Спосіб очищення стічних вод від іонів кольорових металів

1 Спосіб очищення стічних вод від ІОНІВ кольорових металів шляхом електрохімічної обробки з використанням титанового анода з дюксидномарганцевим або дюксиднорутенієвим покриттям, який відрізняється тим, що як матеріал катода використовують нержавіючу сталь, а обробку здійснюють в електролізері з розподіленими за допомогою діафрагми електродними просторами при катодній ЩІЛЬНОСТІ струму 0,2-0,5 А/дм2 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що як матеріал діафрагми використовують прищеплений поліетилен Винахід відноситься до сфери очищення стічних вод від ІОНІВ кольорових металів шляхом електрохімічної обробки і може бути використаний для очищення стічних вод підприємств машинобудівної, хімічної та інших галузей промисловості Відомий спосіб очищення стічних вод від хрому методом їх електрохімічної обробки з використанням свинцевого анода і катода із нержавіючої сталі при катодній ЩІЛЬНОСТІ струму 1,5-2,5А/дм2 і співвідношенні площин анода і катода рівному 1,85-2,0 [1] При зазначених режимах досягається досить високий ступінь очищення стічних вод від хрому Основним недоліком відомого способу є обмеженість його використання - дозволяє проводити очищення стічних вод тільки від ІОНІВ хрому і не забезпечує очищення від інших важких металів, наприклад, ефективність при малих концентраціях Ni (II), а також обмежені можливості використання В основу винаходу покладена задача щодо створення способу очищення стічних вод від ІОНІВ кольорових металів, в якому за рахунок розподілення катодного і анодного просторів, режимів електрохімічної обробки та вибору матеріалу катода досягається збільшення КІЛЬКОСТІ металів, що вилучається із стічних вод, підвищується ступінь їх вилучення, зменшуються витрати електроенергії Поставлене завдання вирішується тим, що в способі очищення стічних вод від ІОНІВ кольорових металів шляхом електрохімічної обробки з використанням титанового анода з дюксидномарганцевим або дюксиднорутенієвим покриттям, згідно з винаходом, як матеріал катоду використовують нержавіючу сталь, а обробку здійснюють в електролізері з розподіленими за допомогою діафрагми електродними просторами при катодній ЩІЛЬНОСТІ струму 0,2-0,5А/дм2 Як матеріал для діафрагми використовують прищеплений поліетилен Суттєвими ознаками запропонованого способу спільними з ознаками відомого способу, тобто такими що не становлять в загальному виді новизни є - спосіб очищення стічних вод від ІОНІВ кольорових металів, - електрохімічна обробка, використання анода із титана з дюксидномарганцевим покриттям МІДІ, нікелю, цинку Найближчим по технічній суті запропонованому є спосіб очищення стічних вод від ІОНІВ кольорових металів шляхом електрохімічної обробки з використанням анода із титана з дюксидномарганцевим чи дюксиднорутенієвим покриттям [2] Спосіб призначений для вилучення із розчинів ІОНІВ нікелю Використовуються МІДНІ чи нікелеві катоди, ЩІЛЬНІСТЬ струму 5-10А/дм2 Процес проводять без розподілення електродних просторів Недоліками цього способу є високі витрати електроенергії (при ЩІЛЬНОСТІ струму 7,5А/дм2 досягають ЗОКВт год /кг), невисокий вихід за струмом нікелю, низька 1^ о со Ю 53079 До нових суттєвих ознак способу, що пропонується, відносяться наступні як матеріал катода використовують нержавіючу сталь, - обробку здійснюють в електролізері з розподіленими за допомогою діафрагми електродними просторами, - обробку здійснюють при катодній ЩІЛЬНОСТІ струму 0,2-0,5А/дм2 Суть винаходу міститься в наступному за рахунок використання як матеріалу катода нержавіючої сталі та проведення обробки стічних вод в електролізері з розподіленими електродними просторами при катодній ЩІЛЬНОСТІ струму 0,2-0,5А/дм2 в поєднанні з відомими ознаками винаходу досягається якісно новий результат - можливість збільшення КІЛЬКОСТІ металів, що вилучаються із стічних вод, підвищується ступінь їх вилучення, зменшуються витрати електроенергії Спосіб, що заявляється, здійснюється наступним чином Очищенню підлягали розчини, які містили іони цинку, нікелю, МІДІ Електрохімічну обробку проводили в електролізері з катодом із нержавіючої сталі і анодом із титану з дюксидномарганцевим покриттям та діафрагмою із прищепленого поліетилену, яка розподіляє електродні простори Для визначення ефективності очищення було введено розрахунковий коефіцієнт очищення розчину Ко Для цього використовувалося рівняння — Си — qKpIt V де Ск і Сн - ВІДПОВІДНО кінцева і початкова концентрація металу, q - електрохімічний еквівалент металу, І - сила струму, t - час, V - об'єм електролізера Приклад 1 Очищенню піддавали водні розчини з концентрацією двухвалентного цинку від 0,06 до 0,5г/л Електрохімічну обробку проводили в електролізері з катодом із нержавіючої сталі і титан-дюксидномарганцевим анодом з розподіленими електродними просторами В якості діафрагми використовувався привитий поліетилен Катодна ЩІЛЬНІСТЬ струму змінювалася в межах 0,2-2,0А/дм2 При електролізі на аноді виділявся кисень і утворювалися іони пдроксонію Ефекту анодного очищення за рахунок міграції ІОНІВ металу не спостерігалося В катодному просторі цинк осаджується на катоді у вигляді металу і випадає в осад у вигляді гідроксиду По різкій ЗМІНІ рН католіта можна робити висновок, що переважна більшість ІОНІВ цинку зв'язана в гідроксид Залишкова концентрація цинку в проведених дослідженнях становила менше 0,002г/л В таблиці 1 наведені значення коефіцієнта очищення для різних початкових концентрацій Zn 2 + в розчині і ЩІЛЬНОСТІ струму 0,2-2,0А/дм через 10 хвилин обробки Таблиця 1 Початкова концентрація цинку, г/л 0,06 0,12 0,18 0,25 0,5 0,2 0,62 1,534 2,486 2,685 5,47 Аналіз отриманих даних свідчить що при катодній ЩІЛЬНОСТІ струму 0,2-0,5А/дм найвища ефективність процесу очищення Проведення процесу при катодній ЩІЛЬНОСТІ струму менше 0,2А/дм2 є недоцільним у зв'язку з малою швидкістю процесу очищення Підвищення ЩІЛЬНОСТІ струму більше 0,5А/дм2 недоцільне, оскільки зменшується коефіцієнт очищення, збільшуються витрати електроенергії, тобто проведення процесу є економічно невигідним Приклад 2 ЩІЛЬНІСТЬ струму, А/дм^ 0,5 1,0 0,32 0,667 0,975 1,371 2,359 0,16 0,343 0,505 0,687 1,338 2,0 0,08 0,173 0,258 0,35 0,703 Очищенню піддавали водні розчини з концентрацією двухвалентного нікелю від 0,03 до 0,1 г/л Катодна ЩІЛЬНІСТЬ струму змінювалася в межах 0,2-2,0А/дм2 Апаратурне оформлення процесу було аналогічним наведеному в прикладі 1 В таблиці 2 наведені значення коефіцієнта очищення Ко при електрообробці водних розчинів нікелю з різною початковою концентрацією і ЩІЛЬНІСТЮ струму 0,2-2,0А/дм2 (через 10 хвилин обробки) Таблиця 2 Початкова концентрація цинку, г/л 0,03 0,05 0,1 0,2 0,51 0,542 1,052 Як і в попередньому прикладі проведення процесу доцільне при катодній ЩІЛЬНОСТІ струму ЩІЛЬНІСТЬ струму, А/дм^ 0,5 1,0 0,197 0,25 0,93 0,2-0,5А/дм Приклад З 0,099 0,161 0,304 2,0 0,049 0,082 0,164 53079 Очищенню піддавали водний розчин двухвалентно і' МІДІ з концентрацією 0,1-0,15г/л, катодна ЩІЛЬНІСТЬ струму 0,2-1,0А/дм Апаратурне оформлення процесу відповідало наведеним в прикладі 1 і 2 Значення коефіцієнта очищення через 10 хвилин обробки наведені в таблиці З Таблиця З Початкова концентрація цинку, г/л 0,1 0,15 ЩІЛЬНІСТЬ струму, А/дм^ 0,2 1,422 2,17 Як і в попередніх прикладах проведення процесу є доцільним при катодній ЩІЛЬНОСТІ струму 0,2-0,5А/дм2 Запропонований спосіб очищення стічних вод є достатньо універсальним і придатним для очищення водних розчинів від ІОНІВ цинку, нікелю, МІДІ Спосіб дозволяє досягнути ступеня очищення достатнього для скиду очищених вод в каналізацію Перевагою способу у порівнянні з прототипом є низькі витрати електроенергії 0,5 0,606 0,903 1,0 0,301 0,453 Джерела інформації, що приймались до уваги при експертизі 1 Авторское свидетельство СССР №1293112 по кл С02Р 1/46 заявл 28 12 82, опубл 28 02 87 2 Тевтунь Я Ю , Марковский Б И , Пахомова Э П , Лавренчук Л Н Извлечение никеля из отработанных растворов химического никелирования // Украинский химический журнал 1995, т 61, №5-6, с 35-40 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24