Спосіб очищення стічних вод від іонів важких металів

Cпосіб очищення стічних вод від іонів важких металів, який включає обробку води в діафрагменому електролізері з нерозчинним анодом і като 34172 Поставлене завдання вирішується запропонованим способом очищення стічних вод від іонів важких металів, який включає обробку води в діафрагмовому електролізері з нерозчинним анодом і катодом, виготовленим із титана або нержавіючої сталі, у котрому, відповідно до винаходу, обробку ведуть шляхом подачі розчину, що містить іони важких металів, у катодний простір, а лужного розчину - в анодний, при катодній густині струму 2-16 А/дм2, лінійної швидкості руху рідини 0,0514-0,206 см/с і співвідношенні довжини катода до його ширини (4-15):1; при цьому розчини подаються знизу вгору в електролізер із вертикальним розташуванням електродів і діафрагми. Великий інтервал концентрацій оброблюваних стічних вод і висока ефективність (низька питома витрата електроенергії і високий ступінь видалення) досягаються застосуванням вертикального діафрагмового електролізера "витіснення" із малим зазором електрод - діафрагма і подачею знизу нагору оброблюваної води в катодну камеру, а лужного розчину - в анодну. Використання електролізера у вигляді апарата витіснення з даним співвідношенням довжини катода до його ширини дозволяє створити в апараті лінійні швидкості руху рідин, що перевищують швидкість седиментації гідроксиду, що утворюється, що забезпечує, на відміну від прототипу, можливість очищення стічних вод із дуже високою концентрацією іонів важких металів без забивання катодного простору. Дані лінійні швидкості протоки були визначені експериментально. Ширина зазору електрод - діафрагма визначається з лінійної швидкості протоки й об'ємної витрати стічної води: Q × 1000 d= 3600 × V лин × h де Vлин - лінійна швидкість протока, см/с; Q - об'ємна витрата стічної води, л/год; h - ширина катода, см; d - ширина зазору катод - діафрагма, см. Ширина катода визначається за формулою: Q × C ×10 h= l × qMe × ik × Bmгм де С - концентрація іонів важких металів, г/л; l довжина катода, дм; qМе - електрохімічний еквівалент металу, г/А*год; ik - катодна густина струму, А/дм2; Bmгм- вихід по струму гідроксиду металу. Катодна густина струму вибирається з зазначеного інтервалу, керуючись, з однієї сторони тим, щоб вона була значно більше граничної густини струму для даного металу даної концентрації, а з іншої сторони - матеріальним балансом апарата по цьому металу. Вимога перевищення катодною густини струму над граничною необхідна для створення умов утворення максимальної кількості ОН- і подавлення осадження іонів важких металів у вигляді Ме°. Стічна вода, що містить іони важких металів, подається в катодний простір, де останні і видаляються за рахунок генерованих на катоді ОН- іонів. Необхідність подачі в анодний простір лужного розчину обумовлюється міграційно-дифузійними потоками. Тому що гідроксил-іон має аномально високу рухливість, частка струму, що переноситься ним, буде дуже висока. Звідси випливає, що при подачі в анодний простір лужного розчину гідроксиліоні будуть переходити в катодний простір за рахунок міграційного і дифузійного переносу. Додаткове надходження ОН- з анодного простору в катодний збільшує швидкість видалення металу і вихід по струму гідроксиду металу, роблячи його навіть більше 100%. Вертикальне розташування електролізера необхідно для вільного виходу з апарата гідроксиду, що утворюється, а також використання флотаційних процесів за рахунок значної кількості водню, що утворюється. Наводимо приклади конкретного використання запропонованого винаходу. Приклад 1 Видалявся нікель із розчину непроточної промивної ванни (ванни уловлювання) після матового нікелювання. Концентрація вихідної промивної води складала 10 г/л по Nі2+. Обробка проводилася в лабораторній моделі електролізера зі співвідношенням довжини катода до ширини 5:1 і шириною зазору катод - діафрагма 3 мм. Після пропускання розчину через цю модель із лінійною швидкістю протока 0,0926 см/с і використання катодної густини струму 10 А/дм2 кінцева концентрація склала менше 10 мг/л по Ni2+. У такий спосіб ступінь видалення нікелю у вигляді гідроксиду була більше ніж 99,9%. При цьому питома витрата електроенергії на видалення склала 6,5 кВт·год/кг Nі(ОН)2. Як лужний розчин в анодну камеру пропускався розведений у 3 рази розчин ванни електрознежирювання, що містив NaOH, Na2CO3, Na3PO4. Вихід по струму гідроксиду нікелю при цьому склав 112%. Приклад 2 Видалявся нікель із стічної води проточної промивної ванни після матового нікелювання. Концентрація нікелю в стічній воді дорівнювала 1 г/л. Обробка проводилася в тому ж апараті і з тим же анолітом (приклад 1). При використанні лінійної швидкості протоки 0,1850 см/с і катодної густині струму 4 А/дм2 кінцева концентрація нікелю у воді склала так само менше 10 мг/л, а питома витрата електроенергії - 7,6 кВт·год/кг Nі(ОН)2. Як видно з прикладів, запропонований спосіб очищення стічних вод від іонів важких металів дозволяє видаляти важкі метали у вигляді чистих гідрооксидів як із концентрованих (10 г/л, приклад 1), так і з розведених розчинів (1 г/л, приклад 2) при однократному проходженні через електролізер із дуже високим ступенем витягу (>99,9%) і малою питомою витратою електроенергії (68 кВт·год/кг гідроксиду металу). Промислове застосування запропонованого винаходу можливе на будь-якій гальванічній дільниці або гальванічному цеху, які мають лінії покриття Ni, Sn, Сu та іншими важкими металами, із розрахунком та установкою апарату для кожної конкретної лінії окремо і використанням отриманого гідроксиду металу. 2 34172 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3