способ очистки сточных вод от ионов металлов

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод от ионов металлов путем введения измельченного магнетита и отделения образующегося осадка, отличающийся тем, что магнетит получают электроэррозионным диспергированием железа в воде при температуре не ниже 40^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки воды и может быть использовано для очистки стоков гальванических производств и других стоков преимущественно от ионов тяжелых металлов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, включающий операции введения при перемешивании в стоки измельченного магнетита и отделения осадка (заявка Японии N 57-45665, кл. С 02 С 5/02, 1977 г.).

Недостатком способа является большой расход сорбента (магнетита), необходимость длительного процесса подготовки сорбента (измельчение до размера частиц в несколько мкм), длительного контакта стоков с соробентам.

Необходимость получения мелких фракций магнетита вызвана тем, что сорбция тяжелых металлов происходит в местах дефектов кристаллической решетки, образующихся при механическом измельчении.

В основу изобретения поставлена задача снижения длительности техпроцесса.

Поставленная задача решается тем, что получают измельченный магнетит путем электроэрозионного диспергирования железа в воде при температуре не ниже 40^oС, вводят образующуюся суспензию в стоки при перемешивании и отделяют образовавшийся осадок.

В процессе электроэрозионного диспергирования железа в водной среде происходит его окисление с образованием в основном магнетита. При температуре среды в процессе диспергирования ниже 40^oС происходит частичное окисление железа, в связи с чем свежеприготовленная суспензия содержит незначительное количество магнетита, что не позволяет эффективно ее использовать для очистки стоков. Процесс образования основной части магнетита в указанных условиях завершается через 3 часа. Повышение температуры воды активизирует окислительные процессы непосредственно при диспергировании железа, что приводит к интенсивному образованию магнетита непосредственно в зоне искровых разрядов. Известно, что порошкообразное железо при нормальных условиях медленно реагирует с водой. Продуктами этой реакции являются магнетит и газообразный водород. Повышение температуры воды, с одной стороны, ускоряет окислительные процессы, а с другой, способствует повышению дефектности кристаллической решетки магнетита, получению пористых, с развитой поверхностью продуктов окисления. Можно предположить, что протекание этих процессов ускоряется также за счет попадания в подогретую воду диспергированных частиц, поверхность которых еще не покрыта плотной + оксидной пленкой. Таким образом, суспензия уже на выходе из реактора без дополнительной выдержки содержит магнетит, способный активно осаждать ионы металла из раствора.

Экспериментально установлено, что сорбционные свойства свежеприготовленной суспензии, полученной в интервале температур воды 40-100^o С, практически не зависят от температуры воды. При температуре воды ниже 40^oС сорбционные свойства свежеприготовленной суспензии снижаются. Кроме того, для поддержания низкой температуры воды (ниже 40^oС), протекающей через реактор, необходимо резко увеличивать расход охлаждающей воды, что приводит к повышенным энергозатратам. Верхняя температурная граница техпроцесса ограничена температурой кипения воды. Таким образом, оптимальная температура воды при диспергировании находится в интервале 40-100^oС.

Пример. 20 кг железорудных металлизированных окатышей или равное им по объему количество железной дроби (измельченной стружки) загружают в реактор, снабженный двумя электродами. Включают подачу воды в циркуляционном контуре, состоящем из гидравлически соединенных насоса, теплообменника, реактора диспергирования и отстойника. Подавая на электроды высоковольтные импульсы (500 В, 800-1000 Гц), осуществляют электроэрозионное диспергирование. При этом за счет энергии электрических разрядов температура воды, циркулирующей через реактор, повышается. После достижения температуры циркулирующей воды не ниже 40^oС включают охлаждение для отвода избыточного тепла. Полученную суспензию вводят при перемешивании в очищаемую воду и отделяют образовавшийся осадок. Остаточную концентрацию металлов в очищенной воде контролируют фотоколориметрическим методом по известным методикам. Результаты испытаний техпроцесса очистки воды от ионов металлов предлагаемым способом и известным (прототип) приведены в таблице.

Как следует из приведенных данных, очистка воды по предлагаемому способу позволяет сократить длительность техпроцесса за счет исключения операций механического измельчения и повышения скорости сорбционных процессов.