растворе соответственно составляла 37 и 950 мг/л. Через 50 мин обработки раствора концентрация компонентов снизилась CNS ^- до 9 мг/л, а CN ^- до 892 мг/л. Степень очистки от ионов составил, % : роданид-ионов 75,1, цианид-ионов - 6,1.

Степень рекуперации равна нулю, а раствор требует дополнительной обработки для очистки от сульфат-ионов и цианид-ионов.

П р и м е р 1.

Сточную воду с массовыми концентрациями цианид-иона 120 мг/л и роданид-иона 100 мг/л, рН = 11,0 подавали в катодную камеру ячейки электрохимического реактора рабочим объемом 0,011 м³ на 1 м² катодной площади, которую предварительно отделяли от анодной камеры анионообменной мембраной МА-40 иЛ.

Анолит с исходной массой концентрацией серной кислоты 49 г/л заливали в анодную камеру. Сточную воду обрабатывали постоянным током плотностью 120 А/м² в течение 20 мин. Одновременно анолит продували воздухом под давлением 980 Па, отдувая образующуюся при окислении роданид-ионов цианистоводородную кислоту от серной кислоты, препятствуя тем самым окислению цианид-ионов на аноде.

Отдуваемую воздухом цианистоводородную кислоту перед нейтрализацией барботированием в растворе гидрооксида натрия диспергировали, пропуская поток через пористую диафрагму.

За 20 мин обработки массовая концентрация цианид-иона снизилась до 0,3 мг/л, а роданид-иона - до 0,2 мг/л, что соответствует 99,8% степени очистки.

Степень электрохимического окисления роданид-ионов составила 98,4, а общая степень рекуперации цианид-иона - 90% .

П р и м е р 2.

Сточную воду с массовой концентрацией цианид-иона 120 мг/л и рН = 11,0 очищали аналогично условиям примера 1.

После очистки массовая концентрация цианид-иона снизилась до 0,4 мг/л, что соответствует 99,7% степени очистки. Степень рекуперации цианид-иона составила 90% .

Из примеров видно, что более высокая степень очистки от цианид- и роданид-ионов достигается в 2,5 раза быстрее, чем в известном способе. Кроме того, по сравнению с прототипом предлагаемый способ существенно повышает качество очищенной сточной воды за счет отсутствия в ней сульфат-ионов и позволяет утилизировать образующуюся серную кислоту.

Использование предлагаемого способа создает также социальный эффект, связанный с уменьшением загрязнения водоемов токсичными цианид- и роданид-ионами и менее токсичными сульфат-ионами.