СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ РТУТИ Российский патент 2010 года по МПК B01J20/16 C02F1/28 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды (охране поверхностных и питьевых вод), а именно сорбенту для очистки сточных вод от ртути и способу его использования

Известен способ очистки сточных вод от соединений ртути путем осаждения (см. описание к авторскому свидетельству СССР N 341760, МПК C02C 5/02, опубл. Б.И. N 19, 1972 г.).

В известном способе производят осаждение ртути сульфидами или гидросульфидами щелочных металлов. Однако этот способ весьма трудоемок в производстве и не обеспечивает необходимой степени очистки воды от ртути, составляющей 0,005 мг/л, тогда как предельно допустимая концентрация ртути в настоящее время для промышленных стоков составляет 0,0005 мг/л.

Известен способ для удаления ртути путем сорбции (см. патент США N 4614592, МПК C02F 1/28, 1986 г.).

Известный способ позволяет удалять ртуть как в металлической, так и ионной форме. В качестве сорбента используют анионообменную смолу, обработанную раствором, содержащим высокую концентрацию сульфидионов, затем промытую водой и обработанную раствором, содержащим Fe²⁺.

Недостатком способа является невысокая емкость сорбента, малая эффективность при извлечении ртути из кислых растворов, а также многостадийность получения сорбента, что увеличивает стоимость очистки.

Известен способ очистки сточных вод от ртути путем сорбции (см. описание к авторскому свидетельству СССР N 331038, МПК C02C 5/08, C01B 7/09, опубл. Б.И. N 9, 1972 г.).

В известном способе сорбцию проводят в кислой среде на анионите (АВ-17) в присутствии комплексообразующих анионов хлора с последующей регенерацией отработанного анионита кислым насыщенным раствором хлористого натрия при 40-80°С.

К недостаткам известного способа относится образование большого объема разбавленных ртутьсодержащих отходов (14% от количества очищаемых сточных вод) при его реализации, подлежащих дальнейшей утилизации, что увеличивает стоимость очистки.

Известен способ для удаления ртути путем сорбции (см. заявку Японии N 48-19793, МПК 13(9) F1, 1973 г.).

В известном способе в качестве сорбента используют природный сорбент - уголь, а также селикагель или цеолит, обработанные органическими соединениями. В процессе сорбции образуются меркаптиды ртути или внутрикомплексные соединения ртути.

К недостаткам способа относится невысокая емкость сорбентов, что повышает их расход, а следовательно, увеличивает стоимость очистки.

Наиболее близким, принятым в качестве прототипа является способ для удаления ртути путем сорбции через сорбент, содержащий природный материал (см. патент Великобритании №1394989, МПК B01D 15/04, 1975 г.).

В качестве сорбента для извлечения ртути в известном способе используют активированный уголь, обработанный 0,005-3N раствором сульфидов щелочных металлов. Процесс сорбции проводят в динамических условиях.

После насыщения сорбента ртуть регенерируют насыщенным раствором (200 г/л) сульфида натрия с получением растворимой формы [HgS₂]^2-.

Недостатком известного способа является извлечение сорбентом ртути только в ионной форме. В металлической форме ртуть не извлекается.

Технической задачей предлагаемой группы изобретений является получение сорбента, обладающего повышенной степенью очистки за счет извлечения всех форм ртути, присутствующих в сточных водах, а также разработка способа его использования, обеспечивающего уменьшение расхода сорбента и снижение затрат на получение сорбента и снижение стоимости очистки.

Техническая задача 1-м изобретением решается тем, что сорбент для очистки сточных вод от ртути содержит природный материал, при этом в качестве природного материала используют модифицированный глауконитовый песок, состоящий из минеральной части с размером частиц 1-3 мм в количестве не менее 99% и органической части - остальное.

Техническая задача 2-м изобретением решается тем, что способ очистки сточных вод от ртути заключается в фильтрации через сорбент, при этом сорбент по п.1 насыпают в аппарат - фильтр колонного типа методом прямой загрузки с плотностью 0,08-0,16 кг/л, причем сорбцию проводят при линейной скорости фильтрации 200-400 см/ч при температуре 15-35°С и pH 4-6, до полного насыщения сорбента ртутью с последующей регенерацией ртути.

Использование в качестве сорбента модифицированного природного глауконита, содержащего минеральную часть в виде частиц размером 1-3 мм в количестве 99%, обеспечивает развитую удельную поверхность пористого алюмосиликата, достигающую 150 м²/г, и высокие адсорбционные свойства по отношению к тяжелым металлам (в том числе и ртути) с последующими минерально-генетическими преобразованиями в различные комплексы, связанные и удерживаемые частицами глауконита, что позволяет извлекать из сточных вод ртуть не только в ионной, но и в металлической форме.

Для получения сорбента, обеспечивающего высокую степень очистки, используют природный глауконитовый песок, который предварительно модифицируют. Модификация глауконитового песка заключается в отделении минеральной части укрупненных частиц глауконитового песка размером 1-3 мм от иловых более мелких частиц, содержащихся в природном глауконитовом песке до 3%, с использованием сепаратора или сита. Для сорбции используют минеральную часть, более крупную фракцию с размером частиц 1-3 мм, в количестве не менее 99%, при этом мелкая фракция минеральной части и большая часть органической части для сорбции не используется.

Способ использования сорбента для очистки сточных вод от ртути заключается в следующем.

Модифицированный глауконитовый песок помещают в аппарат - фильтр колонного типа методом прямой загрузки. Высота загрузки фильтра - до промывки 21 см. Объем загруженного в фильтр сорбента составляет 2400 см³, что в массовом эквиваленте равно 3 кг при плотности его загрузки 0,08-0,16 кг/л.

Затем через сорбент пропускали чистую воду (речную, природную, техническую, т.е. условно-чистую), осуществляя промывку от органических остатков, осевших на минеральных частицах в виде пыли, до их отсутствия в прошедшей через фильтр воде, и одновременно уплотняя слой сорбента по всему диаметру фильтра.

После чего через слой сорбента - модифицированного глауконита пропускали ртутьсодержащую сточную воду. Объем исследуемой сточной воды составил 6 дм³, которую тремя порциями последовательно по 2 дм³ пропускали через аппарат колонного типа диаметром 12 см, с расходом 200 см³/час. Степень очистки определяли по количеству ртути в очищенной воде.

В качестве исследуемого объекта использовали ртутьсодержащую сточную воду, полученную с действующего химического производства соды каустической ртутным методом, в которой предварительно определяли количество присутствующей ртути.

Очистку ртутьсодержащих сточных вод осуществляли при pH 4-6, причем сорбцию проводили при линейной скорости фильтрации 200-400 см/ч и температуре 15-35°C до полного насыщения сорбента ртутью.

Затем сорбент с накопленной ртутью направляют на регенерацию, а именно на восстановление всех форм сорбированной ртути до металлического состояния (или нулевой валентности), отделения ее от сорбента, и с возвратом металлической ртути в производство.

Результаты фильтрования приведены в таблице.

№ п/п Концентрация ртути в исходной сточной воде, мг/дм³ Концентрация ртути в очищенной сточной воде, мг/дм³ Эффективность удаления ртути, % 1 26,1 0,0028, 99,989 2 28,1 0,0012 99,995 3 44,5 0,0046 99,989

В исходном глауконитовом песке ртуть отсутствовала.

После прохождения ртутьсодержащих сточных вод через сорбент содержание ртути в глауконитовом песке составило 197,2 мг ртути на кг сорбента-глауконита в пересчете на сухое вещество.

Баланс по ртути при пропускании через фильтр представлен следующим видом:

Потери ртути связаны с потерями при подготовке проб и выполнении измерения.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды. Очистку осуществляют путем фильтрации через предварительно сепарированный глауконитовый песок до содержания минеральной части с размером частиц 1-3 мм в количестве 99%, который насыпают в аппарат колонного типа плотностью 0,08-0,16 кг/л, и фильтрацию проводят при линейной скорости 200-400 см/ч при температуре 15-35°С и рН 4-6. Способ позволяет повысить степень очистки за счет извлечения всех форм ртути, присутствующих в сточных водах. 1 табл.

Способ очистки сточных вод от ртути, включающий фильтрацию через природный глауконитсодержащий материал, отличающийся тем, что в качестве природного материала используют глауконитовый песок, предварительно сепарированный и промытый до содержания минеральной части с размером частиц 1-3 мм в количестве 99%, который насыпают в аппарат-фильтр колонного типа плотностью 0,08-0,16 кг/л, и очистку проводят при линейной скорости фильтрации 200-400 см/ч при температуре 15-35°С и рН 4-6.