СПОСОБ ОБРАБОТКИ РАСТВОРОВ МЕТАЛЛОСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1997 года по МПК C02F1/58 C09C1/04 

Изобретение относится к технологии утилизации металлсодержащих сточных вод с получением пигментов, в том числе антикоррозионных, на основе фосфатов металлов и может быть использовано в лакокрасочной промышленности.

Известны способы получения пигментов на основе фосфатов цинка или хрома посредством осаждения из растворов солей этих металлов, содержащих фосфорную кислоту или ее соли. Фосфат цинка порошок белого цвета является антикоррозионным пигментом с хорошими адгезионными свойствами. Фосфат хрома - пигмент светло-зеленого цвета предназначается для изготовления фосфорирующих грунтовок [1]
Наиболее близким к изобретению является способ обработки цинксодержащего раствора сточной воды введением фосфорной кислоты и корректировкой pH изоэлектрической точки с последующим фильтрованием, промывкой и сушкой или прокаливанием образующегося осадка [2]
Во всех указанных способах фосфатные осадки, обладающие свойствами пигментов, образуются только в случае использования индивидуальных солей металлов реактивной чистоты [4] Соосаждение же суммы металлов с помощью фосфорсодержащих реагентов происходит с образованием смешанных гидроксиднофосфатных осадков, которые не могут быть использованы в качестве пигментов [3,4] Известен способ очистки сточной воды, содержащей аммиачные соединения меди, путем последовательной обработки смесью соды, тринатрийфосфата натрия и фосфорной кислот для доведения pH раствора до 6,5-7,0. Образующийся при этом осадок фосфатов и карбонатов однако не утилизируется.

Изобретение решает задачу получения антикоррозионного пигмента из металлсодержащих сточных вод и снижения при этом расхода фосфорной кислоты, используемой для обработки этих вод. Это обеспечивает способ обработки металлсодержащих сточных вод преимущественно из кислых промывных вод гальваники путем их обработки фосфорной кислотой, при этом в воду добавляют оксид цинка до содержания 10-20% от суммы всех металлов в расчете на их оксиды, а фосфорную кислоту вводят в воду в количестве 1,1-1,2 от стехиометрического для образования фосфата цинка с последующим доведением pH раствора до 3-7. Полученную реакционную смесь отстаивают, фильтруют осадок при необходимости отмывают от растворимых солей, сушат и прокаливают.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что в сточную воду или в другой раствор, содержащий ионы тяжелых металлов, вводят фосфорную кислоту или ее растворимую соль, взятые в количестве равном 1,1-1,2 от стехиометрического, после чего значение pH полученной смеси при перемешивании доводят до 3-7 добавлением щелочного раствора. При отсутствии в растворе ионов цинка и в случае большого содержания кислоты в нем в смесь перед введением фосфатного осадителя дозируют оксид цинка в количестве 10-20% от суммы всех металлов, пересчитанных на оксиды, входящих в состав очищаемого раствора. После корректировки pH в указанном интервале смесь отстаивают, осадок отделяют от очищаемой воды, при необходимости отмывают от растворимых солей, затем высушивают или прокаливают. Следует отметить, что из более кислых растворов, чем с pH 3, соосаждение фосфатов металлов является неполным. То же самое происходит, если pH смеси превысит значение 7,0, поскольку в щелочных растворах происходит пептизация осадка с образованием трудноотстаиваемых гидрозолей фосфатов металлов.

Цвет полученного продукта зависит от цвета фосфата доминирующего в его составе металла. Полученный по описанному способу продукт по своим качествам соответствует пигменту и обладает антикоррозионными свойствами, поскольку имеет наряду с цветом повышенную адгезионную способность.

Пример. Сточная вода, образующая при отмывке ионитового фильтра после его регенерации раствором серной кислоты, имеет состав, г/л (М•10^-3): H₂SO₄ 40; Cu²⁺ 0,689 (10,888); Fe²⁺-0,0173 (3,12); Cr³⁺ 0,015 (0,28).

Сумма всех металлов составляет ∑ Me Me 879 мг, т.е. 14,28 М•10^-3. Поскольку цинка в составе воды нет, то его добавляют в количестве 10% от ∑ Me Me. Для этого к 1 л раствора воды добавляют ZnO в количестве 1,428•10^-3•1•25 1,78 M•10^-3, т.е. 1,78•10^-3•81 1,44 г/л. К раствору добавляют также фосфорную кислоту в количестве 1,1 от стехиометрического, равной 1,154 г pH смеси доводят до 7,0.

После обезвоживания осадок прокаливают при 700^oC. Масса полученного продукта бирюзового цвета равна 2,1 г.

Для наглядности качественно-количественный состав раствора после добавления цинка и соответствующего количества фосфорной кислоты представлен в табл.1.

Как следует из табл. 1, стехиометрическое количество H₃PO₄ составляет 11,6•М•10^-3. Следовательно, в 1 л раствора после добавления оксида цинка следует ввести 11,6•10^-3•98•1,1=1,25 H₃PO₄, где 98 - грамм-Моль кислоты, а 1,1 избыток кислоты.

В табл.2 приведены данные к дополнительным примерам синтеза пигментов из различных растворов с указанием их состава и свойств полученных пигментных продуктов.

Описанный способ по сравнению с прототипом позволяет:
заменить сырье рактивной чистоты (соли металлов) на металлсодержащие сточные воды;
сократить расход фосфорной кислоты с 20-70%-ного и избытка (по прототипу) до 10-20%-ного избытка;
получить антикоррозионный пигмент;
уменьшить стоимость пигмента и расширить сырьевую базу;
очистить промышленные металлсодержащие сточные воды.

Сущность изобретения: кислые промывные воды гальваники, добавление к воде оксида цинка до содержания его 10-20% от суммы всех металлов в расчете на оксиды и введение фосфорной кислоты в количестве 1,1-1,2 от стехиометрического для образования фосфата цинка, с последующей корректировкой pH смеси до 3-7, далее фильтрование, промывка, сушка и прокаливание. Получен антикоррозионный пигмент; цвет светло-зеленый, зеленый, бежевый; укрывистость 40-85 г/м², маслоемкость 16-30. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ обработки раствора металлсодержащих сточных вод, включающий введение в воду фосфорной кислоты с последующей корректировкой рН смеси, фильтрование полученного осадка, промывку, сушку и прокаливание его, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода фосфорной кислоты и получения антикоррозионного пигмента, в исходную воду добавляют оксид цинка до содержания его 10 20% от суммы всех металлов в расчете на их оксиды, а фосфорную кислоту вводят в количестве 1,1 1,2 от стехиометрического для образования фосфата цинка. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рН смеси после введения фосфорной кислоты доводят до 3 7. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве металлсодержащей сточной воды используют кислые промывные воды гальваники.