способ очистки воды от металлов

Формула изобретения

Способ очистки воды от металлов, включающий селективное выделение металлов, отличающийся тем, что воду сначала подвергают ультразвуковой кавитации с отделением воды от окислов металлов, а затем проводят селективное электрохимическое осаждение окислов металлов, при этом осаждение ведут по ходу прохождения воды от металла с меньшим электродным потенциалом к металлу с большим электродным потенциалом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к охране окружающей среды, очистке промстоков предприятий от металлов, а также для утилизации "хвостов" при добыче полезных ископаемых, например, цветных и драгоценных металлов.

Существует ряд способов удаления ионов и аквакомплексов металлов из сточных вод, однако эта проблема не решена, так как отсутствует экономичный производительный способ их удаления из сточных вод.

За прототип принят способ типа "фильтр-пресс", созданный на опытном заводе АКХ им. К.Д.Памфилова, основанный на селективности мембран, характеризующийся рядом:



Основными недостатками этого способа, которые не позволяют широко применять его в промышленности, являются:

низкая производительность (1-100 м³/сут) и поэтому высокая стоимость очистки;

большие проблемы с очисткой мембран;

отравление мембран и связанное с этим вторичное загрязнение стоков;

большой расход реагентов и вторичное загрязнение водоемов и дополнительные затраты, связанные с производством и употреблением реагентов.

Цель изобретения очистка воды от ионов и аквакомплексов металлов.

Предлагается метод очистки вод от металлов, состоящий из двух последовательных процессов: предварительное окисление ультразвуком металлов и отделение части воды с основным содержанием металлов за счет разной удельной массы окислов металла и воды в генераторах кавитации; разделение окислов металлов по электродным потенциалам, от меньшего к большему потенциалу на устройстве в виде последовательных электродов, на которые подают различное напряжение при движении загрязнений вдоль тракта такого "электроосадителя".

На чертеже приведена технологическая схема осуществления способа. В генераторе кавитации 1 происходит предварительное ультразвуковое окисление и разделение воды и окислов металла по удельным массам. В электроосадителе 2 происходит разделение окислов металлов совместно со взвешанными веществами по их электродным потенциалам при движении вдоль тракта воды от меньшего потенциала к большему. В зависимости от электродных потенциалов окислов металлов конкретного промстока на электроды подается напряжение и осуществляется его подбор.

Принципиальное отличие обработки сточных вод, содержащих тяжелые металлы, от обработки топлива в генераторах кавитации (а.с. 1235578) заключается в том, что генератор кавитации модернизирован специально для окисления металлов и обеспечивает центробежное вращение обработанных стоков.

Перевод, как правило, гомогенной системы "металл+вода" в гетерогенную "окись+вода" является обязательным начальным этапом очистки, исключающим трудоемкие ионно-обменные методы, с одной стороны, и обеспечивающим перевод более опасных загрязнителей в менее опасные с другой. Гетерогенные системы более восприимчивы к электрохимическому "осаждению". В генераторе кавитации осуществляется режим неравновесной высокотемпературной парогазовой плазмы, в которой транспорт кислорода к загрязнителю обеспечивается в результате разложения молекул воды стока. Тяжелые молекулы окисла обладают большим дипольным моментом, что является необходимым условием последующего разделения их на осадителе.

Вторым существенным признаком является селективное электроосаждение окислов металлов, отличающееся от прототипа тем, что загрязненный сток сначала подвергают ультразвуковой кавитации, а затем электроосаждают окислы в зависимости от электродных потенциалов.

Технические параметры: напряженность электростатических полей, скорости дрейфа загрязнений, электродные потенциалы определяются конкретным производством и его стоком и закладываются в описание конкретных устройств.

Существенным отличительным признаком является отделение воды от окислов металлов за счет гравитационного разделения при центробежном вращении стока, двигающегося вдоль тракта электроосадителя. Утилизация окислов ведется путем периодической разборки частей трубы с электродами и удаления окислов металлов стандартными способами.

Вода внутреннего ядра трубы после соответствующего контроля сбрасывается, а неочищенный сток (внешняя часть сечения трубы) поступает на вторичную доочистку.

Принципиальная состоятельность способа проверена в лабораторных условиях. Были проведены испытания по очистке промстока коксохимического производства Череповецкого металлургического комбината. Установлено полное (100%) селективное электроосаждение Fe₂O₃ при наличии в исходной сточной воды Fe²⁺ в количествах от 200 до 400 мг/л после ее предварительной обработки ультразвуковой кавитацией.