Спосіб очищення стічних вод від іонів важких металів

Реферат: Спосіб очищення стічних вод від іонів важких металів включає додавання сорбентів. Як природний сорбент використовують бентонітову глину Дашуківського родовища Черкаської області. UA 92512 U (12) UA 92512 U UA 92512 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів очищення стічних вод від іонів важких металів, направлена на вирішення питань охорони навколишнього середовища, та може бути використана для очищення стічних вод на підприємствах металургійної, металообробної, гірничодобувної та шкіряно-хутряної промисловості. Відомий аналог - спосіб адсорбції важких металів з стічних вод методом сорбційного концентрування на природних цеолітах (Тарасевич Ю.І. Природные сорбенты в процессах очищения воды. - К.: Наукова думка, 1981. - С. 172.) Таким способом адсорбують іони цинку, купруму, нікелю, що заміщають у кристалічних ґратках адсорбенту іони калію, натрію, кальцію і магнію. Недолік способу полягає в тому, що природні цеоліти - досить важко доступний матеріал і в даний час можливість його широкого промислового використання з метою водоочищення вкрай обмежена. Також відомий спосіб використання як сорбенту залишкового чи природного бурого вугілля у масовому відношенні до іонів важких металів 1: 0,06-0,075 при рН 5-7 (Патент на винахід № 32786, М.кл. С02Р1/62, опубл. 15.02.2001, бюл. № 1). Недоліком даного способу є низька обмінна ємність та, як наслідок, вузький діапазон концентрацій вилучених іонів металів. Як прототип нами вибрано спосіб (Патент на винахід № 28572, М. кл. C02F1/28, опубл. 16.10.2000, бюл. № 5). Суть способу полягає в тому, що в розчин, що вміщує іони сорбованого металу, додають сорбент у співвідношенні між твердою і рідкою фазами не менш ніж 1:50. Як адсорбент використовували глинистий мінерал, представлений каолінітом, монтморилонітом та гідрослюдою. Процес проводять при нормальній температурі та періодичному перемішуванні, час контакту 8 годин. Недоліком відомого способу є недостатня якість очищення у кислому і нейтральному середовищах (рН=27). Крім цього значна набухаємість мінералу ускладнює його видалення та регенерацію після використання. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу очищення води, в якому за рахунок використання як природного сорбенту бентонітової глини, досягається можливість вилучення важких металів у повному інтервалі рН, що призводить до підвищення ступеня очищення стічних вод. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб очищення стічних вод від іонів важких металів включає додавання природного сорбенту, причому як природних сорбент використовують бентонітову глину Дашуківського родовища Черкаської області. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає у наступному. Бентоніти - це мінеральні утворення, які належать до класу алюмосилікатів, що мають високу дисперсність, тобто мають розміри кристалів менше 1 мкм, і, внаслідок цього, мають більшу питому поверхню. Бентоніт складається в основному зі смектитових мінералів, у групу входить кілька мінералів: монтморилоніт, бейделіт, нонтроніт і ін. менш розповсюджені. Хімічний склад сорбенту за основними оксидами (%) наступний: SiO2 - 59,92, Аl2О3 - 14,78, Fe2O3 - 6,95, MgO - 2,26. Бентонітові глини поширені в Україні, відносно дешеві, а їх висока дисперсність і незначна набухаємість дозволяє досягати високу ступінь вилучення іонів важких металів з води при їх використанні. Пропонований сорбент становить дешеву та розповсюджену в Україні сировину, а запропонований спосіб його використання технологічно простий, одностадійний і не передбачає здороження процесу очищення. Спосіб здійснюють наступним чином: в розчин, що вміщує іони сорбованого металу, додають сорбент при співвідношенні між твердою та рідкою фазами 1:40. Процес проводять при нормальній температурі, час контакту становить 10 годин. Приклад: в 100 мл розчину, що вміщує хлорид нікелю з концентрацією іонів нікелю від 0,5 до 2,5 г/л, сульфат хрому з концентрацією іонів хрому від 0,5 до 2,5 г/л, купрум (II) сульфату з концентрацією іонів купруму від 0,2 до 1 г/л, цинк сульфату з концентрацією іонів цинку від 0,2 до 1 г/л, додають сорбент у кількості 5-25 г, через кожні 0,5-20 годин відбирають проби для визначення залишкової концентрації титриметричним методом. Запропонований сорбент характеризується параметрами: 1. Високим ступенем вилучення металів, (%); 2. Можливість майже повного вилучення металу в широкому діапазоні концентрацій; 3. Незначними витратами сорбенту в порівнянні з кількістю вилученого іону важкого металу; 4. Можливість проведення очищення без використанні складних технологій та дорогого спеціального обладнання. 1 UA 92512 U 5 Таким чином, запропонований сорбент дозволяє досягнути високого ступеня очищення стічних вод від іонів важких металів при невеликих витратах сорбенту в широкому діапазоні вихідних концентрацій іонів. Бентонітові глини поширені в Україні, відносно дешеві, а їх висока дисперсність і незначна набухаємість дозволяє досягати високу ступінь вилучення іонів важких металів з води в широкому діапазоні рН при їх використанні. Таблиця 1 Зміна залишкової концентрації іонів важких металів у пробах від початкової концентрації вихідного розчину (Бентонітова глина третього продуктивного шару - 25 г) Час, год. 0 0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2+ Ni 0,500 0,298 0,275 0,242 0,222 0,181 0,141 0,116 0,085 0,056 0,043 0,023 0,023 0,022 Концентрація іонів важких металів 2+ 3+ Cu Сr 0,500 0,500 0,267 0,301 0,229 0,256 0,191 0,223 0,165 0,201 0,157 0,163 0,150 0,121 0,142 0,092 0,138 0,065 0,132 0,034 0,130 0,023 0,120 0,016 0,120 0,015 0,118 0,015 2+ Zn 0,500 0,279 0,237 0,204 0,189 0,174 0,169 0,166 0,142 0,138 0,134 0,115 0,114 0,113 Таблиця 2 Коефіцієнти селективності для різних металів Рівноважна концентрація Сорбційна ємність, мг/г Коефіцієнт селективності 0,243 0,480 167 200 668 400 0,237 0,420 163 180 627,7 428,6 Zn 0,252 0,510 137 150 548 300 Існуючий спосіб Zn Пропонований спосіб 0,250 120 480 Ni 0,490 0,738 255 289 510 385,3 0,522 0,753 275 300 550 400 Сорбований елемент Пропонований спосіб Сu Існуючий спосіб Сu Пропонований спосіб Пропонований спосіб Сr ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Спосіб очищення стічних вод від іонів важких металів, що включає додавання сорбентів, який відрізняється тим, що як природний сорбент використовують бентонітову глину Дашуківського родовища Черкаської області. 2 UA 92512 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3