СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНОЙ ВОДЫ ОТ МЫШЬЯКА Российский патент 2013 года по МПК C02F1/62 C02F1/28 C01G28/02 B01J20/24 

Описание патента на изобретение RU2482074C1

Изобретение относится к технологиям очистки сточной или природной воды от соединений мышьяка и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известен способ очистки растворов от мышьяка путем его осаждения сульфидсодержащим реагентом, например гидросульфидом натрия (RU, №2312820, C02F 1/62, C01G 22/00, C02F 103/16, опубл. 20.12.2007 г.). Осаждение мышьяка производят до его остаточной концентрации в растворе 0,03 г/дм3.

Недостатками способа являются высокая остаточная концентрация мышьяка в очищенной воде, а также сложность переработки осадков.

Известен также способ очистки сточных вод от мышьяка, включающий сорбцию на древесно-неорганическом сорбенте ДНС-1 (Древесно-неорганический сорбент ДНС-1. Каталог-справочник «Неорганические сорбенты», Пермь, 1988, с. 49-50). Сорбент получают осаждением гидроксида железа в порах древесного носителя щелочным реагентом.

Недостаток способа заключается в однократном использовании сорбента и низкой эффективности очистки воды вследствие низкого содержания активной составляющей (гидроксида железа) в матрице сорбента.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ очистки сточных вод от мышьяка, включающий использование композиционного сорбента, содержащего в качестве сорбирующего (активного) компонента частицы гидроксида железа, механически иммобилизованные хлориновыми волокнами (RU, заявка №94028249, C02F 1/28, 1/62, опубл. 20.05.1996 г.). Механическую иммобилизацию проводят путем впрыскивания в воду органоминеральной суспензии, состоящей из порошка гидроксида железа (твердая фаза) и диметилформамида (жидкая фаза) с растворенным в нем перхлорвинилом. Сорбент состоит из 75-83% частиц гидроксида железа и 17-25% волокон. Сформованные из высушенного сорбента гранулы засыпают в фильтр колонного типа. Воду очищают при ее контактировании с сорбентом путем фильтрации через этот фильтр с получением на выходе очищенной воды, не содержащей частиц сорбента. При очистке воды с содержанием мышьяка 0,3-2,5 мг/дм3 емкость сорбента составила 15,6 мг на 1 г гидроксида железа, или 1,95% в расчете на массу сорбента. Авторы полагают, что мышьяк сорбируется на частицах гидроксида железа вследствие химического сродства этих веществ.

Недостатком способа является низкая производительность фильтрационной технологии очистки воды вследствие невысокой эффективности используемого в нем сорбента.

Новыми положительными результатами от использования предлагаемого способа являются повышение эффективности процесса очистки воды благодаря использованию в нем сорбента с высокой емкостью, упрощение технологии очистки, повышение степени очистки при разных уровнях загрязненности воды, повышение объемной скорости очистки.

Указанные цели достигаются тем, что в способе очистки воды от мышьяка, включающем использование композиционного сорбента, содержащего в качестве сорбирующего компонента частицы гидроксида железа, иммобилизованные органическими волокнами, контактирование сточной воды с сорбентом с образованием нерастворимых соединений мышьяка, отделение очищенной воды от твердых продуктов очистки, согласно изобретению частицы гидроксида железа иммобилизованы целлюлозными волокнами при их химическом осаждении в водной дисперсии этих волокон, а контактирование сточной воды с сорбентом проводят их смешением с образованием суспензии содержащих мышьяк твердых продуктов очистки. Целлюлозные волокна содержат, в мас.%: не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм. В способе используют сорбент состава, в мас.ч., целлюлозные волокна - 100, гидроксид железа - 20-500, очистку воды проводят при концентрации сорбента в ней 40-300 мг/дм3, а отделение очищенной воды от твердых продуктов очистки проводят методом напорной флотации с образованием флотошлама. Отбираемый из флотатора флотошлам можно направлять в процесс очистки воды. Выводимый из процесса флотошлам утилизируют.

Возможен вариант, в котором флотошлам сгущают на фильтр-прессе или центрифугированием до концентрации сорбента 4-6% и в емкостях отправляют на нуждающиеся в нем производства. Но, поскольку технология получения сорбента проста, а ее производительность определяется скоростью образования стока и соответствующей этой скорости производительности флотатора, установку для получения сорбента целесообразно иметь в составе установки для очистки воды. В этом случае способ реализуют следующим образом. Готовят дисперсию целлюлозных волокон с концентрацией, например, 1% в расчете на массу сухих волокон. Волокна содержат, в мас.ч., не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм. На установке, состоящей из смесителя, реактора, сатуратора и флотатора, с использованием этих волокон и методов реагентного химического осаждения и напорной флотации получают в виде флотошлама дисперсию композиционного сорбента с заданными характеристиками. Сорбент состоит из волокон с прочно иммобилизованными на них силами стяжения наноразмерными частицами гидроксида железа. Задаваемая характеристика сорбента - массное соотношение между целлюлозными волокнами и гидроксидом железа - определяется содержанием мышьяка в подлежащей очистке воде. Оптимальную величину этого соотношения для каждого конкретного случая целесообразно определять в лабораторных испытаниях при очистке воды с разным содержанием мышьяка.

Флотошлам направляют в бак для хранения сорбента или непосредственно в процессе очистки воды.

Очистку воды проводят с использованием установки, состоящей из смесителя, сатуратора, флотатора и фильтр-пресса (или центрифуги). В смеситель с любой заданной объемной скоростью (например, со скоростью образования стока) подают содержащую мышьяк сточную воду и заданное количество дисперсии сорбента. Очистка воды от соединений мышьяка проходит по механизму превращения одного соединения железа - гидроксида, в другое соединение - в арсенат (или арсенит) железа, имеющего меньшую растворимость. Например, произведение растворимостей ионов железа и гидроксила на несколько порядков больше произведения растворимостей ионов железа и ангидрида мышьяка. Поэтому в водной среде гидроксид железа переводится в арсенат (или арсенит) железа.

Сорбент - это материал с очень высокой дисперсностью частиц. Сорбированные на целлюлозных волокнах наночастицы гидроксида железа имеют громадную удельную поверхность и обладают высокой химической активностью. Поэтому скорость преобразования гидроксида железа в арсенат железа очень велика.

В процессе очистки проявляется еще одно важное для флотационной технологии свойство композиционного волокнистого сорбента. В воде без перемешивания волокна за 10-15 сек образуют хорошо флотируемые флоккулы и хлопья. При перемешивании они легко разрушаются с образованием однородной суспензии, но без перемешивания волокна вновь быстро образуют флоккулы и хлопья.

Суспензию из смесителя направляют в сатуратор, насыщают ее воздухом и подают в водораспределитель в камере флотатора. Давление сбрасывается до нормального, и из воды выделяются пузырьки воздуха. Отдельные волокна и особенно флоккулы и хлопья хорошо их удерживают, и все взвешенные вещества полностью флотируются к поверхности воды в камере флотатора и образуют слой флотошлама. Осветленную воду, не содержащую мышьяка и частиц сорбента, выводят из флотатора и сбрасывают в канализацию. Флотошлам подают в фильтр-пресс или на центрифугирование, обезвоживают и направляют на утилизацию.

Следующие примеры иллюстрируют возможность предлагаемого способа.

Пример 1. Воду с содержанием мышьяка в виде арсената 3 мг/дм3 и суспензию сорбента с соотношением в нем гидроксид железа (III): целлюлозное волокно (ГЖ:ЦВ), равном, в мас.ч., 20:100 и расходом 40 мг на 1 дм3 воды, подают в проточный смеситель, затем в сатуратор, далее во флотатор и с использованием известного метода напорной флотации отделяют твердые продукты очистки воды в виде шлама от очищенной воды. Продукт очистки - это целлюлозные волокна с прочно связанными с ними частицами FeAsO4. 1 мас.ч. железа в гидроксиде связывает 1,34 мас.ч. мышьяка. Соответственно, теоретическая емкость 40 мг используемого в примере сорбента, содержащего 6,66 мг железа, равна 8,93 мг мышьяка. В примере в тракте движения сорбента от точки подачи его в сточную воду до вывода из флотатора в виде флотошлама сорбируются 3 мг мышьяка. Коэффициент использования гидроксида железа 33,59%.

Очевидно, что эффективность использования гидроксида железа при очистке сточных вод с низким содержанием мышьяка можно повысить путем использования известного приема - возврата части флотошлама в процесс (в смеситель) при равном ей снижении подачи свежего сорбента. В установившемся режиме при подаче 30 мг шлама (по с.в.) и 10 мг свежего сорбента на 1 дм3 воды с содержанием мышьяка 3 мг/дм3 коэффициент использования гидроксида железа увеличивается до 62%.

По справочным данным FeAsO4 нерастворим. Соответственно, степень очистки воды следует считать высокой.

Пример 2. Очищают воду с содержанием мышьяка 100 мг/дм3. Для очистки используют сорбент с соотношением ГЖ:ЦВ=200:100 при его расходе 150 мг/дм3 воды. Теоретическая емкость такого количества сорбента равна 134 мг мышьяка. Соответственно, при полной очистке коэффициент использования гидроксида железа равен 74,6%. Флотошлам полностью выводят из системы очистки и направляют на утилизацию.

Пример 3. Очистке подлежит вода с содержанием мышьяка 600 мг/дм3. Эту воду разбавляют до содержания мышьяка 230 мг/дм3. Для очистка разбавленной воды используют сорбент с соотношением ГЖ:ЦВ=500:100 при его расходе 300 мг/дм3 воды и теоретической емкости 335 мг мышьяка. При полной очистке коэффициент использования гидроксида железа равен 68,65%. Флотошлам направляют на утилизацию. Очищенную воду используют для разбавления исходной сточной воды.

Похожие патенты RU2482074C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ СОРБЕНТНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ХРОМА(III), ЖЕЛЕЗА(III), МЕДИ(II) И КАДМИЯ(II) 2012
  • Мазитов Леонид Асхатович
  • Финатов Алексей Николаевич
  • Финатова Ирина Леонидовна
RU2500623C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНОЙ ВОДЫ ОТ ФОСФАТОВ 2012
  • Мазитов Леонид Асхатович
  • Финатов Алексей Николаевич
  • Финатова Ирина Леонидовна
RU2496722C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ МЕЛКОДИСПЕРСНОЙ ПОРОДЫ 2012
  • Мазитов Леонид Асхатович
  • Финатов Алексей Николаевич
  • Финатова Ирина Леонидовна
  • Финатов Николай Евдокимович
RU2490343C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СЕРЕБРА ИЗ СТОЧНЫХ ВОД И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ 2012
  • Мазитов Леонид Асхатович
  • Финатов Алексей Николаевич
  • Финатова Ирина Леонидовна
  • Финатов Николай Евдокимович
RU2497760C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ФОСФАТОВ 2012
  • Мазитов Леонид Асхатович
  • Финатов Алексей Николаевич
  • Финатова Ирина Леонидовна
  • Осмоловская Людмила Павловна
RU2498942C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД ОТ СЕРОВОДОРОДА, ИОНОВ СУЛЬФИДА И ГИДРОСУЛЬФИДА 2012
  • Мазитов Леонид Асхатович
  • Финатов Алексей Николаевич
  • Финатова Ирина Леонидовна
  • Борисов Виктор Ефимович
  • Борисов Максим Викторович
  • Борисова Елена Александровна
RU2482066C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ ИЛИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ФТОРА И/ИЛИ ФОСФАТОВ 2013
  • Мазитов Леонид Асхатович
  • Финатов Алексей Николаевич
  • Финатова Ирина Леонидовна
RU2528999C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ КАРБОНАТА И ГИДРОКСИДА МАГНИЯ 2012
  • Мазитов Леонид Асхатович
  • Финатов Алексей Николаевич
  • Финатова Ирина Леонидовна
  • Дружинина Наталья Серафимовна
RU2498850C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ ГИДРОКСИДА ЖЕЛЕЗА 2012
  • Мазитов Леонид Асхатович
  • Финатов Алексей Николаевич
  • Финатова Ирина Леонидовна
  • Борисов Виктор Ефимович
  • Борисов Максим Викторович
  • Хомичева Ольга Ивановна
RU2484893C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНОЙ ВОДЫ ОТ РТУТИ 2012
  • Мазитов Леонид Асхатович
  • Финатов Алексей Николаевич
  • Финатова Ирина Леонидовна
  • Хомичева Ольга Ивановна
  • Борисов Максим Викторович
  • Борисова Елена Александровна
RU2485056C1

Реферат патента 2013 года СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНОЙ ВОДЫ ОТ МЫШЬЯКА

Изобретение может быть использовано в промышленности при очистке сточных или природных вод от мышьяка. Способ включает использование композиционного сорбента, содержащего в качестве сорбирующего компонента частицы гидроксида железа, иммобилизованные органическими волокнами, контактирование воды с сорбентом с образованием нерастворимых соединений мышьяка, отделение очищенной воды от твердых продуктов очистки. В сорбенте частицы гидроксида железа иммобилизованы целлюлозными волокнами при их химическом осаждении в водной дисперсии этих волокон. Контактирование сточной воды с сорбентом проводят их смешением с образованием суспензии твердых продуктов очистки, содержащих мышьяк. Целлюлозные волокна содержат, мас.%: не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм. Состав сорбента, мас.ч.: целлюлозные волокна - 100, гидроксид железа - 20-500. Очистку воды проводят при концентрации сорбента 40-300 мг/дм3. Отделение очищенной воды от твердых продуктов очистки проводят методом напорной флотации, при этом флотошлам или его часть направляют в процесс очистки воды. Способ обеспечивает повышение эффективности процесса очистки воды, упрощение технологии очистки, повышение степени очистки воды при различном уровне ее загрязненности при повышении объемной скорости очистки. 4 з.п. ф-лы, 3 пр.

Формула изобретения RU 2 482 074 C1

1. Способ очистки воды от мышьяка, включающий использование композиционного сорбента, содержащего в качестве сорбирующего компонента частицы гидроксида железа, иммобилизованные органическими волокнами, контактирование воды с сорбентом с образованием нерастворимых соединений мышьяка, отделение очищенной воды от твердых продуктов очистки, отличающийся тем, что в сорбенте частицы гидроксида железа иммобилизованы целлюлозными волокнами при их химическом осаждении в водной дисперсии этих волокон, а контактирование сточной воды с сорбентом проводят их смешением с образованием суспензии содержащих мышьяк твердых продуктов очистки, при этом целлюлозные волокна содержат, в мас.%, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют сорбент состава, в мас.ч., целлюлозные волокна - 100, гидроксид железа - 20-500.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку воды проводят при концентрации сорбента в ней 40-300 мг/дм3.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделение очищенной воды от твердых продуктов очистки проводят методом напорной флотации.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что флотошлам или его часть направляют в процесс очистки воды.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2482074C1

RU 94028249 A1, 20.05.1996
US 5660735 A, 26.08.1997
ПРОСКУРЯКОВ В.А
и др
Очистка сточных вод в химической промышленности
- Л.: Химия, 1977, с.58-59, 66-68
Способ флотационной очистки сточных вод 1986
  • Ибадуллаев Фаик Юнис Оглы
  • Тагиев Александр Тофикович
  • Мамедъярова Лалазар Алиевна
SU1477687A1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МЫШЬЯКА 1997
  • Зильберман М.В.
  • Налимова Е.Г.
  • Тиньгаева Е.А.
RU2136607C1
US 5536416 A, 16.07.1996
Устройство для штамповки заготовок обкатыванием 1988
  • Колупаев Алексей Арефьевич
  • Корякин Николай Александрович
  • Кокин Федор Сергеевич
  • Волков Сергей Викторович
SU1593745A1
JP 2005074259 A, 24.03.2005.

RU 2 482 074 C1

Авторы

Мазитов Леонид Асхатович

Финатов Алексей Николаевич

Финатова Ирина Леонидовна

Борисов Виктор Ефимович

Хомичева Ольга Ивановна

Борисова Елена Александровна

Даты

2013-05-20Публикация

2012-02-28Подача