Спосіб очищення розбавлених водних розчинів від іонів кольорових металів

Винахід відноситься до галузі переробки рідких техногенних викидів, а саме до глибокого безреагентного очищення розбавлених водних розчинів від іонів металів електролізом, і може бути використаний для охорони навколишнього середовища і забезпечення повторного використання очищеної води та вилучених металів в технологічних процесах, наприклад, в гідрометалургії та гальванотехніці тощо. Для вилучення іонів металів з розбавлених водних розчинів до гранично допустимої концентрації (ГДК) традиційно використовуються способи іонного обміну, які потребують хімічної регенерації іонообмінних матеріалів (lOМ) [1]. Безреагентним способом очищення водних розчинів є електроліз, однак його пряме застосування для розбавлених розчинів економічно не виправдано. З метою виключення утворення розчинів регенерації процеси поглинання - регенерації при іонному обміні організуються в умовах електрохімічного контролю шляхом накладання електричного струму на шар lOМ [2]. Іон металу, що вилучається в процесі іонному обміні, концентрується у фазі lOМ: накладання катодного струму збільшує сорбційну ємність lOМ. При зміні полярності накладеного струму, в режимі анодної поляризації, відбувається електрохімічно керована безреагентна десорбція домішки при одночасному відновленні сорбційних властивостей lOМ [3]. Недоліком відомого способу є те, що процес очищення протікає невиправдано довго при низьких навантаженнях по струму з утворенням порошкоподібного осаду металу на катоді при регенерації lOМ [3]. Відомий спосіб (аналог) електрохімічного вилучення металів з розбавлених розчинів з використанням у якості ЮМ динамічної суспензії олігомерів з хелатоутворюючими функціональними групами. При заповненні електролізера суспензією створювалось реакційне середовище, у якому відбувалося концентрування іонів металів у вигляді полімерних хелатів, та їх перенос до електрода [4]. Таким чином реалізовано процеси іонного обміну та електрохімічного виділення металу на катоді. Вміст суспензії в розчині досягав 15%. Незважаючи на високі показники вилучення металів з розчинів, очевидні недоліки даного способу, пов'язані з відокремленням суспензії від регенерованого розчину. Відомий спосіб (прототип) очищення розбавлених водних розчинів від іонів кольорових металів з використанням гранульованих lOМ з одночасним накладанням електричного струму [5]. Робочим матеріалом слугував сильнокислотний катіонообмінний матеріал Amberlyte IR-120 (сульфокатіоніт) у Н+ формі. Спосіб реалізовано у реакторі, що представляв собою ванну з плоскими електродами в бічних площинах. Об'єм ванни заповнювали дрібною (35-40 меш) фракцією гранул lOМ. Переміщення часток відносно електрода забезпечували віброперемішуванням або організацією режиму гідротранспорту часток потоком рідини. Як об'єкт дослідження використовували модельний розчин сульфату міді або розведений 1:100 електроліт нікелювання Уоттса з концентрацією Сu2+-80мг/л та Ni2+-785мг/л відповідно. Процес вилучення металу в способі [5] протікав таким чином. Іони металу поглинались гранулами lOМ, що при перемішування переносилися в прикатодний шар. У місцях контакту гранул lOМ з поверхнею електрода відбувалась десорбція іонів, підсилена протіканням катодного струму, і електрохімічне осадження металу на катоді. Гранули lOМ з відновленою іонообмінною функцією знову переміщались в об'єм шару lOМ. В експериментах на прикладі вилучення іонів міді з розведеного розчину отримані наступні характеристики процесу (Таблиця 1). Таблиця 1 Характеристики вилучення іонів міді з модельного розчину в способі - прототипі [5]: концентрація іонів міді - 80мг/л. №№ 1 2 Показник Без смоли У присутності смоли Dк , А/дм 2 >0,05