RU2122525C1

RU2122525C1 - Method of removing nonferrous and heavy metals from waste waters

Info

Publication number: RU2122525C1
Application number: RU97103077A
Authority: RU
Inventors: В.И. Ильин; В.А. Колесников
Original assignee: Российский химико-технологический университет им.Д.И.Менделеева
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-11-27

Abstract

FIELD: waste water treatment. SUBSTANCE: invention relates to waste waters from electronic and chemical industry, ferrous and nonferrous metallurgy, both for treatment of total drain and for local treatment. Waste water containing nonferrous and heavy metals is treated to adjust pH to 9-10, after which sodium orthophosphate solution is added at metal/phosphate ion weight ratio 1:(0.5-1.0) resulting in formation of insoluble metal hydroxyphosphate whose solubility is inferior to that of corresponding metal hydroxide. To isolate resulting compounds, electroflotation method with insoluble anodes is employed. Efficiency of removing nonferrous and heavy metals meets norms established for water discharge into fish- industry reservoirs. EFFECT: improved purification efficiency. 2 tbl

Description

Изобретение относится к способам очистки сточных вод от ионов цветных и тяжелых металлов, в частности от никеля (Ni²⁺), меди (Cu²⁺), цинка (Zn²⁺), хрома (Cr³⁺) и может быть использовано на предприятиях электронной и химической промышленности, черной и цветной металлургии, тяжелого машиностроения как для очистки общего стока, так и для локальной очистки.The invention relates to methods for treating wastewater from non-ferrous and heavy metal ions, in particular nickel (Ni ²⁺ ), copper (Cu ²⁺ ), zinc (Zn ²⁺ ), chromium (Cr ³⁺ ) and can be used in enterprises electronic and chemical industries, ferrous and non-ferrous metallurgy, heavy engineering both for general drainage treatment and for local treatment.

Известен способ очистки сточных вод от тяжелых металлов методом электрофлотации с использованием в качестве коагулянта растворимых солей железа и алюминия (пат. США N 3975269, 1976, кл. 204-149). A known method of wastewater treatment from heavy metals by electroflotation using soluble iron and aluminum salts as coagulant (US Pat. No. 3,975,269, 1976, class. 204-149).

Недостатками данного способа являются большой расход коагулянта и невысокая степень очистки. The disadvantages of this method are the high consumption of coagulant and a low degree of purification.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является очистка сточных вод от цветных и тяжелых металлов с добавлением в качестве реагента Cl^--ионов и гидроксида натрия с последующим электрофлотационным извлечением образовавшихся соединений (авторское свидетельство N 1675217, кл. C 02 F 1/465, 1991). Этот способ выбран за прототип.The closest in technical essence and the achieved result is the treatment of wastewater from non-ferrous and heavy metals with the addition of Cl ^- ions and sodium hydroxide as a reagent, followed by electroflotation extraction of the resulting compounds (copyright certificate N 1675217, class C 02 F 1/465, 1991). This method is selected for the prototype.

К недостаткам относится невысокая степень очистки от 97,4 до 99,8%. The disadvantages include a low degree of purification from 97.4 to 99.8%.

Задачей данного изобретения является разработка способа очистки сточных вод от цветных и тяжелых металлов с высокой степенью очистки. The objective of the invention is to develop a method for wastewater treatment from non-ferrous and heavy metals with a high degree of purification.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе очистки сточную воду, содержащую цветные и тяжелые металлы, доводят до значения pH 9,0-10,0, затем вводят раствор ортофосфата натрия при массовом соотношении извлекаемого металла к введенному ортофосфат-иону PO $\binom{3-}{4}$ 1:(0,5-1,0) с последующим электрофлотационным извлечением металлов в виде нерастворимых соединений.The problem is solved in that in the proposed method of purification, wastewater containing non-ferrous and heavy metals is adjusted to a pH value of 9.0-10.0, then a solution of sodium orthophosphate is introduced at a mass ratio of the extracted metal to the introduced orthophosphate ion PO $\binom{3-}{4}$ 1: (0.5-1.0) followed by electroflotation extraction of metals in the form of insoluble compounds.

Метод электрофлотации основан на адгезии взвешенных частиц нерастворимых соединений высокодисперсными пузырьками газов водорода и кислорода, образующихся при электролизе воды. Газовые пузырьки, всплывая в объеме жидкости, взаимодействуют с твердыми частицами, в результате этого происходит их взаимное слипание. The electroflotation method is based on the adhesion of suspended particles of insoluble compounds by highly dispersed bubbles of hydrogen and oxygen gases formed during the electrolysis of water. Gas bubbles, floating in the bulk of the liquid, interact with solid particles, as a result of their mutual adhesion.

Плотность образующихся агрегатов из взвешенных частиц с прилипшими к ним пузырьками меньше плотности воды, что обуславливает их транспорт на поверхность жидкости и накопление там в виде пенопродукта, который периодически удаляется механическим способом. The density of the formed aggregates from suspended particles with bubbles adhering to them is lower than the density of water, which causes their transport to the surface of the liquid and the accumulation there in the form of a foam product, which is periodically removed mechanically.

Использование нерастворимых анодов из титана с депассивирующим активным покрытием из смеси оксидов титана и рутения обеспечивает высокое качество очистки и не приводит к вторичному загрязнению очищаемых стоков продуктами разрушения анодов. The use of insoluble anodes made of titanium with a passivating active coating of a mixture of titanium and ruthenium oxides provides high quality cleaning and does not lead to secondary contamination of the treated effluents with the products of anode destruction.

В результате взаимодействия ортофосфат-ионов PO $\binom{3-}{4}$ с гидроксидом металла Me(OH)_n в щелочной среде образуется нерастворимое соединение гидроксифосфата Me₃OH(PO₄)_n, растворимость которого меньше, чем растворимость гидроксида металла.As a result of the interaction of orthophosphate ions PO $\binom{3-}{4}$ with the metal hydroxide Me (OH) _n in an alkaline medium, an insoluble compound of the hydroxyphosphate Me ₃ OH (PO ₄ ) _{n is formed} , the solubility of which is less than the solubility of the metal hydroxide.

Кроме того, ионы ортофосфата PO $\binom{3-}{4}$ и гидроксила OH^-, имеющие отрицательный электрический заряд, обеспечивают нейтрализацию положительного электрического заряда частиц гидроксида металла, что позволяет инициировать процесс флокуляции, т. е. укрупнения частиц путем изменения сил межфазного взаимодействия. Увеличение размера частиц улучшает их способность к процессу флотации.In addition, PO orthophosphate ions $\binom{3-}{4}$ and hydroxyl OH ^- , which have a negative electric charge, neutralize the positive electric charge of the metal hydroxide particles, which allows initiating the flocculation process, i.e., particle enlargement by changing the forces of interfacial interaction. An increase in particle size improves their ability to flotation process.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. The invention is illustrated by the following example.

Пример. В 1 л очищаемой воды, содержащей 50 мг-ион никеля Ni²⁺, добавляют раствор щелочи NaOH до значения pH 9,0-10,0 и вводят 50 мг-ион ортофосфата PO $\binom{3-}{4}$ , при этом соотношение иона никеля к введенному ортофосфат-иону составляет 1:1. Раствор перемешивают и подают в электрофлотационный аппарат для отделения образующихся частиц нерастворимых соединений от воды при плотности тока 10 мА/см². Процесс электрофлотации ведут в течениe 7 мин.Example. In 1 l of purified water containing 50 mg ion of nickel Ni ²⁺ , an alkali solution of NaOH is added to a pH of 9.0-10.0 and 50 mg ion of orthophosphate PO is introduced $\binom{3-}{4}$ while the ratio of Nickel ion to the introduced orthophosphate ion is 1: 1. The solution is mixed and fed into an electroflotation apparatus to separate the resulting particles of insoluble compounds from water at a current density of 10 mA / cm ² . The electroflotation process is carried out for 7 minutes.

Очищенную воду анализируют на содержание никеля методом атомно-адсорбционной спектроскопии. Аналогичные опыты проводят при других соотношениях иона металла к ортофосфат-иону. Таким же образом проводят очистку растворов, содержащих ионы металлов меди, хрома, цинка. Полученные результаты представлены в табл. 1. Purified water is analyzed for nickel by atomic absorption spectroscopy. Similar experiments are carried out with other ratios of the metal ion to orthophosphate ion. In the same way, the solutions containing metal ions of copper, chromium, and zinc are purified. The results are presented in table. one.

Для сравнения эффективности известного и предлагаемого способов проводилась очистка сточных вод с использованием одной и той же системы электродов, конструкции электрофлотатора и исходной концентрации металлов. Полученные результаты представлены в табл. 2. To compare the effectiveness of the known and proposed methods, wastewater was purified using the same electrode system, the design of the electroflotator and the initial concentration of metals. The results are presented in table. 2.

В предлагаемом способе достигается высокая степень очистки от металлов - 99,85-99,98%, что выше на 1-2%, чем в известном способе. In the proposed method, a high degree of purification from metals is achieved - 99.85-99.98%, which is 1-2% higher than in the known method.

Технико-экономическая эффективность от применения предлагаемого технического решения обусловлена следующими факторами: достижение требуемой степени очистки сточных вод от тяжелых и цветных металлов при их сбросе в рыбохозяйственные водоемы; повторное использование очищенной воды в технологическом цикле. Technical and economic efficiency from the application of the proposed technical solution is due to the following factors: achieving the required degree of wastewater treatment from heavy and non-ferrous metals when discharged into fishery ponds; Reuse of purified water in the technological cycle.

Claims

A method of treating wastewater from non-ferrous and heavy metals, in the presence of an ion of a soluble alkali metal salt, including electroflotation with insoluble anodes, characterized in that, in order to increase the degree of purification, orthophosphate is introduced into the purified water with a pH of 9.0-10.0 PO ions

\binom{-3}{4}

in the form of a soluble salt of sodium orthophosphate at a mass ratio of the recoverable metal ion to the introduced orthophosphate ion 1: (0.5-1.0).