Спосіб очищення стічних вод від іонів важких металів

Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, включающий обработку сточных вод твердым химическим реагентом при перемешивании и отделение осадка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве твердого химического реагента используют оксид графита, а обработку ведут при рН 10-11,3. Isj Os Os UJ Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки сточных вод предприятий химической, металлообрабатывающей, радио- и электротехнической промыщленности. Известны способы очистки сточных вод с использованием щелочных реагентов, сущность которых заключается в образовании труднорастворимых соединений с ионами тяжелых металлов и последующим отделением этих соединений. Известен способ очистки сточных вод с использованием щелочного реагента-осадителя, представляющего собой водную сус пензию известняка и цементного клинкера в массовом соотношении 2-1:1 [1]. Известен также способ очистки сточных вод от ионов меди (II), где сточные воды предварительно обрабатывают водорастворимой солью алюминия из расчета 2-2,3 иона алюминия на один ион меди (II), а затем подвергают обработке щелочным реагентом, в качестве которого используют суспензию окиси кальция в растворе карбоната натрия из расчета 5 6 молей окиси кальция на один моль карбоната натрия, которую вводят до достижения рН 12-13 с последующим переме Os О 26636 шиванием до образования труднорастворимого соединения [2]. Общими существенными признаками заявляемого и известных технических решений являются обработка сточных вод химическим реагентом при перемешивании и отделение образовавшегося осадка. К причинам, препятствующим достижению технического результата, который может быть достигнут при помощи заявляемого технического решения, относятся образующееся в известных способах большое количество осадков и происходящее в них загрязнение очищаемой воды ионами щелочных и щелочноземельных металлов. Известен способ осаждения ионов тяжелых металлов соединениями железа [3], где для извлечения меди из растворов сточные воды обрабатывают раствором на основе хлорного железа. Образующийся при этом бесфильтратный осадок окисей, гидроокисей и комплексных солей меди и железа отделяют и высушивают. Общими существенными признаками заявляемого и известного технических решений являются обработка сточных вод химическим реагентом и отделение образовавшегося осадка. К причинам, препятствующим достижению технического результата, который может быть достигнут при помощи заявляемого технического решения, относятся то, что известный способ не обеспечивает достаточно высокую степень извлечения меди и предусматривает необходимость* дополнительной операции сушки осадка, что приводит к усложнению известного способа. Известен способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и железа [4], заключающийся в обработке сточных вод раствором гидроокиси натрия. Образующийся осадок гидроокисей металлов подвергают старению при перемешивании, при температуре 60°С. Осадок отстаивают, барботируют воздухом, при 60°С или подвергают окислительной сушке при температуре ниже 120°С. Общим существенным признаком заявляемого и известного технических решений является способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, включающий обработку химическим реагентом и отделение образовавшегося осадка. К причинам, препятствующим достижению технического результата, который может быть достигнут при помощи заявляемого технического решения, относятся то, что известный способ является двус 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тадийным, что существенно удлиняет процесс очистки. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ очистки аммиаксодержащих сточных вод от ионов тяжелых металлов, включающий обработку смесью гидроокиси и карбоната натрия с последующим отстаиванием и разделением твердой и жидкой фаз [5]. Перед обработкой сточные воды подкисляют концентрированной серной кислотой, вводят при перемешивании соединение магния, в качестве которого используют окись или основной карбонат магния в количестве 1,21,3 г-экв на 6 г-экв ионов аммония, а затем прибавляют окись или гидроокись" кальция до рН 7,8-8,5. Способ позволяет снизить содержание ионов меди, никеля, кадмия, цинка до 0,004-0,001 мг/л. Общим существенным признаком заявляемого и известного технических решений является способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, включающий обработку твердым химическим реагентом при перемешивании и отделение образовавшегося осадка. К причинам, препятствующим достижению технического результата, который может быть достигнут при помощи заявляемого технического решения, относятся то, что известный способ является сложным, многостадийным процессом, приводящим к загрязнению очищаемой воды ионами щелочных и щелочноземельных металлов. В основу заявляемого изобретения положена задача разработать способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, который обеспечивал бы упрощение процесса и отсутствие ионов щелочных и щелочноземельных металлов в очищаемой воде. Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, включающий обработку твердым химическим реагентом при перемешивании и отделение образовавшегося осадка, согласно заявляемому изобретению в качестве твердого химического реагента используют окись графита, а обработку ведут при рН 10-11,3. В результате осуществления настоящего изобретения удается, не внося дополнительного загрязнения очищаемой воды ионами щелочных и щелочноземельных металлов, упростить способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов при достижении высокой степени очистки. 26636 Таким образом, заявляемая совокупность существенных признаков, а именно обработка сточных вод окисью графита при рН 10-11,3 при перемешивании с последующим отделением образовавшегося 5 осадка, обеспечивает достижение технического результата, что свидетельствует о наличии причинно-следственной связи между заявленной совокупностью существенных признаков и достигаемым техни- 10 ческим результатом. Для осуществления заявленного способа очистки сточных вод берут следующие реагенты: Серная кислота "ч" ГОСТ 4204-77 15 Соляная кислота ГОСТ 3118-77 Аммиак водный 25%-ный и ч и ГОСТ 3760-79 Графит ГАК-2 ГОСТ 10273-79 Калий 20 марганцевокислый ГОСТ 20490-75 Натрий азотнокислый ГОСТ 4168-79 Никель сернокислый ГОСТ 4465-74 Медь сернокислая ГОСТ 4165-78 Кобальт азотнокислый ГОСТ 4528-78 25 Хром азотнокислый ГОСТ 4471-78 Окись графита синтезировали по методике, описанной в статье [Hummers W., Offeman R. // J. Amer. Chem. Soc, 1958, 80. - № 6. - P, 13391, путем смешивания 30 порошка графита и азотнокислого натрия с концентрированной серной кислотой. Полученную смесь охлаждали в ледяной бане до &С и при энергичном перемешивании добавляли к ней порошок калия мар- 35 ганцевокислого. Затем удаляли ледяную баню, что приводило к повышению температуры до примерно 35°С, и выдерживали суспензию до прекращения выделения пузырьков газа. Далее к полученной массе 40 приливали большой объем воды и обрабатывали 3% раствором перекиси водорода. Реакционную смесь отфильтровывали, промывали на фильтре разбавленной 1:10 соляной кислотой и высушивали 45 на воздухе. СпЪсоб очистки сточных вод осуществляли следующим образом. Сначала готовили раствор, содержащий ионы тяжелого металла, растворением его соли в воде. 50 К полученному раствору добавляли 25% раствор аммиака и при перемешивании вносили порошок окиси графита. Смесь 6 перемешивали в течение определенного промежутка времени, затем осадок отфильтровывали через бумажный фильтр и в фильтрате определяли концентрацию иона металла по стандартной методике [Бабко А.К., Пятницкий И.В. Количественный анализ. - М.: Высшая школа, 1962, - С. 178, 410, 455, 508J. П р и м е р 1. В химический реактор с мешалкой емкостью 2 л поместили'950 мл воды, добавили при перемешивании 0,32 г меди сернокислой и после ее растворения внесли 50 мл 25%-ного водного раствора аммиака. Получили раствор с рН 11,3 и концентрацией ионов меди 0,128 г/л. К полученному раствору добавили 1 г окиси графита и перемешивали смесь в течение 1 ч. Затем осадок отфильтровывали через бумажный фильтр. Концентрация ионов меди (II) в фильтрате, определенная по стандартной методике, составила 0,001 г/л. П р и м е р ы 2-4. Поступали аналогично примеру 1 за исключением того, что очистку проводили при различных рН, что достигалось варьированием количества вводимого 25% раствора аммиака. В пределах заявляемого интервала (пример 2) поставленная задача достигается. Очистка раствора при значениях рН, выходящих за пределы заявляемого интервала (примеры 3, 4), приводит к получению очищенного раствора, в котором концентрация ионов меди выше, чем достигается по способу-прототипу. П р и м е р ы 5-7. Поступали аналогично примеру 1 за исключением того, что проводили очистку растворов, содержащих ионы других металлов. Исходные и конечные концентрации ионов тяжелых металлов приведены в табл. 1. Поставленная задача достигается. П р и м е р 8 (прототип). Использованы данные способа-прототипа. Результаты приведены в табл. 2. Таким образом, заявляемый способ очистки сточных вод, загрязненных ионами тяжелых металлов, позволяет быстро и эффективно проводить очистку. Способ прост, технологичен, не требует использования дефицитных компонентов и не приводит к загрязнению воды ионами щелочных и щелочноземельных металлов, как это имеет место в способе-прототипе. 8 26636 Т а б л и ц а 1 3 Пример Концентрация ионов металла, 10' г/л Ион металла РН Ni(ll) Co(HI) Сг(ІІІ) в очищенном растворе 11.3 10,0 12,1 8.6 10.9 11,0 11,2 Cu(ll) 1 2 3 4 5 6 7 в исходном растворе 128 128 128 128 118 118 208 0,001 0,001 0,060 0,200 0,001 0,001 0,001 . Г а б л и ц а 2 Содержание ионов металла, 10* г/л Пример 8 в исходном растворе в очищенном растворе Си(И) Ni(lt) Mg(ll) Ca(ll) Na(i) Cu(fl) Ni(tl) Mg(II) Са{М) Na(l) 31,8 29,4 0,001 0,001 67,2 224,0 115,0 Упорядник Техред М. Келемеш Замовлення 520 Тираж Коректор М.Самборська Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101