СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/62 

Изобретение относится к очистке производственных и бытовых сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Известен способ применения гидроксидов щелочных металлов и извести для удаления ионов тяжелых металлов из сточных вод [1] Универсальность способа использования щелочей, его относительная простота, доступность реагентов представляют сильные стороны его. Однако недостаточная во многих случаях степень очистки стоков, большой объем и трудность обезвоживания осадков снижают положительный эффект применения щелочного способа очистки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ [2] заключающийся в добавлении в стоки щелочных солей нафталинполитиолов. В результате ионы тяжелых металлов полностью удаляются из обработанной сточной воды. Однако в стоке остается некоторый избыток производного нафталина, измеряемый по крайней мере миллиграммами на литр. Между тем, ПДК нафталина составляет всего 0,01 мг/л. Кроме того, полнота удаления ионов тяжелых металлов из стоков имеет относительный характер, зависящий от метода определения их.

Цель изобретения повышение полноты очистки стоков от ионов тяжелых металлов, снижение вторичного загрязнения очищаемого стока осадителем.

Для достижения поставленной цели предлагается в очищаемый сток вводить 1-метил-2-меркаптоимидазол, имеющий следующую структуру

Наличие в молекуле группы SH приводит к связыванию ионов Cu, Zn, Co, Ni, Cd, Sn и Hg и образованию нерастворимого осадка, который легко отделяется фильтрованием от жидкой фазы. Осаждение ведут при pH 7,5-13,5.

Применяемый осадитель нетоксичен.

Пример 1. Для очистки бралось 100 мл водного раствора, содержащего 30 мг/л ионов меди. Раствор содержал также 143 мг/л ионов натрия, калия, нитрат-, ацетат, сульфат- и хлорид-ионов. Температура раствора 20^oC, pH 8-8,5 или 9-9,5. К данному раствору добавлялось 50 мл раствора осадителя, который содержал 100 мг/л 1-метил-2-меркаптоимидазола, жидкость перемешивалась и через 15 мин отфильтровывалась. В фильтрате при добавлении аммиака медь не обнаружена. Атомно-абсорбционный анализ показал концентрацию меди 0,0021 мг/л (pH 8-8,5), 0,0029 мг/л (pH 9-9,5).

Пример 2. В опыте выполнялись все условия предыдущего примера, но вместо меди в раствор вводился цинк. Реакцией с аммиаком цинк не обнаружен. Атомно-абсорбционный метод дал результат 0,0090 мг/л цинка (pH 8-8,5), 0,0102 мг/л (pH 9-9,5).

Пример 3. Те же условия, что и в примере 1, но вместо меди взят кобальт. Реакцией с аммиаком кобальт не обнаружен. Атомно-абсорбционный метод показал наличие кобальта 0,010 мг/л (pH 8-8,5), 0,012 мг/л pH (9-9,5).

Пример 4. Условия опыта 1, но вместо меди в раствор введен никель. Реакцией с аммиаком никель не обнаружен. С помощью атомно-абсорбционного метода никель найден в концентрации 0,020 мг/л (pH 8-8,5), 0,0175 мг/л (pH 9-9,5).

Пример 5. Условия, как и в опыте 1, но вместо меди в раствор вводился кадмий. Добавление аммиака к очищенному фильтрату кадмия не обнаружило. Атомно-абсорбционным методом установлена концентрация кадмия, равная 0,007 мг/л (pH 8-8,5), 0,0055 мг/л (pH 9-9,5).

Пример 6. Те же условия, что и в примере 1, но вместо меди было взято олово. Реакцией с растворами аммиака и гидроксида натрия олово не обнаружено. Атомно-абсорбционный метод показал наличие олова в концентрации 0,030 мг/л (pH 8-8,5), 0,085 мг/л (pH 9-9,5).

Пример 7. К 50 мл раствора, содержащего 110 мг/л хлорида ртути, при pH 11-11,5 или pH 13-13,5 и перемешивании добавляют 60 мл раствора, содержащего 100 мг/л 1-метил-2-меркаптоимидазола. В фильтрате после отделения осадка реакцией с раствором аммиака ртуть не обнаружена. С помощью атомно-абсорбционного метода установлено, что концентрация ртути в фильтрате составляет 0,0030 мг/л (pH 13-13,5), 0,0015 мг/л (pH 11-11,5).

В контрольных опытах с натриевой солью нафталинполитиола было установлено, что в фильтратах после отделения осадка реакцией с раствором аммиака ионы меди, цинка, кобальта и кадмия не обнаруживаются (условия опытов были идентичны условиям в примерах, приведенных ранее). Атомно-абсорбционный анализ фильтратов дал следующие результаты: концентрация (мг/л) меди 0,0053 (pH 8-8,5), 0,0040 (pH 9-9,5); цинка 0,0120 (pH 8-8,5), 0,105 (pH 9-9,5); кобальта 0,025 (pH 8-8,5), 0,031 (pH 9-9,5); никеля 0,177 (pH 8-8,5), 0,105 (pH 9-9,5); кадмия 0,0095 (pH 8-8,5), 0,0083 (pH 9-9,5); олова 0,250 (pH 8-8,5), 0,317 (pH 9-9,5); ртути 0,0030 (pH 13-13,5), 0,0025 (pH 11-11,5).

В опыте со смесью катионов, испытанных в примерах 1-6, бралось 200 мл раствора, содержащего 250 мг/л ионов меди, цинка, кобальта, никеля, кадмия и олова, а также 1000 мг/л ионов натрия, калия, нитрат-, хлорид-, ацетат- и сульфат-ионов, pH 8-8,5 или 9-9,5, температура 20^oC. К данному раствору добавляли 240 мл раствора (pH 8-8,5) или 200 мл его (pH 9-9,5), содержащего 120 мг/л 1-метил-2-меркаптоимидазола, перемешивали смесь 15 мин, а затем фильтровали. Реакциями с раствором аммиака ни один из ионов тяжелых металлов не обнаружен. Атомно-абсорбционный анализ дал следующие результаты: (первое число для pH 8-8,5, второе 9-9,5 (мг/л): медь 0,0025 и 0,0020, цинк 0,0075 и 0,0200; кобальт 0,015 и 0,017; никель 0,0180 и 0,0185; кадмий 0,0085 и 0,0075; олово 0,058 и 0,103.

В контрольном опыте с известным осадителем все условия сохранялись одинаковыми с предыдущим опытом, но к раствору ионов тяжелых металлов добавляли 8 мл раствора, содержащего 2 г/л натриевой соли нафталинполитиолов (при pH 8-8,5 и 9-9,5). При добавлении к фильтрату после отделения осадка с ионами тяжелых металлов раствора аммиака последние не обнаружены.

При использовании атомно-абсорбционного метода получены следующие результаты: (мг/л) (для pH 8-8,5 и pH 9-9,5): концентрация меди 0,0065 и 0,0052; цинка 0,0170 и 0,0235; кобальта 0,033 и 0,041; никеля 0,154 и 0,100; кадмия 0,0105 и 0,0150; олова 0,278 и 0,345.

Таким образом, предлагаемый способ очистки по всем испытанным катионам тяжелых металлов дает более высокую степень очистки по сравнению с известным способом. В частности, по меди степень очистки при pH 8-8,5 как в растворе, содержащем только медь, так и в смеси катионов, концентрация Си²⁺ меньше ПДК, установленной для рыборазведения и равной 0,0026 мг на литр.

Этому же критерию удовлетворяет и концентрация цинка (ПДК для рыборазведения 0,0120 мг на литр).

В случае применения предлагаемого осадителя вторичное загрязнение им существенно менее такового, чем для известного: как показал анализ, остаточная концентрация 1-метил-2-меркаптоимидазола после осаждения ионов Си, Sn, Co, Ni, Cd и Zn из их смеси составляет 0,580 мг/л, остаточная концентрация нафталинполитиола (натриевая соль) составляет 3,292 мг/л.

Таким образом, по степени очистки стоков от ионов тяжелых металлов предлагаемый способ превосходит известный.

Так же предпочтительнее применение предлагаемого способа с точки зрения вторичного загрязнения очищаемых стоков.

Регенерация отработанного осадителя возможна при кислотной обработке его, например, ортофосфорной кислотой с последующим доведением pH до 6-7.

Предлагаемый способ можно рекомендовать для глубокой очистки сточных вод от ионов Си, Zn, Co, Ni, Cd, Sn и Hg, в частности, в гальваническом и травильном производствах (очистка промывных вод).

Использование: очистка производственных и бытовых сточных вод от ионов тяжелых металлов. Сущность изобретения: в сточную воду при pH 8-13,5 вводится 1-метил-2-меркаптоимидазол в концентрации 100-120 мг/л. Способ можно рекомендовать для глубокой очистки сточных вод от ионов Cu, Zn, Ni, Co, Sn, Cd и Hg. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов путем добавления осадителя при pH 8,0 13,5, отличающийся тем, что в качестве осадителя используют 1-метил-2-меркаптоимидалазол. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что 1-метил-2-меркаптоимидазол используют в виде водного раствора с концентрацией осадителя 100 120 мг/л.