Спосіб очищення води від важких металів

Спосіб очищення води від важких металів, що включає фільтрування останньої через пористий титановий фільтруючий елемент, розташований в електричному полі, який відрізняється тим, що фільтрацію здійснюють при одночасному потоці води вздовж поверхні фільтруючого елемента з об'ємною швидкістю 18-27 дм 3/год при щільності струму 44,8-74,6 А/м 2. (19) (21) a200701011 (22) 31.01.2007 (24) 25.03.2008 (46) 25.03.2008, Бюл.№ 6, 2008 рік (72) ГОНЧАРУК ВЛАДИСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA, ДУЛЬНЕВА ТЕТЯНА ЮРІЇВН А, UA, КУЧЕРУК ДМИТРО ДМИТРОВИЧ, UA (73) ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В. ДУМАНСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ Н АУК УКРАЇНИ, UA 3 82300 склала 2,8; 4,1; 5,5 і 4,6 мг/дм 3 , відповідно, при значеннях ГДК 0,3; 2,72; 2,3 і 0,9 мг/дм 3, відповідно (таблиця, приклад 20 - 23). Крім того, при проведенні даного процесу відбувається швидка закупорка пор фільтруючого елемента, що негативно позначається на тривалості фільтроциклу, яка становить 0,5год. Таким чином, недоліками відомого способу [2] є недостатньо високий ступінь очищення (залишкова концентрація металів значно перевищує значення ГДК) і невелика тривалість фільтроциклу в процесі очищення стічних вод з високим вмістом іонів важких металів. В основу вина ходу поставлене завдання розробити спосіб очищення стічних вод від іонів важких металів, у якому, шляхом зміни напрямку потоків води, що очищується, а також зміни параметрів фільтрації і режиму електричної обробки забезпечило б підвищення ступеня очищення води від іонів важких металів при їх підвищеній концентрації та збільшення тривалості фільтроциклу. Для рішення поставленого завдання запропонований спосіб очищення стічних вод від іонів важких металів, що включає фільтр ування останньої через пористий елемент зі струмопровідного матеріалу, розташований в електричному полі, у якому, відповідно до винаходу, фільтрацію здійснюють при одночасному потоці води вздовж поверхні фільтруючого елементу з об'ємною швидкістю 1827 дм 3/год при щільності струму 44,8 - 74,6 А/м 2. Нами показано, що при одночасному пропущенні води, що очищується, крізь пори фільтруючого елемента та вздовж його при проведенні процесу в діапазоні щільностеи струму, що заявляється, створюються умови ефективного видалення іонів важких металів. При русі води вздовж поверхні фільтруючого елемента, як ми вважаємо, відбувається змивання шару осаду гідроксидів важких металів, що знижує закупорювання пор фільтра і приводить до збільшення тривалості фільтроциклу. Слід зазначити, що варіювання щільності струму створює необхідні значення рН важких металів різної природи до глибини їх очищення на скидання в каналізацію. Спосіб реалізується наступним чином. Очищення здійснюють на мікрофільтраційній установці, що складається з ємності з вихідною водою, насоса та мембранного апарата, в корпусі останнього розміщений фільтруючий елемент, що є катодом, і спіралеподібний анод із платинового дроту. Як фільтруючий елемент використовують пористий титановий мікрофільтр у формі трубки із середнім діаметром пор 15-25 мкм або мікрофільтр у вигляді пластини з пористої нержавіючої сталі із середнім діаметром пор 10-15 мкм, при цьому спіралеподібний анод розташовується зовні титанової трубки або сталевої пластини. Електроди ізольовані друг від друга полімерною сіткою. 4 Установка працює в проточнорециркуляційному режимі при робочому тиску 0,10,5 МПа протягом 0,75-1,25 години. Для очищення беруть модельні розчини, приготовлені з використанням наступних солей: СuСl2 х 2 Н2О (ГОСТ 4167-74); FeCl3 x 6 Н2О (ГОСТ 4205-76); СrСl3 х 6 Н2О (ГОСТ 4473-78) і ZnSO4 х 7Н2О (ГОСТ 4864-76). Використовують модельні розчини при наступній концентрації іонів металів: Сu2+ - 30-75 мг/дм 3; Fe3+ 35-60 мг/дм 3; Сr3+ 35-100 мг/дм 3 і Zn2+ 40-90 мг/дм 3. Вибір концентрації іонів обумовлений складом, близьким до вмісту іонів ци х металів в промислових стічних водах. Фільтрацію здійснюють із об'ємною швидкістю 18 - 26дм 3/год при щільності струму 44,8-74,6А/м 2. Концентрацію іонів металів у вихідній і очищеній воді визначають на атомноабсорбційному спектрофотометрі (AAC) C-115-M1. Приклад виконання за винаходом. Очищенню піддавали модельний розчин, що містить 75мг/дм 3 іонів Сu2+. Очищення води проводили при тиску 0,1МПа та об'ємній швидкості 20 дм 3/год при щільності струму 74,6 А/м 2 на установці, описаній вище. Процес фільтрування розчину, що містить іони міді, вели протягом 1,0 год. до досягнення стаціонарної питомої продуктивності, при цьому концентрація іонів міді у фільтраті становила 0,18мг/дм 3 (таблиця, приклад 12). Аналогічно описаним технології і прикладу виконання за винаходом, були здійснені досліди по очищенню води, що містить іони металу різної хімічної природи при їх різних концентраціях, з використанням різних щільності струму та об'ємної швидкості, як у заявленому діапазоні так і при позамежних значеннях (таблиця, приклади 1-9). Результати прикладів в таблиці одержані при тиску 0,1МПа. № п/п 1 Іон металу 2 Умови очищення Концентрація Щільність металу у 2 вихідній воді, струму, А/м 3 мг/дм 3 4 44,8 90,0 4 5 Сr3+ 100,0 74,6 20 23 74,6 Zn2+ 18 44,8 3 5 За винаходом 18 59,7 1 2 6 7 Об'ємна швидкість дм 3/год 27 44,8 20 59,7 27 Залиш концент іона ме мг/д 6 0,6 0,5 0,2 0,6 0,4 1, 0,8 5 82300 8 74,6 9 65,0 10 11 44,8 75,0 12 74,6 Сu 59,7 2+ 14 74,6 45,0 74,6 44,8 15 Fe3+ 60,0 16 17 Zn2+ 90,0 18 19 Zn2+ 90,0 20 Zn2+ 90,0 21 Cr3+ 100,0 22 Cu2+ .75,0 23 Fe3+ 60,0 37,3 85,1 6 забезпечується глибина очищення, що відповідає 0,55 нормам ГДК (таблиця, приклад 19). Це відбувається в результаті часткового змивання 0,2 20 шару із часток гідроксосполук металів з поверхні фільтруючого елемента (таблиця, приклад 19). 23 0,26 Переваги запропонованого способу очищення води від0,23 важких металів при їх підвищених 20 концентраціях, у порівнянні з відомим, полягають у наступному: 0,18 0,3 1,0 - величина залишкової концентрації іонів 27 металів в очищеній воді нижче значень ГДК та 0,14 істотно нижче величини залишкової концентрації у 20 відомому способі, в середньому в 5-20 разів; тривалість Fe(зar.) 2,72 фільтроциклу при цьому 20 0,21 1,0 збільшилася в 2 рази. Позамежні значення 20 1,4 0,5 0,23 0,9 20 1,0 20 74,6 16 74,6 30 0,18 1,0 0,5 0,9 1,25 За способом [2] 37,3 37,3 37,3 37,3 Згідно з даними, представленим у таблиці, в процесі очищення води від іонів важких металів різної хімічної природи при параметрах процесу, що заявляються, (щільності струму та об'ємної швидкості) досягається необхідна глибина очищення води (залишкова концентрація металів нижче значень ГДК), що містить підвищені концентрації іонів металів (таблиця, приклади 1 15). При позамежному зниженні величини щільності струму, наприклад, до 37,3А/м 2, при збереженні інших параметрів, не створюються умови для повного осадження гідроксосполук металів, що приводить до підвищеного вмісту металів в очищеній воді, який перевищує значення ГДК (таблиця, приклад 16). Проведення процесу очищення води при позамежному збільшенні величини щільності струму не призводить до поліпшення показників очищення води від важких металів і є економічно не доцільним (таблиця, приклад 17). Позамежне зниження значення об'ємної швидкості потоку води, що очищується, вздовж поверхні фільтруючого елементу, наприклад, 16 дм 3/год, призводить до зменшення тривалості фільтроциклу до рівня відомого способу за рахунок часткової закупорки пор фільтруючого елемента гідроксосполуками металів (таблиця, приклад 18). При позамежному збільшенні значення об'ємної швидкості до 30 дм 3/год тривалість фільтроциклу збільшується, але при цьому не 4,6 5,5 20 2,8 4,1 0,9 2,3 0,3 2,72 0,5