СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА ИЗ РАСТВОРОВ Российский патент 2000 года по МПК C02F1/62 

Изобретение относится к области химии, в частности к осаждению шестивалентного хрома из растворов, и может быть использовано в различных технологических процессах, в том числе для очистки сточных вод от Cr(6+).

Хром с таким состоянием окисления присутствует в стоках кожевенных, гальванических производств, цветной и черной металлургии, машиностроительной промышленности и пр.

Хром (6+) является чрезвычайно токсичным реагентом как один на самых сильных оксидантов, попадание его в почву и водоемы приводит к гибели биологических организмов, а в организме человека он инициирует рост раковых клеток, поэтому очистные воды с Cr(6+) не подлежат разбавлению до ПДК и сбрасыванию в стоки, как другие металлы, а только захоронению.

В настоящее время известно большое количество способов очистки сточных вод от Cr(6+): электрохимические /1/, адсорбционные /2/, ионообменные /3/ и др.

Электрохимические методы являются энергоемкими и не обеспечивают полного извлечения Cr(6+) из растворов.

При использовании адсорбционных и ионообменных способов загрязняются сами сорбенты Cr(6+) - смолы, торф, уголь и прочие, - после чего требуются дополнительная очистка или их захоронение.

Известен химический способ очистки хромсодержащих сточных вод /4/, протекающий в две стадии:
- восстановление Cr(6+) до Cr(3+) с добавлением сульфата железа (FeSO₄) и подкислением серной кислотой (H₂SO₄);
- выcаживание Cr(3+) в виде гидроксида в щелочной среде (добавка сульфита и бисульфита натрия).

Недостатками этого способа являются:
- длительность процесса и использование агрессивных реагентов;
- дополнительное загрязнение сточных вод железом (2+; 3+);
- увеличение массы твердой фазы.

Задача, решаемая изобретением, - упрощение способа очистки раствора, содержащих Cr(6+) и повышение степени очистки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе удаления Cr(6+) из растворов, включающем добавление в исходный раствор тиосульфата натрия, последний добавляют в стехиометрическом соотношении к веществам, содержащим Cr(6+), после чего раствор облучают электронным пучком дозой 10 - 30 Мрад.

Исследования показали, что соблюдение стехиометрии очень важно, так как отклонения, в том числе и в сторону увеличения, не приводят к положительным результатам. Интервал доз определен следующими условиями. ПДК содержания Cr(6+) в сточных водах составляют 0,02 мг/л. Этот уровень достигается облучением дозой 10 Мрад. Облучение дозой 30 Мрад гарантирует полную очистку растворов от Cr(6+).

Приведенные данные подтверждаются нижеследующими примерами и таблицей.

Примеры выполнения способа
Пример 1. В исходный раствор, содержащий 294 мг/л бихромата калия (K₂Cr₂O₇) (концентрация Cr(6+) 104 мг/л) добавляли 158 мг/л тиосульфата натрия (Na₂S₂O₃), после чего облучали пучком электронов (ускоритель ЭЛВ-6 ИЯФ СО РАН) дозой 10 Мрад. После выпадения осадка гидроксида хрома [Cr(OH)₃] раствор анализировали на наличие Cr(6+) спектрофотометрическим методом и методом атомно-эмиссионной спектроскопии. Концентрация Cr(6+) в растворе составила 0,02 мг/л.

Пример 2. По условиям примера 1, но доза облучения 30 Мрад. Анализы показали полное отсутствие Cr(6+) в конечном растворе.

Пример 3. По условиям примера 1, но количество тиосульфата натрия на порядок больше. При дозе 10 Мрад в конечном растворе содержание Cr(6+) в 2 раза больше, чем в примере 1.

Пример 4. По условиям примера 2, но доза облучения 30 Мрад. В конечном растворе Cr(6+) отсутствует.

Пример 5 и 6. Содержание бихромата калия в исходном растворе на порядок больше, чем в примере 1. Тиосульфат натрия добавлен в стехиометрическом соотношении. После облучения дозой 10 Мрад содержание Cr(6+) в конечном растворе составляло 0,01 мг/л (в 2 раза меньше ПДК)
После облучения дозой 30 Мрад Cr(6+) в конечном растворе отсутствует.

Примеры 7 и 8, 9 и 10 для хромата калия (K₂CrO₄) приведены в таблице.

Анализ приведенных в таблице данных показывает, что добавление тиосульфита натрия в количестве, большем стехиометрического, не приводит к положительному результату. Доза в 30 Мрад гарантирует полное удаление Cr(6+) из раствора.

Использованная литература
1. Р. Ю.Бек. "Воздействие гальванотехнических производств на окружающую среду и способы снижения наносимого ущерба", Новосибирск, 1991, стр. 34.

2. J. Envizon, Sci. and Health. A. 1993, 28, N 5, p. 967 - 981. Removal of chromium from wastewater by peat filter. Shiskowski M: Viraraghavan T.

3. J. Chromatogr. 1981, 364, 135 - 142, "Selective separation of componets (Cu, Ni, Zn, Cr(VI) in process of ion-exchange purification of waste waters" Sokolova L.P., Skornyakov V.V. and all.

4. Р. Ю.Бек. "Воздействие гальванотехнических производств на окружающую среду и способы снижения наносимого ущерба", Новосибирск, 1991, стр. 54 - 55.

Изобретение относится к области химии, в частности к осаждению шестивалентного хрома из растворов, и может быть использовано в различных технологических процессах, в том числе для очистки сточных вод от Cr(+6). В исходный раствор добавляют тиосульфат натрия в стехиометрическом соотношении к веществам, содержащим Cr(+6). После этого раствор облучают электронным пучком дозой 10 - 30 Мрад. Технический результат - упрощение способа очистки растворов, содержащих Cr(+6), и повышение степени очистки. 1 табл.

Способ удаления шестивалентного хрома из растворов, включающий добавление в исходный раствор тиосульфата натрия, отличающийся тем, что тиосульфат натрия добавляют в стехиометрическом соотношении к веществам, содержащим Cr (6+), после чего раствор облучают электронным пучком дозой 10 - 30 Мрад.