Спосіб очищення стічних вод від іонів хрому

Винахід відноситься до засобів очищення стічних вод від важких металів і може бути використаний на підприємствах хімічної, харчової, мікробіологічної та ін. промисловостях, а також на підприємствах машинобудування . Відомо спосіб видалення іонів важких металів із стічних вод [А.C. СРСР №1730048 А1, кл. С01F1/62; Опубл. 30.04.92. Бюл. №16] сорбцією на залізовмісному сорбенті - клінкері цинкового виробництва. Недолік способу в тому, що при використанні клінкера цинкового виробництва розчин обробляють протягом 40 хвилин при механічному перемішуванні, що підвищує енерговитрати, тривалість очищення та призводить до забруднення води, яка підлягає очищенню, супутніми хімічними реагентами. В основу винаходу поставлена задача створення способу очищення стічних вод від іонів хрому, що дозволяє забезпечити можливість підвищення ступеня очистки висококонцентрованих стічних вод та зробити процес очищення непреривним. Поставлена задача досягається за рахунок того, що очищення стічних вод від іонів хрому проводять залізними елементами. Згідно винаходу очищення проводять за допомогою процесу цементації на залізний елемент у постійному магнітному полі з напруженістю 40-560кА/м протягом 50-60сек. при значеннях рН 2,0-2,5. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та очікуваним технічним результатом буде такий. Для очищення стічних вод від важких металів перспективним є застосування магнітних полів, які дозволяють значно інтенсифікувати процес очищення, скоротити тривалість технологічного циклу, відмовитися від будівництва високооб'ємних споруджень. Стічні води різних підприємств можуть бути потенційним джерелом забруднення навколишнього середовища. Так, стічні води гальванічних підприємств складають 30-50% від загальної кількості стічних вод, які утворюються на підприємствах машинобудування. Вони являють собою велику екологічну загрозу, тому що мають у своєму складі солі важких металів, кислот, лугів. Найбільш небезпечними забрудненнями навколишнього середовища в них є іони важких металів до яких відноситься Cr6+. Cr6+ є високотоксичним і відомий, як концерогений та мутогений токсин для людини. Під дією магнітного поля, яке утворюється магнітною системою, виникають потоки рідини в околі залізних елементів різної форми, розподіл швидкостей яких є однаковим по всій довжині кожного елементу. Параметри потоків рідини залежать від величини площі поверхні елементів, величини магнітного поля та рН середовища, а також хімічної реакції між поверхнею залізного елементу та середовища. В зв'язку з тим, що ступінь очищення залежить від параметрів потоків рідини, які в свою чергу залежать від величини зовнішнього магнітного поля та рН середовища, досліджували залежності потоку рідини від рН розчину, який очищується. Дослідження проводили у водному розчині К2CrO4 у межах рН=1-5, напруженість магнітного поля 160кА/м. Для ідентифікації руху розчину були взяті немагнітні дрібнодисперсні часточки. Отримані дані наведені в таблиці 1. З таблиці видно, що рН водного розчину К2CrO4 рівне 1 застосовувати не рекомендується, тому що відбувається швидке руйнування поверхні металевого елемента, при рН 5 рух частинок дуже повільний. Оптимальне рН розчину 2-2,5. Досліджували швидкість частинок у магнітному полі в залежності від напруженості зовнішнього магнітного поля в межах 40-600кА/м на протязі перших 2хв. Для дослідження швидкості використовували швидкість руху немагнітних дрібнодисперсних частинок з оптимальним рН 2 у розчині К2CrO4. Отримані дані наведені в таблиці 2. З таблиці видно, що зміною напруженості магнітного поля можна забезпечувати необхідну швидкість потоку рідини, але при напруженості поля 20кА/м швидкість дуже мала, а використовувати напруженість 600кА/м не доцільно, так як щоб забезпечити напруженість магнітного поля більш ніж 560кА/м необхідні додаткові матеріальні витрати (система охолодження електромагніту та більші витрати електроенергії). При напруженості зовнішнього магнітного поля Н£560кА/м можливе використання недорогих постійних магнітів, що зовсім не потребує витрат електроенергії. Оптимальна напруженість магнітного поля 40-560кА/м. Спосіб здійснюється наступним чином. Розчином К2CrO4 заповнювали кювету з насадкою, яка складалася із залізних голок. Кювету витримували у магнітному полі від 1 до 15 хвилин. Визначення кількості іонів хрому після сорбції проводили дифенилкарбозійним методом. Приклад 1 Розчином К2CrO4 вихідної концентрації іонів 50 мг/л та рН 2 заповнювали кювету з насадкою, яка складалася із залізних голок. Кювету поміщали у магнітне поле з напруженістю 160кА/м протягом 60сек. Для порівняння брали аналогічну кювету з розчином, але без магнітного поля. Наступні приклади аналогічні описаному та відрізняються часом витримки кювети з розчином у зовнішньому магнітному полі и без магнітного поля. Отримані дані наведені у таблиці 3. Як видно з таблиці, за 50-60сек. у магнітному полі за допомогою залізних елементів хром встигає цементуватись, а без магнітного поля цей процес відбувається за 600сек. Це свідчить, що час цементації іонів хрому з магнітним полем складає 50-60сек., а без магнітного поля - 600 хвилин. Це дозволяє забезпечити можливість ефективного очищення висококонцентрованих стічних вод від іонів хрома та зробити цей процес непреривним. Таким чином, дані дослідження показали, що очищення стічних вод від іонів хрому за рахунок цементації іонів важких металів на залізний елемент інтенсифікується впливом постійного магнітного поля, що дозволяє забезпечити високу ступінь очищення висококонцентрованих стічних вод та зробити цей процес непреривним. Таблиця 1 Приклад РН розчину 1 1,0 Висновки щодо швидкості руху частинок Спостерігається інтенсивний рух частинок у потоку розчину, але при цьому відбувається активна хімічна реакція між водним розчином і залізним елементом, 2 3 4 5 1,5 2,0 2,5 5 що призводить до руйнування поверхні елемента Спостерігається інтенсивний рух частинок у потоку розчину. Рух частинок у потоку розчину не припиняється Рух частинок у потоку розчину не припинається Рух частинок у потоку розчину дуже повільний. Таблиця 2 Приклад 1 2 3 4 5 Напруженість зовнішнього магнітного поля, кА/м 20 40 160 560 600 Швидкість потоку рідини з частинками на першій хвилині експерименту (мкм/с) 3 7 13 19 23 Таблиця 3 № п/п 1 2 3 4 5 Кількість іонів хрому після процесу цементації, мг Cг+6/л з магнітним полем без магнітного поля 25 50,0 0 41,0 0 41,0 0 25,0 0 0 Час, сек. 20 50 60 300 600 Кількість іонів хрому після процесу цементації, % з магнітним полем без магнітного поля 50 0 100 18 100 18 100 50 100 100